1、前言
隨著商品經(jīng)濟和信息技術(shù)的發(fā)展，自動化倉儲系統(tǒng)(ASS—Automatic Storage System)已在大型集團企業(yè)、商場和國防等各個領(lǐng)域中崛起。它是一種人工不直接進行處理的自動存儲和取出貨物系統(tǒng)，是當(dāng)今最新型的倉儲設(shè)施。而自動化倉儲系統(tǒng)中貨位虛實的自動識別又是物流信息的前提。
ASS發(fā)展如此迅速，主要的原因有以下幾點：
1、可以用計算機檢測和控制。用電腦對信息進行準(zhǔn)確的存儲和管理，自動打印出各種報表。
2、是一種高層貨架存儲，占地面積小，充分利用庫房空間，其庫容量大。
3、能自動存取，收發(fā)準(zhǔn)確迅速，儲運損耗小，物流效率高和庫存占用資金低及資金周轉(zhuǎn)快等優(yōu)點。
現(xiàn)代ASS中貨物虛實的自動化識別是ASS的前提。ASS是由高層立體貨架、堆垛機、輸送系統(tǒng)、信息識別系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等組成。其中信息識別系統(tǒng)的作用是完成對貨物品名、類別、貨號、數(shù)量、等級、生產(chǎn)廠，甚至貨位地址的識別。為實現(xiàn)這些功能，可用條形碼、磁條、光學(xué)字符和射頻等識別技術(shù)來對物流信息進行采集，而貨位的虛實識別技術(shù)，即自動判斷某汽車貨位上貨物的有無就是信息識別系統(tǒng)的重要組成部分，是實現(xiàn)倉儲貨位自動管理的基礎(chǔ)是解決堆垛機和貨物安全的必須，也是ASS正常運行的前提。
2、軟件法是貨位虛實識別技術(shù)的首選
應(yīng)該說貨位虛實識別技術(shù)的方法有多種，但是用軟件法來判別貨位虛實，其設(shè)計思想簡單、實施方便，可在線時自動完成貨位虛實的判別及修改，故為首選。
軟件法實際是用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，是在管理計算機數(shù)據(jù)庫中設(shè)置一張貨位表，見圖1所示。
表中字段“有貨”為“是/否”邏輯型。字段值為YES的貨位，表示該貨位有貨即“實”字段值為NO的貨位，表示該貨位無貨即“虛”。從圖2所示可見，
貨位編號1、2、4、7、9等貨位為“實”， 即有貨，而貨位號為3、5、6、8貨位為“虛”，即無貨。
貨位的虛實是由AS/RS監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)貨物入出庫實際情況自動修改的。其工作流程如下：當(dāng)有貨物準(zhǔn)備入庫時，監(jiān)控系統(tǒng)程序查詢貨位表中有貨字段為NO的空閑貨位，將其分配給相應(yīng)的堆垛機，并發(fā)出存貨命令，堆垛機將貨物放在該貨位后，向上位機監(jiān)控程序返回“存貨命令己完成”的信息，這時上位機監(jiān)控程序就將該貨位對應(yīng)地有貨字段改YES為；貨物出庫時反之。這樣，就實現(xiàn)了貨位虛實的在線判別與修改。
然而當(dāng)工作在離線方式時，軟件法則無法完成貨位 虛實判別的任務(wù)，此時應(yīng)用傳感器法。
3、傳感器法的應(yīng)用
傳感器法主要有反射式光電傳感器、超聲波傳感器等類型。傳感器法是將傳感器安裝在堆垛機貨叉適當(dāng)位置上，在存取貨時則可檢測欲操作貨位上是否有貨存在。
*光電傳感器的檢測
安裝在堆垛機貨叉上的組件式光電傳感器，其輸出作為堆垛機控制器的輸入信號。存貨時，如果欲存貨的貨位無貨，則光電傳感器無輸出信號；如果欲存貨的貨位有貨，則光電傳感器有輸出信號，堆垛機控制器接收該信號后，便立即停止運行，同時向上位計算機發(fā)出故障信號，等候處理。
*超聲波傳感器的檢測
組件式超聲波傳感器由聲波發(fā)射器、接收器、定時器及控制器等組成。該檢測應(yīng)用回聲測距的原理。當(dāng)堆垛機貨叉向貨位運動過程時，首先由聲波發(fā)射器向貨位發(fā)射高頻脈沖波束，波束發(fā)射后即刻自行關(guān)機，同時又打開聲波接收器檢測回聲信號，則定時器記錄在空氣中聲波的傳播時間，從而換算出被測貨物到聲波傳感器之間的距離，從而識別貨位虛實。見圖3所示超聲波傳感器的檢測示意圖。
