如何實(shí)現(xiàn)RFID卷煙倉庫系統(tǒng)數(shù)字化管理

發(fā)布日期：2020-08-24 09:53:39 作者：Ling 點(diǎn)擊：17453

在前面的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，本節(jié)對(duì)基于RFID的數(shù)字化卷煙倉庫管理系統(tǒng)進(jìn)行了部分模塊的開發(fā)工作。下面將詳細(xì)闡述數(shù)字化卷煙倉庫管理系統(tǒng)中的服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)、出庫管理模塊和叉車電子貨位導(dǎo)航系統(tǒng)三個(gè)部分的開發(fā)。

1、系統(tǒng)開發(fā)工具
本系統(tǒng)采用Java開發(fā)平臺(tái)和Eclipse開發(fā)工具中提供的RCP框架設(shè)計(jì)，而數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005。
Java編程語言是一個(gè)簡單的、面向?qū)ο?、分布式、健壯、安全與系統(tǒng)無關(guān)、可移植高性能、多線程和動(dòng)態(tài)的語言。Java的跨平臺(tái)性使得開發(fā)出的基于RFID的數(shù)字化卷煙倉庫管理系統(tǒng)可以在不同的系統(tǒng)上使用，這樣在以后可以方便地進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展和二次開發(fā)。

Eclipse是IBM公司開發(fā)的一款強(qiáng)大的Java開發(fā)工具。它倡導(dǎo)插件開發(fā)RCP（Rich Client Platform）的設(shè)計(jì)理念、采用客戶端平臺(tái)的思想，是基于ECLIPSE插件開發(fā)的一種應(yīng)用。通過RCP可以快速構(gòu)建應(yīng)用程序，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
SQL Server 2005是運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)的，面向分布式客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是新一代電子商務(wù)、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)庫解決方案。SQL Server 2005適合本系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

1.1、服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)采用Java網(wǎng)絡(luò)編程方式來實(shí)現(xiàn)和客戶端的交互，系統(tǒng)的整個(gè)通信過程為：
（1）客戶端（主控機(jī)、叉車）向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，按照TCP協(xié)議連接到服務(wù)器上；

（2）主控機(jī)客戶端通過TCP協(xié)議向服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求和指令；
（3）叉車客戶端通過TCP協(xié)議向服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求，查詢指令；
（4）叉車客戶端通過TCP協(xié)議向服務(wù)器端發(fā)送指令狀態(tài)信息；
（5）服務(wù)器接收到叉車客戶端傳來的指令狀態(tài)信息后，更改服務(wù)器上儲(chǔ)存指令的狀態(tài)，然后以組播的方式向各個(gè)客戶端廣播指令狀態(tài)信息；
（6）主控機(jī)客戶端和叉車客戶端接收到組播后，更新本機(jī)界面上的狀態(tài)。
綜上所述，服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)具有客戶端登錄驗(yàn)證和消息儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)兩項(xiàng)基本功能。下面將分別實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)功能。

1.客戶端登錄驗(yàn)證功能

服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)客戶端登錄驗(yàn)證功能實(shí)現(xiàn)的界面，可以看見當(dāng)前的一個(gè)IP為192.168.1.13的主控機(jī)正登錄進(jìn)來。
服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)客戶端登錄驗(yàn)證功能實(shí)現(xiàn)的界面
客戶端登錄驗(yàn)證功能的代碼如下：

在上面的代碼中，線程thread用于監(jiān)聽客戶端的連接。當(dāng)客戶端連接服務(wù)器時(shí)，線程thread監(jiān)聽到請(qǐng)求后，驗(yàn)證登錄客戶端的用戶名和密碼，按照TCP協(xié)議建立連接線程talk用于客戶端和服務(wù)器端的交互。線程talk在客戶端和服務(wù)器建立TCP后啟動(dòng)，建立數(shù)據(jù)的輸入和輸出流，并和客戶端進(jìn)行一對(duì)一的TCP交互。

2.消息儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)功能
服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)的消息儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)功能有兩種工作方式：當(dāng)叉車發(fā)送查詢請(qǐng)求時(shí)，將儲(chǔ)存的客戶端發(fā)來的指令發(fā)送給叉車；對(duì)叉車發(fā)來的指令狀態(tài)信息或LED顯示屏信息的消息進(jìn)行組播，將其傳遞給各個(gè)客戶端，客戶端再按照指令狀態(tài)信息或LED顯示屏信息進(jìn)行刷新指令，監(jiān)控界面指令狀態(tài)或更新LED顯示屏信息。消息儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)功能的代碼如下：

