RFID ZigBee sisteminin üçüncü tərəf logistikasında tətbiqi

Bu məqalə Tianjin Binhai Yeni Ərazidə böyüyən üçüncü tərəf logistika şirkətinin düz anbarından Əşyaların İnterneti konsepsiyasına əsaslanan və genişlənə bilən dəyərli bir sıra ağıllı anbar həlləri yaratmaq üçün tətbiq mühiti kimi istifadə edir. Ağıllı anbarın RFID sistemində, hər və ya bir neçə RFID elektron etiketində məlumatın qəbulu üçün müvafiq oxucu/yazıçı olmalıdır və hər bir RFID kart oxuyucu qrupu da serverlə məlumat mübadiləsi aparmalıdır. Bununla belə, anbar əməliyyatlarında nəqliyyat vasitələrinin rəvan işləməsini təmin etmək üçün qaldırıcı yol səthi hamar olmalıdır və anbar sahəsi hündür və genişdir, ona görə də naqilli yerləşdirmə əlverişsizdir. Simsiz məlumatların qarşılıqlı əlaqəsinə nail olmaq üçün simsiz şəbəkələrdən istifadə edilməlidir. Buna görə də, getdikcə yetkinləşən ZigBee texnologiyası dinamik məlumat mübadiləsinə nail olmaq üçün RFID kart oxuyucularını simsiz şəbəkələşdirmək üçün istifadə olunur.

1 ZigBee ad hoc şəbəkə həlli nümayişi

Üçüncü tərəf logistika anbarının əməliyyat xüsusiyyətlərinə və faktiki ötürmə məsafəsi tələblərinə əsaslanaraq, bir neçə simsiz ötürmə üsulunu üfüqi olaraq müqayisə etdikdən sonra ZigBee texnologiyasına əsaslanan simsiz ad hoc şəbəkə həlli seçildi. ZigBee ad hoc şəbəkəsi IEEE802.1 5.4 simsiz rabitə texnologiyasına əsaslanan və 65,535-ə qədər simsiz məlumat ötürmə modulundan ibarət yüksək etibarlı simsiz məlumat ötürmə şəbəkəsi platformasıdır. Bütün şəbəkə daxilində hər bir ZigBee məlumat ötürmə modulu bir-biri ilə əlaqə saxlaya bilir və qovşaqlar arasındakı məsafə standart 75 m-dən sonsuz olaraq genişləndirilə bilər. Asan istifadə, etibarlı əməliyyat və aşağı qiymət xüsusiyyətlərinə malikdir.

Digər şəbəkə üsulları ilə müqayisədə ZigBee texnologiyası ilk növbədə ad hoc şəbəkə rabitəsi metodunu qəbul edir. Hər ZigBee nodu müstəqil işləyə bilər. Bir qovşaqda problem yarandıqdan sonra məlumatlar digər qovşaqlar vasitəsilə ötürülə bilər və yeni RFID istənilən vaxt və hər yerdə ötürülə bilər. Oxucu şəbəkəyə qoşulduqda bu, bütün şəbəkənin istifadəsinə təsir etməyəcək; Wifi texnologiyasından istifadə edilərsə, AP-nin uğursuzluğu əhatə dairəsindəki bütün RFID oxuyucularının məlumat mübadiləsi edə bilməyəcəyinə səbəb olacaq. İkincisi, ZigBee protokol yığını sadədir və tətbiqi nisbətən asandır. ZigBee-nin işləməsi sistem tələb edir Resurs təxminən 28 Kb-dir, Bluetooth protokol yığını isə nisbətən mürəkkəbdir və təxminən 250 Kb sistem resursları tələb edir. Bundan əlavə, ZigBee Bluetooth-dan daha çevikdir və sistem xərclərinə nəzarət etmək üçün daha əlverişlidir.

