Aplicació del sistema RFID ZigBee en logística de tercers

Aquest article utilitza el magatzem pla de la creixent empresa de logística de tercers a Tianjin Binhai New Area com a entorn d'aplicació per establir un conjunt de solucions d'emmagatzematge intel·ligent basades en el concepte d'Internet de les coses i amb valor escalable. En el sistema RFID d'emmagatzematge intel·ligent, cada o diverses Etiquetes electròniques RFID han de tenir el seu lector/escriptor corresponent per a la detecció d'informació, i cada grup de lectors de targetes RFID també ha d'intercanviar dades amb el servidor. Tanmateix, en les operacions d'emmagatzematge, la superfície de la carretera per a l'aixecament de vehicles ha de ser llisa per garantir un bon funcionament, i l'espai del magatzem és alt i té una gran extensió, de manera que la disposició amb cable és incòmode. Les xarxes sense fil s'han d'utilitzar per aconseguir la interacció de dades sense fil. Per tant, la tecnologia ZigBee, cada cop més madura, s'utilitza per connectar sense fil els lectors de targetes RFID per aconseguir un intercanvi de dades dinàmic.

1 demostració de la solució de xarxa ad hoc de ZigBee

A partir de les característiques operatives de l'emmagatzematge logístic de tercers i dels requisits reals de distància de transmissió, després de comparar horitzontalment diversos mètodes de transmissió sense fil, es va seleccionar una solució de xarxa ad hoc sense fil basada en la tecnologia ZigBee. La xarxa ad hoc ZigBee és una plataforma de xarxa de transmissió de dades sense fil d'alta fiabilitat basada en la tecnologia de comunicació sense fil IEEE802.1 5.4 i composta per fins a 65.535 mòduls de transmissió de dades sense fil. Dins de tota la xarxa, cada mòdul de transmissió de dades ZigBee es pot comunicar entre ells i la distància entre nodes es pot ampliar infinitament des dels 75 m estàndard. Té les característiques de fàcil ús, funcionament fiable i baix preu.

En comparació amb altres mètodes de xarxa, la tecnologia ZigBee adopta primer un mètode de comunicació de xarxa ad hoc. Cada node ZigBee pot funcionar de manera independent. Una vegada que es produeix un problema en un node, les dades es poden transmetre a través d'altres nodes i la nova RFID es pot transmetre en qualsevol moment i en qualsevol lloc. Quan el lector s'uneix a la xarxa, no afectarà l'ús de tota la xarxa; si s'utilitza la tecnologia Wifi, una fallada d'un AP farà que tots els lectors RFID de l'àrea de cobertura no puguin intercanviar dades. En segon lloc, la pila de protocols ZigBee és senzilla i relativament fàcil d'implementar. L'execució de ZigBee requereix un sistema El recurs és d'uns 28 Kb, mentre que la pila de protocols Bluetooth és relativament complexa i requereix uns 250 Kb de recursos del sistema. A més, ZigBee és més flexible que el Bluetooth i és més propici per controlar els costos del sistema.

En les operacions d'emmagatzematge, segons el procés d'operació, es requereix un gran nombre de nodes de transmissió de dades i el cost d'un gran nombre d'equips de comunicació i costos de comunicació quan s'executa a la xarxa afecten directament el cost del sistema; La tecnologia ZigBee no generarà més que el cost d'inversió inicial. Càrrecs d'ús diari. Tot i que la velocitat de transmissió de ZigBee no és ràpida (la banda de freqüència de 2,4 GHz només és de 250 Kb/s), tenint en compte les característiques de les operacions d'emmagatzematge, l'etiqueta electrònica del palet de càrrega només escriu el número d'identificació de la càrrega i la longitud del byte. sol estar dins de 32 B, de manera que no tindrà massa impacte en la velocitat de transmissió i compleix les condicions de treball normals. A més, ZigBee té un baix consum d'energia. Sota el mateix entorn d'alimentació, el temps de treball continu de Bluetooth i WIFI és molt més curt que ZigBee.

