1 引言

　　分揀系統的主要任務是把要分揀的物品按照業務品種、郵件種類或地址等信息進行分離，使同種類或同目的地址的郵件進入同一存儲位置。自動分揀設備中的郵件信息識別方式對設備的工作效率、業務流程的復雜程度、運營成本和業務的柔性拓展具有重要意義。目前世界上的自動分揀系統普遍采用二維條碼和三維條碼為郵件特征信息的載體，通過對條碼的識別獲取郵件相關信息 。以條碼作為信息載體的郵件分揀作業流程復雜，需逐件掃描才能進行郵件信息獲取，因此工作效率低。射頻識別技術(下文簡稱RFID)是上個世紀末出現的新型自動識別技術，它將大規模集成電路與無線通訊技術相結合，實現了存儲信息的快速、非接觸式識別。相對于條形碼技術，利用RFID設備可實現信息的非接觸、可擦寫、遠距離的識別，且信息交換容量大，可實現集中讀寫，一次進行多個單體信息識別 。鑒于自身的特點，RFID技術在現代物流系統中被廣泛應用 。

　　隨著經濟的發展，我國的大中城市的郵件投遞數量也在急劇增長，在我國的多個大型郵件處理中心中，普遍存在生產效率低下的現狀，對采用技術創新提高生產效率有著迫切的需求。本文根據RFID技術的特點，結合我國目前郵政業務的實際，設計了基于RFID技術的郵件自動分揀的信息系統。系統流程以郵件投遞為起點，以郵件在處理中心的封發并形成總包郵袋為終點，既包括郵件配送的各個工藝流程的設計，也包括與郵件業務處理相關的設備結構設計。系統以RFID技術應用和設備更新為前提，以優化流程為手段，目的是提高業務處理的效率。

2 收寄環節流程設計

　　收寄環節完成郵件實物的匯集，并形成郵件的最初信息記錄。在收寄局窗口需要配置RFID讀寫器和電子標簽，收寄過程中每一個郵件粘貼唯一的一支電子標簽，讀寫器讀出標簽的號碼送入計算機，由操作者填入郵件種類、重量、日期、時間、投遞局、寄達局等信息作為郵件的記錄的不同字段，從而形成關于一個郵件的完整的原始記錄，該記錄送入郵政網絡，作為信息查詢和自動分揀的依據。在收寄環節，需根據業務量情況，準備數量較多的電子標簽。RFID讀寫器需要使用單一讀寫方式，即每次只讀取需要的電子標簽。

　　在收寄環節，還要根據業務情況，按照頻次裝袋，形成總包，因此需要在總包的原帶牌位置加裝一條記錄總包全信息的電子標簽，并生成與該電子標簽相關聯的郵件全部信息，并將此總包信息入網，送入郵件處理中心和郵局信息中心。總包袋牌的標簽需采用可讀寫式，使之能將生成的總包信息寫入標簽。收寄環節必須使用單一讀寫方式，采用低頻近距離射頻識別系統。

3 總包交接

　　在使用條碼技術的分揀設備中，由于條碼必需逐一進行讀取，因此效率低下。同時在讀取條碼的過程中操作者需要對郵袋進行搬運作業，對總包袋牌進行整理，才能進行逐個掃描，勞動強度大。同時，由于限于生產條件的影響，總包袋牌在傳遞過程中容易造成條碼污染、損毀，導致無法識讀，必須手工鍵入條碼數字進行信息識讀，因而效率低下。采用RFID技術進行總包交接，可以使流程變得簡單，減輕工人的勞動強度并極大地提高工作效率。采用流水作業方案，在總包接收處的輸送皮帶機上方設置固定式RFID讀寫器，總包在皮帶機上經過時，讀寫器自動讀出袋牌標簽所記錄的信息，并在數據庫中自動完成勾挑核對，并將結果傳人中心生產作業系統中，與從收寄局上傳的接收路單信息自動進行核對，并以清單形式進行保存。對核對結果不符的郵袋利用光電方式進行提示，以便進行人工干預。另外，還可以采用集中讀寫方式，在總包交接入口處放置一臺讀寫器，在總包配送汽車到達讀取位置后，一次讀取車中的所有總包袋牌標簽。但就目前的射頻識別技術而言，由于總包的堆積以及金屬郵件的影響，集中讀寫方式的識別率不高，因此仍然需要大量人工干預。比較而言，采用單一讀取方式更為可靠。圖1是總包交接處RFID閱讀器的安裝位置。

