Application du système RFID ZigBee dans la logistique tierce partie

Cet article utilise l'entrepôt plat de la société de logistique tierce en pleine croissance de la nouvelle zone de Binhai à Tianjin comme environnement d'application pour établir un ensemble de solutions d'entreposage intelligentes basées sur le concept de l'Internet des objets et avec une valeur évolutive. Dans le système RFID d'entreposage intelligent, chaque ou plusieurs étiquettes électroniques RFID doivent avoir leur lecteur/enregistreur correspondant pour la détection d'informations, et chaque groupe de lecteurs de cartes RFID doit également échanger des données avec le serveur. Cependant, dans les opérations d'entreposage, la surface de la route pour les véhicules de levage doit être lisse pour assurer un fonctionnement fluide, et l'espace de l'entrepôt est haut et a une grande portée, de sorte que la disposition câblée n'est pas pratique. Les réseaux sans fil doivent être utilisés pour réaliser une interaction de données sans fil. Par conséquent, la technologie ZigBee de plus en plus mature est utilisée pour mettre en réseau sans fil les lecteurs de cartes RFID afin de réaliser un échange de données dynamique.

1 démonstration de solution de réseau ad hoc ZigBee

Sur la base des caractéristiques de fonctionnement de l'entreposage logistique tiers et des exigences réelles en matière de distance de transmission, après avoir comparé horizontalement plusieurs méthodes de transmission sans fil, une solution de réseau ad hoc sans fil basée sur la technologie ZigBee a été sélectionnée. Le réseau ad hoc ZigBee est une plate-forme de réseau de transmission de données sans fil de haute fiabilité basée sur la technologie de communication sans fil IEEE802.1 5.4 et composée de 65 535 modules de transmission de données sans fil. Dans l'ensemble du réseau, chaque module de transmission de données ZigBee peut communiquer entre eux et la distance entre les nœuds peut être étendue à l'infini à partir de la norme de 75 m. Il présente les caractéristiques d'une utilisation facile, d'un fonctionnement fiable et d'un prix bas.

Par rapport aux autres méthodes de mise en réseau, la technologie ZigBee adopte d'abord une méthode de communication réseau ad hoc. Chaque nœud ZigBee peut fonctionner indépendamment. Lorsqu'un problème survient sur un nœud, les données peuvent être transmises via d'autres nœuds et une nouvelle RFID peut être transmise à tout moment et en tout lieu. Lorsque le lecteur rejoint le réseau, cela n'affectera pas l'utilisation de l'ensemble du réseau ; si la technologie Wifi est utilisée, une défaillance d'un AP entraînera l'impossibilité pour tous les lecteurs RFID de la zone de couverture d'échanger des données. Deuxièmement, la pile de protocoles ZigBee est simple et relativement facile à mettre en œuvre. L'exécution de ZigBee nécessite un système. La ressource est d'environ 28 Ko, tandis que la pile de protocoles Bluetooth est relativement complexe et nécessite environ 250 Ko de ressources système. De plus, ZigBee est plus flexible que Bluetooth et est plus propice au contrôle des coûts du système.

Dans les opérations d'entreposage, selon le processus d'exploitation, un grand nombre de nœuds de transmission de données sont nécessaires, et le coût d'un grand nombre d'équipements de communication et les coûts de communication lors de l'exécution sur le réseau affectent directement le coût du système ; la technologie ZigBee ne générera pas plus que le coût d'investissement initial. Frais d'utilisation quotidiens. Bien que le taux de transmission de ZigBee ne soit pas rapide (la bande de fréquence de 2,4 GHz n'est que de 250 Kb/s), compte tenu des caractéristiques des opérations d'entreposage, l'étiquette électronique sur la palette de chargement n'écrit que le numéro d'identification de la cargaison, et la longueur d'octet est généralement dans les 32 B, donc cela n'aura pas trop d'impact sur le taux de transmission et répond aux conditions de travail normales. De plus, ZigBee a une faible consommation d'énergie. Dans le même environnement d'alimentation électrique, le temps de fonctionnement continu de Bluetooth et du WIFI est beaucoup plus court que ZigBee.

