基于RFID的智能貨架管理方案
一、背景
不可否認,物聯(lián)網(wǎng)將會成為世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮,物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),打破了以往物物間孤立無聯(lián)系的瓶頸,讓人與人、物與物、人與物之間自此建立起了更加緊密的聯(lián)系。站在物聯(lián)網(wǎng)的視野下,通過采用創(chuàng)新性的行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案,將會實現(xiàn)人與物的完美交互,促進人與物質(zhì)世界的融和,讓一切變的更加智能、高效與便捷。
航天企業(yè)是中國航天事業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,航天系統(tǒng)是現(xiàn)代典型的復(fù)雜工程大系統(tǒng),具有規(guī)模龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)密集、綜合性強,以及投資大、周期長、風(fēng)險大、應(yīng)用廣泛和社會經(jīng)濟效益十分可觀等特點,是國家級的大型工程系統(tǒng)。因此,航天企業(yè)的設(shè)備資產(chǎn)繁多復(fù)雜,許多設(shè)備具有價值高、流動性強、安全管理難等特點,而管理者為了清查或清點資產(chǎn)的實時狀況,跟蹤資產(chǎn)的流向,需要浪費大量寶貴的時間和人力物力。傳統(tǒng)的資產(chǎn)管理方式一般依賴于以紙張文件為基礎(chǔ)的非自動化方式來記錄、追蹤管理,效率低下。隨著設(shè)備數(shù)量的增加,設(shè)備管理人員的負擔(dān)越來越重。人工清點時也容易遺漏或重復(fù),實物很難與賬面相符,同時也增加了資產(chǎn)管理的難度,常常造成數(shù)據(jù)不及時,出錯率高等問題。
北京慧感嘉聯(lián)科技有限公司致力于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用,立志成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的領(lǐng)跑者和物聯(lián)網(wǎng)方案解決專家,慧感嘉聯(lián)所提供的基于RFID 的設(shè)備管理方案方案,充分考慮到設(shè)備管理的實際需求,秉承安全、高效、便捷的理念,采用了獨有的Sense-ID 感知識別RFID 核心技術(shù),實現(xiàn)了“感知”與“識別”的完美融合,通過高效靈活的組建方式,讓設(shè)備管理用戶自此跨入了物聯(lián)網(wǎng)時代。
二、物聯(lián)網(wǎng)與RFID技術(shù)簡介
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。顧名思義,“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思:第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸擴展的網(wǎng)絡(luò);第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。因此,物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
射頻技術(shù)(RFID)是一種世界上較為領(lǐng)先的自動識別技術(shù),RFID 射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID 技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽, 操作快捷方便。RFID 是一種突破性的技術(shù):"第一,可以識別單個的非常具體的物體;第二,其采用無線電射頻,可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù);第三,可以同時對多個物體進行識讀。此外,儲存的信息量也非常大。目前該技術(shù)廣范應(yīng)用于以下領(lǐng)域,如身份識別、防偽、大型設(shè)備固定資產(chǎn)管理、藥品物流識別、檔案、車輛管理等諸多領(lǐng)域。
最基本的RFID 系統(tǒng)由三部分組成:
A、標(biāo)簽(有、無源):由耦合元件及芯片組成,每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象;
