RFID智能仓储方案

RFID 智能仓储
解决方案
基于现代物联网技术手段，围绕仓储物流需求，构建一套全 方位、多手段、高效率、智能化的仓库管理体系，全面提升 仓储物流管理水平。 佛山天一众合科技发展有限公司

目录
1 系统概述 ............................................................................................................................ 2 2 RFID 技术介绍 ..................................................................................................................... 2 3 方案总体设计 .................................................................................................................... 3
3.1 总体设计 ............................................................................................................................................ 3 3.2 系统总体结构 .................................................................................................................................... 5
4 系统介绍 ............................................................................................................................ 6
4.1 系统特点 ............................................................................................................................................ 6 4.2 系统主要功能 .................................................................................................................................... 7 4.2.1 资产实时定位跟踪 ..................................................................................................................... 7 4.2.2 资产状态监控 ............................................................................................................................. 8 4.2.3 资产自动出入库 ......................................................................................................................... 9 4.2.4 资产盘点 ..................................................................................................................................... 9 4.2.5 扩展功能 ................................................................................................................................... 11 ? ? 视频联动管理 .............................................................................................................................. 11 车辆智能管理 .............................................................................................................................. 11
5 主要产品配置 .................................................................................................................. 12
5.1 基站 .................................................................................................................................................. 12 5.2 电子标签 .......................................................................................................................................... 14 5.3 低频定位器 ...................................................................................................................................... 15
6 安装施工 .......................................................................................................................... 17
6.1 材料要求 .......................................................................................................................................... 17 6.2 作业条件 .......................................................................................................................................... 17 6.3 操作工艺 .......................................................................................................................................... 17
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1 系统概述
以科学技术为基础，依靠先进的设备和科学的管理，利用计算机及相关最新技术，将 建筑技术与计算机技术、自动控制技术、通讯与信息处理技术等先进技术相结合，有效集 成仓库智能化综合管理系统。 天一众合提出采用基于 RFID 无线射频识别技术的仓库管理应用方案， 根据消防物资、 车辆的特点，使用有源 RFID 和无源 RFID 技术相结合，通过在特定位置安装基站、低频定 位器以及 UHF 读写器，并运用一种安全、可靠的自动识别系统来区分、识别和定位货物位 置，判断货物出入库、对货物实施定位跟踪，并实时监控货物的状态。
基站/读写器
标识卡/标签
图 1 系统框架图
2 RFID 技术介绍
射频识别技术 RFID（Radio Frequency Identification Technology）是成熟于 20 世纪末， 21 世纪初的一种非接触式的最新自动识别技术，目前正在全世界的各种行业中得以推广应 用。 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。 RFID 是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所
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具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。 ? 识别工作无须人工干预； ? 它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或精确瞄准； ? 可自由工作在各种恶劣环境下； ? 可进行高度的数据集成； ? 由于该技术很难被仿冒、侵入，使 RFID 具备了极高的安全防护能力。 一个最基本的 RFID 系统一般包括以下几个部份： ? 标签(Tag)： 也称标识卡， 由耦合元件及芯片组成， 每个标签具有唯一的电子编码， 安装或粘贴在物体上标识目标对象； ? 读写器(Reader)： 在有源 RFID 系统里也称基站， 读取(有时还可以写入)标签信息的 设备，可设计为手持式或固定式； ? 天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。 电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签安装或粘贴在 待识别物体的表面。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达 到自动识别体的目的。通常读写器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下 一步处理。(除以上基本硬件配置外，还应包括相应的应用软件)。
3 方案总体设计
3.1 总体设计
系统使用有源 RFID 和无源 RFID 技术相结合，对大件的、贵重的物品，安装有源电子 标签，实现对物品的实时定位跟踪、状态监控等功能；对小件的、一般物品，采用 UHF 无 源电子标签，实现自动出入库识别，远距离手持机盘点等功能。 ? 有源 RFID 仓储管理 在有源 RFID 监控的仓库中， 通过低频定位器、 电子标签及基站等终端设备， 利用 RFID 无线通信技术将信息传输到采集服务器，并实现上层的各种应用，从而实现对货物的身份 识别、定位跟踪和轨迹查询等功能。系统终端主要包括低频定位器、基站、电子标签、采 集系统。 ? 低频定位器：主动式发送器，当电子标签进入低频信号范围以后，能够接收到低 频定位器连续发送的 125KHZ 低频信号，信号包括其自身编号，能够用于进行不
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同低频定位器的区分与识别。 ? 电子标签：在进出库的每一件货物上，安装电子标签，可主动接受 125KHz 低频信 号，并通过 2.4G 上传相关信息，能够实现身份认证、定位跟踪和监控等功能。 ? 基站：主要是作为信息传输设备，实现监控区域信号全覆盖，可接收电子标签发 送的信息，并将信息上传到采集服务器。 采集系统：对基站上传的数据进行处理，实现上层的各种应用。
32525.00
区域1
区域2
17818.18
区域3
区域4
基站
定位器天线
1800.00
图 2 有源 RFID 仓储布设图
?