Anbar əməliyyatlarında, əməliyyat prosesinə uyğun olaraq, çox sayda məlumat ötürmə qovşaqları tələb olunur və çox sayda rabitə avadanlığının dəyəri və şəbəkədə işləyərkən rabitə xərcləri birbaşa sistemin qiymətinə təsir göstərir; ZigBee texnologiyası ilkin investisiya dəyərindən başqa daha çox məhsul yaratmayacaq. Gündəlik istifadə haqqı. ZigBee-nin ötürmə sürəti sürətli olmasa da (2.4 GHz tezlik diapazonu cəmi 250 Kb/s-dir), anbar əməliyyatlarının xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq, yük paletindəki elektron etiket yalnız yükün ID nömrəsini yazır və bayt uzunluğu adətən 32 B daxilindədir, buna görə də ötürmə sürətinə çox təsir etməyəcək və normal iş şəraitinə cavab verir. Üstəlik, ZigBee aşağı enerji istehlakına malikdir. Eyni enerji təchizatı mühitində Bluetooth və WIFI-nın fasiləsiz işləmə müddəti ZigBee-dən çox qısadır.

RFID ilə əlaqəli protokollar yalnız rabitə interfeyslərini şərtləndirir, ZigBee isə nisbətən tam rabitə şəbəkəsi protokoluna malikdir. ZigBee işçi tezlik diapazonunda 2,4 GHz ISM tezlik diapazonunu (qlobal ümumi tezlik diapazonu) seçə bilər, RFID isə 915 MHz və ya digər tezlik diapazonlarında işləyə bilər. Hər ikisi də ünsiyyət tezliyində bir-birinə müdaxilə etməyin. Anbarın qapalı mühit olduğunu və qovşaqlar arasındakı məsafənin nisbətən yaxın olduğunu nəzərə alsaq, ZigBee modulu əməliyyat zamanı müəyyən qalınlıqdakı maneələri keçə bilir, ona görə də siqnalın zəifləməsi əhəmiyyətsizdir. Özünü təşkil edən şəbəkə protokolları vasitəsilə şəbəkədəki qurğular birbaşa və ya dolayısı ilə simsiz əlaqə yarada bilər. Şəbəkənin etibarlılığı və tezliyi çox yüksəkdir və ZigBee nisbətən tam təhlükəsizlik autentifikasiyası rejiminə malikdir.

Xülasə, üçüncü tərəf logistika smart anbarında RFID sistemi üçün məlumat ötürmə şəbəkəsi kimi ZigBee texnologiyasını seçmək ən uyğundur.

2 Şəbəkə prinsipləri və strukturları

ZigBee şəbəkəsi mərkəzi koordinator (Koordinator) və marşrutlaşdırıcıdan (Router) ibarət olmalıdır. Hər bir ZigBee şəbəkəsi şəbəkə yaratmaq üçün yalnız bir mərkəzi koordinator tələb edir və lazımdır. Bir qovşaq qoşulduqda, c ünvanına ünvanlar ayırırgizli düyünlər; marşrutlaşdırıcı məlumatların göndərilməsi, qəbulu və yönləndirilməsi və ən uyğun marşrut yolunun tapılması üçün məsuliyyət daşıyır. Bir qovşaq qoşulduqda, qoşulma zamanı qovşaqlara ünvanlar təyin olunur, beləliklə, ZigBee şəbəkəsi bir neçə marşrutlaşdırıcı tələb edə bilər. Şəbəkə mərkəzi koordinatordan və N marşrutlaşdırıcıdan ibarət olduqda, şəbəkə real MESH şəbəkəsidir və hər bir qovşaq tərəfindən göndərilən bütün məlumatlar avtomatik olaraq hədəf qovşağına yönləndirilir.

Üçüncü tərəf logistika smart anbarında ZigBee əsaslı RFID sisteminin tətbiqi

ZigBee özünü təşkil edən şəbəkə texnologiyasına əsaslanan RFID sistemi MESH şəbəkə strukturunu qəbul edir və Şəkil 1-də göstərildiyi kimi əsas idarəetmə qovşağından və bir neçə alt qovşaqdan (alt qovşaqların sayı anbardakı RFID oxuyucularının sayından asılıdır) ibarətdir. Əsas idarəetmə qovşağı serial port vasitəsilə server və mərkəzi koordinatordan ibarətdir; alt-qovşaq seriya portu vasitəsilə kart oxuyucusu və marşrutlaşdırıcıdan ibarətdir. Serial port RS 232 ikitərəfli rabitə rejimini seçir.