上述代碼是executeMethods（）方法中的部分代碼，可實(shí)現(xiàn)消息的儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)功能。這個(gè)方法會(huì)根據(jù)報(bào)頭的不同而執(zhí)行不同的動(dòng)作。當(dāng)報(bào)頭為“1”時(shí)，表示叉車發(fā)送查詢請(qǐng)求，這時(shí)服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)將保存在服務(wù)器上的指令發(fā)送給叉車；當(dāng)報(bào)頭為“2”時(shí)，服務(wù)器消息處理子系統(tǒng)對(duì)叉車發(fā)來的指令狀態(tài)信息或LED顯示屏信息的消息進(jìn)行組播。

2、出庫管理模塊的實(shí)現(xiàn)
出庫管理模塊用來完成出庫的各種操作，如出庫單據(jù)的管理、出庫貨位的分配、出庫指令的生成及監(jiān)控。出庫單據(jù)的管理功能主要是指完成單據(jù)的導(dǎo)入/手工錄入，未處理單據(jù)的修改和刪除。系統(tǒng)界面中會(huì)顯示所有當(dāng)日未處理的單據(jù)，并可以對(duì)顯示單據(jù)進(jìn)行修改。在完成單據(jù)的生成后，就需要使用出庫貨位分配功能。出庫貨位分配需要按照一定的規(guī)則進(jìn)行。這些規(guī)則要實(shí)現(xiàn)優(yōu)先出暫存區(qū)，防止暫存區(qū)堆積；貨位的先進(jìn)先出，防止貨物積壓；出庫貨位少，提高作業(yè)效率等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)出庫貨位分配的界面如圖所示。界面上矩形框標(biāo)出來的地方是系統(tǒng)按照出庫貨位分配規(guī)則分配的貨位。在庫管認(rèn)為貨位不合理時(shí)，系統(tǒng)也提供手工修改分配貨位的功能，由此可提高系統(tǒng)的靈活性。出庫貨位分配界面中分配的貨位是按出庫貨位算法得出的。

出庫貨位分配規(guī)則的核心有以下幾個(gè)方面。

（1）出庫貨位分配規(guī)則是計(jì)算機(jī)自動(dòng)分配的，把數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)過程寫入數(shù)據(jù)庫，在程序中只需提供出庫的卷煙品牌規(guī)格和數(shù)量。這樣會(huì)帶來兩方面的好處：一方面，存儲(chǔ)過程在第一次被調(diào)用時(shí)由系統(tǒng)編譯并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，編譯后的存儲(chǔ)過程經(jīng)過優(yōu)化處理，執(zhí)行速度更快，可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度；另一方面，在需要修改出庫貨位分配規(guī)則時(shí)，只需要在數(shù)據(jù)庫中修改存儲(chǔ)過程即可。

（2）為保證出庫托盤盡量少，該算法首先判斷出庫的是整托盤還是散托盤，若為整托盤出庫，而暫存區(qū)沒有該品牌的整托盤時(shí)，則直接從庫區(qū)出庫中減去出庫托盤數(shù)。
（3）防止暫存區(qū)貨物的積壓。該算法在出庫時(shí)，在滿足出庫托盤盡量少的前提下，優(yōu)先出暫存區(qū)。

（4）出庫指令的生成及監(jiān)控功能：出庫貨位核對(duì)，生成作業(yè)指令和指令監(jiān)控。主控機(jī)在開啟時(shí)，便已和服務(wù)器端建立TCP連接，使用TCP協(xié)議將指令傳到服務(wù)器上，便于叉車查詢，指導(dǎo)叉車到指定的貨位作業(yè)。系統(tǒng)保證了貨物的先進(jìn)先出，使用算法優(yōu)先出同品牌的、入庫時(shí)間早的卷煙。

這個(gè)界面將實(shí)時(shí)接收服務(wù)器組播的指令狀態(tài)，改變指令監(jiān)控界面上的指令狀態(tài)。當(dāng)所有指令完成后，提交更新系統(tǒng)庫存。用出庫指令打開監(jiān)控界面，系統(tǒng)將會(huì)開辟一個(gè)線程用于出庫校對(duì)。在入庫時(shí)，將掃描的RFID標(biāo)簽ID寫入數(shù)據(jù)庫，并和貨位進(jìn)行綁定，因此在出庫時(shí)可通過掃描RFID標(biāo)簽ID解析貨位地址，將其與出庫指令進(jìn)行核對(duì)。出庫核對(duì)功能的代碼如下：
在上面的代碼中，hashMap存放著程序預(yù)先從數(shù)據(jù)庫中獲取的RFID標(biāo)簽ID和貨位編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在出庫時(shí)，通過RFID閱讀器讀取的RFID標(biāo)簽ID就可以獲取貨位編碼，再與出庫指令中的貨位地址進(jìn)行核對(duì)，若兩者一致會(huì)將RFID標(biāo)簽ID寫入出庫指令監(jiān)控界面中；而不一致則代表出錯(cuò)托盤，無法將RFID標(biāo)簽ID寫入上面的界面中，并彈出“叉出貨位出錯(cuò)，請(qǐng)將該托盤放回”的警告以提示叉車工，這時(shí)叉車工需將叉錯(cuò)的托盤放回原貨架，再將正確的托盤取出。