　　通過接收環節的總包可以進入總包分揀系統進行分揀處理，或者直接進入開拆環節。對于直接進入開拆環節的總包，在開拆工序完成后，操作者需要將所開拆的總包袋牌的電子標簽回收，這樣做是為了標簽的回收利用，降低成本。在總包交接環節，如果采用單一讀寫方式，應采用低頻近距離射頻識別系統，以防止郵袋連續通過閱讀器的時候，郵袋信息的互相干擾。如果采用集中讀寫方式，則應選用高頻遠距離射頻識別系統，這樣使得讀寫器的閱讀范圍廣泛，防止信息的丟失。但就目前的射頻識別系統的可靠性而言，不推薦使用集中讀寫方式。因為標簽信息能否可靠讀取，與標簽所處環境密切相關 。集中讀寫的情況下，郵袋一般處于大量堆疊狀態，如果標簽埋藏較深或者被金屬類郵件覆蓋，則標簽信息往往無法讀出，郵袋信息丟失的幾率極大。此時需要人工重新核對，反而往往會使工作效率下降。

圖1 總包交接處的RFID讀寫器位置

4 自動分揀設備的結構與信息處理

　　以條碼作為信息載體的自動分揀系統，條碼識別設備一般安裝在環行通道位置。在自動分揀處理過程中，只有郵件進入運載小車并且經過條碼掃描設備時，條碼才能被識別，完成分揀。如果條碼出現污損而無法識讀，則無法分揀，但是此時郵件已經進入分揀通道，必須為此類郵件設置專用回收通道。進入回收通道的郵件需由工人搬運并采用手工重新分揀。無法識讀條碼信息郵件的增多，會使設備的工作效率大幅下降。而采用RFID方式進行郵件信息識別，可使設備的結構簡化并穩定設備的分揀效率。

4．1 供件系統設計原理

　　利用RFID方式在供件階段對郵件進行信息識別，在每臺供件臺的郵件整理端設置一臺RFID閱讀器，采用單一讀寫方式，這樣在供件過程中，郵件從皮帶機經過閱讀器的時候，閱讀器識別電子標簽號碼，然后檢索分揀系統數據庫，獲得郵件的目的滑槽號碼，并為郵件分配運載小車。在此階段如果郵件信息無法識讀，則控制系統可發布提示信息并禁止此郵件進入分揀系統。這樣可防止信息缺損郵件占用載物小車導致的分揀效率降低，還可減輕工人的勞動強度。圖2是供件臺處RFID閱讀器的安裝位置示意圖。實際的系統每一臺供件機配置一臺閱讀器，采用低頻近距離射頻系統，閱讀器采用近距離讀寫模式，防止設備對鄰近供件臺上的郵件信息的誤讀。在供件系統上應用的射頻識別系統，讀寫距離最好在1米的范圍之內，因為高效供件時，兩個相鄰郵件的距離一般小于80cm。另外相鄰供件臺之間的距離也在150cm的范圍之內甚至更短。另外RFID閱讀器必須采取防干擾措施，防止對相鄰郵件或相鄰供件臺郵件信息的誤讀同。

圖2 供件臺的RFID讀寫器位置

　　供件輸送皮帶可以分成多節，每節的運動獨立控制。當郵件通過RFID閱讀器工作區的時候，如果標簽信息無法識別，則可以使郵件所在皮帶停止運動或反轉，將郵件退回手工處理，使其不占用運載小車。在以條碼作為郵件信息載體的分揀設備中，條碼識別設備一般安裝在主通道上，當條碼識別設備出現故障的條件下，整個分揀過程必須采用手工完成，因此，分揀效率會大大降低。而采用RFID模式，在每一供件臺設置一臺獨立的讀寫設備，即使其中的某一臺出現故障也不會對整個分揀過程產生大的影響。另外單一讀寫方式的閱讀器成本低，與設備的硬件接口簡單，因此更換和維護易行。

