1 方案概述

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，制造行業(yè)的市場競爭從單臺先進設備、單種工藝技術等的競爭到綜合生產(chǎn)信息處理能力的競爭，也已不是單純的競爭樣式、方式的改變，而是競爭形態(tài)的改變，企業(yè)內(nèi)部的信息處理能力已成為衡量企業(yè)競爭能力高低的首要標志

　　廣州樂兒普信息科技有限公司，本系統(tǒng)利用先進的物聯(lián)網(wǎng)信息科技，通過把生產(chǎn)現(xiàn)場的物料小車安裝標識卡實現(xiàn)與后臺系統(tǒng)連接集成，系統(tǒng)可智能感知各物料小車位置信息、行走路線等狀態(tài)，當物料小車狀態(tài)出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)可將報警提示信息通過郵件、手機短信、APP信息等方式發(fā)送給相關人員。系統(tǒng)簡化繁雜的流程作業(yè)和大量的統(tǒng)計時間和填寫報表的時間，實現(xiàn)組織信息交流的扁平化，實現(xiàn)信息實時共享，提高企業(yè)的反應速度和效率。

　　2 系統(tǒng)原理

　　2.1 工作原理

　　該方案主要是利用RFID技術，通過低頻定位器、標識卡及基站等終端設備，通過無線通信技術將信息傳輸?shù)讲杉掌?，并實現(xiàn)上層的各種應用，系統(tǒng)終端主要包括低頻定位器、基站、標識卡、采集系統(tǒng)。

　　 低頻定位器：主動式發(fā)送器，當標識卡進入低頻信號范圍以后，能夠接收到定位器連續(xù)發(fā)送的125KHZ低頻信號，信號包括其自身編號，能夠用于進行不同定位器的區(qū)分與識別，識別范圍為2~8m。

　　 標識卡：給需要進行監(jiān)控的物品或工具安裝，具有唯一編號，可主動接受125KHz低頻信號，并通過2.4G上傳相關信息，能夠?qū)崿F(xiàn)身份認證、定位跟蹤和監(jiān)控等功能。

　　 基站：主要是作為信息傳輸設備，實現(xiàn)醫(yī)院監(jiān)控區(qū)域信號全覆蓋，可接收卡發(fā)送的信息，并將信息上傳到采集服務器。

　　 采集系統(tǒng)：對基站上傳的數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)上層的各種應用。

　　2.2 RFID技術介紹

　　射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification Technology)是成熟于20世紀末，21世紀初的一種非接觸式的最新自動識別技術，目前正在全世界的各種行業(yè)中得以推廣應用。

　　它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)。

　　RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應用技術，其所具備的獨特優(yōu)越性是其它識別技術無法企及的。

　　 識別工作無須人工干預;

　　 它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或精確瞄準;

　　 可自由工作在各種惡劣環(huán)境下;

　　 可進行高度的數(shù)據(jù)集成;

　　 由于該技術很難被仿冒、侵入，使RFID具備了極高的安全防護能力。

　　本系統(tǒng)一般包括以下幾個部份：

　　 標識卡：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象;

　　 基站：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式;

　　 天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

　　 定位器：發(fā)出低頻信號，標識卡識別低頻信號實現(xiàn)精確定位

　　標識卡中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實際應用中，標識卡附著在待識別物體的表面?；究蔁o接觸地讀取并識別標識卡中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別體的目的。通?；九c電腦相連，所讀取的標識卡信息被傳送到電腦上進行下一步處理。(除以上基本硬件配置外，還應包括相應的應用軟件)。

　　3 系統(tǒng)功能

　　3.1 系統(tǒng)概述

　　本系統(tǒng)是把電子標簽安裝在需要進行監(jiān)控的物體上，如物料小車等，對小車的位置和信息進行管理，并在發(fā)生小車停放位置錯誤、行走路線異常、配送目的地錯誤、停留時間過長等異常情況時，系統(tǒng)會主動彈出報警提示，提醒相關人員跟進。位置信息主要通過標識卡感應固定在通道(如門，走廊口)或生產(chǎn)線上的定位器，并將數(shù)據(jù)傳回到基站再以無線或有線方式傳輸?shù)絻?nèi)部LAN網(wǎng)絡后至服務器，最終實現(xiàn)實時管理信息。