Els protocols relacionats amb RFID només estipulen interfícies de comunicació, mentre que ZigBee té un protocol de xarxa de comunicació relativament complet. ZigBee pot triar la banda de freqüència ISM de 2,4 GHz (banda de freqüència comuna global) a la banda de freqüència de treball, mentre que RFID pot funcionar a 915 MHz o altres bandes de freqüència. Tots dos No interfereixen entre ells en la freqüència de comunicació. Tenint en compte que el magatzem és un entorn interior i la distància entre els nodes és relativament propera, el mòdul ZigBee pot penetrar obstacles d'un cert gruix durant el funcionament, de manera que l'atenuació del senyal és insignificant. Mitjançant protocols de xarxa autoorganitzats, els dispositius de la xarxa es poden comunicar directament o indirectament sense fil. La fiabilitat i la utilització de la freqüència de la xarxa són molt altes i ZigBee té un mode d'autenticació de seguretat relativament complet.

En resum, el més adequat és triar la tecnologia ZigBee com a xarxa de transmissió de dades per al sistema RFID en magatzems intel·ligents logístics de tercers.

2 Principis i estructures de xarxa

Una xarxa ZigBee ha d'estar formada per un coordinador central (Coordinador) i un encaminador (encaminador). Cada xarxa ZigBee requereix i només necessita un coordinador central per crear la xarxa. Quan un node s'uneix, assigna adreces a cnodes hild; l'encaminador s'encarrega d'enviar, rebre i reenviar les dades, i de trobar la ruta d'encaminament més adequada. Quan un node s'uneix, als nodes se'ls assignen adreces en unir-se, de manera que una xarxa ZigBee pot requerir diversos encaminadors. Quan una xarxa consta d'un coordinador central i N encaminadors, la xarxa és una xarxa MESH real i totes les dades enviades per cada node s'envien automàticament al node objectiu.

Aplicació del sistema RFID basat en ZigBee en magatzems intel·ligents logístics de tercers

El sistema RFID basat en la tecnologia de xarxa d'autoorganització ZigBee adopta una estructura de xarxa MESH i consta d'un node de control principal i diversos subnodes (el nombre de subnodes depèn del nombre de lectors RFID al magatzem), tal com es mostra a la figura 1. El node de control principal està format pel servidor i el coordinador central a través del port sèrie; el subnode està format pel lector de targetes i l'encaminador a través del port sèrie. El port sèrie selecciona el mode de comunicació bidireccional RS 232.

Després d'iniciar tots els dispositius ZigBee, el node mestre començarà a construir una xarxa ZigBee, afegirà tots els subnodes a la xarxa, assignarà adreces de xarxa a cada subnode i emmagatzemarà la informació a la base de dades. Després que el lector de targetes reculli les dades de l'etiqueta, primer envia les dades a l'encaminador connectat a ell. Aleshores, l'encaminador envia les dades de l'etiqueta juntament amb la informació del lector de targetes al node de control mestre a través de la xarxa ZigBee multi-salt per a l'emmagatzematge. El node de control mestre envia el lector al lector de targetes. L'ordre de configuració de paràmetres s'envia al lector mitjançant la comunicació amb l'encaminador i, a continuació, el dispositiu del node d'ubicació entra al mode d'estalvi d'energia; quan el node de control principal emet una ordre al node fill, el dispositiu del node d'ubicació es pot despertar en qualsevol moment, buscant la xarxa de l'adreça del node fill i, a continuació, transmetre l'ordre a l'encaminador a través de la xarxa multi-hop segons a l'adreça de xarxa i després passar-la al lector de targetes corresponent a través de l'encaminador. Finalment, l'encaminador envia una notificació de confirmació de recepció de l'ordre al node mestre.

3. Disseny de maquinari de xarxa

Prenent com a exemple un magatzem pla logístic d'un tercer, s'instal·len lectors de targetes a cada espai de càrrega i a l'entrada i sortida del magatzem. La mercaderia entra i surt del magatzem amb el palet. L'etiqueta electrònica està col·locada al palet i l'etiqueta emmagatzema el número d'identificació de la mercaderia. L'equip ZigBee utilitzat per a la xarxa es basa en el xip CC2530F256 de l'empresa TI, executa el protocol ZigBee2007/PRO i el circuit s'ha integrat al mòdul ZigBee. Té totes les característiques del protocol ZigBee. L'avantatge d'utilitzar el mòdul és que els usuaris no necessiten entendre el complex protocol ZigBee. Tot el processament del protocol ZigBee es completa automàticament dins del mòdul ZigBee i els programes de nodes s'escriuen al mòdul de manera incrustada. L'usuari només necessita transmetre dades a través del port sèrie.