Bütün ZigBee cihazları işə salındıqdan sonra master node ZigBee şəbəkəsini qurmağa, bütün alt qovşaqları şəbəkəyə əlavə etməyə, hər bir alt qovşaq üçün şəbəkə ünvanlarını təyin etməyə və məlumatı verilənlər bazasında saxlamağa başlayacaq. Kart oxuyucusu etiket məlumatlarını topladıqdan sonra əvvəlcə məlumatları ona qoşulmuş marşrutlaşdırıcıya göndərir. Daha sonra marşrutlaşdırıcı etiket məlumatlarını kart oxuyucu məlumatı ilə birlikdə saxlanmaq üçün multi-hop ZigBee şəbəkəsi vasitəsilə master nəzarət qovşağına göndərir. Əsas idarəetmə qovşağı oxucunu kart oxuyucuya göndərir. Parametr konfiqurasiya əmri marşrutlaşdırıcı ilə əlaqə vasitəsilə oxucuya göndərilir və sonra yer node cihazı enerjiyə qənaət rejiminə daxil olur; əsas idarəetmə qovşağı uşaq qovşağına əmr verdikdə, uşaq qovşağının ünvanının şəbəkəsini axtararaq, yerləşdiyi qovşaq cihazı istənilən vaxt oyandırıla bilər və sonra əmri şəbəkə ünvanına uyğun olaraq multi-hop şəbəkəsi vasitəsilə marşrutlaşdırıcıya çatdırır və sonra onu marşrutlaşdırıcı vasitəsilə müvafiq kart oxuyucuya ötürür. Nəhayət, marşrutlaşdırıcı master node-a əmrin alınmasını təsdiqləyən bildiriş göndərir.

3. Şəbəkə aparatının tərtibatı

Nümunə olaraq üçüncü tərəf logistikasının düz anbarını götürsək, hər bir yük yerində və anbarın giriş-çıxışında kart oxuyucuları quraşdırılır. Mallar paletlə anbara daxil olur və çıxır. Elektron etiket paletə yapışdırılır və etiketdə malların ID nömrəsi saxlanılır. Şəbəkə üçün istifadə edilən ZigBee avadanlığı TI şirkətinin CC2530F256 çipinə əsaslanır, ZigBee2007/PRO protokolunu idarə edir və dövrə ZigBee moduluna inteqrasiya olunub. ZigBee protokolunun bütün xüsusiyyətlərinə malikdir. Moduldan istifadənin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, istifadəçilər kompleks ZigBee protokolunu başa düşməyə ehtiyac duymurlar. Bütün ZigBee protokolunun işlənməsi ZigBee modulu daxilində avtomatik olaraq tamamlanır və node proqramları modula daxil edilmiş şəkildə yazılır. İstifadəçi yalnız serial port vasitəsilə məlumatları ötürməlidir.

Onların arasında ZigBee modulu, kart oxuyucusu və server RS 232 asinxron serial ikitərəfli rabitə formatını izləyir; bütün RFID kart oxuyucuları və onların göstərici siqnalları hub cihazı vasitəsilə mikrokontrollerə qoşulur və mikrokontroller tərəfindən vahid şəkildə idarə olunur. Kart oxuyucusu O, həmçinin RS 232 seriya portu vasitəsilə mikrokontrollerə qoşulur. ZigBee modulunun, RFID kart oxuyucusunun və mikrokontrolörün enerji təchizatı standart TTL səviyyələrindən istifadə etməklə 5 ilə 12 V arasındadır.