B、讀寫器:讀取(可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備;
C、天線:在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。
三、方案說明
3.1基本需求
1、所有的設(shè)備均配備有唯一標(biāo)識的RFID 標(biāo)簽。通過固定讀寫器和天線可以實現(xiàn)對貨架上的所有設(shè)備進行進行實施的狀態(tài)跟蹤。
2、可通過手持機隨時獲取設(shè)備編碼并查詢設(shè)備相關(guān)信息。
3、可使用手持機在一定距離內(nèi)對貨架上的設(shè)備進行定位。
3、系統(tǒng)中配備發(fā)卡器,可以隨時向新增設(shè)備配發(fā)標(biāo)簽
4、可以通過管理系統(tǒng)提供設(shè)備外借歸還功能。
5、管理系統(tǒng)可以提供查詢功能,可隨時獲知各設(shè)備的狀態(tài)。
6、設(shè)備庫房出入口配備有固定讀寫裝置,當(dāng)帶有標(biāo)簽的設(shè)備在到達出入?yún)^(qū)域時,該設(shè)備的信息和進入時間將會被7、對于未辦理外借手續(xù)的設(shè)備到達出入?yún)^(qū)域時,系統(tǒng)將會發(fā)出報警并記錄。
8、系統(tǒng)配備有盤點功能,利用PDA 可以實現(xiàn)對設(shè)備的快速盤點并生成盤點文件。
RFID設(shè)備管理系統(tǒng)的功能如下:
?? 信息采集:設(shè)備管理系統(tǒng)具有信息快速采集功能,利用固定在貨架上的固定式讀寫器和天線陣對貨架上在架設(shè)備進行實時的數(shù)據(jù)采集并匯報至應(yīng)用程序端。也可以利用系統(tǒng)中的PDA 實時采集設(shè)備的具體信息包括但不限于設(shè)備
名稱、所屬貨架、管理人等內(nèi)容。同時管理員也可以利用PDA 對設(shè)備的信息進行在線修改。
?? 狀態(tài)跟蹤:利用資產(chǎn)應(yīng)用程序或者PDA,可以實現(xiàn)對資產(chǎn)設(shè)備進行狀態(tài)跟蹤。即可以快速的獲知該設(shè)備的狀態(tài)比如是使用中、已外借、已歸還還是已報廢等。
?? 設(shè)備定位:可以利用PDA 在一定范圍內(nèi)對貨架上的設(shè)備進行定位,即可以在大量的設(shè)備或設(shè)備中尋找特定的設(shè)備,當(dāng)PDA 發(fā)現(xiàn)該設(shè)備時,將會發(fā)出提示。
?? 外借歸還管理:管理系統(tǒng)可以對設(shè)備的外借或歸還進行管理,借用人在外借某設(shè)備時,需要在管理系統(tǒng)出進行申請,管理系統(tǒng)將會對相關(guān)操作予以記錄,當(dāng)設(shè)備逾期未還時,系統(tǒng)將會予以提示,管理員還可以通過系統(tǒng)的查詢功能對在借設(shè)備進行查詢。
?? 進出入管理:系統(tǒng)在庫房門口安裝有固定式讀寫器、天線以及紅外感應(yīng)裝置,當(dāng)帶有標(biāo)簽的設(shè)備到達進出區(qū)域時,該設(shè)備的信息將會被管理系統(tǒng)記錄,對于沒有辦理外借手續(xù)的設(shè)備,系統(tǒng)將會發(fā)出報警。
?? 利用PDA 可以實現(xiàn)設(shè)備的快速盤點,并能一鍵生成相關(guān)的盤點記錄,省卻傳統(tǒng)利用紙筆進行盤點記錄的繁瑣與低效。
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)定義和設(shè)備資產(chǎn)管理領(lǐng)域的實際情況,智能貨架管理方案將根據(jù)功能劃分為三層,即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示:
如圖2 所示,貨架上各個設(shè)備均安裝的RFID 無源抗金屬標(biāo)簽、貨架上安裝的固定讀寫器和天線組、PDA 手持機、位于出入口的固定讀寫器及天線以及資產(chǎn)借還器組成了RFID 智能貨架管理系統(tǒng),其工作原理和流程如下:
1、發(fā)標(biāo)簽:當(dāng)有新的設(shè)備進入時,應(yīng)首先為設(shè)備配發(fā)標(biāo)簽,利用管理客戶端的發(fā)卡程序和資產(chǎn)借還器,可以給設(shè)備配發(fā)標(biāo)簽,標(biāo)簽內(nèi)存儲著該設(shè)備的編號,同時該設(shè)備的信息將會寫入后臺的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。
2、安裝標(biāo)簽:利用3M 背膠或其它固定方式將已寫入編碼的標(biāo)簽粘貼在設(shè)備表面。隨后設(shè)備可放置在相應(yīng)的貨架上。
