仓储管理在物流企业供应链环节中占主导地位[1]。目前国内很多企业的仓储管理现状存在存货、取货和盘货费时费力，业务流程烦琐且精准度不高、人力投入大，仓库空间利用率较低、仓库堆放较混乱，农产品损耗高、补库周期长以及温湿度监测还停留在人工阶段等诸多问题，给企业的发展带来了很大困扰[2]。尤其是我国的农产品物流仓储行业信息化水平普遍比较落后，与发达国家相比存在巨大的差距[3]，因此，如何利用现代化的信息手段提高农产品的仓储管理已成为提高农产品物流效率的一个关键所在。当前对仓储管理系统的研究主要集中在大型物流企业、商场、建筑施工等领域，但是针对农产品易腐蚀易损耗等特殊性的专门物流仓储管理系统缺乏详细的研究，而基于RFID技术在物流仓储管理系统的研究，一般只进行局部应用研究设计，往往缺乏整体规划，软硬件相互协调性能较差。对物资储存预警、温湿度预警大多还依赖于人工操作，没有充分利用RFID温湿度监测技术。文中研究一种基于RFID的农产品物流仓储管理系统，旨在推动农产品物流仓储行业的长效发展。

1 系统技术概述

1.1 RFID技术的原理

RFID(Radio Frequency Identification）技术是一种射频通信技术，它被用于控制、检测和跟踪物体等方面[4]。RFID技术的优点在于可以非接触式进行数据采集、数据交换，无需人工干预，这使得其在物流跟踪、货物识别和运输工具等场合有很大的发展潜力。

射频识别技术的原理是在无线电基础上，利用发射出的射频信号自动识别静止物体或者非静止物体，从而实现数据交换。读写器、天线、电子标签加PC终端构成了RFID射频识别系统的基本模型[5]，见图1。

1）标签。由耦合元件、芯片构成，用来标识目标对象，一般贴在物体上。每个标签都有自己独特的唯一的编码。根据工作频率，可分为低频、高频、超高频电子标签[6]。

2）读写器。用于对标签信息进行读写，其产品主要有手持式RFID读写器和固定式RFID读写器2种。

3）天线。负责射频信号的传递。

通过对RFID射频识别系统的基本模型分析研究可以得知，RFID读写器与电子标签是一种非接触的无线数据交换以及能量传递，它们之间建立了耦合通道[7]。电子标签内存储着规定格式的数据信息，在现实的应用中其主要方法是将电子标签贴在物品包装上或者装入物品包装内。阅读器通过对电子标签中所存储的数据信息进行不用接触的读取和识别从而达到自动识别的目的[8]。通常将读写器与PC终端相连，利用串口通信技术将所读取的数据信息传送到电脑上进行相关的操作处理。

1.2 EPC编码方案

EPC编码即产品电子编码，它是物联网中一个重要的实现环节，其可以对供应链中的产品、位置、货箱等对象进行全球唯一的标识，为数据信息采集的完全自动化提供了可能[9]。该系统在RFID标签上使用EPC编码进行存储，RFID电子标签主要包含天线和芯片。可以形象的说，作为产品电子代码信息载体的EPC编码是获取RFID标签数据信息的一把钥匙[10]。

EPC编码由表头、公司或企业实体代码、产品类型代码、标识每一个货品的序列号等数据字段组成。其中表头的作用是识别，目前EPC编码由7种类型组成。根据现有农产品物流仓储的编码对象的数量需求，EPC-64 I型能够满足农产品进行唯一性编码的需求。为了控制企业成本和实际需求，农产品供货商或企业生产线人员将若干相同的农产品通过装箱、装袋等装入大包装集中管理，并在每个大包装内附件一个基于RFID农产品物流仓储管理系统制作的RFID电子标签进行标识。根据EPC-64 I型的基本编码结构，结合农产品在采摘、运输、加工、储存等过程为基于RFID农产品物流仓储管理系统设计了一套编码方案。其中表头用2位；厂商识别代码用3位来标明加工企业；对象分类代码用4位标明农产品类型；序列号用12位来表明同一类型下的不等同个体，其中前4位表示年份，第5,6位表示月份，第7,8位表示日期，最后4位表示大包装的流水号。例如标签EPC编码为11101500120191101001的大包装，根据基于RFID农产品物流仓储管理系统编码方案可以将代码翻译为采用EPC-64 I型的基本编码结构，加工企业编码为101，农产品类型为油料作物，农产品为大豆油，生产日期为20191101，流水号为0001的农产品。

