تطبيق نظام RFID ZigBee في الخدمات اللوجستية لأطراف ثالثة

من الجيد. في ظل ظروف التشغيل العادية للتخزين، يكون الوقت الذي يستغرقه الخادم لتلقي حزم البيانات حوالي 20 إلى 40 مللي ثانية، وهو ما يلبي ظروف العمل العادية.

يتطلب مستودع طرف ثالث عادي يضم حوالي 500 مساحة شحن حوالي 500 وحدة ZigBee. سعر الوحدة لوحدات ZigBee في السوق هو بشكل أساسي 40 إلى 60 يوان صيني. لذلك، فإن تكلفة تثبيت نظام شبكة ZigBee ذاتية التنظيم في المستودع تتراوح بين 20,000 و30,000 يوان. بالنسبة لشركات التخزين الكبيرة والمتوسطة الحجم، فهي فعالة من حيث التكلفة. ومع ذلك، بالنسبة لبعض شركات التخزين الصغيرة التي تقدر الأرباح، لا يزال من الصعب تحسين أعمالها على الفور. ولذلك، إذا لم يكن من الممكن التحكم في التكاليف بشكل فعال، فلن تكون الخطة قابلة للتعميم. وفقًا لأحجام المؤسسات المختلفة وخصائص المستودعات المختلفة، يمكن تقليل عدد وحدات ZigBee بشكل مناسب أثناء تنفيذ الحل الفعلي. على سبيل المثال، يمكن للعديد من أجهزة قراءة بطاقات RFID المجاورة مشاركة وحدة ZigBee من خلال جهاز محوري، وبالتالي تقليل التكاليف بشكل فعال. ومع ذلك، فإن المشكلة الناتجة هي أن كمية البيانات المرسلة بواسطة كل وحدة ZigBee في المرة الواحدة محدودة للغاية. إذا لم يتم حل مشكلة طريقة النقل التسلسلي للبيانات وفاصل الإرسال بشكل جيد، فسوف تتأثر سرعة الاستجابة وكفاءة عمل النظام بشكل كبير. ومع ذلك، أعتقد أن هذه المشاكل سيتم حلها في المستقبل القريب من خلال التطوير المستمر لتكنولوجيا ZigBee.

تستخدم هذه المقالة المستودع المسطح لشركة الخدمات اللوجستية الخارجية المتنامية في منطقة Tianjin Binhai الجديدة كبيئة تطبيق لإنشاء مجموعة من حلول التخزين الذكية القائمة على مفهوم إنترنت الأشياء وذات قيمة قابلة للتطوير. في نظام RFID للتخزين الذكي، تحتاج كل أو عدة علامات RFID الإلكترونية إلى قارئ/كاتب مطابق لاستشعار المعلومات، وتحتاج كل مجموعة من قارئات بطاقات RFID أيضًا إلى تبادل البيانات مع الخادم. ومع ذلك، في عمليات التخزين، يجب أن يكون سطح الطريق لمركبات الرفع سلسًا لضمان التشغيل السلس، وتكون مساحة المستودع طويلة ولها امتداد واسع، لذا فإن التخطيط السلكي غير مريح. يجب استخدام الشبكات اللاسلكية لتحقيق تفاعل البيانات اللاسلكية. لذلك، يتم استخدام تقنية ZigBee الناضجة بشكل متزايد لربط قارئات بطاقات RFID لاسلكيًا لتحقيق تبادل ديناميكي للبيانات.

1 عرض توضيحي لحلول شبكة ZigBee المخصصة

استنادًا إلى خصائص التشغيل للتخزين اللوجستي لطرف ثالث ومتطلبات مسافة الإرسال الفعلية، وبعد إجراء مقارنة أفقية للعديد من طرق الإرسال اللاسلكي، تم اختيار حل شبكة لاسلكية مخصصة يعتمد على تقنية ZigBee. شبكة ZigBee ad hoc عبارة عن منصة شبكة نقل بيانات لاسلكية عالية الموثوقية تعتمد على تقنية الاتصالات اللاسلكية IEEE802.1 5.4 وتتألف من ما يصل إلى 65,535 وحدة نقل بيانات لاسلكية. داخل الشبكة بأكملها، يمكن لكل وحدة نقل بيانات ZigBee التواصل مع بعضها البعض، ويمكن توسيع المسافة بين العقد بشكل لا نهائي من 75 مترًا القياسي. إنه يتميز بخصائص الاستخدام السهل والتشغيل الموثوق والسعر المنخفض.

