1 前言
倉儲作為供應鏈管理的核心環節，在物流中占據著核心的地位。隨著物資存儲數量的不斷增加，出入庫頻率急速增長。如何利用現代化技術來高效地管理倉庫，實時、全面地掌握倉儲信息，已經成為企業在競爭中取勝的重要因素。在倉儲管理中，無線化是一個不可避免的發展趨勢，是人們追求的目標，它使得倉儲管理更靈活、更便捷。
ZigBee無線傳感器網絡是當前國際上備受關注的無線網絡之一，是學科高度交叉的新興前沿研究熱點，其中包含了傳感器技術、無線通信技術和嵌入式技術等，具有信息采集、傳輸和處理的能力。引入ZigBee技術，對倉庫到貨檢驗、入庫、出庫、調撥、移庫移位、庫存盤點等各個作業環節的數據進行自動化更新，保證倉庫管理各個環節數據輸入的速度和準確性，確保企業及時準確地掌握庫存的真實數據，合理保持和控制企業庫存。ZigBee無線傳感器網絡的發展和廣泛應用，將對人們的社會生活產生極大的影響，對產業變革產生巨大的推動作用。
2 倉儲管理的系統需求
對條碼標簽和RFID，許多人應該都比較熟悉，前者使用的是光掃描，掃描器和條碼之間不能有任何物理遮擋。后者使用的是“電磁場掃描”，兩者之間可以有遮擋。但歸根到底，兩者所讀取的數據，都僅僅是一個身份碼而已。真正的數據資料，必須通過讀碼器所讀出的身份碼，到預先建立好的數據庫中進行查閱。其次，由于條碼和RFID的讀取方式，都是通過條碼和RFID標簽微弱的反射或被動耦合的信號來實現的(那些有源和可儲存少量數據的RFID實際已經超出RFID本身的定義范圍)，因而讀取距離都非常有限。另外，由于這兩種標簽本身都不儲存數據，信號讀取器必須要與數據庫相連，因而靈活性差。這些局限性大大限制了它的發揮。因此人們嘗試把ZigBee應用于物流管理系統，試圖建立一種ZigBee和RFID結合使用的應用系統。系統如圖1所示。
在標簽綁定處，有一個遠距離的RFID讀寫器，通過讀取貨品上的標簽，操作人員將標簽上的ID號與貨品等信息通過無線ZigBee傳輸登記到計算機上。之后，由倉儲人員將貨物進行分類存放。在倉庫的日常管理中，如果需要盤點或者其他的處理，只需要一臺手持式讀寫器，通過簡單的對產品進行掃描，就可以快速查詢到當前的倉庫的產品數量和類型，使得原來需要幾天的工作量，借助RFID與ZigBee技術，只在幾個小時就能完成。如果貨品出倉，操作人員只需要通過RFID讀寫器，掃描一下產品上的標簽，將標簽的信息通過無線ZigBee在計算機系統上注銷就可以了。
它的主要特點是：遠距離信息讀取、數據寫入，讀寫設備十分簡單可靠，價格也十分低廉。由于在倉儲通信系統中報文吞吐量較小，所以把ZigBee技術引入到物流領域中是一種切實可行的辦法。基于ZigBee技術和RFID技術結合的無線掃描系統能夠在物流領域的入庫作業環節實現對入庫數據的高效采集。能夠在出庫作業環節通過操作人員對出庫產品的掃描核對和確認實現嚴密管理。保證有效數據識別和數據的傳輸是整個系統的關鍵所在，ZigBee具有低復雜度、低功耗、低成本和高容量等特點，它的應用能夠對物流水平的提高起到非常大的作用。
致遠電子推出CEL生產的ZICM2410模塊，具備了低功耗、低成本和高容量等特點，在遠距離傳輸、可靠性和安全性方面表現十分突出，是倉儲管理無線通信模塊的理想選擇。
3 ZigBee技術特點
3.1 低功耗
在倉儲管理中，存在節點數多、分布較為分散的特點，不宜頻繁更換電源。ZigBee低功耗的特點就顯得十分重要。在低耗電待機模式下，2節5號電池可支持1個節點工作6~24個月，甚至更長，這是ZigBee的突出優勢。單個節點的模塊功耗低于100mW，而且單芯片可實現大部分功能，致遠電子推出的ZICM2410 ZigBee模塊，每隔10 s發送一次定位數據，使用550mAh(放電量約為500mAh)的電池可以工作13個月。ZICM2410模塊電池容量與工作時間計算表如表1所示，電池容量與工作時間的關系如圖2所示。
3.2 傳輸距離
倉庫的面積大小不一，有的甚至可以達到1000m2，對硬件的傳輸距離要求比較苛刻。如表1所列的計算表，已經是ZICM2410模塊工作在最大通信范圍時的功耗，在此功耗下，外置5dBi的天線，可實現視距500m的通信，使用板載天線，寫字樓內通信距離可達到150m，基站如果采用有線供電，可以使用大功率高接收靈敏度模塊(ZICM2410P2)，實現視距1500m的通信距離。ZigBee模塊參數如表2所示。
3.3 高容量
Zigbee可采用星狀、簇狀和網狀網絡等結構，可工作在單主節點或多主節點的模式下，可由多到65000個無線數據傳輸模塊構成網絡平臺。為實現ZigBee設計者的初衷，必須要配合相應的路由協議程序，實現“接力跑形式”的傳遞，參考了ZigBee 2006協議棧和一些MESH網絡協議，推出了精簡型快速的ZLGnet無線路由協議。
相比于標準ZigBee協議棧，ZLGnet具有路由查找速度快、路由策略穩健等特點，使用自帶的配置軟件即可實現路由表的獲取，并可以知道哪個節點的信號強度最弱，這在布設基站的時候，非常有用。如圖3所示。
3.4 低成本
在倉儲管理中，存在的節點數有時會多達上千個，成本無疑是用戶最關心的問題。ZigBee免協議專利費，每塊芯片的價格僅為幾美元。致遠無線事業部使用2.4GHz射頻芯片設計生產的ZigBee模塊ZM2410，已完成射頻前端及整機設計驗證、板材及加工工藝攻關、射頻一致性測試、高品質射頻器件采購存貨等前期準備工作，具備本土優勢和品質保障的模塊，價格上非常有優勢。
3.5 免執照頻段
Zigbee采用直接序列擴頻在工業科學醫療(ISM)頻段、2.4GHz、915MHz(美國)和868MHz(歐洲)。相比于繞射能力更強的低頻段無線通信技術，2.4GHz的ZigBee有著更準確的信號強度指示，更大的數據通信率，說到通信速率，433MHz最大100kb/s的通信速率似乎也夠用了，但是10倍于433MHz最大傳輸速率的ZigBee技術(ZICM2410模塊可達1Mb/s)，通信速率將可以承載更多的應用，如體征數據傳輸、環境參數采集以及下行信息控制等。
4 展望
本文介紹了ZigBee在倉儲管理中的應用以及ZigBee的技術特點，在以上介紹的倉儲管理方案中，我司已經取得不小的成績，在國內一些倉庫中有所應用。為適應技術發展的變革，我們需要不斷了解市場新技術的動向，在無線技術不斷發展的趨勢下，采用ZigBee將會帶領我們的產品走向一個新的高度。長期以來，市場上對低價格、低傳輸率、短距離、低功耗的無線通信產品都有很大的需求。ZigBee這一射頻通信領域最有潛力的技術會在更多的領域應用，更加深入地影響人們的生活。下一步我司將會加大ZigBee推廣的力度，讓智能無線產品早日走進千家萬戶。