　　3.1.1 軟件系統(tǒng)結構

軟件系統(tǒng)結構圖

　　3.1.2 系統(tǒng)主界面

　　系統(tǒng)主界面包含有地圖界面、菜單欄以及功能欄，地圖界面會根據(jù)客戶現(xiàn)場實際情況繪制。

系統(tǒng)主界面圖

　　3.1.3 功能簡述

　　 進出記錄：實時查看每部小車在哪個門口哪個時間經(jīng)過，以及經(jīng)過時的狀態(tài)(即進入/出去),也可實時查看每個門口經(jīng)過小車的情況，最后形成統(tǒng)計報表，讓相關管理人員查看分析。

　　 定位跟蹤：利用有源RFID射頻識別技術實現(xiàn)物品的定位、跟蹤監(jiān)控功能，并在系統(tǒng)界面中動態(tài)顯示出來。

　　 軌跡查詢：對歷史軌跡、歷史數(shù)據(jù)報表等可查詢打印。

　　 信息查詢：可實現(xiàn)小車經(jīng)過特定區(qū)域時，系統(tǒng)自動顯示小車身份信息以及所運送物料的信息。

　　 報警管理：顯示路線錯誤報警、目的地錯誤報警、停留時間超時報警、設備故障報警等。

　　3.2 應用功能

　　3.2.1 進出記錄

　　在實時進出頁面，可顯示各小車的實時進出記錄，如當前位置是哪里，狀態(tài)是進入還是離開，并可分時段生成進出統(tǒng)計報表。

小車實時進出效果圖

　　3.2.2 實時定位跟蹤

　　通過對需要監(jiān)控的料車、治具安裝標識卡，使用物品具有唯一的身份標識，系統(tǒng)能夠根據(jù)標識卡的射頻信息，實時顯示人員的位置及狀態(tài)，并且根據(jù)需要可在地圖上進行標注。同時可對指定標識卡進行實時跟蹤，地圖上會動態(tài)顯示被跟蹤物品的移動路線。

　　定位效果圖如下所示：

定位效果圖

　　3.2.3 軌跡記錄和回放

　　系統(tǒng)可實時記錄每個料車和治具的行動軌跡，提供查詢歷史位置記錄數(shù)據(jù)。同時，可回放任意標識卡的軌跡數(shù)據(jù)，按時間段在地圖上進行回放(可選擇有軌跡或無軌跡、設置播放速度等)。

小車軌跡圖

　　3.2.4 報警管理

　　系統(tǒng)可以對小車進行實時定位和異常報警，并將報警信息通過電子郵件和短信發(fā)送給指定人員，以進行確認。

　　一般的報警有以下分類：

　　 路線錯誤報警

　　系統(tǒng)可設定各車間物料配送線路，當物料配送錯誤料車沒有按設定路線行走，系統(tǒng)能自動識別并及時報警提示，相關人員可及時進行確認，避免投錯物料影響生產(chǎn)。

　　 停留超時報警

　　系統(tǒng)可設定停留時間，當小車在配送物料的過程中，在某個位置停留時間超出設定的時間，系統(tǒng)會主動發(fā)出報警提示，防止小車無故在某個目的地停留超長時間，妨礙他人使用小車。

　　 設備故障報警

　　主要是標識卡、基站等設備的故障進行報警，如信號消失、信號中斷、設備電池電量不足等，提醒相關人員進行檢查。

　　 配送目的地錯誤報警

　　系統(tǒng)設定小車發(fā)貨的目的地，當小車把物料等物品錯誤的發(fā)往另外的地方，系統(tǒng)給予相關人員發(fā)出報警提示，讓相關人員及時處理，有效防止發(fā)生錯誤造成不必要的損失。

