基于RFID的货场物流自动调配系统关键技术的研究
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摘要
随着物流技术的发展，储存、运输行业的规模扩大，企业更注重物流的效率。货场作为物资流通过程中的一个重要环节，目前基本处于人工管理或半自动化管理状态，物流效率不高。如何提高货场调度效率是广大企业急需解决的一项课题。论文从提高货场的效率的角度出发，提出了基于RFID的货场自动调配系统模型，旨在实现货场的自动化、智能化、信息化管理。
根据研究的需要，论文首先综述了国内外在自动识别、AGV、系统集成以及管理信息系统等方面的发展及现状，介绍了论文的研究内容。
通过系统的需求分析和性能分析，论文提出了以计算机控制为核心，以射频识别为信息采集手段、以AGVS和装卸桥为执行单元的集成系统。探讨了这些基本单元的物理结构及其集成方式，同时对系统的功能结构也作了说明。
RFID单元作为系统的数据采集终端，负责采集电子标签所包含的集装箱信息。论文分析了与电子标签相关的几种基带中的编码方法，重点探讨了CRC码和汉明码的原理，并将这两种方法应用于电子标签的编码中。
货场管理信息系统是论文研究的重点之一。在对管理信息系统进行需求分析的基础上，通过概念设计、逻辑结构设计和物理结构设计，建立了管理系统数据库的数据模型，选择合适的数据库访问技术，完成系统出库管理、入库管理、统计、查询以及货位管理等功能设计。
论文在分析神经网络、人工智能和图论等常用的路径规划算法的特点后，提出系统图模型，并且根据一定的转换规则，将图模型转换为Petri网模型，从最短路径、转弯次数和路径重复率三个方面定义了最优化路径的评价指标，应用相应的算法实现最优化路径的规划。
界面是应用软件与用户的接口。论文介绍了应用软件中的几个主要界面和这些界面的操作过程，并以入库管理为例说明了系统入库管理功能的实现。
论文在总结全文工作的基础上，对进一步研究提出了建议和展望。
With development of logistics technology and deposit &transport industry, enterprises pay more attention to the efficiency of material flow. Storage yard, a very important chain of material flow, now is supervised manually or in the state of semi-automation. Its efficiency isn't high. It is imperative to all enterprises to improve the efficiency of material flow. So the thesis puts forward an autoscheduling system model which aims to accomplish the automatic, intelligent and informational supervision of storage yard.
For the sake of research, the thesis summarizes the development and present situation of the technology such as automatic identification, AGVS, system integration and MIS at home and abroad, and introduces research contents.
The thesis puts forward an integrated system by the analysis of need that is made up of computer controlling units, RFID units, AGVS and PCGC units, 晈here computer controlling is the kernel, RFID is used to collect data , AGVS and PCGC are acted as implementing units. After discussing the structures and integration ways, it also describes the function of the system.
As narrated above, RFID is in charge of data collection. Some codes of base band correlation with Tag are discussed and more attention is paid to CRC and Hamming code. During Tag's coding, CRC and Hamming code have also been used.
Storage yard MIS is one of the emphasizes for research. Based on the analysis of need, the thesis builds data models of MIS after notion design, logical structure design and deposit structure design. All kinds of function of MIS can be implemented with suitable database accessing technology.
On the basis of characteristic analysis of NN, AI and graphics for path plan, the thesis offers a graphics model and changes it into a Petri net model in the light of some rules. Taking the shortest path, turning times and path overlapping into account, the most excellent path can be got through a kind of modified arithmetic.
Interface links users to application software. The thesis introduces some primary interfaces in the software and their operation. Later an example is offered to implemented management of goods deposition.
Based on the summaries and conclusions of all research works, some suggestions and prospect for further researches are put forward.
根据研究的需要，论文首先综述了国内外在自动识别、AGV、系统集成以及管理信息系统等方面的发展及现状，介绍了论文的研究内容。
通过系统的需求分析和性能分析，论文提出了以计算机控制为核心，以射频识别为信息采集手段、以AGVS和装卸桥为执行单元的集成系统。探讨了这些基本单元的物理结构及其集成方式，同时对系统的功能结构也作了说明。
RFID单元作为系统的数据采集终端，负责采集电子标签所包含的集装箱信息。论文分析了与电子标签相关的几种基带中的编码方法，重点探讨了CRC码和汉明码的原理，并将这两种方法应用于电子标签的编码中。
货场管理信息系统是论文研究的重点之一。在对管理信息系统进行需求分析的基础上，通过概念设计、逻辑结构设计和物理结构设计，建立了管理系统数据库的数据模型，选择合适的数据库访问技术，完成系统出库管理、入库管理、统计、查询以及货位管理等功能设计。
论文在分析神经网络、人工智能和图论等常用的路径规划算法的特点后，提出系统图模型，并且根据一定的转换规则，将图模型转换为Petri网模型，从最短路径、转弯次数和路径重复率三个方面定义了最优化路径的评价指标，应用相应的算法实现最优化路径的规划。
界面是应用软件与用户的接口。论文介绍了应用软件中的几个主要界面和这些界面的操作过程，并以入库管理为例说明了系统入库管理功能的实现。
论文在总结全文工作的基础上，对进一步研究提出了建议和展望。
With development of logistics technology and deposit &transport industry, enterprises pay more attention to the efficiency of material flow. Storage yard, a very important chain of material flow, now is supervised manually or in the state of semi-automation. Its efficiency isn't high. It is imperative to all enterprises to improve the efficiency of material flow. So the thesis puts forward an autoscheduling system model which aims to accomplish the automatic, intelligent and informational supervision of storage yard.
