1、前言

       隨著商品經濟和信息技術的發展，自動化倉儲系統(ASS—Automatic Storage System)已在大型集團企業、商場和國防等各個領域中崛起。它是一種人工不直接進行處理的自動存儲和取出貨物系統，是當今最新型的倉儲設施。而自動化倉儲系統中貨位虛實的自動識別又是物流信息的前提。

       ASS發展如此迅速，主要的原因有以下幾點： 

       1、可以用計算機檢測和控制。用電腦對信息進行準確的存儲和管理，自動打印出各種報表。 

       2、是一種高層貨架存儲，占地面積小，充分利用庫房空間，其庫容量大。 

       3、能自動存取，收發準確迅速，儲運損耗小，物流效率高和庫存占用資金低及資金周轉快等優點。

       現代ASS中貨物虛實的自動化識別是ASS的前提。ASS是由高層立體貨架、堆垛機、輸送系統、信息識別系統、計算機控制系統、通信系統、監控系統和管理系統等組成。其中信息識別系統的作用是完成對貨物品名、類別、貨號、數量、等級、生產廠，甚至貨位地址的識別。為實現這些功能，可用條形碼、磁條、光學字符和射頻等識別技術來對物流信息進行采集，而貨位的虛實識別技術，即自動判斷某汽車貨位上貨物的有無就是信息識別系統的重要組成部分，是實現倉儲貨位自動管理的基礎是解決堆垛機和貨物安全的必須，也是ASS正常運行的前提。

       2、軟件法是貨位虛實識別技術的首選

       應該說貨位虛實識別技術的方法有多種，但是用軟件法來判別貨位虛實，其設計思想簡單、實施方便，可在線時自動完成貨位虛實的判別及修改，故為首選。

       軟件法實際是用數據庫技術，是在管理計算機數據庫中設置一張貨位表，見圖1所示。

                                      

       表中字段“有貨”為“是/否”邏輯型。字段值為YES的貨位，表示該貨位有貨即“實”字段值為NO的貨位，表示該貨位無貨即“虛”。從圖2所示可見，

                      

       貨位編號1、2、4、7、9等貨位為“實”， 即有貨，而貨位號為3、5、6、8貨位為“虛”，即無貨。

       貨位的虛實是由AS/RS監控系統根據貨物入出庫實際情況自動修改的。其工作流程如下：當有貨物準備入庫時，監控系統程序查詢貨位表中有貨字段為NO的空閑貨位，將其分配給相應的堆垛機，并發出存貨命令，堆垛機將貨物放在該貨位后，向上位機監控程序返回“存貨命令己完成”的信息，這時上位機監控程序就將該貨位對應地有貨字段改YES為；貨物出庫時反之。這樣，就實現了貨位虛實的在線判別與修改。

       然而當工作在離線方式時，軟件法則無法完成貨位 虛實判別的任務，此時應用傳感器法。

       3、傳感器法的應用

       傳感器法主要有反射式光電傳感器、超聲波傳感器等類型。傳感器法是將傳感器安裝在堆垛機貨叉適當位置上，在存取貨時則可檢測欲操作貨位上是否有貨存在。

       *光電傳感器的檢測 

       安裝在堆垛機貨叉上的組件式光電傳感器，其輸出作為堆垛機控制器的輸入信號。存貨時，如果欲存貨的貨位無貨，則光電傳感器無輸出信號；如果欲存貨的貨位有貨，則光電傳感器有輸出信號，堆垛機控制器接收該信號后，便立即停止運行，同時向上位計算機發出故障信號，等候處理。

       *超聲波傳感器的檢測 

       組件式超聲波傳感器由聲波發射器、接收器、定時器及控制器等組成。該檢測應用回聲測距的原理。當堆垛機貨叉向貨位運動過程時，首先由聲波發射器向貨位發射高頻脈沖波束，波束發射后即刻自行關機，同時又打開聲波接收器檢測回聲信號，則定時器記錄在空氣中聲波的傳播時間，從而換算出被測貨物到聲波傳感器之間的距離，從而識別貨位虛實。見圖3所示超聲波傳感器的檢測示意圖。

                

       4、新型的一線（網絡）法(1-Wire Net) 設計方案

       該法它適用了對于貨位要求更高和可靠性高的場合，即在的每個貨位上安裝一個開關，開關可以是機械、光電、磁或其它原理的。但問題是大量的開關與識別裝置（計算機）的聯線是比較煩惱之事。因此，最大限度減少聯線的數目是該方法的關鍵。為此，采用當代最新型的一線（網絡）法，可謂是一種性能價格比較好的設計方案。

       *1-Wire通用網絡簡介 

       1-Wire為外設器件沿著一條電連接線進行雙向數據傳輸提供了一種簡單的方案，任何系統都包括一臺主機和一個以上的從機，它們共用一條數據線。這條數據線被地址、控制、及數據信息復用。大多數器件完全靠從數據線上獲得的電源供電。當數據線上為高電平時，電荷存儲在器件內部；為數據線低電平時，利用這些電荷提供能量。多個器件通過一個端口連接到微處理器，1-Wire器件有存儲NVRAM、EEPROM、可尋址開關、數字傳感器、時鐘等類型。1-Wire器件中的DS2401為尺寸極小(1.3mm×0.6mm)的全球惟一電子序列號。

       *一線（網絡）法(1-Wire Net) 基本組成 

       該技術也稱為微局域網(Micro LAN)，是由總線主機(BUS Master)、數據線——普通雙絞線(及其扦接件)和1-Wire器件等三類設備所構成廉價網絡，見圖4所示。

                       