3、信息采集:貨架上的所有設(shè)備都會通過貨架上的固定式讀寫器和天線組實現(xiàn)實時監(jiān)控。當(dāng)設(shè)備離開該貨架時,系統(tǒng)將會予以記錄,當(dāng)設(shè)備放置在錯誤的貨架上時,系統(tǒng)也會予以提示。將PDA 移至待讀取設(shè)備的標(biāo)簽附近,PDA 也會顯示出相關(guān)的設(shè)備信息。
4、設(shè)備定位:利用PDA 可以在一定距離內(nèi)對設(shè)備進行定位,在PDA 中輸入想要查找的設(shè)備的編號或者名稱,隨后在貨架周圍搜尋該設(shè)備,當(dāng)PDA 發(fā)現(xiàn)與待查詢設(shè)備匹配的設(shè)備時,會發(fā)出相應(yīng)提示。
5、外借歸還管理:當(dāng)設(shè)備需要外借時,可以利用在管理客戶端處辦理相關(guān)手續(xù),在辦理相關(guān)手續(xù)之后,設(shè)備的狀態(tài)將會更改為已外借,并會將相應(yīng)的外界人信息、外借時間與歸還時間等內(nèi)容更新至后臺,在到達歸還時間時,系統(tǒng)將會發(fā)出提示。在設(shè)備歸還后,相關(guān)內(nèi)容會予以更新。
6、防盜管理:當(dāng)人員在持有未辦理外借手續(xù)的設(shè)備經(jīng)過門口的進出區(qū)域時,安裝在門口的天線和固定式讀寫器將會捕獲到該設(shè)備的信息并發(fā)出報警提示。所有進入該區(qū)域的設(shè)備都會在系統(tǒng)里進行記錄。
7、快速盤點:利用PDA 可以進行設(shè)備的快速盤點,只需要掃描貨架上的所有在線設(shè)備,PDA 將會自動進行盤點,并生成相應(yīng)的盤點報告。
3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
方案將由三層組成,即感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層
?? 感知層:感知層主要實現(xiàn)信息的采集與感應(yīng),感知層設(shè)備包括無源標(biāo)簽、RFID固定式讀寫器、RFID PDA、資產(chǎn)借還器。主要使用ISO18000-6C 協(xié)議進行通信。
?? 網(wǎng)絡(luò)層:網(wǎng)絡(luò)層主要負責(zé)數(shù)據(jù)的收集與存儲,換言之,網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是實現(xiàn)應(yīng)用層與感知層的通信,在本方案中, 利用TCP/IP 協(xié)議實現(xiàn)固定式讀寫器與管理端的通信,使用USB 接口連接資產(chǎn)借還器和管理客戶端,而PDA則可利用USB 與客戶端同步。
?? 應(yīng)用層:應(yīng)用層主要是貨架管理的客戶端,是用于人機交互的應(yīng)用程序。
3.4 硬件組成
本節(jié)對智能貨架設(shè)備管理系統(tǒng)的硬件組成進行詳細說明,表1 列出了詳細的設(shè)備清單:
四、產(chǎn)品說明
4.1 標(biāo)簽
方案中使用的標(biāo)簽為北京慧感嘉聯(lián)自主研發(fā)的Mtag-05 和Mtag-02 型UHF 抗金屬標(biāo)簽,Mtag-05 具有超薄、讀取距離遠、抗金屬材質(zhì)的優(yōu)點,非常適合固定在較大的設(shè)備上使用:Mtag-01 體積較小,適合用于管理小型設(shè)備
規(guī)格參數(shù):
?? 讀取距離(1W 輸出6dBi 圓極化天線): >3m
?? 尺寸(mm): 20(L)*10(W)*1(T)
?? 重量(g): 10
?? 頻率范圍(:MHz) 860-928
?? 芯片型號: Monza 4E(或用戶指定)
?? 用戶數(shù)據(jù)區(qū): 128bits
?? EPC 數(shù)據(jù)區(qū):496bits
?? 工作溫度: –40 to +85 °C
?? 安裝方式: 背膠或機械固定(可定制)
規(guī)格參數(shù):
?? 讀取距離(1W 輸出6dBi 圓極化天線) >8m
?? 尺寸(mm) 100(L)*30(W)*3(T)
?? 重量(g) 25
?? 頻率范圍(MHz) 860-928
?? 芯片型號Monza 4E(或用戶指定)
?? 用戶數(shù)據(jù)區(qū)128bits
?? EPC 數(shù)據(jù)區(qū)496bits
?? 工作溫度–40 to +85 °C
4.2 固定式讀寫器
系統(tǒng)中使用的固定式讀寫器的型號為Sread-01 型無源UHF 讀寫器,其具有極高的靈敏度,可敏銳的捕捉到帶有標(biāo)簽的設(shè)備。該設(shè)備將會安裝到貨架上和出入?yún)^(qū)域以進行貨架管理和物品防盜管理
