Üçüncü taraf lojistikte RFID ZigBee sisteminin uygulanması

Bu makale, Nesnelerin İnterneti kavramına dayalı ve ölçeklenebilir değere sahip bir dizi akıllı depolama çözümü oluşturmak için uygulama ortamı olarak Tianjin Binhai Yeni Bölgesi'ndeki büyüyen üçüncü taraf lojistik şirketinin düz deposunu kullanır. Akıllı depolama RFID sisteminde, her bir veya birkaç RFID elektronik etiketinin bilgi algılama için karşılık gelen okuyucu/yazıcısına sahip olması gerekir ve her bir RFID Kart okuyucu grubunun da sunucuyla veri alışverişi yapması gerekir. Ancak depolama operasyonlarında, kaldırma araçları için yol yüzeyinin düzgün çalışmasını sağlamak için pürüzsüz olması gerekir ve depo alanı uzundur ve geniş bir alana sahiptir, bu nedenle kablolu düzen uygun değildir. Kablosuz veri etkileşimini sağlamak için kablosuz ağlar kullanılmalıdır. Bu nedenle, giderek olgunlaşan ZigBee teknolojisi, dinamik veri alışverişini sağlamak için RFID kart okuyucularını kablosuz olarak ağa bağlamak için kullanılır.

1 ZigBee ad hoc ağ çözümü gösterimi

Üçüncü taraf lojistik depolama işletme özelliklerine ve gerçek iletim mesafesi gereksinimlerine dayanarak, birkaç kablosuz iletim yöntemini yatay olarak karşılaştırdıktan sonra, ZigBee teknolojisine dayalı bir kablosuz ad hoc ağ çözümü seçildi. ZigBee ad hoc ağı, IEEE802.1 5.4 kablosuz iletişim teknolojisine dayalı ve 65.535'e kadar kablosuz veri iletim modülünden oluşan yüksek güvenilirlikli bir kablosuz veri iletim ağı platformudur. Tüm ağ içinde, her ZigBee veri iletim modülü birbirleriyle iletişim kurabilir ve düğümler arasındaki mesafe standart 75 m'den sonsuza kadar genişletilebilir. Kolay kullanım, güvenilir çalışma ve düşük fiyat özelliklerine sahiptir.

Diğer ağ yöntemleriyle karşılaştırıldığında, ZigBee teknolojisi öncelikle bir ad hoc ağ iletişim yöntemi benimser. Her ZigBee düğümü bağımsız olarak çalışabilir. Bir düğümde bir sorun oluştuğunda, veriler diğer düğümler aracılığıyla iletilebilir ve yeni RFID her zaman ve her yerde iletilebilir. Okuyucu ağa katıldığında, tüm ağın kullanımını etkilemez; Wifi teknolojisi kullanılıyorsa, bir AP'nin arızalanması, kapsama alanındaki tüm RFID Okuyucularının veri alışverişi yapamamasına neden olur. İkinci olarak, ZigBee protokol yığını basittir ve uygulanması nispeten kolaydır. ZigBee'yi çalıştırmak için bir sistem kaynağı yaklaşık 28 Kb iken, Bluetooth protokol yığını nispeten karmaşıktır ve yaklaşık 250 Kb sistem kaynağı gerektirir. Ayrıca, ZigBee Bluetooth'tan daha esnektir ve sistem maliyetlerini kontrol etmeye daha uygundur.

Depolama işlemlerinde, işlem sürecine göre çok sayıda veri iletim düğümü gerekir ve çok sayıda iletişim ekipmanının maliyeti ve ağda çalışırken iletişim maliyetleri doğrudan sistem maliyetini etkiler; ZigBee teknolojisi ilk yatırım maliyetinin dışında daha fazla maliyet üretmez. Günlük kullanım ücretleri. ZigBee'nin iletim hızı hızlı olmasa da (2,4 GHz frekans bandı yalnızca 250 Kb/s'dir), depolama işlemlerinin özelliklerini göz önünde bulundurarak, kargo pAletindeki elektronik etiket yalnızca kargonun kimlik numarasını yazar ve bayt uzunluğu genellikle 32 B içindedir, bu nedenle iletim hızı üzerinde çok fazla etkisi olmaz ve normal çalışma koşullarını karşılar. Ayrıca, ZigBee düşük güç tüketimine sahiptir. Aynı güç kaynağı ortamında, Bluetooth ve WIFI'nin sürekli çalışma süresi ZigBee'den çok daha kısadır.