Les protocoles liés à la RFID ne stipulent que les interfaces de communication, tandis que ZigBee a un protocole de réseau de communication relativement complet. ZigBee peut choisir la bande de fréquence ISM 2,4 GHz (bande de fréquence commune mondiale) dans la bande de fréquence de travail, tandis que la RFID peut fonctionner dans 915 MHz ou d'autres bandes de fréquence. Les deux n'interfèrent pas l'un avec l'autre sur la fréquence de communication. Étant donné que l'entrepôt est un environnement intérieur et que la distance entre les nœuds est relativement proche, le module ZigBee peut pénétrer des obstacles d'une certaine épaisseur pendant le fonctionnement, de sorte que l'atténuation du signal est négligeable. Grâce à des protocoles réseau auto-organisés, les appareils du réseau peuvent communiquer directement ou indirectement sans fil. La fiabilité et l'utilisation de la fréquence du réseau sont très élevées, et ZigBee dispose d'un mode d'authentification de sécurité relativement complet.

En résumé, il est plus approprié de choisir la technologie ZigBee comme réseau de transmission de données pour le système RFID dans l'entreposage intelligent de la logistique tierce.

2 Principes et structures du réseau

Un réseau ZigBee doit être composé d'un coordinateur central (Coordinateur) et d'un routeur (Routeur). Chaque réseau ZigBee nécessite et n'a besoin que d'un seul coordinateur central pour créer le réseau. Lorsqu'un nœud se joint, il alloue des adresses à cNœuds enfants ; le routeur est responsable de l'envoi, de la réception et de la transmission des données, et de la recherche du chemin de routage le plus approprié. Lorsqu'un nœud se joint, des adresses lui sont attribuées lors de la jointure, de sorte qu'un réseau ZigBee peut nécessiter plusieurs routeurs. Lorsqu'un réseau se compose d'un coordinateur central et de N routeurs, le réseau est un véritable réseau MESH et toutes les données envoyées par chaque nœud sont automatiquement acheminées vers le nœud cible.

Application du système RFID basé sur ZigBee dans l'entreposage intelligent de la logistique tierce

Le système RFID basé sur la technologie de réseau auto-organisé ZigBee adopte une structure de réseau MESH et se compose d'un nœud de contrôle principal et de plusieurs sous-nœuds (le nombre de sous-nœuds dépend du nombre de lecteurs RFID dans l'entrepôt), comme le montre la figure 1. Le nœud de contrôle principal est composé du serveur et du coordinateur central via le port série ; le sous-nœud est composé du lecteur de carte et du routeur via le port série. Le port série sélectionne le mode de communication bidirectionnel RS 232.

Une fois tous les périphériques ZigBee démarrés, le nœud maître commence à créer un réseau ZigBee, ajoute tous les sous-nœuds au réseau, attribue des adresses réseau à chaque sous-nœud et stocke les informations dans la base de données. Une fois que le lecteur de carte a collecté les données de balise, il envoie d'abord les données au routeur qui lui est connecté. Le routeur envoie ensuite les données de balise avec les informations du lecteur de carte au nœud de contrôle maître via le réseau ZigBee multi-sauts pour stockage. Le nœud de contrôle maître envoie le lecteur au lecteur de carte. La commande de configuration des paramètres est envoyée au lecteur via la communication avec le routeur, puis le périphérique de nœud de localisation entre en mode d'économie d'énergie ; Lorsque le nœud de contrôle principal émet une commande au nœud enfant, le dispositif de nœud de localisation peut être réveillé à tout moment, en recherchant le réseau de l'adresse du nœud enfant, puis en transmettant la commande au routeur via le réseau multi-sauts en fonction de l'adresse réseau, puis en la transmettant au lecteur de carte correspondant via le routeur. Enfin, le routeur envoie une notification de confirmation de réception de la commande au nœud maître.

3. Disposition matérielle du réseau

Prenons l'exemple d'un entrepôt logistique plat tiers, des lecteurs de cartes sont installés dans chaque espace de chargement et à l'entrée et à la sortie de l'entrepôt. Les marchandises entrent et sortent de l'entrepôt avec la palette. L'étiquette électronique est apposée sur la palette et l'étiquette stocke le numéro d'identification des marchandises. L'équipement ZigBee utilisé pour la mise en réseau est basé sur la puce CC2530F256 de la société TI, exécute le protocole ZigBee2007/PRO et le circuit a été intégré dans le module ZigBee. Il possède toutes les caractéristiques du protocole ZigBee. L'avantage d'utiliser le module est que les utilisateurs n'ont pas besoin de comprendre le protocole ZigBee complexe. Tout le traitement du protocole ZigBee est automatiquement effectué dans le module ZigBee et les programmes de nœuds sont écrits dans le module de manière intégrée. L'utilisateur n'a besoin que de transmettre des données via le port série.