4、叉車電子貨位導(dǎo)航子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4、1.叉車客戶端通信模塊的實(shí)現(xiàn)叉車的客戶端通信模塊需要兩種通信模式：和服務(wù)器一對(duì)一的交互；接收服務(wù)器組播的消息。

連接服務(wù)器時(shí)調(diào)用的函數(shù)代碼如下：

這段代碼的功能是：在叉車電子貨位導(dǎo)航子系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，將建立與服務(wù)器的TCP連接，用于叉車客戶端查詢服務(wù)器消息處理系統(tǒng)儲(chǔ)存的出/入庫指令，以及向服務(wù)器發(fā)送指令狀態(tài)和LED屏所需信息。同時(shí)開辟一個(gè)線程監(jiān)聽服務(wù)器組播的消息，用于更新指令狀態(tài)。

4、2.叉車電子貨位導(dǎo)航模塊的實(shí)現(xiàn)
叉車電子貨位導(dǎo)航模塊的功能是指導(dǎo)叉車司機(jī)的作業(yè)，給叉車司機(jī)進(jìn)行直觀的電子貨位圖導(dǎo)航。叉車電子貨位導(dǎo)航子系統(tǒng)導(dǎo)航模塊的執(zhí)行流程如圖所示。

叉車司機(jī)打開叉車計(jì)算機(jī)后，叉車計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行叉車電子貨位導(dǎo)航子系統(tǒng)。單擊“查詢”后，叉車電子貨位導(dǎo)航子系統(tǒng)會(huì)從服務(wù)器上查詢出所有的指令。
叉車電子貨位導(dǎo)航模塊的核心問題有以下幾個(gè)方面。
1）叉車指令樹表中指令狀態(tài)的互鎖問題

在叉車電子貨位導(dǎo)航的流程中，按照叉車指令優(yōu)先級(jí)算法選中指令時(shí)，會(huì)立刻改變指令狀態(tài)并將其發(fā)送出去。若選中其中一項(xiàng)作業(yè)并將其展開，則叉車上的自動(dòng)指令算法將選中優(yōu)先級(jí)最高的指令并將其狀態(tài)改為“正在處理”，并用TCP協(xié)議將“正在處理”的指令狀態(tài)發(fā)送到服務(wù)器上，服務(wù)器接收到改變的指令狀態(tài)后進(jìn)行組播，改變主控機(jī)上指令監(jiān)控界面的指令狀態(tài)和另外一個(gè)叉車的指令狀態(tài)。在沒單擊“執(zhí)行”就改變指令狀態(tài)是為了保證在兩臺(tái)叉車協(xié)同作業(yè)（兩臺(tái)叉車執(zhí)行同一項(xiàng)作業(yè)）時(shí)，當(dāng)一臺(tái)叉車選中作業(yè)將其展開自動(dòng)選中指令時(shí)，立刻改變另外一臺(tái)叉車上的指令狀態(tài)，這樣，當(dāng)另一臺(tái)叉車選中該項(xiàng)作業(yè)將其展開選中指令時(shí)，系統(tǒng)會(huì)正確地選中下一條指令，實(shí)現(xiàn)指令狀態(tài)在選擇上的互鎖。

2）叉車指令優(yōu)先級(jí)算法
叉車指令選擇界面如圖所示，框中的指令即為在展開樹形指令表時(shí)指令優(yōu)先級(jí)算法自動(dòng)選中的指令。

在選中一項(xiàng)作業(yè)后，叉車電子貨位導(dǎo)航子系統(tǒng)的指令優(yōu)先級(jí)算法會(huì)自動(dòng)算出優(yōu)先級(jí)最高的指令。叉車上查詢到的指令是同出庫貨位分配的貨位順序相同；在出庫貨位分配時(shí)，分配的貨位是按照貨位地址降序排列的。因此，出庫第一條狀態(tài)為“未處理”的指令優(yōu)先級(jí)最高。在選中一條指令時(shí)，會(huì)完成下列動(dòng)作：將指令選擇界面上的指令狀態(tài)改為“正在處理”；將指令的背景顏色改為黃色；將“正在處理”的指令狀態(tài)發(fā)送給服務(wù)器。叉車指令優(yōu)先級(jí)算法的代碼如下：