Server və əsas idarəetmə ZigBee modulu anbarın ümumi dispetçer otağında quraşdırılır və təlimatların göndərilməsi və qəbulu və anbar əməliyyatlarının normal göndərilməsi üçün istifadə olunur; bütün kart oxuyucuları və ZigBee cihazları vahid şəbəkə qovşağına çevrilmək üçün faktiki anbar yerlərində və anbar giriş və çıxışlarında quraşdırılır. Bütün qovşaqlar ZigBee simsiz ötürülməsinə əsaslanan RFID sistemindən ibarətdir. Mikrokontroller tərəfindən idarə olunan yük sahəsinin vəziyyətinin göstərici işığı personala normal anbar əməliyyatlarını xatırlatmaq üçün yük yerinin üstündə quraşdırılır; verilənlər bazası tərəfindən emal edildikdən sonra çevrilən vizual interfeys bir tərəfdən dispetçer otağında əsas kompüterdə, digər tərəfdən isə anbarda nümayiş etdirilir.

Üçüncü tərəf logistikasında RFID (ZigBee) sisteminin tətbiqi

Anbar əməliyyatları zamanı inventarların hesablanması, malların anbar sahələrinə daşınması, yersiz mallar və ya zədələnmiş etiketlər və s. kimi digər iş axınları və fövqəladə hallar baş verdikdə, RFID oxuyucusu real vaxt rejimində hiss edilən siqnal vasitəsilə ZigBee marşrutlaşdırıcısını vaxtında oyadır və sonra məlumatı bir formada ötürür.vaxtında. Saxlamanın idarə edilməsi üçün o, mərkəzi əlaqələndiriciyə arxa məlumat bazasına verilir. Demək olar ki, bütün proseslər işçiləri ənənəvi əməliyyat metodlarından azad edir. Dəqiq məlumat toplama rejimi sistemin məlumatların idarə edilməsinin etibarlılığını artırır və insan səhvlərinin qarşısını effektiv şəkildə alır.

4 Nəticə

Faktiki əməliyyat testindən sonra ZigBee modulları daxili mühitdə bir-birindən təxminən 3 m məsafədə ayrılır və siqnal yaxşıdır. Normal anbar iş şəraitində serverin məlumat paketlərini qəbul etməsi üçün tələb olunan vaxt normal iş şəraitinə cavab verən təxminən 20-40 ms təşkil edir.

Təxminən 500 yük yeri olan adi üçüncü tərəf anbarı təxminən 500 ZigBee modulu tələb edir. Bazarda ZigBee modullarının vahid qiyməti əsasən 40 RMB ilə 60 RMB arasındadır. Buna görə də anbarda ZigBee özünü təşkil edən şəbəkə sisteminin quraşdırılmasının dəyəri 20.000 ilə 30.000 yuan arasındadır. İri və orta ölçülü anbar şirkətləri üçün bu, qənaətcildir. Bununla belə, mənfəəti qiymətləndirən bəzi kiçik anbar şirkətləri üçün işini dərhal təkmilləşdirmək hələ də çətindir. Buna görə də, əgər xərclərə effektiv şəkildə nəzarət etmək mümkün olmadıqda, plan ümumiləşdirilə bilməyəcək. Fərqli müəssisə ölçülərinə və müxtəlif anbar xüsusiyyətlərinə görə, faktiki həllin həyata keçirilməsi zamanı ZigBee modullarının sayı müvafiq şəkildə azaldıla bilər. Məsələn, bir neçə bitişik RFID kart oxuyucusu ZigBee modulunu hub cihazı vasitəsilə paylaşa bilər, beləliklə xərcləri effektiv şəkildə azaldır. Bununla belə, yaranan problem hər bir ZigBee modulu tərəfindən bir anda ötürülən məlumatların miqdarının çox məhdud olmasıdır. Məlumatların ardıcıl ötürülməsi üsulu və ötürülmə intervalı problemi yaxşı həll edilə bilmədikdə, sistemin cavab sürəti və iş səmərəliliyi çox təsirlənəcəkdir. Ancaq inanıram ki, ZigBee texnologiyasının davamlı inkişafı ilə bu problemlər yaxın gələcəkdə həll olunacaq.