智能港口物流仓储解决方案
智能港口物流仓储解决方案
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目录
智能港口物流仓储解决方案 (1)
一、方案综述 (4)
1.1建设背景 (4)
1.2建设目标 (4)
1.3方案特点 (5)
1.4方案原则 (5)
二、方案思路 (6)
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2.1系统结构 (6)
2.2系统软件设计 (7)
2.3主要功能模块 (9)
三、硬件布局 (14)
3.1 AIS基站设备 (14)
3.2车辆监控定位器 (15)
3.3标签贴放 (15)
3.4分体式读写器设计 (16)
3.5手持终端巡查盘点设计 (17)
四、系统开发进度 (18)
4.1需求分析阶段 (18)
4.2软件开发进度 (18)
4.3硬件开发进度 (19)
4.4系统实施阶段 (19)
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一、方案综述
1.1建设背景
市场竞争日益激烈，提高港口物流智能化对于企业来说至关重要，智能化港口物流与仓储管理，可以提高港口的作业能力，为企业节约人力物力，从而获得更好的经济效益。仓储管理及精确定位在企业的整个管理流程中起着非常重要的作用，如果不能保证及时准确的进货、库存控制和发货，将会给企业带来巨大损失，这不仅表现为企业各项管理费用的增加，而且会导致客户服务质量难以得到保证，最终影响企业的市场竞争力。
目前，仓储管理系统通常使用条码标签或是人工仓储管理单据等方式支持自有的仓储管理。但是条码的易复制、不防污、不防潮等特点，和人工书写单据的繁琐性，容易造成人为损失，使得现在国内的仓储管理始终存在着缺陷。
随着无线射频电子标签、GPS、AIS信息、无线网络的应用，形成了物联网的核心，可以从根本上解决上述的问题。本方案基于无线网络和射频识别RFID技术，根据港口码头仓储管理中的实际情况和需求，提出智能港口物流仓储解决方案。本方案应用中，安装AIS基站可以监控靠舶船只相关信息，以利于卸船时间安排。同时在作业车辆装上带监控的GPS定位器，可实现货物转仓、入仓取证。将电子标签封成卡状，贴在每个货物的包装上或托盘上，在标签中写入货物的具体资料、存放位置、送达方资料等信息。在仓库、出入库口、中转机械等设置固定式或手提式卡片阅读机，能辨识、侦测货物流通，实现货物出入库自动化。
1.2建设目标
?现代化的仓储管理系统主要针对传统的仓储管理中所面临的诸多问题结合港口码头出入库的运作，采用RFID射频识别技术、计算机技术、互联网应用技术等信息化技术，对仓库物资的管理实现自动化识别、库存准确定位、仓储物资调拨管理、自动化/半自动化盘点、实时报表输出等一系列自动化操作。
主要目标：
1）船舶到货提醒；
2）车辆作业监控；
3）仓储物资在调拨实时管理；
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4）现仓储物资数据的网络实时共享和管理；
5）提高盘点的准确性和操作效率；
6）货物的安全监控。
1.3方案特点
1、AIS数据获取方便，只需在码头安装一个AIS基站就能接收码头周边20海里
的船舶信息，为以后项目扩建带来更多数据量。
2、内部作业车辆上应用GPS定位、无线传输、语音提示等技术，结合业务作业
情况，做到车辆管理作业环节清晰可控，异常停车、违规行驶、在非授权堆场作业实时发现及时发现报警，留存关键信息用于取证、处罚，实现港区作业实时全过程监控，异常自动报警。
3、用RFID进行读取识别，数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。
有效识别距离更长，其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码；
传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。
4、将整个仓库管理与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改
进仓储管理，提升效率及价值。
5、缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品
的可视化管理。
1.4方案原则
此方案严格遵循该项目中所涉及的各项技术规范。最大限度地利用现有计算机的最先进技术。遵循实时性、整体性、稳定性、先进性和可扩充性的原则，建立经济合理、资源优化的系统设计方案。