上面的代碼功能為：完成叉車指令表上的不同選擇并產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。叉車指令選擇界面的選擇方式有：當(dāng)樹形指令表都沒有展開時(shí)，選中一項(xiàng)作業(yè)，則將樹形指令表展開，選中該項(xiàng)作業(yè)中優(yōu)先級(jí)最高的指令，并將改變的指令狀態(tài)發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行組播；當(dāng)樹形指令表中有一項(xiàng)展開時(shí)，若選中的是同一項(xiàng)作業(yè)，則將樹形指令表收起，并將還原的指令狀態(tài)發(fā)送給服務(wù)器組播，若選中的是不同作業(yè)，則將先選中的作業(yè)收起，并將還原的指令狀態(tài)發(fā)送給服務(wù)器組播，再將當(dāng)前選中的作業(yè)展開，選中新的指令，并將改變的指令狀態(tài)發(fā)送給服務(wù)器組播。

上述代碼中的search（）方法用于將樹形指令表展開，查找第一條未完成的指令并選中，然后發(fā)送“正在處理”的指令狀態(tài)給服務(wù)器組播并使選中的指令背景顏色為黃色。recover（）方法用于還原指令狀態(tài)，即把先前選中的指令狀態(tài)改為“未處理”，并發(fā)送給服務(wù)器組播。在選中指令，單擊“執(zhí)行”后，會(huì)出現(xiàn)電子貨位地圖界面，如圖所示。

在圖所示界面中，長方形的框中的區(qū)域?yàn)樽鳂I(yè)區(qū)域，深色的貨位是叉車當(dāng)前指令作業(yè)貨位，而下面的文字是對(duì)當(dāng)前指令作業(yè)貨位的解釋。
3）LED屏控制信息算法
叉車電子貨位導(dǎo)航子系統(tǒng)上組合的LED屏控制信息是13位字符串。字符串的第一位是指令號(hào)；第二位是作業(yè)號(hào)；第三位是單據(jù)類型；第四位是品牌規(guī)格；第五位是作業(yè)庫區(qū)入庫數(shù)量（僅是某個(gè)庫區(qū)，可能和單據(jù)上的入庫數(shù)量不一致）；第六位是作業(yè)庫區(qū)已入庫數(shù)量；第八位是指令狀態(tài)；第九位是車牌號(hào)；第十位是銷售去向；第十一位是出庫總數(shù)；第十二位是已出庫區(qū)數(shù)量；

第十三位是單據(jù)號(hào)。

若是出庫作業(yè)，則將字符串的第五位和第六位總數(shù)置為空；若是入庫作業(yè)，則將字符串第九位、第十位、第十一位和第十二位置為空；若是貨位調(diào)整作業(yè)，則不存入13位字符串的LED屏控制信息中。
字符串的第七位是控制LED如何刷新的標(biāo)志位。
（1）S[6]=“1”：表示通道的第一條或庫區(qū)的第一條，LED屏幕由靜態(tài)庫存信息變成動(dòng)態(tài)作業(yè)信息。

（2）S[6]=“2”：表示庫區(qū)的最后一條，LED屏幕由動(dòng)態(tài)作業(yè)信息變成靜態(tài)庫存信息。
（3）S[6]=“3”：表示中間的指令，LED屏幕由動(dòng)態(tài)作業(yè)信息變成動(dòng)態(tài)作業(yè)信息，刷新數(shù)量。
（4）S[6]=“4”：庫區(qū)的最后一條，同時(shí)又是通道的第一條，也就是說該庫區(qū)的該通道只有一條指令。S[6]的具體算法流程如圖所示。

如圖=所示是基于RFID的數(shù)字化倉庫管理系統(tǒng)在一號(hào)成品庫的運(yùn)行實(shí)景圖。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以托盤為單位的可視化的電子貨位管理、貨物先進(jìn)先出，自動(dòng)的出入庫管理和實(shí)時(shí)庫存信息查詢，并通過電子顯示屏顯示庫區(qū)貨位信息及其產(chǎn)品信息。同時(shí)，它在數(shù)字化倉庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過各種網(wǎng)絡(luò)建立了實(shí)時(shí)的物流信息共享平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)物流信息的共享。