RFID ile ilgili protokoller yalnızca iletişim arayüzlerini şart koşarken, ZigBee nispeten eksiksiz bir iletişim ağı protokolüne sahiptir. ZigBee, çalışma frekans bandında 2,4 GHz ISM frekans bandını (küresel ortak frekans bandı) seçebilirken, RFID 915 MHz veya diğer frekans bantlarında çalışabilir. Her ikisi de iletişim frekansında birbirleriyle etkileşime girmez. Depo bir iç mekan ortamı olduğu ve düğümler arasındaki mesafenin nispeten yakın olduğu düşünüldüğünde, ZigBee modülü çalışma sırasında belirli bir kalınlıktaki engelleri aşabilir, bu nedenle sinyal zayıflaması ihmal edilebilir düzeydedir. Kendi kendini organize eden ağ protokolleri aracılığıyla, ağdaki cihazlar doğrudan veya dolaylı olarak kablosuz olarak iletişim kurabilir. Ağın güvenilirliği ve frekans kullanımı çok yüksektir ve ZigBee nispeten eksiksiz bir güvenlik kimlik doğrulama moduna sahiptir.

Özetle, üçüncü taraf lojistik akıllı depolamada RFID sistemi için veri iletim ağı olarak ZigBee teknolojisini seçmek en uygunudur.

2 Ağ ilkeleri ve yapıları

Bir ZigBee ağının merkezi bir koordinatörden (Koordinatör) ve bir yönlendiriciden (Yönlendirici) oluşması gerekir. Her ZigBee ağı, ağı oluşturmak için yalnızca bir merkezi koordinatör gerektirir. Bir düğüm katıldığında, child düğümleri; yönlendirici, veri göndermek, almak ve iletmekten ve en uygun yönlendirme yolunu bulmaktan sorumludur. Bir düğüm katıldığında, Düğümlere katılırken adresler atanır, bu nedenle bir ZigBee ağı birden fazla yönlendirici gerektirebilir. Bir ağ, merkezi bir koordinatör ve N yönlendiriciden oluştuğunda, ağ gerçek bir MESH ağıdır ve her düğüm tarafından gönderilen tüm veriler otomatik olarak hedef düğüme yönlendirilir.

ZigBee tabanlı RFID sisteminin üçüncü taraf lojistik akıllı depolama alanında uygulanması

ZigBee kendi kendini organize eden ağ teknolojisine dayalı RFID sistemi, MESH ağ yapısını benimser ve Şekil 1'de gösterildiği gibi bir ana kontrol düğümü ve birkaç alt düğümden oluşur (alt düğüm sayısı, depodaki RFID okuyucu sayısına bağlıdır). Ana kontrol düğümü, seri port aracılığıyla sunucudan ve merkezi koordinatörden oluşur; alt düğüm, seri port üzerinden kart okuyucu ve yönlendiriciden oluşur. Seri port, RS 232 çift yönlü iletişim modunu seçer.

Tüm ZigBee cihazları başlatıldıktan sonra, ana düğüm bir ZigBee ağı oluşturmaya, tüm alt düğümleri ağa eklemeye, her alt düğüme ağ adresleri atamaya ve bilgileri veritabanında depolamaya başlayacaktır. Kart okuyucu etiket verilerini topladıktan sonra, önce verileri kendisine bağlı yönlendiriciye gönderir. Yönlendirici daha sonra etiket verilerini kart okuyucu bilgileriyle birlikte depolama için çok atlamalı ZigBee ağı üzerinden ana kontrol düğümüne gönderir. Ana kontrol düğümü okuyucuyu kart okuyucuya gönderir. Parametre yapılandırma komutu, yönlendiriciyle iletişim yoluyla okuyucuya gönderilir ve ardından konum düğümü cihazı güç tasarrufu moduna girer; Ana kontrol düğümü alt düğüme bir komut verdiğinde, konum düğümü aygıtı, alt düğüm adresinin ağını arayarak ve ardından komutu ağ adresine göre çok atlamalı ağ üzerinden yönlendiriciye ileterek ve ardından yönlendirici aracılığıyla karşılık gelen kart okuyucusuna geçirerek herhangi bir zamanda uyandırılabilir. Son olarak, yönlendirici ana düğüme komutun alındığına dair bir onay bildirimi gönderir.

3. Ağ donanım düzeni

Örneğin, üçüncü taraf bir lojistik düz deposunu ele alırsak, kart okuyucular her kargo alanına ve deponun giriş ve çıkışına yerleştirilir. Mallar paletle depoya girer ve çıkar. Elektronik etiket palete yapıştırılır ve etiket malların kimlik numarasını saklar. Ağ oluşturma için kullanılan ZigBee ekipmanı, TI şirketinin CC2530F256 çipine dayanmaktadır, ZigBee2007/PRO protokolünü çalıştırır ve devre ZigBee modülüne entegre edilmiştir. ZigBee protokolünün tüm özelliklerine sahiptir. Modülü kullanmanın avantajı, kullanıcıların karmaşık ZigBee protokolünü anlamalarına gerek olmamasıdır. Tüm ZigBee protokol işlemleri ZigBee modülü içinde otomatik olarak tamamlanır ve düğüm programları gömülü bir şekilde modüle yazılır. Kullanıcının yalnızca seri port üzerinden veri iletmesi gerekir.