　　3.3 拓展功能

　　3.3.1 視頻聯(lián)動管理

　　視頻聯(lián)動功能是通過將基站與視頻監(jiān)控設備綁定，當發(fā)生報警后，系統(tǒng)會及時調(diào)用視頻監(jiān)控設備朝向事件發(fā)生場所，記錄報警地點視頻信息，反之亦然，即當監(jiān)控設備發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)有可疑情況發(fā)生時，系統(tǒng)會及時調(diào)用智能管理系統(tǒng)，對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)人員進行定位分析記錄等功能。

　　系統(tǒng)可直接利用工廠內(nèi)現(xiàn)有視頻設備，無需額外采購新視頻設備實現(xiàn)視頻聯(lián)動功能，減少建設成本。

　　3.3.2 LED智能顯示

　　可在各個關鍵通道安裝LED顯示屏，并與系統(tǒng)連接，當小車通過該通道時，顯示屏顯示該小車的信息，包括小車的身份信息，以及所運送物料的名稱、數(shù)量等信息。

　　4 總體方案設計

　　4.1 系統(tǒng)總體布點設計

　　系統(tǒng)通過在工廠內(nèi)的生產(chǎn)車間、樓層、倉庫、通道等地方，按照客戶要求布置定位器，實現(xiàn)人員定位，布設基站實現(xiàn)信號覆蓋，對所需監(jiān)控的料車及治具配發(fā)相應的電子標簽，從而實現(xiàn)智能監(jiān)控和管理。

　　 布點情況說明：

　　 定位器：主動式發(fā)送器，當標識卡進入低頻信號范圍以后，能夠接收到定位器連續(xù)發(fā)送的125KHZ低頻信號，分為四路天線和兩路天線兩種，每路天線信號包括其自身編號，能夠用于進行不同定位器號的區(qū)分與識別，可以結合工廠現(xiàn)有建筑環(huán)境定位到生產(chǎn)車間、生產(chǎn)線，實際環(huán)境下信號范圍為2-8m。

　　 室外基站：用于覆蓋工廠內(nèi)非建筑所有空曠環(huán)境信號接收。

　　 室內(nèi)基站：用于完全覆蓋所有建筑物內(nèi)部信號的接收。

　　4.2 系統(tǒng)總體架構

系統(tǒng)總體架構示意圖

　　系統(tǒng)總體結構主要包括：前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理服務系統(tǒng)以及Web上層應用系統(tǒng)四大部分。

　　前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為RFID無線傳輸系統(tǒng)，主要由無線射頻標識卡、低頻定位器、RFID基站、現(xiàn)場總線/局域網(wǎng)組成。其主要作用是以無線方式采集標識卡發(fā)送的目標位置數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。

　　數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集計算機、數(shù)據(jù)服務器和上傳專線組成，主要作用是將采集的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心進行存儲處理。

　　數(shù)據(jù)處理服務系統(tǒng)主要包括GIS系統(tǒng)、應用服務器、系統(tǒng)管理工作站等。該系統(tǒng)設在監(jiān)控中心，其主要作用是對數(shù)據(jù)進行分析處理，并為上層應用系統(tǒng)提供各種數(shù)據(jù)服務。

　　Web上層應用系統(tǒng)主要是將采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)通過軟件平臺，實現(xiàn)各種業(yè)務功能顯示，給工廠管理方以直觀的效果顯示，并實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計管理。

　　5 產(chǎn)品配置

　　5.1 基站

　　 產(chǎn)品圖片

　　 產(chǎn)品概述

　　BWBS型基站是一款長距離有源RFID讀寫設備，具有識別距離遠、靈敏度高、識別速度快、抗干擾能力強等特點，通過螺釘直接固定，安裝牢固，可用于室內(nèi)外。廣泛用于：區(qū)域中的人員、資產(chǎn)的定位和跟蹤，門禁管理等領域。