بالمقارنة مع طرق الشبكات الأخرى، تعتمد تقنية ZigBee أولاً طريقة اتصال شبكية مخصصة. يمكن لكل عقدة ZigBee أن تعمل بشكل مستقل. بمجرد حدوث مشكلة في العقدة، يمكن نقل البيانات عبر العقد الأخرى، ويمكن نقل RFID الجديد في أي وقت وفي أي مكان. عندما ينضم القارئ إلى الشبكة، فلن يؤثر ذلك على استخدام الشبكة بأكملها؛ إذا تم استخدام تقنية Wifi، فإن فشل نقطة الوصول سيؤدي إلى عدم قدرة جميع أجهزة قراءة RFID في منطقة التغطية على تبادل البيانات. ثانيًا، مكدس بروتوكول ZigBee بسيط وسهل التنفيذ نسبيًا. يتطلب تشغيل ZigBee نظامًا يبلغ حجم المورد حوالي 28 كيلو بايت، في حين أن حزمة بروتوكول Bluetooth معقدة نسبيًا وتتطلب حوالي 250 كيلو بايت من موارد النظام. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر ZigBee أكثر مرونة من Bluetooth وأكثر ملاءمة للتحكم في تكاليف النظام.

في عمليات التخزين، وفقًا لعملية التشغيل، يلزم وجود عدد كبير من عقد نقل البيانات، وتؤثر تكلفة عدد كبير من معدات الاتصالات وتكاليف الاتصالات عند التشغيل على الشبكة بشكل مباشر على تكلفة النظام؛ لن تولد تقنية ZigBee المزيد إلى جانب تكلفة الاستثمار الأولية. رسوم الاستخدام اليومي. على الرغم من أن معدل نقل ZigBee ليس سريعًا (نطاق التردد 2.4 جيجا هرتز يبلغ 250 كيلو بايت / ثانية فقط)، مع الأخذ في الاعتبار خصائص عمليات التخزين، فإن العلامة الإلكترونية الموجودة على منصة الشحن تكتب فقط رقم معرف الشحنة وطول البايت عادة ما يكون ضمن 32 ب، لذلك لن يكون له تأثير كبير على معدل النقل ويلبي ظروف العمل العادية. علاوة على ذلك، فإن ZigBee لديه استهلاك منخفض للطاقة. في ظل نفس بيئة إمداد الطاقة، يكون وقت العمل المستمر للبلوتوث والواي فاي أقصر بكثير من ZigBee.

تنص البروتوكولات المتعلقة بـ RFID فقط على واجهات الاتصال، في حين أن ZigBee لديه بروتوكول شبكات اتصالات كامل نسبيًا. يمكن لـ ZigBee اختيار نطاق التردد ISM 2.4 جيجا هرتز (نطاق التردد العالمي المشترك) في نطاق تردد العمل، بينما يمكن أن يعمل RFID في نطاق 915 ميجا هرتز أو نطاقات تردد أخرى. كلاهما لا يتداخلان مع بعضهما البعض على تردد الاتصال. وبالنظر إلى أن المستودع عبارة عن بيئة داخلية والمسافة بين العقد قريبة نسبيًا، يمكن لوحدة ZigBee اختراق العوائق ذات سمك معين أثناء التشغيل، وبالتالي فإن توهين الإشارة لا يكاد يذكر. من خلال بروتوكولات الشبكة ذاتية التنظيم، يمكن للأجهزة الموجودة في الشبكة الاتصال لاسلكيًا بشكل مباشر أو غير مباشر. تعد موثوقية الشبكة واستخدام الترددات عالية جدًا، ولدى ZigBee وضع مصادقة أمان كامل نسبيًا.