Bunlar arasında ZigBee modülü, kart okuyucu ve sunucu RS 232 asenkron seri iki yönlü iletişim formatını takip eder; tüm RFID kart okuyucuları ve gösterge sinyalleri hub cihazı aracılığıyla mikrodenetleyiciye bağlanır ve mikrodenetleyici tarafından tekdüze bir şekilde kontrol edilir. Kart okuyucu Ayrıca RS 232 seri portu üzerinden mikrodenetleyiciye bağlanır. ZigBee modülünün, RFID kart okuyucusunun ve mikrodenetleyicinin güç kaynakları, standart TTL seviyelerini kullanarak 5 ila 12 V arasındadır.

Sunucu ve ana kontrol ZigBee modülü, deponun genel dağıtım odasına kurulur ve talimatları göndermek ve almak ve depolama operasyonlarının normal dağıtımı için kullanılır; tüm kart okuyucular ve ZigBee cihazları, tek bir ağ düğümü haline gelmek için gerçek depo konumlarına ve depo giriş ve çıkışlarına kurulur. Tüm düğümler, ZigBee kablosuz iletimine dayalı RFID sisteminden oluşur. Mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen kargo alanı durum gösterge ışığı, personele normal depolama operasyonlarını hatırlatmak için kargo alanının üzerine kurulur; veritabanı tarafından işlendikten sonra dönüştürülen görsel arayüz, bir yandan dağıtım odasındaki ana bilgisayarda, diğer yandan depoda görüntülenir. Personelin göz atması için büyük bir ekran sağlanır.

Üçüncü taraf lojistikte RFID (ZigBee) sisteminin uygulanması

Depolama operasyonları sırasında envanter sayımı, malların depo alanlarına transferi, yanlış yerleştirilmiş mallar veya hasarlı etiketler vb. gibi diğer iş akışları ve acil durumlar meydana geldiğinde, RFID okuyucu gerçek zamanlı olarak algılanan sinyal aracılığıyla ZigBee yönlendiricisini zamanında uyandırır ve ardından bilgileri birZamanında. Depolama yönetimi için arka uç veritabanına merkezi koordinatöre teslim edilir. Neredeyse tüm süreçler çalışanları geleneksel işletim yöntemlerinden kurtarır. Doğru bilgi toplama modu, sistemin veri yönetiminin güvenilirliğini artırır ve insan hatalarını etkili bir şekilde önler.

4 Sonuç

Gerçek çalışma testinden sonra, ZigBee modülleri kapalı bir ortamda birbirinden yaklaşık 3 m ayrılır ve sinyal iyidir. Normal depolama çalışma koşullarında, sunucunun veri paketlerini alması için gereken süre yaklaşık 20 ila 40 ms'dir ve bu normal çalışma koşullarını karşılar.

Yaklaşık 500 kargo alanına sahip sıradan bir üçüncü taraf deposu yaklaşık 500 ZigBee modülü gerektirir. Piyasadaki ZigBee modüllerinin birim fiyatı temel olarak 40 RMB ile 60 RMB arasındadır. Bu nedenle, depoya bir ZigBee kendi kendini organize eden ağ sistemi kurmanın maliyeti 20.000 ila 30.000 yuan arasındadır. Büyük ve orta ölçekli depolama şirketleri için uygun maliyetlidir. Ancak, kârı önemseyen bazı küçük depolama şirketleri için işlerini hemen iyileştirmek hala zordur. Bu nedenle, maliyetler etkili bir şekilde kontrol edilemezse, plan genelleştirilemez. Farklı işletme boyutlarına ve farklı depo özelliklerine göre, gerçek çözümün uygulanması sırasında ZigBee modüllerinin sayısı uygun şekilde azaltılabilir. Örneğin, birkaç bitişik RFID kart okuyucusu bir ZigBee modülünü bir hub cihazı aracılığıyla paylaşabilir ve böylece maliyetleri etkili bir şekilde azaltabilir. Ancak, ortaya çıkan sorun, her ZigBee modülü tarafından bir seferde iletilen veri miktarının çok sınırlı olmasıdır. Veri sıralı iletim yöntemi ve iletim aralığı sorunu iyi çözülemezse, sistemin yanıt hızı ve çalışma verimliliği büyük ölçüde etkilenecektir. Ancak ZigBee teknolojisinin sürekli geliştirilmesiyle yakın gelecekte bu sorunların çözüleceğine inanıyorum.