1、实时性：此系统采用目前最先进的高速无线网络技术，使得仓库的所有计划、
操作、调度、控制和管理全部具有实时性，大大提高仓库现有设备和人员的效率，实现物流管理的最大效益。
2、整体性：此系统涉及无线手持设备、无线接收设备、数据库前台以及后台的
数据库服务器。虽然它们之间在物理上是相互分离的，但均有各自的系统支持。为了使各个部分能够统一协调的工作，在设计时必须确保它们之间整体
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的一致性。
3、稳定性：此系统是为仓库管理、现场作业服务的生产信息系统。为此在系统
设计时对系统的效率和稳定性进行了优化处理，使系统在保证速度的同时确保了稳定性。
4、先进性：此系统是集计算机软硬件技术、无线网络技术、互联网络技术、条
码自动识别技术和数据库技术为一体的智能化的系统。
二、方案思路
在方案设计中，主要是船舶车辆管理、仓库管理和数据中心的监控及报表输出。根据用户的具体要求，可能会细分到各个环节中。但基本的系统描述如下。
2.1系统结构
港口码头船舶车辆、仓库管理系统结构图如图（1）。
在船舶管理中，主要采用AIS固定基站收集码头附近的船舶信息，如需要扩建实现内河、沿海船舶监控，需要在沿岸建设AIS基站或接入卫星信号。
在车辆管理中，主要采用带摄像头GPS定位器对车辆作业进行跟踪，实际应用中，车辆在那个仓库或堆场作业，车队管理员或仓储管理员，可以通过系统预先绑定的车辆，进行作业地点和轨迹查询，同时通过图片查询验证运输过程中是否出现货损。
在仓储管理中，主要采用可移动的RFID手持机和固定式读写器来完成实现对仓库物资（贴有电子标签）进行仓储管理。在实际应用中，除了仓储的仓库管理外，还会涉及货物调拨及实时货物的信息查询情况，以便对物资进行跟踪。
如果采用手持机对物资进行盘点效验等，其基本的操作是：用手持机扫描贴放在物资上的电子标签，手持机通过无线方式（wifi无线通信或GPRS数据通信）与后台数据库进行数据交互，并完成相应的数据服务请求。
如果采用固定式读写器对物资进库、出库等进行管理，其基本的操作是：物资搬运时，通过装有固定式读写器射频覆盖区域，读写器读取到贴放在物资上的电子标签信息。手持终端 固定式读写器通过COM口/以太网口等通信，将数据上传到仓库工作站的PC机上，终端PC机通过网络与后台数据库完成数据的交互，终端PC可同时完成各种的服务请
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求。
如果使用手持机对物资调拨等环节进行实时的跟踪和数据服务请求的处理，其基本的操作是：手持机扫描调拨物资的属性信息（扫描电子标签），物资信息通过移动通信网络的GPRS数据服务上传到后台服务器，后台服务器对数据进行处理后，将处理结果返回到手持机上。
同时仓库或堆场设有视频监控，可以监控仓库或堆场的作业将情况，同时起到防盗取证作用。
视频服务器数据服务器
无线路由
AIS基站船舶信息
带摄像头
GPS
读写器手持
终端
摄像头
图（1）
2.2系统软件设计
系统软件主要由船舶车辆管理服务端系统、仓储管理服务端系统、仓储管理客户端系统、手持机业务系统、固定式读写器业务系统、资产数据库系统等几部分组成。
下图（2）是基于港口物流仓储管理系统软件逻辑图。
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?应用终端层：主要是指货物到港、货物运输、仓储管理的设备终端； ?UI 层（用户界面层）：展现给电信的后台管理页面 ； ?核心业务层：实现船舶物资管理系统的核心业务功能； ?功能层：为系统的基础功能模块 ；
?数据库层：为系统的底层数据存储，包括业务数据和系统数据。
应用终端
UI
层
业务层
功能层
数据库层
图（2）
2.3主要功能模块
本方案主要功能模块包括：船舶车辆跟踪、标签发放管理、物料入库管理、物料出库管理、手持机 物料盘点、物料查询、物料调拨管理、异常监控报警、系统管理。如图（3）
图（3）
1、船舶车辆跟踪
由于船舶AIS基站数据与网络平台对接，所以可以查看船舶到港的信息如图（4）。手持终端机 车队管理员作业前要把车辆监控设备唯一识别号与车辆绑定录入系统，根据船舶到港时间安排车辆货物中转、入库等作业计划，在车辆作业过程中，在系统输入原绑定的识别号可以查询车辆的当前状态，如位置、轨迹、图片、作业时间、报表等都可以实时查询如图（5）
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图（4）