       在總線主機與1-Wire器件之間雙向（半雙工）傳遞信號和給1-Wire器件供電僅靠一根線(普通雙絞線——數據線)，1-Wire Net因此而得名。一線網絡對總線主機的要求不高，任何標準微處理器都可作為總線主機，如晶振頻率1.8MHz以上的8051系列單片機、具有115.2kpbs UART的微型計算機(PC)等

       *一種用于AS/RS實用化的用1-Wire器件和PC機組成的擴展微局域網， 貨 位虛實的檢測 

       DS2401是1-Wire器件中最簡單的一種(見圖5)， 

                               

       是一種可尋址開關。利用DS2401可以為貨位貼上一個惟一的電子標簽。每個器件都由工廠用激光刻寫一個唯一的、不可更改的64位序列號，即它內部有64位串行碼組成的8字節的標識碼。第一個字節表示1-Wire器件類型；接下來的6個字節是其惟一的地址碼，使得同類具有248種地址碼，以保證在微局域網上不會產生節點地址沖突；最后一個字節是CRC校驗碼，以供主機在讀地址是判斷是否發生傳輸錯誤。因此，如需判斷某開關的開閉狀態時，主機只要讀與開關相連的DS2401地址碼即可，若讀到器件的地址碼，說明該開關處于閉合狀態，其貨位為實；否則說明開關處于斷開狀態，其貨位為虛。這樣就實現了的貨位檢測。因為在此，每一個1-Wire器件的DS2401可尋址開關，代表著一個貨位。

       *貨位為巨量對時的電子標簽的使用 

       當DS2401 1-Wire器件的數目超過98時，則必須使用1-Wire擴展器件DS2409，見圖6所示，即一種用于AS/RS實用化的用1-Wire器件和PC機組成的擴展微局域網， 貨位虛實的檢測

           

       這樣使得可使用的1-Wire器件數目幾乎沒有限制。這樣只要在AS/RS中的每個貨位上安裝含64K EEPROM的可尋址開關1-Wire器件，也等于給貨位加上了一個可讀／寫的電子標簽。這樣，電子標簽中不僅包含貨位的虛實狀態，而且還可包含貨物其它信息，例如在貨位的適當位置安裝數字溫度傳感器，可以了解貨位的溫度。

       從上分析，用新型的一線（網絡）法，不僅在于貨位虛實的探測并將聯線數目減到最小，而且還可進一步擴展其它用途。

       5、微波射頻自動識別(RFID) 技術——微波射頻式位置檢測技術

       微波射頻識別是近年來國外應用最廣泛的一項新型自動識別技術，能實現信息數據自動識別。對于遠距離(可達10m以上)、高速移動(時速100km以上)、無接觸物體識別場合尤為適用。其典型工作頻率有915MHz、2.45GHz、5.8GHz三個頻段，廣泛應用于車輛自動識別門禁、物流，生產線管理、防偽領域。

       微波射頻式位置檢測技術突出優點是利用無線射頻方式進行非接觸識別，無需外露電觸點，無源電子標簽可按不同的應用要求來封裝。系統可同時識別多個靜止的和高速運動的電子標簽。以完成多目標識別。

       5.1微波射頻識別系統組成

       微波射頻識別系統由讀寫器、天線、電子標簽、專用短程通信協議DSRC及其相關的監控、定位和報警設備等構成，見圖7框圖所示。

     

       *電子標簽由低功耗芯片、基片和微帶電路組成。按供電方式分為有源和無源電子標簽；按應答方式分為主動式和被動式，目前無源卡已能工作在915MHz、2.45GHz兩個微波頻段。

      *讀寫器用于啟動(激活)電子標簽，實現數據傳送，并承擔防碰撞和身份驗證的任務。對無源識別系統，還應提供電子標簽足夠的微波能量。

 &nb sp;    *微波射頻天線用來接收和發射微波功率，具有良好的方向性。

      *DSRC專用短程通信協議通過空間濾波、極化濾波、頻率濾波、信號處理濾波和利用跳頻進行頻譜擴展等技術提高系統的準確識別率。

       5.2射頻自動識別(RFID) 技術在物流自動化倉儲系統中的應用

       *電子標簽貼裝于貨物上，芯片標簽內存EEPROM有貨物品名、類別、貨號、數量、等級、生產廠家等數據。 

       *讀寫器與天線在安裝在堆垛機貨叉上，當堆垛機貨叉向貨位運動過程時不斷地發射微波能量與接收從射頻卡(電子標簽)發回的微波能量。
 
       *用讀寫器通過天線啟動(激活)電子標簽并讀取貨位上有無貨物號及其它的數據，將其傳送至PC機上，從而實現了貨物有無的鑒別。能確保倉儲系統實時掌握貨物所在位置和狀態，完成商品的收發與轉運等全過程的監控，從而提高供應鏈各個環節的效率和資產利用率。
 
       5.3微波射頻自動識別的主要優點

      *成本低廉，便于大面積使用，提高了系統的可靠性

      *電子標簽無須裸露，可用耐火材料或陶瓷封裝，耐腐蝕，最高耐溫可超過300℃?？砷L期工作于高頻強干擾、震動、粉塵、油污等各種惡劣環境。極為適合在煉鋼廠使用。

      *安裝維護簡便，標簽安裝無嚴格要求，接收距離最遠可達>10米。

      *采用絕對編址，無累計誤差。使位置識別準確無誤。

       6、結束語

       應該說，用計算機檢測技術與射頻識別技術RFID在物流-自動化倉儲系統的應用有許多方法。設計時應根據實際情況的要求選用。但無論采用何種設計與方法，均以獲得最佳性能價格比為前提，從而使物流信息技術的運行成為自動化倉儲系統發展的重要保障。