摘要：倉庫貨物種類繁多，貨物進出頻繁，傳統管理方式效率低下，存在條碼易復制、易損壞、人工成本高、貨物難找等情況。文中系統采用無源RFID技術，將貨物箱貼上無源RFID標簽，在倉庫關鍵卡口設置無源RFID閱讀器，實時讀取經過的貨物，以提高管理效率。閱讀器讀取到的數據通過LoRa節點傳輸到網關，完成整個倉庫的貨物進出管理。文中設計了無源RFID讀寫器和LoRa自組網系統。在實際應用中，系統會根據倉庫占地面積和貨物類型進行閱讀器和LoRa設備的配置。該方案大大提高了倉庫貨物管理效率，是智慧倉儲的典型應用。

　　關鍵詞：LoRa;RFID;無源閱讀器;智慧倉儲

　　0引言

　　如今各類倉庫貨物通常采用傳統的二維碼或者條形碼形式，當貨物進出時采用掃描方式管理，或者采用手動盤點方式操作，不僅工作量大，還易出錯，且當管理人員不清楚貨物的具體位置時，需要人工查找貨物位置。因此存在管理效率低下，貨物查找困難等缺點。本文采用無源RFID標簽管理貨物，并采用基于LoRa調制的無線傳輸技術組網，進行全倉庫的貨物管理，可極大降低人工成本，提高倉庫貨物管理效率。LoRa是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案，該傳輸方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，提供了一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統，進而擴展傳感網絡。

　　1整體設計

　　貨物箱體貼上無源RFID標簽，標簽內容對應貨物內容和特征，按照一定規則寫入。在貨架或者通道的卡口位置安裝標簽閱讀器，進行實時盤點。閱讀器與LoRa節點直接連接，閱讀器通過LoRa節點將讀取到的數據實時發送給LoRa網關，網關和后臺管理系統通信。當貨物進出時，閱讀器將自動盤點貨物標簽內容，并記錄在系統中，由管理人員管理。

　　LoRa節點與網關采用自組網方式連接，多個節點的數據匯聚到網關，網關與NS服務器采用3G/4G/Ethernet連接，將閱讀器數據發送到后臺服務器，后臺數據庫服務器保存所有的倉庫數據，包括入庫、出庫、移動、揀貨、盤點等。最后由AS服務器完成自動識別貨品和相關數據信息的管理，對監控終端進行實時監控，由打印機打印各類相關數據。當管理人員需要查找某個貨物時，只需在后臺填入對應貨物名稱，下發盤點命令即可通知閱讀器進行貨物查找，一旦找到對應貨物，立即上報到后臺。

　　2物聯網關功能設計

　　物聯網關采用TI335X硬件平臺，運行Linux4.1嵌入式系統，網關采用SX1301芯片作為基于LoRa調制的基帶芯片，選用SPI通信方式。可分配8個LoRa調制解調器給多個通道，它仲裁數據包的機制包括速率、通道、射頻和信號強度。每個通道可以接收SF7～SF12共6種速率的LoRa信號。LoRa節點采用基于LoRa調制的基帶芯片SX1278來匹配網關，SX1278只有1個通道通信。無源RFID閱讀器與LoRa節點連接，所盤點的貨物標簽數據通過LoRa節點傳送到LoRa網關，之后進行后續處理。

　　2.1組網方式

　　節點與網關之間采用二級網絡連接。節點可與多個網關相連，網關與網關不進行直接交互。入網過程：節點向網關發送入網請求幀(含節點ID)，網關在接收到入網請求幀后，會根據自身ID為節點分配一個KeyID，并返回節點。節點收到網關回復后，保存該KeyID，并在后續通信過程中，所有協議幀中均含有該KeyID。節點入網后，除了標簽盤點數據交互，節點和網關之間需保持心跳。一旦心跳多次無應答，則節點需重新入網。

　　2.2通信參數確定

　　LoRa通信采用擴頻技術實現超遠距離通信，頻段為433MHz/470MHz，可調。其擴頻因子為7～12，空曠情況下最遠通信距離超5km。在本文所述的應用中，需要根據倉庫占地面積大小和實際的通道、貨架尺寸來確定。通常一個100m×100m的貨倉，采用1～2個LoRa網關即可滿足要求。

　　2.3數據交互方式

　　2.3.1節點主動上報

　　在系統運行過程中，閱讀器持續實時盤點經過通道卡口的標簽數據，一旦盤點到則立即上報。

　　2.3.2網關主動獲取

　　需要查找貨物時，由網關下發盤點命令，分時對各貨架區域的閱讀器節點進行盤點操作。閱讀器接收到主動盤點命令時，對標簽進行盤點操作，一旦盤點到標簽則立即上報。

　　2.3.3群讀

　　當管理者需要獲取某個系列的所有貨物時，只需要通過設置特定標簽過濾內容，由網關下發到無源閱讀器，閱讀器便會根據指定內容過濾無效標簽。為防止所有節點同時進行盤點和數據傳輸，引起碰撞，網關可以分時對各節點進行控制，根據節點的編號規則逐個下發請求命令。

　　3無源閱讀器設計

　　本文所述無源RFID標簽閱讀器，包括電源模塊、微處理器、讀寫器芯片、抗干擾處理單元。微處理器與閱讀器芯片之間采用UART通信連接，閱讀器芯片與抗干擾處理單元連接，電源模塊的輸出端分別為微處理器、閱讀器芯片、抗干擾處理單元供電，電源模塊的輸入端通過無源RFID標簽閱讀器內置的電源輸入接口與對外供電電源連接。

　　無源RFID標簽閱讀器支持《EPCC1GEN2/ISO18000-6C》標準協議，其頻段為840～960MHz，發射功率可調，步階間隔為1.0dBm，典型值為23dBm，最大發射功率為26dBm，最遠讀取距離為5m。無源RFID標簽閱讀器底板對外的通信波特率可調，支持串口常用通信速率。

　　本文中閱讀器天線尺寸為(長×寬×厚)：1570mm×590mm×45mm，該閱讀天線駐留時間和發射功率可根據使用需要進行設置;該閱讀天線阻抗為50Ω，最大功率為10W，增益為(8.5±0.5)dBi，駐波比≤1.3。在本文中，可以通過所述閱讀器對貨物進行群讀盤點，其群讀功能可以保證50次/s的標簽讀取速度，重復過濾機制可以避免重復上報。當需要盤點或者查找指定貨物時，只需設定對應的Mask過濾即可。

　　4結語

　　倉庫管理效率反映了企業的核心競爭力高低。本文針對現有倉庫管理解決方案的不足，設計了基于LoRa傳輸技術的無線自組網系統，避免了因有線布網帶來的繁瑣和不便。采用無源RFID標簽對貨物進行管理，避免因傳統條形碼或二維碼的手動操作方式帶來的誤差。該管理系統功能全面且性能穩定可靠，已成功應用于中大型倉庫管理中，極大地降低了人工成本，提高了管理效率。

　　參考文獻

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　　物聯網技術投稿刊物：《計算機應用與軟件》創刊于1984年，由上海市計算技術研究所和上海計算機軟件技術開發中心共同主辦，主要面向從事計算機應用和軟件技術開發的科研人員、工程技術人員、各大專院校師生、計算機愛好者。致力于創辦以創新、準確、實用為特色，突出綜述性、科學性、實用性，及時報道國內外計算機技術在科研、教學、應用方面的研究成果和發展動態的綜合性技術期刊，為國內計算機同行提供學術交流的平臺。