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图（5）
2、标签发放管理
管理电子标签作为仓储物资（如托盘垛位、纸箱物资、单独设备等）的身份标识，在标签贴放到物资前，完成对电子标签的编码、物资属性信息的录入等操作。将标签的ID信息与物资的属性信息（名称、数量、质量、生产厂家、生产日期、保质期限、仓库堆放位置等），通过标签发放管理软件进行关联后，上传到后台数据库中，以便日后进行管理。
标签贴标模块的操作包括：
?统计贴标物资的全部属性，并录入标签发放管理系统内；
?读写器读取标签的ID信息，上传到系统后，系统自动关联两者信息；
?读写器将关键信息写入电子标签的存储器中；
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?按照规定，将标签贴放到物资制定的位置
通过标签发放软件操作后，标签里记录了物资的关键基本属性信息，也即完
成了标签ID与物资属性的绑定，在随后的操作中，这一信息将唯一存在。
3、物料入库管理
当物资进入仓库大门时，贴放在物资的电子标签被固定式读写器读取到标签
信息，物资的信息显示在仓库工作站（PC）的仓库管理系统上，由仓管人员确认
入库信息后上传到后台数据库中，并完成物资入库信息录入操作。
如果采用手持机对入库进行管理，则类似于固定式式读写器的操作流程：仓管员用手持机读取物资上的电子标签，标签信息，仓管员确认物资与信息相符后，通过无线通信链路将数据上传到后台操作系统。
仓库的进、出动作的判断，可以使用红外对射、地感触发等技术进行自动判别，也可以通过仓管员的手动操作确认进出来获得。根据现场的应用环境可以灵
活的处理。软件处理上对入库动作的设计也会由应用情况的不同。
4、物料出库管理
与物资入库管理类似，出库属性与入库信息会有不同，但基本的思路相同这
里不再遨述。
5、物料盘点
仓储物资的盘点是指：工作人员佩戴RFID手持机逐一扫描仓库内的物资标
签，当扫描到贴放在设备上的电子标签时，电子标签内的设备信息显示在RFID
手持机显示屏上。工作人员核对电子标签信息与实际物资吻合无误后，实时或者
在规定时间，将巡检的结果上传到后台服务器进行处理。手持机主要通过无线通
信（wifi或GPRS）的方式与仓储管理后台数据库进行数据交互。
后台数据库服务器在接收到前端工作人员巡检采集的数据后，生成当日仓库巡检清单，以便形成当日资产盘点表，供资产管理中心的管理员审核。
6、物料查询
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作为物资管理，往往会遇到这样的情况，仓管员需要知道某批次的特定物资
存放的区域、物资属性、物资的存放情况等，以便补充物资或者调拨出库该类物
资，实现高效、自动化的物资管理。同样，对于现有物资存放的垛位、货架信息
等，可以通过系统信息快速有效的定位出来，以便人工核查与处理。
可备查询的仓储物资主要通过关键信息的检索来获取，比如物资的产品固件
属性信息等等。应用系统可以通过关键信息的组合检索功能，快速准确的检索出
查询的信息，定位相关目标物资到垛位、货架位置等方位上。查询结束后，将查
询结果递交给操作员，等待处理。
7、物料调拨管理
物资在调拨中，除了始发点的出库信息和目的地的入库信息，还要对物资的运输过程、转手情况进行实时的，可寻迹的查询和追踪。通过手持机及其GPRS 实时数据的交互功能就可以完成对物资调拨的追踪管理，结合GPS卫星定位系统等，就可以实现随时随地全流程的物资调拨追踪管理。
8、异常监控报警
由于RFID技术采用非接触的射频自动识别技术，而超高频RFID技术又能远距离自动识别。因此，防盗报警方面也具有相当的应用价值，防止物资在使用过程中出现调换、丢失等现象的出现。
这里，物资的非法进出库主要包括：没有安装电子标签的物资被非法人员进出库；装有非法电子标签的物资被非法进出库。没有安装电子标签的物资进出库的报警主要通过红外对射防盗器或热探测器等来处理。
装有防盗报警功能的RFID资产管理系统，装有电子标签的物资在经过读写器识别区域内时，电子标签被读写器读取到，报警后台系统通过判断，得知此物资为非法出库物资，随即发出报警指令。
同时仓库、堆场有安装监控摄像头，事后有视频进行取证。
9、系统管理
系统管理主要完成系统运行参数进行校正，维护等。完成权限分配、数据表
单的增加、修改、删除等操作。
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三、硬件布局
3.1 AIS 基站设备