图1 RFID的基本模型   

Fig.1 Basic model of RFID

1.3 其他关键技术

首先详细分析研究了串口通信流程以及农产品物流仓储企业网络通信解决方案，同时分析研究了文中系统设计采用的Visual Studio 2010开发工具和SQL Server 2008数据库，以及利用ASP.NET开发技术和VB.NET作为编程语言进行Web应用程序开发的优势[11]。重点分析研究了农产品储位分配和拣选策略，详细研究设计了农产品类型编码方案、分类随机存储策略和先进先出拣选策略[12]。

2 系统设计

2.1 农产品物流仓储管理系统

基于RFID的农产品物流仓储管理系统主要由农产品物流仓储管理系统、射频数据识别系统、RFID温湿度监测系统和数据库系统组成，在农产品仓储管理的各个环节中实现各自不同功能。农产品物流仓储管理系统实现的方法和基础是基于RFID的射频识别采集系统和温湿度监测系统，农产品物流仓储管理系统采用B/S结构，主要用于对RFID射频识别采集系统和RFID温湿度监测系统所采集的数据信息进行存储和处理，是系统中数据处理的中心。根据系统整体设计的需求而设计了一个基于RFID的农产品物流仓储管理系统，包括系统权限管理、入库登记申请与标签制作、出入库管理、库内管理和系统管理等主要功能，实现对农产品物流仓库的自动化管理。

2.2 射频识别系统

射频识别系统主要通过读写器对电子标签的读卡，完成对数据信息的采集工作，并将采集到的数据传输到管理系统的数据库中。该设计通过串口通信的方式和802.11 g无线标准通信方式，将RFID读写器中的数据信息传输到管理系统中，实现对农产品物流仓储的有效管理。根据农产品企业的物流仓储的实际需求，在各仓库入库和出库处设计使用固定分体式RFID读写器对农产品大包装进行扫描读取，能有效防止扫描读取中出现死角。手持式RFID读写器是集成了多种功能于一体的手持读写器。外形设计轻巧、按键设计方便实用、操作界面友好，在实际仓储库内管理过程中，手持式RFID读写器很好地解决了实际仓库的业务需要。考虑到农产品实际物流仓储需要，并不需要以每个农产品为基本单位，给其都分配RFID标签。供货商或企业生产线人员只需要以大包装为基本单位在其内部放置一个已写入对应农产品数据的RFID无源防水防潮的纸质标签，有效降低农产品企业耗材费用。该系统设计选用的RFID无源纸质标签其尺寸(H×W×D)为9.6 cm×1 cm×0.1 cm，工作环境温度和频率要求分别为-40～65℃（防水）、900～930 MHz，容量大约为900 Bit，选用了ABS封装材料，质量仅有150 g，读写距离能达到8 m，内存可反复擦写10万次以上，有效使用寿命可以达到10年以上，无源设计，还具有超强抗干扰和二进制树形防冲突机制，可编写，性价比很高。

2.3 RFID温湿度监测系统

RFID温湿度监测系统主要由电子标签、读写器和网络等组成。RFID电子标签分为无源、半有源和有源3种类型[13]。基于RFID农产品的物流仓储管理系统中的温湿度监测系统采用有源电子标签，实现了无需人工定时手工记录温度湿度，解决了由于环境因素造成综合布线局限性的问题，并能做到实时监测温湿度，能有效降低农产品企业的经济损失，有效防范企业出现农产品质量安全事故。该系统硬件主要由RFID无线传感器电子标签、读写器、主接收器和基于RFID农产品的物流仓储管理系统（集成RFID温湿度监测系统）组成。RFID温湿度监测系统结构见图2。

3 系统实现

3.1 系统软硬件架构

基于RFID的农产品物流仓储管理系统使用的软硬件设备包括农产品仓储管理系统、RFID发卡机、固定分体式RFID读写器、手持式RFID读写器、RFID无源纸质标签、RFID无线传感电子标签等。基于RFID的农产品物流仓储管理系统拓扑结构主要由仓库综合管理、主备服务器管理、业务管理等组成[14]，见图3。

图2 RFID温湿度监测系统结构 

Fig.2 RFID temperature and humidity monitoring system structure diagram

3.2 系统实现

3.2.1 入库管理流程

1）供货商或企业生产线人员将一定数量的农产品通过装箱、装袋或装包裹等组成大包装的农产品，同时通过管理系统为每个大包装制作一张RFID标签。最后以大包装为基本单位的农产品，其内部都携带了一个已写入对应农产品数据的RFID标签。

2）农产品入库时，入库管理员通过管理系统查询入库申请单，获取并打印送货信息。然后通过入口处的固定式RIID读写器获取各大包装RFID标签携带的信息与系统中信息进行核对。确定无误后系统为每个大包装农产品分配储位，并在数据库系统中生成入库单。如农产品在入库扫描结果不匹配，将异常信息处理，直到排除异常后再进行入库。