无源 RFID 仓储管理 在无源 RFID 监控的仓库中，在仓库出入口部署 UHF 读写器和 UHF 天线，货物经过
仓库门口时，读写器自动识别货物上的标签，并将数据能过以太网或 RS485 发送到后台服 务器。若需要自动识别是入库还是出库，可增加多一组读写器或红外对射装置，通过货物 经过的先后顺序识别货物的方向。
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图 2 无源 RFID 仓储布设图
3.2 系统总体结构
系统结构主要包括：前端数据采集系统、数据传输系统、数据处理服务系统以及 Web 上层应用系统四大部分。 前端数据采集系统为 RFID 无线传输系统，包括有源 RFID 和无源 RFID 两部份，主要 由标识卡、低频定位器、基站、UHF 标签、UHF 读写器以及 UHF 手持机组成。其主要作 用是以无线方式采集电子标签发送的目标位置数据和其他数据。 数据传输系统主要由数据采集计算机、数据服务器和上传专线组成，主要作用是将采 集的数据上传到数据中心进行存储处理。 数据处理服务系统主要包括 GIS 系统、应用服务器、系统管理工作站等。该系统设在 监控中心，其主要作用是对数据进行分析处理，并为上层应用系统提供各种数据服务。 Web 上层应用系统主要是将采集系统采集的数据通过软件平台，实现各种业务功能显 示，给仓库管理方以直观的效果显示，并实现各种数据报表统计管理。
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终端用户
监控中心
数据库服务器
Web服务器
数据采集服务器
有线以太网 有线以太网
有线以太网 有线以太网
基站 UHF读写器 UHF手持机
储仓源有
…… 标识卡
…… UHF标签
无源仓储
…… 定位器
图 3 系统总体示意图
4 系统介绍
4.1 系统特点
? 实时智能监控 采用物联网智能传感技术，实现对区域内异常或突发情况进行实时感知、智能判别、 视频联动、智能警示等。 ? 综合化管理 整合 RFID 射频识别技术、视频监控技术技术等先进手段，实现对区域的整体管理和 监控。 ? 兼容性和个性化设计 系统可最大限度兼容用户原有系统，可根据需求配置功能模块和硬件设备，避免资源 浪费。 系统引入了批次概念，针对各类商品实行整入零出，并且根据自定义规则生成批次序
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列，简化了操作，提高了操作人员的工作效率 ? 数据智能管理 系统定期对产品进行检查，根据产品的状态、使用时间或自定义规则对历史数据进行 分离并备份保存；数据库可设置规则，定期对数据进行备份，以及对历史数据进行清理。
4.2 系统主要功能
通过网页登陆系统进入系统主界面：
图 5 系统界面
4.2.1 资产实时定位跟踪 在覆盖了有源 RFID 信号的区域，可以对安装有标识卡的货物进行实时定位跟踪，在 资产监控页面中，选择需要定位跟踪的资产，系统实时显示资产的位置以及运动轨迹。
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显示查询资 产的位置
图 6 定位跟踪效果图
点击定位分布，可以显示所有资产的分布状况，各个区域的资产数量。
图 7 资产定位分布
4.2.2 资产状态监控 重要资产上安装的标识卡可整合多种传感器，当物品发生异常，如振动、倾斜，标签 被撕毁等，系统会主动报警。如在车辆安装有标识卡，在 RFID 信号覆盖的区域，能实时
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感应车辆的状态，当车辆在设防状态下发生移动，系统会主动弹出报警。
图 8 资产异常报警
