一直以來，倉儲管理作為物流業的重要環節之一，隨著物流業得到迅猛發展，對于經濟的發展發揮著至關重要的作用。針對傳統倉儲管理過程中存在的作業效率低下、管理成本高、管理水平落后等問題，相關學者們通過以下幾個方面的研究來達到提高管理水平的目的：

1、基于RFID技術的倉儲管理

通過手持式或固定式讀寫器來實現物料出入庫、倉儲盤點等信息的自動采集和上傳；

2、基于二維碼技術的倉儲管理

通過掃描貼在物料上的二維碼來實現物料出入庫、倉儲盤點等信息的自動錄入和上傳；

3、倉儲管理機制的優化

通過更新倉儲管理理念、使用新技術、提高管理人員素質等手段來提高倉儲管理水平。

采用RFID技術和二維碼技術的倉儲管理系統對于提高倉儲管理的自動化、信息化水平確實有很大的促進作用，然而也存在一定的不足。其中，基于收發一體RFID技術的倉儲管理系統存在著通信距離短，無定位組網功能的問題，在入庫、出庫、盤點等環節耗時較長、作業效率不夠高等問題。而基于二維碼技術的倉儲管理系統，分揀時需要將面單正對掃描機器，當面單污漬或破損時需要人工拆箱手工分揀錄入系統，人力投入大，效率低下。

基于IOT和RFID收發分離技術的倉儲管理系統，則能準確、快速的采集到入庫、出庫的貨品信息，通過實時反饋，實現整個倉庫區域的可視化，并且全過程可追溯，提高了倉儲作業效率、降低了倉儲運營成本，提升了倉儲的自動化、信息化管理水平。

IOT是物聯網的簡稱，是指通過信息傳感設備，按照約定的協議，把物品與互聯網連接起來，通過信息交換實現信息共享，包括對物品的物理特性和特定的信息進行識別、定位、跟蹤、監控和管理，它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，物聯網具有全面感知、處理智能、傳送可靠等特點。

IOT分為三層結構：感知層、網絡層、應用層：

1、感知層：主要由各種傳感器、采集器和傳感器網關組成，相當于人體的神經末梢，用于實時采集物體的動態信息。

2、網絡層：由各種通信網絡組成，相當于人體的神經網絡，隨時隨地進行信息交換和通信。

3、應用層：是物聯網和用戶（政府、企事業單位或家庭個人）的接口，利用各種智能計算技術，對海量的感知數據和信息進行分析并處理，實現智能化的決策和控制。

RFID技術是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲得相關數據，識別過程無需人工干預，作為條碼的無線版本，RFID技術具有條形碼所不具有的防水、防磁、耐高溫、壽命長、讀取距離遠、標簽數據可以加密、存儲容量更大、存儲信息更改自如等優點。

RFID收發分離技術是以空間隔離的方式實現收發通道分離，在一定的空間內，RFID激勵器發出信號激勵RFID標簽，接收器采集空間內RFID標簽被激勵后發出的RFID標簽信息，這種技術稱為RFID收發分離技術。單個RFID設備的收發分離通過空間隔離的方式，避免了單個設備發送與接收通道間的干擾，同時將上下行解耦技術、蜂窩網絡和頻分調度技術應用在RFID管理上，解決RFID激發器和接收器在整個網絡上的同步問題。

通過空間隔離消除了單個設備射頻干擾，通過頻分調度避免了設備間的干擾，實現了區域連續覆蓋，就可以使RFID設備自動去感應區域內所有RFID標簽。設備間的干擾問題解決了，RFID設備就可以組成網絡，通過連續組網，提供米級精確定位能力。

圖1 RFID收發分離工作模式圖

RFID分離技術具有區域無線連續覆蓋、自動感應、通信距離遠（可達100m）、無環境干擾、連續組網、精確定位等優點。

傳統RFID技術與RFID收發分離技術的性能比較

基于IOT和分布式RFID網絡構建了智能倉儲基礎設施，倉儲管理的核心就是貨物數據的采集、加工、分析和展示。基于IOT和RFID收發分離技術的倉儲管理系統主要由設備層、RFID中間層和應用層組成。