4、新型的一線（網(wǎng)絡(luò)）法(1-Wire Net) 設(shè)計方案
該法它適用了對于貨位要求更高和可靠性高的場合，即在的每個貨位上安裝一個開關(guān)，開關(guān)可以是機械、光電、磁或其它原理的。但問題是大量的開關(guān)與識別裝置（計算機）的聯(lián)線是比較煩惱之事。因此，最大限度減少聯(lián)線的數(shù)目是該方法的關(guān)鍵。為此，采用當(dāng)代最新型的一線（網(wǎng)絡(luò)）法，可謂是一種性能價格比較好的設(shè)計方案。
*1-Wire通用網(wǎng)絡(luò)簡介
1-Wire為外設(shè)器件沿著一條電連接線進行雙向數(shù)據(jù)傳輸提供了一種簡單的方案，任何系統(tǒng)都包括一臺主機和一個以上的從機，它們共用一條數(shù)據(jù)線。這條數(shù)據(jù)線被地址、控制、及數(shù)據(jù)信息復(fù)用。大多數(shù)器件完全靠從數(shù)據(jù)線上獲得的電源供電。當(dāng)數(shù)據(jù)線上為高電平時，電荷存儲在器件內(nèi)部；為數(shù)據(jù)線低電平時，利用這些電荷提供能量。多個器件通過一個端口連接到微處理器，1-Wire器件有存儲NVRAM、EEPROM、可尋址開關(guān)、數(shù)字傳感器、時鐘等類型。1-Wire器件中的DS2401為尺寸極小(1.3mm×0.6mm)的全球惟一電子序列號。
*一線（網(wǎng)絡(luò)）法(1-Wire Net) 基本組成
該技術(shù)也稱為微局域網(wǎng)(Micro LAN)，是由總線主機(BUS Master)、數(shù)據(jù)線——普通雙絞線(及其扦接件)和1-Wire器件等三類設(shè)備所構(gòu)成廉價網(wǎng)絡(luò)，見圖4所示。
在總線主機與1-Wire器件之間雙向（半雙工）傳遞信號和給1-Wire器件供電僅靠一根線(普通雙絞線——數(shù)據(jù)線)，1-Wire Net因此而得名。一線網(wǎng)絡(luò)對總線主機的要求不高，任何標(biāo)準(zhǔn)微處理器都可作為總線主機，如晶振頻率1.8MHz以上的8051系列單片機、具有115.2kpbs UART的微型計算機(PC)等
*一種用于AS/RS實用化的用1-Wire器件和PC機組成的擴展微局域網(wǎng)， 貨 位虛實的檢測
DS2401是1-Wire器件中最簡單的一種(見圖5)，
是一種可尋址開關(guān)。利用DS2401可以為貨位貼上一個惟一的電子標(biāo)簽。每個器件都由工廠用激光刻寫一個唯一的、不可更改的64位序列號，即它內(nèi)部有64位串行碼組成的8字節(jié)的標(biāo)識碼。第一個字節(jié)表示1-Wire器件類型；接下來的6個字節(jié)是其惟一的地址碼，使得同類具有248種地址碼，以保證在微局域網(wǎng)上不會產(chǎn)生節(jié)點地址沖突；最后一個字節(jié)是CRC校驗碼，以供主機在讀地址是判斷是否發(fā)生傳輸錯誤。因此，如需判斷某開關(guān)的開閉狀態(tài)時，主機只要讀與開關(guān)相連的DS2401地址碼即可，若讀到器件的地址碼，說明該開關(guān)處于閉合狀態(tài)，其貨位為實；否則說明開關(guān)處于斷開狀態(tài)，其貨位為虛。這樣就實現(xiàn)了的貨位檢測。因為在此，每一個1-Wire器件的DS2401可尋址開關(guān)，代表著一個貨位。
*貨位為巨量對時的電子標(biāo)簽的使用
當(dāng)DS2401 1-Wire器件的數(shù)目超過98時，則必須使用1-Wire擴展器件DS2409，見圖6所示，即一種用于AS/RS實用化的用1-Wire器件和PC機組成的擴展微局域網(wǎng)， 貨位虛實的檢測
這樣使得可使用的1-Wire器件數(shù)目幾乎沒有限制。這樣只要在AS/RS中的每個貨位上安裝含64K EEPROM的可尋址開關(guān)1-Wire器件，也等于給貨位加上了一個可讀／寫的電子標(biāo)簽。這樣，電子標(biāo)簽中不僅包含貨位的虛實狀態(tài)，而且還可包含貨物其它信息，例如在貨位的適當(dāng)位置安裝數(shù)字溫度傳感器，可以了解貨位的溫度。