4．2 分揀控制過程信息處理

　　從收寄環節上傳到分揀數據庫中的完整的郵件信息記錄必需包括下列字段：標簽序列碼、f3期、時間、郵件種類、郵件重量、收寄局、寄達局。字段可以采用文本的格式。在自動分揀設備的控制數據庫中，需要建立分揀信息表。分揀信息表的記錄主要包括下列字段：寄達局、分揀機滑槽號碼、運輸方式、信息處理標志。上述字段的格式一般采用文本格式。在分揀過程中還需要記錄完整的分揀結果信息，因此必須建立分揀結果表。在分揀結果表中必須包括下列字段：序號、標簽序列碼、郵件種類、郵件重量、郵件體積、收寄局、寄達局、13期、時間、運輸方式、總包類型、總包號碼、信息處理方式，各個字段依然采用文本格式。

圖3 供件系統信息處理流程

　　分揀過程信息處理過程為：識讀器讀取郵件電子標簽號碼N，檢索分揀數據庫中的標簽號碼為N的信息記錄，獲取郵件的寄達局代碼P，然后檢索控制數據庫中寄達局代碼為P的分揀機滑槽號碼M。郵件被輸送到C號小車后，通訊系統向C號小車發送卸件到M號滑槽的命令。C號小車到達M號滑槽后卸下郵件，同時系統向分揀結果表中插入郵件分揀結果記錄。圖3說明了分揀過程信息處理的流程。

4．3 分揀過程業務流程設計

　　分揀過程業務流程設計的目的是通過合理規劃業務處理工藝過程，提高分揀過程的可靠性，提高郵件處理的效率。同條碼識別方式相比，采用RFID方式進行信息識別后，分揀系統的業務流程可以得到簡化。

　　在開拆環節，操作者打開總包后，RFID讀寫器以集中讀寫方式讀取郵袋中的所有郵件，并通過檢索數據庫，進行郵件數量核對。若數量相符，則傳送郵件進入分揀工位，如果數量不符，則系統提示具體的郵件缺失信息，操作者需逐一清點，并記錄清點結果，然后郵件進入分揀環節。

　　在分揀工序的供件環節，操作者的任務是擺放郵件，盡量防止郵件上電子標簽的遮擋或覆蓋，以提高識讀率。在封發環節，根據業務種類，主要進行復核裝袋、回收標簽、出單操作。復核裝袋的方法是采用手持式無線RFID讀寫器重新校驗滑槽中的每一個郵件分揀信息的準確性，防止偶然因素引起的分揀差錯。在復合裝袋校驗信息完成后需要將郵件上的電子標簽收回，以保證電子標簽的循環利用。出單操作主要是進行路單的打印。路單內容與采用條碼的方式基本相同。

5 分揀信息系統結構

　　郵件信息的生成地點是分散的，而郵件信息的使用與管理又是集中的，因此郵件信息的匯集與使用必須通過網絡來實現。分揀信息網絡系統網絡節點包括國家郵政局網絡入口節點、郵區中心局數據庫、分揀系統數據庫、分揀結果數據庫、收寄局中間數據庫和收寄局信息終端組成。其中分揀系統數據庫和分揀結果數據庫是為適應分揀設備的高效工作而設置的。郵件信息經過網絡中的所有數據庫，根據需要駐留在不同的網絡節點上。收寄局信息終端利用RFID采集信息并生成相關郵件信息存入收寄局中間數據庫。郵件信息通過收寄局中間數據庫傳入郵區中心局數據庫。郵件處理中心將郵件信息從國家郵政網或郵區中心局數據庫下載到分揀系統數據庫或將出口郵件信息上傳到國家郵政網。自動分揀設備利用下載的郵件信息進行分揀，分揀結果存入結果數據庫。然后再將分揀結果信息上傳至郵區中心局數據庫。在采用RFID技術的條件下，各個環節的原始信息都由RFID系統生成，而RFID技術的自身特點為郵件的高效分揀奠定了基礎。

6 結 論

　　(1)本文以RFID技術的應用為前提，首次將RFID技術應用于郵件自動分揀過程，設計了基于RFID技術的郵件分揀模式。從散件收寄開始直至出口總包生成的全流程中用RFID方式取代條碼方式，可以使分揀作業效率提高，并減少手工操作環節，降低勞動強度。

　　(2)同采用條碼的方式在環形通道識別條碼相比，采用RFID技術，在供件臺位置進行郵件信息識別，可以使各個供件臺的工作互不影響，使設備的工作效率受信息識別設備的影響最小，提高設備的可靠性。

　　(3)同以條碼為信息載體的分揀模式相比，采用RFID技術的分揀模式可以降低設備成本，并使分揀工藝流程得到簡化。

　　(上海第二工業大學 電子與電氣工程學院  王建軍  李剛園)