1、設備層由激勵器和接收器構成，構建了RFID分布式網絡，實現數據自動采集，采集RFID標簽信息和實時感知標簽位置。

2、中間層提供IOT智能倉儲服務，實現RFID設備接入管理，標簽信息的采集、解析。基于RFID設備的接入，構建數字孿生，包括倉庫數字化建模，RFID網絡拓撲關系的管理，基于數字化建模，提高實時數據分析、離線數據分析的能力，將原始數據轉換為業務事件，通過流轉構建業務場景。對于倉儲而言，構建了資產的出入、盤點、定位等業務場景。基于IOT智能倉儲服務可以有效降低頂層應用的開發難度。

3、應用層用于倉儲管理，提供智能化的業務運營管理模式，還可用于智慧物流、智慧零售等。系統總體框圖如圖2所示。

圖2 系統方案設計框圖

基于IOT和RFID收發分離技術的倉儲管理系統采用分布式RFID網絡實現區域的連續覆蓋，自動、批量、精確掃描RFID標簽，通過入庫、出庫通道分離的方式，實現入庫、出庫數據的自動采集，入出事件實時校驗，業務異常實時感知；通過連續組網實現區域連續網絡覆蓋，實現物理資產（人、車、貨物）米級精確定位，軌跡實時跟蹤，流轉信息可追溯；還可靈活制定盤點策略，實現自動盤點，自動完成區域標簽的批量識別等功能；同時WMS與ERP系統對接，同步貨物信息，實現倉儲的智能化管理。

倉儲業務包括入庫、出庫、盤點、分揀、貨位管理等。通過WMS結合第三方管理軟件，實現倉儲的智能化、精細化管理。

出入庫管理

1、入庫、出庫方向判定

由于無線射頻呈發散狀，可抽象為扇形，在激勵信號覆蓋范圍內的RFID標簽都會被激勵并與RFID接收器進行通信，標簽被識別和定位。根據兩點確定一條直線的原理，在入庫通道上倉庫門內外分別部署一個RFID激發器，當帶有RFID標簽的貨物依次被門外及門內的RFID激發器激勵并與接收器通信，即可判定貨物入庫；反之，可以判定貨物出庫。

2、入庫、出庫作業

入庫作業：貨物入庫時，RFID標簽被部署在倉庫門外、門內的識別器自動掃描、識別并上傳到IOT，部署在現場的業務看板上可實時顯示貨物的相關信息，通過管理軟件自動核對，確認貨物清單無誤后，WMS系統自動為貨物分配位置，充分利用倉庫空間規范擺放，提高空間利用率。

出庫作業：由于WMS和ERP系統無縫對接，實物流與信息流同步，貨物出庫時，RFID標簽被部署在倉庫門內外的RFID識別器自動掃描、識別并上傳到IOT，WMS系統自動進行出庫貨物信息的審核判定，并同步顯示在業務看板上，確保準確、高效地完成發貨任務，如圖3所示。

圖3 出入庫管理

3、入庫、出庫訂單異常感知

在入庫、出庫的過程中，RFID設備自動掃描識別電子標簽，并上傳到RFID中間件與倉儲管理系統進行對接，自動審核入庫、出庫的異常，替代了傳統出入庫過程中的人工掃描、審核等操作，出現業務異常時，業務看板實時顯示出來以提示現場的工作人員，實現業務快速閉環，提升工作效率。

基于倉庫基礎設施和RFID部署情況，完成倉儲空間的數字化建模和RFID網絡拓撲關系建模，定義物理資產（人、車、貨），并將流轉事件關聯到實際物理資產，達到倉儲管理的智能化、可視化的目的。

分布式RFID網絡實現區域的連續覆蓋，提供實時定位、跟蹤能力，滿足精細化動態資產管理的訴求。例如：一車一碼，對叉車實時定位、運動軌跡跟蹤，叉車位置信息被實時采集，同時叉車運動軌跡可以實現路徑優化，提升使用效率。

一貨一碼，每個貨物上的RFID電子標簽，通過識別器可實現精準定位，貨位顯示在管理軟件的貨位表界面上，尋找貨物位置時只需打開貨位表，非常方便；同時貨物在倉庫中流動時，流轉數據被自動采集，貨物數據全流程可追溯。一人一碼，刻畫出人物行為軌跡，減少人員違規操作，提升工作效率。