For the sake of research, the thesis summarizes the development and present situation of the technology such as automatic identification, AGVS, system integration and MIS at home and abroad, and introduces research contents.
The thesis puts forward an integrated system by the analysis of need that is made up of computer controlling units, RFID units, AGVS and PCGC units, 晈here computer controlling is the kernel, RFID is used to collect data , AGVS and PCGC are acted as implementing units. After discussing the structures and integration ways, it also describes the function of the system.
As narrated above, RFID is in charge of data collection. Some codes of base band correlation with Tag are discussed and more attention is paid to CRC and Hamming code. During Tag's coding, CRC and Hamming code have also been used.
Storage yard MIS is one of the emphasizes for research. Based on the analysis of need, the thesis builds data models of MIS after notion design, logical structure design and deposit structure design. All kinds of function of MIS can be implemented with suitable database accessing technology.
On the basis of characteristic analysis of NN, AI and graphics for path plan, the thesis offers a graphics model and changes it into a Petri net model in the light of some rules. Taking the shortest path, turning times and path overlapping into account, the most excellent path can be got through a kind of modified arithmetic.
Interface links users to application software. The thesis introduces some primary interfaces in the software and their operation. Later an example is offered to implemented management of goods deposition.
Based on the summaries and conclusions of all research works, some suggestions and prospect for further researches are put forward.
引文
[1] 张晓萍，颜永年等。现代生产物流及仿真。北京：清华大学出版社，1998．1
[2] 中国交通运输协会。国外物流发展状况及趋势。商品储运与养护，2002(4)
[3] 郑庆寰。美、日物流业现代化发展浅析。北京市财贸管理干部学院院报，第18卷第2期
[4] 袁福昌，李国港等。集装箱装卸搬运机械。港口装卸杂志，1998(8)
[5] 肖飞，游激。浅谈铁路集装箱运输现状及发展策略。铁道与运输经济，1998(7)
[6] 鄂文超主编。中国铁路集装箱运输。北京：中国铁道出版社，1994．12
[7] 唐文伟。AGV在物流领域中的应用前景分析。物流技术，2001(3)
[8] 贾永昱。AGV及其应用。物流技术，1997(6)
[9] 李存昌，李郝林等。自动导引车(AGV)的整体设计及动态实时调度。组合机床与自动化加工技术，1996(4)
[10] Kim, Kyung Sup. Object-oriented design for tandem AGV systems. International Journal of Industrial Engineering: Theory Applications and Practice, 1999,6(1).
[11] 李金哲，朱俊英等。条形码自动识别技术。北京：国防工业出版社，1991．12
[12] RFID: Something Old, Something New~ material handling management, 2000,55(7)
[13] 崔万俊编译。射频识别技术及应用。半导体技术，1995．2
[14] 云振新。射频识别技术的发展与应用。半导体技术，1995．8
[15] 王永生。现代信息技术的关键环节——系统集成。半导体技术，2002年第3期
[16] 朱顺泉、姜灵敏。管理信息系统理论与实务。北京：人民邮电出版社，2001．6
[17] 章祥荪、赵庆祯、刘方爱。管理信息系统的系统理论与规划方法。北京：科学出版社，2001．2
[18] FANG Wei, LIU Xilin, WANG Xiaorong, XIAO Weio Study on Project Management Information System of HongHe Cigarette Factory。International journal of plant engineering and management, 2000,5(4)
[19] 沈宇超，沈树群。射频识别技术及其发展现状。电子应用技术，1999(1)
[20] KAISER U.A. low-power transponder IC for high-performance identification system. IEEE journal of solidstate, 1995,30(3)
[21] MA WHINNEY D. Microwave tag identification systems.RCA Rev, 1983,44,589～610