從上分析，用新型的一線（網(wǎng)絡(luò)）法，不僅在于貨位虛實的探測并將聯(lián)線數(shù)目減到最小，而且還可進一步擴展其它用途。
5、微波射頻自動識別(RFID) 技術(shù)——微波射頻式位置檢測技術(shù)
微波射頻識別是近年來國外應(yīng)用最廣泛的一項新型自動識別技術(shù)，能實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)自動識別。對于遠(yuǎn)距離(可達(dá)10m以上)、高速移動(時速100km以上)、無接觸物體識別場合尤為適用。其典型工作頻率有915MHz、2.45GHz、5.8GHz三個頻段，廣泛應(yīng)用于車輛自動識別門禁、物流，生產(chǎn)線管理、防偽領(lǐng)域。
微波射頻式位置檢測技術(shù)突出優(yōu)點是利用無線射頻方式進行非接觸識別，無需外露電觸點，無源電子標(biāo)簽可按不同的應(yīng)用要求來封裝。系統(tǒng)可同時識別多個靜止的和高速運動的電子標(biāo)簽。以完成多目標(biāo)識別。
5.1微波射頻識別系統(tǒng)組成
微波射頻識別系統(tǒng)由讀寫器、天線、電子標(biāo)簽、專用短程通信協(xié)議DSRC及其相關(guān)的監(jiān)控、定位和報警設(shè)備等構(gòu)成，見圖7框圖所示。
*電子標(biāo)簽由低功耗芯片、基片和微帶電路組成。按供電方式分為有源和無源電子標(biāo)簽；按應(yīng)答方式分為主動式和被動式，目前無源卡已能工作在915MHz、2.45GHz兩個微波頻段。
*讀寫器用于啟動(激活)電子標(biāo)簽，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，并承擔(dān)防碰撞和身份驗證的任務(wù)。對無源識別系統(tǒng)，還應(yīng)提供電子標(biāo)簽足夠的微波能量。
&nb sp; *微波射頻天線用來接收和發(fā)射微波功率，具有良好的方向性。
*DSRC專用短程通信協(xié)議通過空間濾波、極化濾波、頻率濾波、信號處理濾波和利用跳頻進行頻譜擴展等技術(shù)提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確識別率。
5.2射頻自動識別(RFID) 技術(shù)在物流自動化倉儲系統(tǒng)中的應(yīng)用
*電子標(biāo)簽貼裝于貨物上，芯片標(biāo)簽內(nèi)存EEPROM有貨物品名、類別、貨號、數(shù)量、等級、生產(chǎn)廠家等數(shù)據(jù)。
*讀寫器與天線在安裝在堆垛機貨叉上，當(dāng)堆垛機貨叉向貨位運動過程時不斷地發(fā)射微波能量與接收從射頻卡(電子標(biāo)簽)發(fā)回的微波能量。
*用讀寫器通過天線啟動(激活)電子標(biāo)簽并讀取貨位上有無貨物號及其它的數(shù)據(jù)，將其傳送至PC機上，從而實現(xiàn)了貨物有無的鑒別。能確保倉儲系統(tǒng)實時掌握貨物所在位置和狀態(tài)，完成商品的收發(fā)與轉(zhuǎn)運等全過程的監(jiān)控，從而提高供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)的效率和資產(chǎn)利用率。
5.3微波射頻自動識別的主要優(yōu)點
*成本低廉，便于大面積使用，提高了系統(tǒng)的可靠性
*電子標(biāo)簽無須裸露，可用耐火材料或陶瓷封裝，耐腐蝕，最高耐溫可超過300℃?？砷L期工作于高頻強干擾、震動、粉塵、油污等各種惡劣環(huán)境。極為適合在煉鋼廠使用。
*安裝維護簡便，標(biāo)簽安裝無嚴(yán)格要求，接收距離最遠(yuǎn)可達(dá)>10米。
*采用絕對編址，無累計誤差。使位置識別準(zhǔn)確無誤。
6、結(jié)束語
應(yīng)該說，用計算機檢測技術(shù)與射頻識別技術(shù)RFID在物流-自動化倉儲系統(tǒng)的應(yīng)用有許多方法。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況的要求選用。但無論采用何種設(shè)計與方法，均以獲得最佳性能價格比為前提，從而使物流信息技術(shù)的運行成為自動化倉儲系統(tǒng)發(fā)展的重要保障。