باختصار، من الأنسب اختيار تقنية ZigBee كشبكة نقل البيانات لنظام RFID في التخزين الذكي للوجستيات الطرف الثالث.

2 مبادئ وهياكل الشبكة

يجب أن تتكون شبكة ZigBee من منسق مركزي (Coordinator) وجهاز توجيه (Router). تتطلب كل شبكة ZigBee وتحتاج فقط إلى منسق مركزي واحد لإنشاء الشبكة. عندما تنضم عقدة، فإنها تخصص عناوين للعقد الفرعية؛ جهاز التوجيه مسؤول عن إرسال واستقبال وإعادة توجيه البيانات وإيجاد مسار التوجيه الأنسب. عند انضمام عقدة، يتم تعيين عناوين للعقد عند الانضمام، لذلك قد تتطلب شبكة ZigBee أجهزة توجيه متعددة. هل

en تتكون الشبكة من منسق مركزي وأجهزة توجيه N، والشبكة عبارة عن شبكة MESH حقيقية، ويتم توجيه جميع البيانات المرسلة بواسطة كل عقدة تلقائيًا إلى العقدة المستهدفة.

تطبيق نظام RFID القائم على ZigBee في التخزين الذكي للوجستيات الطرف الثالث

يعتمد نظام RFID المعتمد على تقنية شبكة ZigBee ذاتية التنظيم هيكل شبكة MESH ويتكون من عقدة تحكم رئيسية وعدة عقد فرعية (يعتمد عدد العقد الفرعية على عدد قارئات RFID في المستودع)، كما هو موضح في الشكل 1. تتكون عقدة التحكم الرئيسية من الخادم والمنسق المركزي من خلال المنفذ التسلسلي. تتكون العقدة الفرعية من قارئ البطاقة وجهاز التوجيه عبر المنفذ التسلسلي. يختار المنفذ التسلسلي وضع الاتصال ثنائي الاتجاه RS 232.

بعد بدء تشغيل جميع أجهزة ZigBee، ستبدأ العقدة الرئيسية في بناء شبكة ZigBee، وإضافة جميع العقد الفرعية إلى الشبكة، وتعيين عناوين الشبكة لكل عقدة فرعية، وتخزين المعلومات في قاعدة البيانات. بعد أن يقوم قارئ البطاقة بجمع بيانات العلامة، يقوم أولاً بإرسال البيانات إلى جهاز التوجيه المتصل به. يقوم جهاز التوجيه بعد ذلك بإرسال بيانات العلامة مع معلومات قارئ البطاقة إلى عقدة التحكم الرئيسية من خلال شبكة ZigBee متعددة القفزات للتخزين. ترسل عقدة التحكم الرئيسية القارئ إلى قارئ البطاقة. يتم إرسال أمر تكوين المعلمة إلى القارئ من خلال الاتصال بجهاز التوجيه، ثم يدخل جهاز عقدة الموقع في وضع توفير الطاقة؛ عندما تصدر عقدة التحكم الرئيسية أمرًا إلى العقدة الفرعية، يمكن تنشيط جهاز عقدة الموقع في أي وقت، من خلال البحث عن شبكة عنوان العقدة الفرعية، ثم نقل الأمر إلى جهاز التوجيه من خلال الشبكة متعددة القفزات وفقًا إلى عنوان الشبكة، ثم قم بتمريره إلى قارئ البطاقة المقابل عبر جهاز التوجيه. وأخيرًا، يرسل جهاز التوجيه إشعار تأكيد باستلام الأمر إلى العقدة الرئيسية.