[22] 于宏军。智能卡技术。北京：电子工业出版社，1996
[23] Lawrence S. Gould。What You Need To Know About RFID。Automotive manufafcturing & production, 2000,112(2)
[24] Janet M. Callahano RFID and PC technology pave way to increased profits in aggregate industry。Instrumentation & Control Systems, 2002,75(7)
[25] 赵展，彭兰云。数据通信。河北：人民邮电出版社，1985
[26] 周廷显，王木坤。数据通信基础。北京：宇航出版社，1992
[27] 斯多林斯(美)等著，张娟等译。数据与计算机通信(第5版)。北京：电子工业出版社，2000．2
[28] 福罗赞(美)等著，潘仡等译。数据通信与网络。北京：机械工业出版社，2000．4
[29] 岩垂好裕(日)编，何希才译。信息传输与编码理论。北京：科学出版社，2002
[30] 贾世楼编著。信息论理论基础(第二版)。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001．1
[31] 刘富权编。纠错编码技术及应用。哈尔滨：哈尔滨船舶工业学院出版社，1993．12
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[33] 中华人民共和国国家技术监督局。GB7635-87。中华人民共和国国家标准-全国工农业产品(商品、物资)分类与代码。北京：中国标准出版社，1987-09-01
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[35] 常晓明，潘卫华等。CRC校验及其软件实现．电子技术应用，1995(6)
[36] 韩炬。简单实用的单片机CRC快速算法。煤炭科学技术，2000(2)
[37] 夏云庆编写。VC++6.0数据库高级编程。北京：北京希望电子出版社，2002．1
[38] 陈小红等。管理信息系统理论与实践。长沙：中南工业大学出版社，1996
[39] 王春森主编。系统设计师教程。北京：清华大学出版社，2001．5
[40] Furukawa, Masashi; Watanabe, Michiko; Kakazu, Yukinori。Autonomous driving of multiple AGVs for FMS by use of SLA。Journal of the Japan Society for Precision Engineering, 1996,62(2)
[41] Oliver, James H.; Huang, H.-T。Automated path planning for integrated assembly design。Computer Aided Design, 1994,26(9)
[42] 王朝瑞编著。图论(第二版)。北京：北京理工大学出版社，1997．6
[43] 毕军，付梦印等。一种适于车辆导航系统的快速路径规划算法。北京理工大学学报，第22卷第2期
[44] 张宏远，方宗德等。基于Petri网的AGV路径规划方法。组合机床与自动化加工技术，2001年第7期
[45] 梁晓辉，吴威等。大规模真实地形数据中的全局路径规划方法——基于遗传算法的研究。计算机研究与发展，2002年第3期。
[46] 张宏远。基于petri网的分布式多AGV路径规划及避撞研究：[硕士学位论文]。西安：西北工业大学。
[47] 李士勇编著。模糊控制．神经控制和智能控制论。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996．10
[48] 胡守仁编著。神经网络导论。长沙：国防科技大学出版社，1993．10
[49] 杨行峻，郑君里。人工神经网络。北京：高等教育出版社，1992．9
[50] 王伟编著。人工神经网络原理：入门与应用。北京：北京航空航天大学出版社，1995．10
[51] Esparza, Javiero Application and theory of Petri nets 2002:23rd International Conference, ICATPN 2002, Adelaide, Australia, June 24-30, 2002, proceedings。 Berlin; New York:Springer, c2002
[52] 袁崇义。Petri网原理。北京：电子工业出版社，1998．4
[53] 贾再一，陈仕兵。用智能Petri网实现最短路径问题。微机发展，2002(4)
[54] 黄圣国，孙同江等。运输网络的最短有向路Petri网仿真算法。南京航空航天大学学报，第34卷第2期
[55] 刘卫东，沈官林译。数据结构C++语言描述。北京：清华大学出版社，1998．10
[2] 中国交通运输协会。国外物流发展状况及趋势。商品储运与养护，2002(4)
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[43] 毕军，付梦印等。一种适于车辆导航系统的快速路径规划算法。北京理工大学学报，第22卷第2期
[44] 张宏远，方宗德等。基于Petri网的AGV路径规划方法。组合机床与自动化加工技术，2001年第7期
[45] 梁晓辉，吴威等。大规模真实地形数据中的全局路径规划方法——基于遗传算法的研究。计算机研究与发展，2002年第3期。
[46] 张宏远。基于petri网的分布式多AGV路径规划及避撞研究：[硕士学位论文]。西安：西北工业大学。
[47] 李士勇编著。模糊控制．神经控制和智能控制论。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996．10
[48] 胡守仁编著。神经网络导论。长沙：国防科技大学出版社，1993．10
[49] 杨行峻，郑君里。人工神经网络。北京：高等教育出版社，1992．9
[50] 王伟编著。人工神经网络原理：入门与应用。北京：北京航空航天大学出版社，1995．10
[51] Esparza, Javiero Application and theory of Petri nets 2002:23rd International Conference, ICATPN 2002, Adelaide, Australia, June 24-30, 2002, proceedings。 Berlin; New York:Springer, c2002
[52] 袁崇义。Petri网原理。北京：电子工业出版社，1998．4
[53] 贾再一，陈仕兵。用智能Petri网实现最短路径问题。微机发展，2002(4)
[54] 黄圣国，孙同江等。运输网络的最短有向路Petri网仿真算法。南京航空航天大学学报，第34卷第2期
[55] 刘卫东，沈官林译。数据结构C++语言描述。北京：清华大学出版社，1998．10