4.2.3 资产自动出入库 在仓库出入口部署 UHF 读写器和 UHF 天线，货物经过仓库门口时，读写器自动识别 货物上的标签，并将数据能过以太网或 RS485 发送到后台服务器，实现自动出入库，系统 库存状态自动更新。 4.2.4 资产盘点 对于安装了有源电子标签的重要资产，系统可以进行实时的自动盘点，并能定位每个 资产的存放位置。
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图 9 自动盘点
对于仓库中的一般资产，安装了 UHF 无源标签，盘点时系统自动生成盘点单并同步到 手持 PDA 上，工作人员拿着 PDA 即可进行盘点，同时盘点结果上传管理系统，最终自动 生成盘点报表。
图 10 手持机盘点
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图 11 盘点统计图
4.2.5 扩展功能 ? 视频联动管理 视频联动功能是通过将基站与视频监控设备绑定，当发生报警后，系统会及时调用视 频监控设备朝向事件发生场所，记录报警地点视频信息，反之亦然，即当监控设备发现监 控区域内有可疑情况发生时，系统会及时调用智能管理系统，对监控区域内人员进行定位 分析记录等功能。 系统可直接利用仓库内现有视频设备，无需额外采购新视频设备实现视频联动功能， 减少建设成本。 ? 车辆智能管理 在消防大院内，车辆也是作为一种重要资产，安装有标识卡，在系统中可对车辆进行 智能管理，包括车辆的出车管理、保养管理、违章管理、规费管理等。另外，通过对院内 进出道闸的改造，能够实现自动感应开门，车辆不停车快速通过。
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5 主要产品配置
5.1 基站
? 产品概述 TZBS 型基站是一款长距离有源 RFID 读写设备，具有识别距离远、灵敏度高、识别速 度快、抗干扰能力强等特点，通过螺钉直接固定，安装牢固，用于室内。广泛用于：区域 中的人员、资产的定位和跟踪，门禁管理等领域。 TZBS 型基站通过以太网与监控中心进行双向数据通信， 将电子标签的所有信息实时上 传到监控中心，为系统提供高精度、实时的数据。 ? 主要技术指标 ? 室内基站： ? 位移速度：180km/h ? 并发识别数：500 个以上 ? 漏读率：10-4 ? 识别角度：支持全向和定向（水平 45°，垂直 45°） ? 极化方式：垂直极化 ? 增益：全向天线 3dBi 定向天线 14dBi 接收 16 级可调，发射 16 级可调 ? 工作频率：2.4～2.483GHz ? 功耗标准：射频工作功耗为毫瓦级 ? 安全性：加密算法与匹配机制，防止链路侦测和破解 ? 环境适应能力：防水防冲击设计，满足工业环境要求，防护等级达到 IP65。 ? 电源标准：DC12V～48V ? 外形尺寸：260×180×60mm ? 重量：约 0.3kg ? 工作温度：-20℃～60℃； ? 存储温度：-40℃～60℃； ? 安装方式：顶装或侧装，螺钉固定
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? 详细说明 ? 工作模式
TZBS 型基站是一款长距离有源 RFID 读写设备，实时接收 TZTF 系列电子标签信息。 通过以太网或 RS485 与监控中心进行双向数据通信，将电子标签的所有信息实时上传到监 控中心，为系统提供高精度、实时的数据。 ? 频段选择
选用 2.4G 频段，属于全球开放的 ISM 微波频段，无须申请和付费。 ? 识别距离
设计采用高性能射频解决方案，实现远距离射频识别。识别距离如下： 全向天线 120 米（与 TZTF 系列电子标签，空气中无遮挡） ， 定向天线 300 米（与 TZTF 系列电子标签，空气中无遮挡） ； 当用户对识别距离有不同要求或应用环境较复杂时，可选择不同信号强度的电子标签 和基站接收天线，并可通过软件调节基站的接收灵敏度来达到所需的识别距离。 ? 位移速度
