冷库RFID自动控制及库存管理集成系统分析

当前，物联网相关技术的推广应用方兴未艾。伴随着国家节能减排战略和食品安全保障战略的深入实施，中国冷链物流体系的建设进入了一个关键阶段，有关生产商、物流商、经销商开始联手打造冷链物流链，以冷库为主体的冷链物流模式将成为其中一种重要的模式。在模式整合的过程中，多种资源、多种技术的集成应用必将成为该行业的主流发展趋势。

1、大型冷库建设及管理现状

冷库是冷藏业发展的基础，到2009年底，中国大概拥有冷库接近三万座，冷库总量已经接近1500万吨，但是与超过13亿的人口相比，中国冷库目前远远不能满足庞大的人口对冷藏冷冻食品的需求。而且，大部分现有冷库都存在自动化控制程度低、制冷系统维修不力、设施设备老化严重、节能措施未引起足够重视等问题。因此，冷藏链的发展前景将十分广阔，冷库未来需求巨大，冷库行业将会在较长时间内保持一定速度的增长。

冷库建设的规模扩大可以有效的节约成本，随着仓储物流行业的发展，大型的综合的公共冷库，已经成为中国冷库发展的一个必然趋势，而且，大部分新建的冷库其功能将从"低温仓储"型向"冷链物流配送"型发展。

从冷库的管理与控制来看，冷库设计更加趋于优化，冷库制冷系统的智能化控制已经普遍应用，大、中型冷库基本上都实现了对库温、制冷系统压力、设备运行状态等的实时显示和自动记录，并设有较完善的安全保护装置。另一方面，随着网络与数据库技术的发展，冷库的管理软件也在原先简单的出入库控制的基础上添加了财务结算、客户关系管理、库存质量管理等功能模块，并实现了Internet环境下的远程应用。

但是，在实践中，将冷库仓储管理与自动控制的在软硬件配置上统筹考虑，并结合新兴的互联网技术、物联网技术，将冷库环境监测、安全管理、节能控制、远程监控与管理、电子商务以及整个冷链物流的信息集成等拓展应用都融入一个整体解决方案的，还很少见。

2、方案总体思路

本方案基于多种成熟技术的集成应用，着眼于整个冷链物流中冷库存储环节之质量控制，以大型集群冷库及同一网络异地分布的冷库群为应用对象。

本方案将冷库仓储信息管理（冷间、库容及货位管理、出入库及移库管理、批次与数量管理、存储要求与时间控制管理、客户关系管理及财务结算管理等）和冷库环境自动控制（制冷设备安全控制、库温控制、湿度控制、预警控制等）结合在一起，在软硬件配置上实现一体化集成，统筹考虑库存质量控制（历史数据存储、质量控制标准曲线与实时曲线差异分析等），并综合运用物联网技术（基于RFID技术完成库存管理及与整个冷链物流的集成）、互联网技术（电子商务、远程监控与管理）和相关节能技术，为客户提供大型集群冷库的集中与分散控制以及异地分布冷库群的统一管理。

整个系统由下列子系统或环节构成：

1）冷库管理信息系统

2）冷库全自动控制系统

3）冷库环境远程监控管理及调试诊断系统

4）冷库RFID射频识别管理系统

5）冷链物流中电子商务技术的应用（冷链物流信息平台）

6）冷库安全管理及高效节能技术的应用

3、主要子系统基本功能描述

（1）冷库库存管理及自动控制的集成应用

目前的冷库管理软件一般是基于数据库的C/S架构或B/S架构的管理信息系统，很少能集成远程访问、电子商务等功能，偏重于管理信息自动化；而冷库自控系统一般基于工控组态软件开发，是集控制程序、上位机、人机界面、PLC、自控元器件以及制冷设备等于一体的软硬件系统，偏重于生产过程自动化。这二者之间的数据采集、数据传递、数据存储和控制管理是分离的。

在我们的解决方案中，我们将从软硬件配置上做整体考虑，实现两套系统的无缝集成，达到管理和控制一体化，结合RFID技术，统筹考虑各个子系统的数据采集/录入、数据存储、数据统计/分析、界面集成、模式切换等功能衔接，将冷库的仓储管理、交易、收费结算和物流配送与冷库的自动控制与安全监控结合在一起，再考虑冷库的远程管理维护以及互联网数据交换需求（着眼于冷链行业的信息共享和协同），形成一套完整的软硬件解决方案。

（2）RFID射频技术在冷库管理中的集成应用

冷链由冷冻加工、冷冻贮藏、冷藏运输及配送、冷冻销售四个方面构成。冷链物流管理泛指温度敏感性产品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中，始终处于规定的低温环境下，以保证物品质量，减少物流损耗的一项系统工程。是以冷冻工艺学为基础、以制冷技术为手段的低温物流过程。

