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    RFID港口資產管理系統

    2017-10-22 16:36:12 廣州睿豐德信息科技有限公司 閱讀

    1. 系統背景

    隨著我國港口物流行業的快速發展,港口的物資種類及數量在不斷增加、移動頻率劇增,港口管理作業也已十分復雜和多樣化,管理人員無法實時知道物資的狀態(是否被挪動,是否被盜等),給港口作業和設備物資的管理帶來很多疏漏和顯性、隱性財產損失。

    港口.jpg

    2. 系統簡介

    RFID港口資產管理系統,使用先進的RFID射頻識別技術和LPWAN技術,對資產設備安裝RFID防脫落電子標簽進行標識,在港口管轄區域內安裝RFID接收器,對貼有標簽的設備進行識別,使得管理員實時知道設備的狀態和去向,起到定位與防盜作用。并在電腦端部署資產軟件系統和RFID軟體中間邏輯件(LOGIC WARE),通過RFID物聯網軟硬件集成,實現精益化的資產管理目標。

    RFID射頻技術常用頻段有低頻、高頻、微波頻段,本系統采用微波頻段技術與超高頻技術相結合,并借助無能駕駛飛機、信號接收基站、4G網絡、wifi、盤點PDA、RFID門框讀寫模塊等物聯網基礎設備,構建立體化的港口資產精益追蹤管理平臺。

    3. 關鍵技術選型

    港口設備資產多為大型機械類產品,管控的作業區域范圍非常寬廣,而且某些設備(例如叉車、吊車、運輸車)等會在大范圍區域內移動作業。港口戶外環境惡劣,RFID標簽需要能夠經受季節變化的溫差影響和風吹雨打。設備體型大小懸殊、分布和移動不規律導致標簽容易被隔擋和嚴重信號衰弱。在這種情況下,傳統的RFID手持PDA或其他任何類型的RFID讀寫器對港口戶外機械設備進行采集盤點時,會帶來極大困難。

    綜合以上因素,睿豐德認為,采用傳統的有源2.4G標簽無法從根本上解決資產的識讀采集與追蹤管理,應該選用定制化的RFID標簽盒。

    RFID標簽盒和2.4G有源標簽對比表

    圖片1.png

    補充說明:雖然本方案初定RFID標簽盒方案,但是后期若經過現場考察,發現港口環境并未如當前現象的那樣惡劣,可酌情考慮切換回有源2.4G方案。該方案的標簽總預算比RFID標簽盒方案節省將近88%的費用。如果以2000個標簽計算,有源RFID標簽成本大約2000個*25元=5萬元;標簽盒子成本2000個*200元=40萬。

    4. 硬件架構

    如下圖所示,藍色為戶外作業區,粉紅色為辦公區,左下白色區域為本系統的后臺搭建示意圖。

     港口RFID設備管理

    5. 硬件架構說明

    5.1物資標識方法

    港口戶外物資:采用帶電池的有源標簽盒子,通過螺絲或者3M膠固定到物資上,要求標簽不能被金屬物體隔擋。本標簽支持GPS定位和脫落報警功能。

             有源標簽盒子

    室內非金屬低值物資:適用對象通常是辦公桌椅、文件夾、計算器等價值較為低廉而且表面材質為非金屬的物資。采用低成本的紙質超高頻標簽貼紙,本標簽選用熱熔膠,貼附到設備上經久耐用,不易脫落。

                  超高頻標簽

    金屬材質物資:適用對象通常是電腦主機、機房交換機、服務器、金屬制品工藝品等。

               超高頻抗金屬標簽

    頻率:902~928MHz(兼容國標)

    芯片廠商:Impinj M4QT

    金屬表面讀取距離:固定式(EIRP=4W):大于1米;翻蓋式手持機:大于0.4米;普通手持機:大于0.3米。

    尺寸:22x 8 x 3 mm

    5.2物資信息采集方法

    港口戶外作業區:

    在該區域部署6臺標簽信號接收基站,用于對2000臺作業設備的資產標簽進行識別和定位追蹤。采集的信息包括:設備的ID號、設備實時位置坐標、設備脫落報警信息。


        圖片6.png

      信號基站核心模塊

     

    另外配備一臺無線駕駛飛機,飛機上安裝信號接收器,定期對該作業區進行巡檢和物資復核,進一步確保作業設備的安全性和流向追蹤。同時,利用無線駕駛飛機也可實現戶外物資的快速盤點。

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             無人駕駛飛機

     

    基站和飛機所采集的信息通過4G公網網絡傳輸到辦公大樓的信號轉換工控機,數據經過初步處理后,導入本系統后臺服務器,經過邏輯中間件LOGIC WARE進行數據清洗和邏輯處理,再同步到資產軟件系統。

       圖片8.png 

             信號轉換工控機

      

    室內辦公區:RFID門口追蹤成套設備

    在不同樓層的門口安裝RFID讀寫器和天線,并配套網絡攝像頭。帶有RFID標簽的任何資產出入門口可自動識別出入的方向,出入信息均被自動記錄在案,并拍照留底。所有資產流向和相片均通過本系統的服務器后臺程序處理后,同步到資產軟件,實現資產流向報表匯總和監督追蹤管理。