　　BWBS型基站通過以太網(wǎng)或WIFI與監(jiān)控中心進行雙向數(shù)據(jù)通信，將標識卡的所有信息實時上傳到監(jiān)控中心，為系統(tǒng)提供高精度、實時的數(shù)據(jù)。

　　 主要技術指標

　　室外基站：

　　 位移速度：180km/h

　　 并發(fā)識別數(shù)：500個以上

　　 漏讀率：10-4

　　 識別角度：支持全向和定向(水平45°，垂直45°)

　　 極化方式：垂直極化

　　 增益：全向天線3dBi，定向天線14dBi

　　接收16級可調(diào)，發(fā)射16級可調(diào)

　　 工作頻率：2.4～2.483GHz

　　 功耗標準：射頻工作功耗為毫瓦級

　　 安全性：加密算法與匹配機制，防止鏈路偵測和破解

　　 外殼材質(zhì)：ABS 工程塑料

　　 環(huán)境適應能力：防水防沖擊設計，滿足工業(yè)環(huán)境要求，防護等級達到IP65。

　　 接口標準：RJ45，RS485，無線WIFI

　　 電源標準：DC12V～48V

　　 外形尺寸：185×132×75(mm)

　　 重量：1.7kg

　　 工作溫度：-20℃～60℃

　　 存儲溫度：-40℃～60℃

　　 安裝方式：側裝，配套專用安裝背板，喉箍捆綁或螺釘固定

　　 詳細說明

　　 工作模式

　　BWBS型基站是一款長距離有源RFID讀寫設備，實時接收BWTF系列標識卡信息。通過以太網(wǎng)或WIFI與監(jiān)控中心進行雙向數(shù)據(jù)通信，將標識卡的所有信息實時上傳到監(jiān)控中心，為系統(tǒng)提供高精度、實時的數(shù)據(jù)。

　　 頻段選擇

　　選用2.4G頻段，屬于全球開放的ISM微波頻段，無須申請和付費。

　　 識別距離

　　設計采用高性能射頻解決方案，實現(xiàn)遠距離射頻識別。識別距離如下：

　　全向天線120米(與BWTF系列標識卡，空氣中無遮擋)，

　　定向天線300米(與BWTF系列標識卡，空氣中無遮擋);

　　當用戶對識別距離有不同要求或應用環(huán)境較復雜時，可選擇不同信號強度的標識卡和基站接收天線，并可通過軟件調(diào)節(jié)基站的接收靈敏度來達到所需的識別距離。

　　 位移速度

　　采用高速射頻識別技術，識別速度快。在標識卡最大位移速度為180km/h的情況下，仍能夠可靠識別。

　　 并發(fā)識別數(shù)

　　采用高速處理器，結合多種的射頻防沖突機制，能夠同時識別500張以上的標識卡，并發(fā)識別數(shù)大。漏讀率小于10-4。

　　 通信安全

　　采用特殊的通信協(xié)議和地址匹配機制，并配以完善的加密算法，可以確?；竞蜆俗R卡之間的數(shù)據(jù)通信安全，防止鏈路偵測和數(shù)據(jù)破解。

　　 質(zhì)量保證

　　生產(chǎn)過程嚴格依照ISO9000質(zhì)量標準進行流程控制，確保產(chǎn)品性能與質(zhì)量。

　　 接口標準

　　基站提供RJ45，RS485標準接口。

　　 供電方式靈活

　　支持DC12V～48V、POE供電、太陽能等多種供電方式。

　　 典型應用

　　該基站應用領域廣泛，主要包括：區(qū)域中的人員、資產(chǎn)的定位和跟蹤，門禁管理等領域。

　　5.2 電子標簽

　　 產(chǎn)品概述

　　標識卡是一種有源主動式標識卡，工作頻點在2.4GHz，定時發(fā)射自身標識信息。具有識別距離遠，功耗低，免維護，性能穩(wěn)定可靠等特點。標簽內(nèi)部含有優(yōu)良的防沖突機制，適合于多標簽的應用場合。