Parmi eux, le module ZigBee, le lecteur de carte et le serveur suivent le format de communication bidirectionnelle série asynchrone RS 232 ; tous les lecteurs de Carte RFID et leurs signaux indicateurs sont connectés au microcontrôleur via le dispositif concentrateur et sont contrôlés uniformément par le microcontrôleur. Le lecteur de carte Il est également connecté au microcontrôleur via le port série RS 232. Les alimentations du module ZigBee, du lecteur de carte RFID et du microcontrôleur sont toutes comprises entre 5 et 12 V, en utilisant des niveaux TTL standard.

Le serveur et le module ZigBee de contrôle principal sont installés dans la salle d'expédition générale de l'entrepôt et sont utilisés pour l'envoi et la réception d'instructions et l'expédition normale des opérations d'entreposage ; tous les lecteurs de cartes et les appareils ZigBee sont installés dans les emplacements réels de l'entrepôt et aux entrées et sorties de l'entrepôt pour devenir un seul nœud de réseau. Tous les nœuds sont composés d'un système RFID basé sur la transmission sans fil ZigBee. Le voyant lumineux d'état de l'espace de chargement contrôlé par le microcontrôleur est installé au-dessus de l'espace de chargement pour rappeler au personnel les opérations normales d'entreposage ; l'interface visuelle convertie après traitement par la base de données est affichée sur l'ordinateur hôte dans la salle d'expédition d'une part, et d'autre part affichée dans l'entrepôt. Un grand écran est fourni au personnel pour la navigation.

Application du système RFID (ZigBee) dans la logistique tierce partie

Lorsque d'autres flux de travail et urgences surviennent pendant les opérations d'entreposage, comme le comptage des stocks, le transfert des marchandises vers les zones d'entrepôt, les marchandises égarées ou les étiquettes endommagées, etc., le Lecteur RFID réveille le routeur ZigBee à temps grâce au signal détecté en temps réel, puis transmet les informations dans unen temps opportun. Il est transmis au coordinateur central à la base de données principale pour la gestion du stockage. Presque tous les processus libèrent les travailleurs des méthodes d'exploitation traditionnelles. Le mode de collecte d'informations précises améliore la fiabilité de la gestion des données du système et prévient efficacement les erreurs humaines.

4 Conclusion

Après un test de fonctionnement réel, les modules ZigBee sont séparés d'environ 3 m les uns des autres dans un environnement intérieur et le signal est bon. Dans des conditions de fonctionnement normales d'entreposage, le temps nécessaire au serveur pour recevoir les paquets de données est d'environ 20 à 40 ms, ce qui correspond aux conditions de travail normales.

Un entrepôt tiers ordinaire avec environ 500 espaces de chargement nécessite environ 500 modules ZigBee. Le prix unitaire des modules ZigBee sur le marché est en principe de 40 à 60 RMB. Par conséquent, le coût d'installation d'un système de réseau auto-organisé ZigBee dans l'entrepôt est compris entre 20 000 et 30 000 yuans. Pour les grandes et moyennes entreprises d'entreposage, c'est rentable. Cependant, pour certaines petites entreprises d'entreposage qui valorisent les bénéfices, il est encore difficile d'améliorer immédiatement leur activité. Par conséquent, si les coûts ne peuvent pas être contrôlés efficacement, le plan ne sera pas généralisable. Selon les différentes tailles d'entreprise et les différentes caractéristiques de l'entrepôt, le nombre de modules ZigBee peut être réduit de manière appropriée lors de la mise en œuvre de la solution réelle. Par exemple, plusieurs lecteurs de cartes RFID adjacents peuvent partager un module ZigBee via un dispositif concentrateur, réduisant ainsi efficacement les coûts. Cependant, le problème qui en résulte est que la quantité de données transmises par chaque module ZigBee à la fois est très limitée. Si le problème de la méthode de transmission séquentielle des données et de l'intervalle de transmission ne peut pas être résolu correctement, la vitesse de réponse et l'efficacité du travail du système seront grandement affectées. Cependant, je pense que ces problèmes seront résolus dans un avenir proche grâce au développement continu de la technologie ZigBee.