通过AIS 基站网络，可接收到相关的船舶信息，这些信息一方面作为及时信息处理判断的数据源，另一方面可将其保存于数据库中，以备应用系统进行相关数据分析，AIS 基站与目前海事系统的AIS 标准基站及AIS 船载设备不发生任何冲突；支持静默功能，可在位置较好的敏感地区设置，大大降低了基站选址的难度；采用RS232或485接口，数据输出稳定可靠。基站布置和接收船舶信息的通信原理如图（6）
AIS 主机
服务器
图（6）
3.2车辆监控定位器
由于港口码的头自卸车、中转车、叉车采用的主电源都为DC24V供电，所以在车辆上加装GPS定位器非常方便，但主机必须选择稳定性、隐蔽性好的位置固定，以免影响机器对车辆信息的收集。设备安装位置示意如图（7）
图（7）
3.3标签贴放
在仓储管理中，主要采用托盘级管理，即一个托盘上的货物作为一个单位来完成入库、出库、盘点等操作。标准托盘的大小为120cm*100cm*15cm如图（8）示意图。因此，一般在贴放标签时，一个托盘贴放一张标签来标识，贴放的位置，根据具体的托盘货物堆放方式来确定。通常，货物在托盘上的堆放高度不大于80cm,也即托盘与货物一起堆放的最大高度不大于1.0m。下面以托盘的仓储方式为例，来分析标签的贴放方式。
图（8）
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电子标签贴放在货物正面，距离托盘底部80cm左右如图（9）
图（9）
电子标签贴放在货物顶部，距离托盘底部1.0m左右如图（10）
图（10）
3.4分体式读写器设计
分体式读写器有多个天线接口，天线的大小可以根据需要来适当选择，一般情况下，选择8dBi的圆极化天线作为仓储管理系统的读写器适配天线，天线与读写器之间的射频信号传输通过馈线来传输。
馈线的优劣也直接影响到信号的传输质量，一般好的天线衰减因数为：小于
1.5dB/10m。在仓储管理系统中馈线长度一般不会超过10m，也即读写器与天线
之间的走线长度不会超过10m。以下是分体式读写器的系统设计方案如图（11）。
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图（11）
如果为露天堆场安装，读写器或者读写器天线固定安装在支架或吊架上，则支架吊架的安装需要注意以下问题。
1）支吊架安装时，应拉线对齐、校正，确保支架垂直、整齐牢固、不倾斜，当
读写器固定在支架上是，天线的角度和位置能准确的确定下来，一般天线面
朝向电子标签的安装位置。
2）桥架安装时用钢锯、钻空机进行三通、四通等连接件的预制，不允许用气割、
电焊施工，如果桥架及盖板表面防腐层破损，需补刷防腐漆，并应保证表面
光滑无裂纹。
3）制作支架时应将材料矫正、平直。
3.5手持终端巡查盘点设计
如图（12）所示，手持机通过wifi网络来完成数据交互。操作人员通过手持机读取到物资上的电子标签，电子标签的信息显示在显示屏上。手持机通过
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wifi无线网络将标签信息上传到无线AP，无线AP通过有线或无线网络将数据上传到后台PC，PC通过网络与后台服务器进行数据交互。
图（12）
如图（13）所示，手持机通过GPRS网络来完成数据交互。操作人员通过手持机读取到物资上的电子标签，电子标签的信息显示在显示屏上。手持机通过GPRS 无线网络将标签信息上传到移动通信基站的数据服务器，一定通信基站通过有线网络将数据上传到后台服务器，后台服务器与手持机的数据交互有固有链路来传输。
图（13）
四、系统开发进度
4.1需求分析阶段
了解客户对港口物流仓储管理的主要功能需求，及预期目标。针对需求提出我方的解决方案，提出一整套的软件和硬件配置说明，与客户不断交流需求的情况。
4.2软件开发进度
1、需求分析
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2、软件架构设计
3、软件功能模块设计
4、分模块软件开发
5、系统整体调试
6、软件整体测试
7、系统应用
8、后期不断完善
4.3硬件开发进度
1、需求分析
2、硬件整体架构
3、硬件设备研发、采购及生产
4、硬件可行性整体调试
5、组织施工
6、软硬件系统联调
7、交付客户
8、后期设备维护
4.4系统实施阶段
根据现行具体情况，按照制定的计划实施，并同时做好相应的宣传和管理工作，分阶段进行。
1、测试阶段
不同阶段各方共同测试系统，及时发现问题、解决问题。
2、试运行阶段
按规定的阶段进行系统的试运行，在过程中及时调整。
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