采用高速射频识别技术， 识别速度快。 在电子标签最大位移速度为 180km/h 的情况下， 仍能够可靠识别。 ? 并发识别数
采用高速处理器， 结合多种的射频防冲突机制， 能够同时识别 500 张以上的电子标签， 并发识别数大。漏读率小于 10-4。 ? 通信安全
采用特殊的通信协议和地址匹配机制，并配以完善的加密算法，可以确保基站和电子 标签之间的数据通信安全，防止链路侦测和数据破解。 ? 质量保证
生产过程严格依照 ISO9000 质量标准进行流程控制，确保产品性能与质量。 ? 接口标准
基站提供 RJ45，RS485 标准接口。 ? 供电方式灵活
支持 DC12V～48V、POE 供电、太阳能等多种供电方式。 ? 典型应用
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该基站应用领域广泛，主要包括：区域中的人员、资产的定位和跟踪，门禁管理等领 域。
5.2 电子标签
? 产品概述 TZTF-8029 型标识卡 （以下简称标识卡） 是一种有源主动式标识卡， 工作频点在 2.4GHz， 定时发射自身标识信息。具有识别距离远，功耗低，免维护，性能稳定可靠等特点。标签 内部含有优良的防冲突机制，适合于多标签的应用场合。 标识卡具备物品姿态检测功能， 物品被移动或撞击后姿态发生改变可以发出报警信息； 还具备拆卸报警功能，当标识卡被拆卸时可以发出报警信息。可广泛应用于室内资产管理 等领域。 ? 外壳材质、尺寸 ? 外壳：阻燃 ABS 工程塑料。 ? 产品尺寸：36.6mm×67.5mm×13mm。 ? 技术参数 ? 射频指标（2.4GHz） 工作频率：2.4GHz，125KHz； 传输速率：250kbps； 发射功率：≤3dBm，可调； 接收灵敏度：－101dBm，可调； ? 识别距离： 与 TZBS 系列基站识别距离如下： ? 全向天线 120 米（空气中无遮挡） ， ? 定向天线 300 米（空气中无遮挡） ； 与 TZPR 系列手持读写器识别距离如下：
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? 内置天线 50 米（空气中无遮挡） ， ? 全向天线 120 米（空气中无遮挡） ， ? 定向天线 300 米（空气中无遮挡） ； 与 TZLF 系列低频定位器识别距离：2～6 米； ? 工作条件 电子标签可在下列条件下正常工作： 工作温度：－20℃～60℃； 平均相对湿度：≤95%（＋25℃） ； 大气压力：80kPa～106 kPa； ? 电池寿命：采用可充电锂电池，充满电可用 3 个月
5.3 低频定位器
? 产品介绍 TZLF-2103 型低频定位器为主动式发送器， 按照一定频率连续发送 125KHZ 低频信号， 信号包括其自身编号和天线号，用于进行不同低频定位器和同一低频定位器不同天线的区 分与识别。该定位器最多可配置 4 路低频发送天线。 当具有低频接收功能的电子标签进入低频信号范围时， 电子标签可自动接收低频信号， 并进行解析，判断低频定位器号和天线号。当电子标签离开低频信号范围后，电子标签进 入待机状态。 ? 主要技术指标 ? 工作温度：-20℃～60℃。 ? 存储温度：－40℃～60℃ ? 工作频率：125KHz。 ? 工作电压：AC220V。 ? 外壳材质：ABS 工程塑料 ? 环境适应性：防水防冲击设计，防护等级达到 IP54。
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? 安装方式：侧挂式，天线避免贴近大面积金属。 ? 外形尺寸：168mm×107mm×45mm ? 详细说明 ? 工作模式