規(guī)格參數(shù):
頻率 中國大陸920-925MHz;
OPEN'(Custom) 860-960MHz
天線 外置式,雙天線
天線接頭形式 SMA 陰頭
輸出功率 最大功率30dBm;+/-1.0dBM 可調(diào)有效讀取距離(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽及測試環(huán)境) >6m
標(biāo)簽識別率 大于170 個/秒
尺寸 150X110X47(mm)
網(wǎng)口 RJ45TCP/IP 10 100M 自適應(yīng)
供電 DC 5V
供電電流 <2A
儲存溫度: -40~+85℃
工作溫度: -20~+65℃
濕度 90%非凝結(jié)
4.3 PDA
PDA 為手持設(shè)備,其型號為Sread-03,采用windows CE 操作系統(tǒng),帶有數(shù)字鍵盤及觸屏輸入,內(nèi)置有應(yīng)用程序,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備定位和快速盤點功能。應(yīng)用程序會根據(jù)客戶實際需求進行開發(fā)并提供升級服務(wù)。
4.4 資產(chǎn)借還器
桌面式發(fā)卡器使用慧感嘉聯(lián)科技自主研發(fā)的Sread-02 型發(fā)卡器,發(fā)卡速度快,體積小,不占空間,性能極其穩(wěn)定。
規(guī)格參數(shù):
支持頻段 中國大陸920-925MHz;
OPEN'(Custom) 860-960MHz
天線 內(nèi)置式,單天線
輸出功率 最大功率20dBm;+/-1.0dBm 可調(diào)有效讀取距離(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽及測試環(huán)境) >1m
尺寸 110X80X26(mm)
接口 USB
供電 USB 自供電
供電電流 <600mA
儲存溫度: -40~+85℃
4.5智能貨架原理
所謂智能貨架是采用了RFID 高性能的資產(chǎn)定位管理設(shè)備進行資產(chǎn)管理的貨架,其支持ISO18000-6C 協(xié)議標(biāo)簽識別,支持單節(jié)貨架最大寬度10m,并支持多節(jié)貨架并列應(yīng)用,通過貨架分層標(biāo)簽掃描,可完成物品清點、查詢、錯架統(tǒng)計等功能。
智能貨架的性能包括:
采用先進的防沖突算法,具有強大的標(biāo)簽檢測功能
低功耗設(shè)計,輸出功率可調(diào)性能穩(wěn)定、抗干擾能力強,單次檢測成功率大于99.5%,高于國際同類產(chǎn)品,實現(xiàn)一臺讀寫器分層貨架控制,降低應(yīng)用成本。
4.6 設(shè)備管理程序
管理程序基于Java 開發(fā),運行穩(wěn)定,對計算機硬件配置要求較低低,可在客戶現(xiàn)有的計算機上安裝使用,而不會對其它應(yīng)用造成影響,可支持Windows XP SP2及以上的操作系統(tǒng),后臺數(shù)據(jù)庫采用Mysql 5.0 版本,在管理資產(chǎn)較多時,建議使用專門的服務(wù)器。具體的運行環(huán)境要求如下所述:
? 操作系統(tǒng):Window XP SP2+及以上
? CPU:主頻1.5GHz 及以上
? 內(nèi)存:512M 及以上
? 硬盤:20G 及以上
管理程序會根據(jù)用戶的具體要求進行開發(fā),并會視使用效果和用戶反饋提供升級更新服務(wù)。
四、費用預(yù)算
4.1 產(chǎn)品報價
本著一切為了客戶的原則,慧感嘉聯(lián)結(jié)合以往的成功應(yīng)用經(jīng)驗,對設(shè)備管理系統(tǒng)進行了性價比的最大優(yōu)化,并對產(chǎn)品進行了有效的成本控制,將系統(tǒng)整體費用最低程度的降低。
4.2 其它服務(wù)
貨架管理系統(tǒng)的質(zhì)保期為系統(tǒng)交付使用之日起的12 個日歷月,在質(zhì)保期內(nèi),所有的產(chǎn)品將會享受慧感嘉聯(lián)提供的免費質(zhì)保服務(wù),對于非人為因素所造成的產(chǎn)品損毀,慧感嘉聯(lián)將會在7 日內(nèi)完成更換或維修工作。慧感嘉聯(lián)將會在質(zhì)保期內(nèi)向用戶免費提供兩次生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)的培訓(xùn),并提供全程的技術(shù)支持服務(wù)。除此以外,在質(zhì)保期內(nèi),慧感嘉聯(lián)會可根據(jù)用戶要求免費提供兩次軟件的更新升級服務(wù)。