3）理货员接到入库管理员通知后，首先按照管理系统通过叉车将农产品移动到入库储位区域。然后使用手持式RFID读写器将每个大包装农产品送到系统指定的存储位置上，同时更新该大包装农产品的处理状态，其流程见图4。

图3 系统拓扑结构   

Fig.3 System topology diagram

图4 入库管理流程   

Fig.4 Flow chart of storage management

3.2.2 库内管理

库内管理的主要任务是完成库位管理、库存盘点和预警管理。其中每位仓库理货员可通过管理系统对该仓库货架名单和储位名单进行维护和更新，同时系统管理员可以对系统内所有仓库货架名单和储位名单进行维护和更新。库存盘点是每位仓库理货员定期对所属仓库农产品大包装实际的数量和存储位置进行清点、清查的作业过程。理货员通过管理系统查询所属仓库全部入库单的准确存储位置信息。然后利用手持式RFID读写器根据系统中信息与获取到各大包装RFID标签携带的信息进行核对，之后生成异常记录。系统会将问题记录汇总，最终理货员根据盘点异常记录单进行异常问题处理，并在管理系统中及时更新相应记录。预警监测是每位仓库理货员日常工作的重要组成部分，理货员通过登录管理系统可对日期、数量和温湿度进行监测。其中，日期预警指管理系统自动收集农产品的保质期，并与系统当前时间进行智能对比，如发现两者时间数据差小于预先设定数值，管理系统会提示各仓库理货员进行紧急处理；数量预警指在农产品仓储管理中，如储存的农产品数量超过设定需求量最大值或低于需求量最小值，管理系统会提醒各仓库理货员进行处理。日期和数量预警值由系统管理员在管理系统中设定，和RFID温湿度监测系统一起共同降低农产品企业的经济损失。

3.2.3 出库管理流程

1）配货员根据客户的订单需求，在管理系统中完成农产品的自动拣选，并生成出库单。

2）各仓库理货员接到配货员通知后通过管理系统查看该仓库准备出库的农产品记录，根据存储地址到达指定区域，通过手持式RFID读写器完成订单货物的全部下架后，确定无误后完成出库信息中处理状态的更新。再将出库订单的所有大包装农产品通过叉车运送到出库口。

3）出库管理员通过管理系统查询出库信息记录单并打印。开启仓库出口处的固定式读写器，然后通过入口处的固定式RIID读写器获取各大包装RFID标签携带的信息与系统中信息进行校验核对。最终确认无误后完成农产品出库，将系统中的处理状态进行更新。如有缺货，需进行农产品补货操作，推迟发货。

3.2.4 系统管理

系统管理员是管理系统的核心，主要负责供货员、入库管理员、理货员、出库管理员、配货员权限用户身份的创建及用户信息维护。完成各仓库RFID无线传感电子标签信息的写入与管理，温湿度预警值设定。农产品加工企业信息管理与维护，包括企业编码、企业名称、企业地址、负责人、联系方式和产品类型。农产品类型信息管理与维护，包括类型编号、代码、含义和所属仓库。除此之外还具备系统日志查询等功能权限。

3.3 系统应用

农产品行业中物流仓储公司部署应用了基于RFID的农产品物流仓储系统后，相对于之前的传统仓储管理解决方案有以下几点系统应用效果与工作效益的提升，具体表现如下所述。

1）工作效率提升。在农产品出入库管理、库内盘点等仓储业务流程上利用RFID技术，极大地提高工作效率，节省了宝贵的人力时间。很好地解决了存货、取货和盘货费时费力等问题[15]。

2）业务精准度提高。新设计与开发的系统优化了烦琐的业务流程，引入RFID技术业务流程操作精准率提高到99.6%以上，同时也节省了人力资源、降低人工成本。

3）自动化程度提高。采用分类随机存储策略和先进先出拣选策略使物流仓储自动化程度得到提升，很好地解决了仓库空间利用率较低、仓库堆放较混乱等问题。温湿度预警监测、数量预警监测、日期预警监测以及需求预测等能解决农产品损耗高，补库周期长以及人工监测温湿度问题。使企业的农产品物流仓储管理更加系统化、信息化、专业化。

4 结语

文中充分考虑了系统的实用性和可靠性，拟选择合适的射频数据识别技术、RFID温湿度监测技术、农产品物流仓储管理系统和数据库系统等4部分，实现了农产品仓储管理各个环节的各自功能。RFID技术的引入，充分保证了仓储的入库管理、库内管理、出库管理以及系统管理等环节的高效与精准。同时有利于企业能及时合理的掌控实时的库存数据、保质期和温湿度等信息，达到了一个理想的仓储环境。还可以很大程度上提高仓储业务的运作效率，得到更好的效益，推进了现代化物流仓库的高度信息化进程。