冷链物流不但对时间长短的限制很高，而且对于恒定的温、湿度也有着十分严格的要求。从原材料的采购一直到终端销售，低温冷冻食品都要求一个温、湿度稳定的环境。如何保证冷链物流运输的标准化运作，实现温度的记录与跟踪、温度设备的控制和商品验收的检测，是冷链物流必须解决的另一个大问题。

现阶段我国还缺乏行之有效的冷链物流的管理方法，监测手段滞后是最大的技术瓶颈，其主要症结是：人工测量和纸面记录；无统一数据系统支持；实时性差、监管脱节；取证困难、无法确定责任；无法进行预警、损失率大等。

RFID技术是解决冷链物流信息集成的最好手段。RFID射频技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。与条形码技术相比，RFID可以节省更多的时间和人力、物力，降低生产成本，提高工作效率。其优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远，射频识别卡具有读写能力，可存储大量数据，并具有一定的智能，难以伪造。

在我们的解决方案中，首先在冷库仓储环节全面应用RFID技术，RFID系统的软硬件可以和我们的库存管理和自动控制实现集成，顺畅的实现数据识别、数据采集、数据交换及存储，保证了仓储环节对整个冷链的支撑。由RFID系统实现数据录入的自动化，可以减少大量的人力物力消耗，同时还可以对冷库库存实现动态实时的控制：

入库、出库及移库的操作：当贴有RFID标签的货物进出仓库时，出人口处的读写器将自动识读标签，不需人工扫描。根据得到的信息，管理系统会自动更新存货清单，实现自动操作。结合库管人员的手持终端设备与电脑及货物RFID标签的数据交互，可以实现货物与库位的精确对应，从而实现完整的出入库和移库控制。

库存盘点：盘点库存时不需进行人工检查或扫描条形码，因此库存盘点时的工作量和不必要损耗的大大减少，而且通过RFID技术的跟踪操作，使得确定货物的位置更为精确具体。

整合人员进出库控制：系统将整合相关人员使用的RFID标签，在实现出入库控制的同时，还可实现与货件进出库时间相互比对等功能。

实时监控货物温度变化：将温度传感器采集的温度定时写入RFID标签的芯片中，当RFID标签接到RFID读写器天线信号时，将RFID芯片内的温度数据上传给RFID读写器，交由后端系统处理。此系统可实时监控仓储货物的温度变化，实现实时监视、预警管理。

在我们的解决方案中，系统还可以通过消息中间件实现与其它信息系统的集成。

（3）RFID射频技术在冷链物流中的集成应用

除了在冷库存储环节，RFID射频技术的应用可以伴随冷链物流延伸。

长途冷链物流，特别是国际物流时，我们需要一个由企业或联盟建立覆盖全冷链流程的冷链监测中心数据平台。

将RFID温度监测器放入物品包装或货箱中。监控器按照系统预定的时间间隔周期性地记录测量到的温度，并将温度数据传送给安装在仓库、配送中心等各节点的读写器，各个温度监测接点的数据通过数据传输网络集中上传至数据中心存储和处理，最终汇总至中心数据平台，系统也可以一次性读取所有点对点的供应链温度数据，生成静态的温度变化图表，完成对供应链的温度变化的监管，实现对整个冷链物流的数据跟踪及信息共享。

企业或联盟成员通过口令访问平台获取相关数据，实现对冷链温度的全程、实时监控和预警；普通消费者可以通过系统提供的的查询手段，了解产品的安全溯源信息。RFID技术和食品安全解决方案相结合，势必会给消费者提供让人放心的食品和药品，为人类福祉做出新的贡献。

（4）冷库管理及自动控制中节能技术的集成应用

全自动化冷库系统可以消除入工管理的冷库所固有的作业效率低、设备和产品破损率高等不足之处，而且，多工质不同系统的各类冷库的广泛应用，为自动控制在冷库节能中的应用提供了广阔的用武之地。

我们的解决方案将综合超大型物流冷库的特点，从节能的角度分析能够产生节能效果的各个环节并加以优化控制。采取的解决方法是：对冷库的设计、设备选型、操作规程等方面进行优化，并且通过自动控制系统来实现工艺流程控制，降低能源消耗。具体措施包括：保证冷冻间的保温效果、根据实际环境选择最经济的压缩机（如用螺杆压缩机配搭双级系统既可以满足多个温度要求又能最大限度地提高系统的能效比）、在制冷系统中采取的节能措施（降低冷凝温度、提高蒸发温度、采用自动系统、能量综合利用）、优化设备使用（减少冲霜次数、减少冷间开门次数、采用最经济的开机方式、及时排除系统中油和不凝性气体）等等。

（5）电子商务、远程控制等技术的拓展应用

我们的市场目标是集团化企业的大型物流冷库，除了一个或多个大型集群冷库有集中和分散的控制模式外，还有一种情况是：客户有多处大型冷库分处异地需要实现远程监控，甚至要实现跨国管理，而且这些分散的冷库群组成了庞大的物流网络，需要有统一的平台实现数据交换。

因此，我们的解决方案还集成了很多拓展用：