Entre ells, el mòdul ZigBee, el lector de targetes i el servidor segueixen el format de comunicació sèrie asíncron bidireccional RS 232; tots els lectors de targetes RFID i els seus senyals indicadors estan connectats al microcontrolador mitjançant el dispositiu concentrador i el microcontrolador els controla uniformement. El lector de targetes També està connectat al microcontrolador mitjançant el port sèrie RS 232. Les fonts d'alimentació del mòdul ZigBee, el lector de targetes RFID i el microcontrolador estan entre 5 i 12 V, utilitzant nivells TTL estàndard.

El servidor i el mòdul ZigBee de control principal s'instal·len a la sala d'enviament general del magatzem i s'utilitzen per enviar i rebre instruccions i l'enviament normal d'operacions d'emmagatzematge; tots els lectors de targetes i dispositius ZigBee s'instal·len a les ubicacions reals del magatzem i les entrades i sortides del magatzem per convertir-se en un únic node de xarxa. Tots els nodes estan composts per un sistema RFID basat en la transmissió sense fil ZigBee. La llum indicadora d'estat de l'espai de càrrega controlada pel microcontrolador s'instal·la a sobre de l'espai de càrrega per recordar al personal les operacions normals d'emmagatzematge; la interfície visual convertida després del processament per la base de dades es mostra a l'ordinador amfitrió a la sala d'enviaments, d'una banda, i, d'altra banda, es mostra al magatzem Es proporciona una pantalla gran perquè el personal pugui navegar.

Aplicació del sistema RFID (ZigBee) a la logística de tercers

Quan es produeixen altres fluxos de treball i emergències durant les operacions d'emmagatzematge, com ara el recompte d'inventaris, la transferència de mercaderies a zones de magatzem, mercaderies fora de lloc o etiquetes danyades, etc., el Lector RFID desperta l'encaminador ZigBee a temps mitjançant el senyal detectat en temps real i després transmet la informació en amanera oportuna. Es lliura al coordinador central de la base de dades backend per a la gestió de l'emmagatzematge. Gairebé tots els processos alliberen els treballadors dels mètodes operatius tradicionals. El mode de recollida d'informació precisa millora la fiabilitat de la gestió de dades del sistema i prevé eficaçment els errors humans.

4 Conclusió

Després de les proves de funcionament real, els mòduls ZigBee estan separats uns 3 m els uns dels altres en un entorn interior i el senyal és bo. En condicions de funcionament normals d'emmagatzematge, el temps que triga el servidor a rebre paquets de dades és d'uns 20 a 40 ms, la qual cosa compleix les condicions de treball normals.

Un magatzem normal de tercers amb uns 500 espais de càrrega requereix uns 500 mòduls ZigBee. El preu unitari dels mòduls ZigBee al mercat és bàsicament de 40 a 60 RMB. Per tant, el cost d'instal·lar un sistema de xarxa d'autoorganització ZigBee al magatzem és d'entre 20.000 i 30.000 iuans. Per a les grans i mitjanes empreses d'emmagatzematge, és rendible. Tanmateix, per a algunes petites empreses d'emmagatzematge que valoren els beneficis, encara és difícil millorar el seu negoci immediatament. Per tant, si els costos no es poden controlar eficaçment, el pla no serà generalitzable. Segons les diferents mides de l'empresa i les diferents característiques del magatzem, el nombre de mòduls ZigBee es pot reduir adequadament durant la implementació de la solució real. Per exemple, diversos lectors de targetes RFID adjacents poden compartir un mòdul ZigBee mitjançant un dispositiu concentrador, reduint així els costos de manera efectiva. Tanmateix, el problema consegüent és que la quantitat de dades transmeses per cada mòdul ZigBee alhora és molt limitada. Si el problema del mètode de transmissió seqüencial de dades i l'interval de transmissió no es pot resoldre bé, la velocitat de resposta i l'eficiència del treball del sistema es veuran molt afectades. Tanmateix, crec que aquests problemes es solucionaran en un futur proper amb el desenvolupament continu de la tecnologia ZigBee.