通過“一物一碼”實現每個步驟的作業流程都有碼可循，出現問題既可以正向追溯至商品的最終到達地，也可以反向追溯至各業務環節，達到嚴格管控的目的。如圖4所示。

圖4 定位管理

傳統的分揀方式需要人工將貨物標簽對正掃描儀，當出現面單污濁或破損的情況，需要手工拆箱檢視核對貨物信息并錄入貨物信息，存在耗時長、人力投入大、效率低等問題。RFID標簽具有抗污濁能力強、防水、防污染、穿透性強等優點，在分揀過程中，RFID標簽可以被全方位精確識別，不受面單污染等影響，有效提升了分揀成功率，同時全方位立體掃描，無需手動調整面單朝向，大大提高了分揀效率。

IOT智能倉儲服務構建了無人盤點模式，倉儲管理人員根據盤點任務的要求，在倉儲管理系統上配置盤點策略，該盤點策略可以靈活配置，支持實時、定時盤點；支持全盤、分區盤點；支持明盤、盲盤。倉儲管理系統自動識別定義的盤點策略，并拆分成對應的盤點命令，下發到現場部署的RFID設備，這些設備就會把對應區域的盤點數據自動采集上來，這種方式能快速準確地進行盤點，在出現盤點差異時，可以輔助差異快速閉環，如圖5所示。

圖5 盤點管理

IOT數據具有價值密度小、數據體量大、數據真實且時效性高、數據質量低等特點，在任何情況下都會產生數據，其數據量遠遠大于傳統業務的數據量。如果不進行數據處理，會面臨數據存儲成本高、數據質量低等問題，因此需要采取一些措施對物聯網數據進行處理。

IOT數據處理的關鍵是對時序數據進行分類處理，因其具備顯著的時序特征，按照時間維度上報、存儲、查詢數據。因此在做物聯網數據分析時，要對時序數據做充分的考慮，最大限度地壓縮IOT設備產生巨量數據，滿足海量設備高并發，實時寫入的要求，同時還要滿足對時序數據的查詢。

如何判定數據的有效性是關鍵。首先從不同來源采集來的數據可利用多種數據庫存儲；其次進行數據預處理時，把采集來的數據導入到大型的分布式數據庫中，進行歸類統計；然后進行分析計算，挖掘有用的數據，清除重復的數據形成報表。通過數據清洗，提高IOT數據實時性，數據分析簡化后提高了數據的質量。IOT數據中，還可能出現一些典型的問題，比如缺值、異常跳變、重復、格式差異、噪音干擾等，通過檢測消除異常數據和重復記錄等，高效的數據清洗改善了數據的質量。

另外還可通過分層存儲和資產模型，以分層的方式管理數據，將數據時效性分層處理，獲得綜合處理效率最大化；通過資產模型描述物理空間中的對象，打通物理時間與數字世界的關聯，基于物聯網資產模型，整合大數據分析領域的最佳實踐，對物聯網數據進行相應的數據分析，為智能倉儲應用提供數據支撐。

RFID收發分離技術應用在倉儲管理中，能有效提高貨物信息采集速度和倉儲作業效率。與此同時，為了保證人、車、物在識別過程中不被遺漏，通過提高無線射頻信號的覆蓋范圍和強度以達到提高標簽識別準確率的目的，造成RFID標簽在貨物出入庫、定位跟蹤、分揀、盤點等作業過程中被重復激勵，造成接收器接收到的數據出現大量冗余，占用了系統存儲資源以及網絡帶寬資源，增大時延，導致RFID中間件系統的運行效率大大降低，對系統的數據處理能力帶來了巨大壓力。

通過分析RFID信號特性及數據結構，明確RFID信號的傳播特性，建立RFID數據模型，采用統計方法檢測數值型屬性，通過數據挖掘和冗余過濾算法，對冗余數據進行清洗，消除重復記錄，減輕了系統數據處理的壓力。

結語

本文探討的基于IOT和RFID收發分離技術的倉儲管理系統，采用IOT技術架構，利用RFID收發分離技術、RFID網絡連續覆蓋、連續組網以及動態識別RFID標簽等技術，實現貨物入庫出庫及庫存狀態自動判定、出入庫異常自動感知、自動分揀、在庫自動盤點、貨物信息實時更新、精確定位等功能，減少了人力投入，降低了倉儲管理成本，大大提升了倉儲的自動化、信息化、智能化及精細化管理水平。

（作者：湖北物資流通技術研究所 陳剛/王發珍，來源:<<物流技術>>，版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題，請及時聯系我們，我們將刪除內容以保證您的權益。）

審核編輯黃宇