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    上圖依次為:RFID門口防盜天線、固定式讀寫器、門禁攝像頭

    超高頻RFID門禁產品特點:

    完全自主知識產權設計,與本系統軟件兼容性良好

    基于Impinj R2000讀寫引擎設計;

    充分支持符合EPC CLASS1 G2、ISO18000-6B/6C標準的電子標簽;

    支持ISO-18000-6B/6C協議;

    工作頻率860~868MHz/902~928MHz(可以按不同國家或地區要求調整)

    同時支持以下區域頻率要求:SRRC-MII(P.R.China)840-825/920-925MHz

    以廣譜跳頻(FHSS)或定頻發射方式工作,輸出功率達至30dBm(可調);

    4個外接天線接口,支持天線自動微調和天線檢測;

    支持應答工作模式和自動實時詢查工作模式;

    低功耗設計,單+12V電源供電;

    支持RS232、RJ45TCPIP)等多種通訊接口,可以選配RS485USBWIFI等通信接口。

    多標簽識別智能算法,至少優于進口設備10%的性能。

    高可靠設計,滿足嚴苛工作環境要求,連續工作3年以上不死機

    功率在0-33dBm范圍可調

    6B標簽讀寫性能:

    一次性讀取216字節(1728bit<300ms

    一次性寫216字節(1728bit<= 3.6S

    DRM支持,先進的防沖撞和抗干擾性能;

    具有FastTID功能;

    標簽識讀率>500張標簽每秒;

    模塊安全防護:具備溫度自動檢測功能,可以進行自動溫度保護,功耗保護;

    尺寸:200mmx190mmx30mm

     

    本區域資產盤點工具為RFID手持PDA。該PDA配置windows CE操作系統、wifi、二維碼掃描模塊、超高頻模塊等,能運行資產盤點程序,實現無紙化移動作業盤點;也能通過wifi網絡與系統服務器實現數據同步,實現實時資產掃描查詢。可查詢到資產的狀態、使用部門使用人等信息,實現豐富靈活的資產移動作業和無紙化管理。

    圖片12.png

    RFID+掃碼 手持終端PDA

    6. 軟件系統研發

    6.1后臺系統健壯性和可擴展性

    港口RFID資產管理系統涉及眾多不同通訊標準的物聯網設備的聯網通訊,所采集數據類型多樣,要求本系統的服務后臺程序具備健壯性、容錯性和可拓展性。

    睿豐德RFID資產管理系統后臺能夠對外圍硬件設備的數據輸入進行正確性判斷,在一定程度上能做到從錯誤的輸入推斷出正確合理的輸入。并且兼容4G廣域網絡、LPWAN低功耗廣域物聯網、wifi局域網絡、CAN總線、485總線、網口TCP/IP等主流物聯網數據接入。

    另外,對于當前用戶所需求的資產管理軟件具備良好的擴展接口,通過LOGIC WARE模塊靈活實現對主流ERP系統、固定資產管理系統、設備巡檢系統、運輸管理系統、物流分揀系統、倉儲管理系統、碼頭集裝箱調度系統等多類系統軟件的兼容。

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    6.2客制化報表數據呈現

    本系統除了最基本的資產信息建檔新增、狀態變更、盤點、流轉跟蹤、報廢等全生命周期管理外,也具備客制化的資產報表統計和呈現方式。例如根據用戶的管理目標和需求,提供港口設備巡檢維護登記表、故障維修成本統計表、設備去向登記表等。

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    6.3 客制化RFID手持PDA程序

    成熟的移動端PDA程序開發能力,可以應對客戶各種現場作業需求。

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    7. 系統預算(首選方案)

    略。

    8、港口區備選方案

    本備選方案是針對降低港口區2000個標簽成本的需求而制定的,方案選用普通有源標簽+多基站覆蓋的方式。它的物資定位原理是在港口區所需要進行物資定位的區域布置基站,當物資經過該基站的信號接收范圍,則被系統識別為物資處于該區域。示意圖如下:

            圖片21.png 

    關鍵技術探討:

    (1) 當物資處于某一個基站信號范圍,系統可判斷為物資處于該區域;

    (2) 當物資處于兩個或者三個基站的信號交叉范圍,系統可判斷為物資處于對應的交叉位置;

    (3) 系統支持禁止區域設置,當物資處于某個預先設定的區域,可觸發報警,說明該物資流向異常。這類區域設置可用于物資的防盜防流失。

    (4) 定位的精準度取決于基站信號覆蓋半徑范圍,例如將基站信號調節為800米,那么一個基站所能覆蓋的圓形區域圓形區域直徑就達1600米。

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     方案優點:標簽成本低,普通質量30元左右,高品質標簽38元左右。

     方案缺點:相對于標簽盒,本方案無法做到精準定位,只能是對港口區劃分區域進行定位,判斷物資處于哪一個區域。另外,如果項目需要對港口區全面覆蓋信號定位的話,所需要部署安裝的基站比較多。所以,如果是出于節約成本考慮,選用本備選方案時,建議只對港口區做關鍵區域的信號覆蓋即可。

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