低频定位器，低频信号范围近似球形，以低频定位器发送天线为圆心，信号理论半径 为 3—8m。 低频定位器具有多路发射功能，每隔设定的时间发射一次射频数据，射频数据包括低 频定位器编号信息。 ? 识别距离
在除金属阻挡外的各种阻挡，以及无阻挡情况下为 3m---8m；用于接收低频信号的电 子标签不同，识别距离也有所差别。 ? 安装要求
低频定位器可以安装在墙面上，或吊顶上。低频发送天线可引出安装在需要信号覆盖 的位置（目前，天线延长线可延长至 5m，且基本不影响天线的信号半径） 。 ? 使用注意事项
低频定位器天线不能贴在金属上，至少距离金属 2cm。 电子标签距离低频定位器发送天线 25cm 以内， 会因为低频信号太强而产生自我保护， 影响信号接收。 ? 典型应用 ? ? ? ? ? ? ? 门禁和安全管理系统 畜牧业的管理系统 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用 胎压检测的应用 马拉松赛跑系统的应用 自动停车场收费和车辆管理系统 自动加油系统的应用
使用时，将低频定位器安装在墙壁或天花板上，低频发送天线通过延长线从低频定位 器外壳引出，固定在需要低频信号覆盖的范围。如要监测门口，将天线固定在门的侧边中
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央位置，当安装有电子标签的货物经过该门时，电子标签即可接收到该低频定位器号，并 通过 2.4G 上传该号。由此，可精确判断出该货物出现在了这个门口附近。 以此类推，也可通过两个低频定位器发送天线覆盖两个门，或门内门外，对货物进行 进出门判断。
6 安装施工
6.1 材料要求
? ? ? 对各种型材与铁件的材质、规格、型号、外观检查，应符合设计规定。 各种铁件都应全部采用镀锌处理。不能镀锌的应进行防腐处理。 对工程中使用的线缆规格、型号的核对，应符合设计规定，电缆所附标志、标签 内容应齐全、清晰，对线缆特性进行测试，并应有产品合格证。 ? ? ? ? 天线应采用屏蔽较好的聚氯乙烯外护套的同轴电缆，并应有产品合格证。 对设备进行的检查，外观、型号应符合设计规定，并应有产品合格证。 主要机具 手电钻、克丝钳、一字改锥、十字改锥、电工刀、尖嘴钳、扁口钳、剥线钳、水 平尺、万用表、兆欧表、升降车（或临时搭架子、脚扣） 、工具袋等。 ? 校验仪器：场强仪、信号发生器、测试卡等。
6.2 作业条件
? ? ? 基站支架符合设计要求。 立杆尺寸均应符合基站设计要求。 设备间应提供可靠的施工电源和接地装置。
6.3 操作工艺
? 基站安装：支架及机箱安装应牢固；各种零件齐全，漆面完好，标志清晰；水平、 垂直度应符合规定。 ? ? 支架及基站安装：各垂直误差不应大于 3mm，水平误差不应大于 2mm。 缆线布放前应核对规格、程式、路由及位置与设计规定相符；缆线布放应平直、 不扭绞、打圈；缆线两端应有标签，并应有冗余。 ? 对附设完的电缆，接线前要对回路进行检查核对。
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?
缆线终端应有标签，接线无误，接触良好，缆线中间不得产生接头现象，符合系 统设计要求。
?
定向天线安装：按设计要求选择好天线的方向、角度；对天线本身认真的检查， 然后组装在支架上，各部件组装好安装在预定的位置并固定好。
? ? ?
全向天线制作： 将天线馈线尾端屏蔽层剥除 100mm， 用防水绝缘胶布缠绕包裹好。 系统的静态调试，应保证系统所有设备通电工作正常。后备电源打开。 系统的联调投运，系统指标符合设计要求。
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