3. تخطيط أجهزة الشبكة

لنأخذ مستودعًا لوجستيًا تابعًا لجهة خارجية كمثال، يتم تثبيت قارئات البطاقات في كل مساحة شحن وعند مدخل المستودع ومخرجه. تدخل البضائع وتخرج من المستودع مع البليت. يتم لصق الملصق الإلكتروني على منصة التحميل، ويقوم الملصق بتخزين رقم معرف البضاعة. تعتمد معدات ZigBee المستخدمة في الشبكات على شريحة CC2530F256 الخاصة بشركة TI، وتدير بروتوكول ZigBee2007/PRO، وقد تم دمج الدائرة في وحدة ZigBee. فهو يتمتع بجميع خصائص بروتوكول ZigBee. تتمثل ميزة استخدام الوحدة في أن المستخدمين لا يحتاجون إلى فهم بروتوكول ZigBee المعقد. يتم إكمال جميع عمليات معالجة بروتوكول ZigBee تلقائيًا داخل وحدة ZigBee، ويتم كتابة برامج العقدة في الوحدة بطريقة مضمنة. يحتاج المستخدم فقط إلى نقل البيانات من خلال المنفذ التسلسلي.

من بينها، وحدة ZigBee وقارئ البطاقة والخادم يتبعون تنسيق الاتصال التسلسلي غير المتزامن ثنائي الاتجاه RS 232؛ يتم توصيل جميع قارئات بطاقات RFID وإشارات المؤشرات الخاصة بها بوحدة التحكم الدقيقة من خلال جهاز المحور، ويتم التحكم فيها بشكل موحد بواسطة وحدة التحكم الدقيقة. قارئ البطاقة وهو متصل أيضًا بوحدة التحكم الدقيقة من خلال المنفذ التسلسلي RS 232. يتراوح جهد مصادر الطاقة لوحدة ZigBee وقارئ بطاقة RFID ووحدة التحكم الدقيقة بين 5 و12 فولت، باستخدام مستويات TTL القياسية.

يتم تثبيت وحدة ZigBee للخادم والتحكم الرئيسي في غرفة الإرسال العامة للمستودع ويتم استخدامها لإرسال واستقبال التعليمات والإرسال العادي لعمليات التخزين؛ يتم تثبيت جميع قارئات البطاقات وأجهزة ZigBee في مواقع المستودعات الفعلية ومداخل ومخارج المستودعات لتصبح عقدة شبكة واحدة. تتكون جميع العقد من نظام RFID المعتمد على الإرسال اللاسلكي ZigBee. يتم تثبيت ضوء مؤشر حالة مساحة الشحن الذي يتم التحكم فيه بواسطة وحدة التحكم الدقيقة فوق مساحة الشحن لتذكير الموظفين بعمليات التخزين العادية؛ يتم عرض الواجهة المرئية المحولة بعد المعالجة بواسطة قاعدة البيانات على الكمبيوتر المضيف في غرفة الإرسال من ناحية، ومن ناحية أخرى يتم عرضها في المستودع. ويتم توفير شاشة كبيرة للموظفين لتصفحها.

تطبيق نظام RFID (ZigBee) في الخدمات اللوجستية الخارجية

عندما تحدث عمليات سير عمل وحالات طوارئ أخرى أثناء عمليات التخزين، مثل عد المخزون، أو نقل البضائع إلى مناطق المستودعات، أو البضائع في غير مكانها أو الملصقات التالفة، وما إلى ذلك، يقوم قارئ RFID بتنشيط جهاز توجيه ZigBee في الوقت المناسب من خلال الإشارة المستشعرة في الوقت الفعلي، و ثم ينقل المعلومات في الوقت المناسب. يتم تسليمها إلى المنسق المركزي لقاعدة البيانات الخلفية لإدارة التخزين. جميع العمليات تقريبًا تحرر العمال من أساليب التشغيل التقليدية. يعمل وضع جمع المعلومات الدقيق على تحسين موثوقية إدارة بيانات النظام ويمنع الأخطاء البشرية بشكل فعال.

4. الخلاصة

بعد اختبار التشغيل الفعلي، يتم فصل وحدات ZigBee بحوالي 3 أمتار عن بعضها البعض في بيئة داخلية، ويتم إرسال الإشارة