　　標識卡具備物品姿態(tài)檢測功能，物品被移動或撞擊后姿態(tài)發(fā)生改變可以發(fā)出報警信息;還具備拆卸報警功能，當標識卡被拆卸時可以發(fā)出報警信息?？蓮V泛應用于室內(nèi)資產(chǎn)管理等領域。

　　 結構特征

　　外殼采用超聲波焊接技術，不能拆卸，外形小巧、結構緊湊、堅固耐用、重量輕，易于攜帶、安裝和使用。

　　 外殼材質(zhì)

　　 外殼：阻燃ABS工程塑料。

　　 技術參數(shù)

　　 射頻指標(2.4GHz)

　　工作頻率：2.4GHz，125KHz;

　　傳輸速率：250kbps;

　　發(fā)射功率：≤3dBm，可調(diào);

　　接收靈敏度：-101dBm，可調(diào);

　　 識別距離：

　　與BWBS系列信號收發(fā)器識別距離如下：

　　 全向天線120米(空氣中無遮擋)，

　　 定向天線300米(空氣中無遮擋);

　　與BWPR系列手持讀寫器識別距離如下：

　　 內(nèi)置天線50米(空氣中無遮擋)，

　　 全向天線120米(空氣中無遮擋)，

　　 定向天線300米(空氣中無遮擋);

　　與BWLF系列低頻定位器識別距離：2～8米;

　　 工作條件

　　電子標簽可在下列條件下正常工作：

　　工作溫度：-20℃～60℃;

　　平均相對濕度：≤95%(+25℃);

　　大氣壓力：80kPa～106 kPa;

　　 電池壽命：

　　可換電池標識卡：1年

　　5.3 定位器

　　 產(chǎn)品圖片

　　 產(chǎn)品介紹

　　BWLF型定位器(以下簡稱低頻定位器)為主動式發(fā)送器，按照一定頻率連續(xù)發(fā)送125KHZ低頻信號，信號包括其自身編號，用于進行不同定位器的區(qū)分與識別。

　　若具有低頻接收功能的標識卡不在低頻定位器的信號范圍內(nèi)，標識卡處于待機狀態(tài)。當標識卡進入到低頻定位器信號范圍內(nèi)時，可自動接收到低頻信號，并進行解析。

　　 主要技術指標

　　 工作溫度：-20℃～60℃。

　　 存儲溫度：-40℃～60℃

　　 工作頻率：125KHz。

　　 工作電壓：AC220V。

　　 外殼材質(zhì)：ABS 工程塑料

　　 環(huán)境適應性：防水防沖擊設計，防護等級達到IP31。

　　 安裝方式：埋地安裝、頂裝或側裝，螺釘固定，避免貼近大面積金屬。

　　 詳細說明

　　 工作模式

　　低頻定位器，低頻信號范圍近似球形，以低頻定位器發(fā)送天線為圓心，信號理論半徑為2~8m。

　　低頻定位器具有多路發(fā)射功能，每隔設定的時間發(fā)射一次射頻數(shù)據(jù)，射頻數(shù)據(jù)包括低頻定位器編號信息。

　　 識別距離

　　在除金屬阻擋外的各種阻擋，以及無阻擋情況下為2m---8m;用于接收低頻信號的標識卡不同，識別距離也有所差別。

　　 安裝要求

　　低頻定位器可以安裝在墻面上，或吊頂上。低頻發(fā)送天線可引出安裝在需要信號覆蓋的位置(目前，天線延長線可延長至5m，且基本不影響天線的信號半徑)。天線可采用螺釘固定或者粘貼等方式固定。

　　 使用注意事項

　　定位器天線不能貼在金屬上，至少距離金屬2cm。

　　使用時，將低頻定位器安裝在墻壁或天花板上，低頻發(fā)送天線通過延長線從低頻定位器外殼引出，固定在需要低頻信號覆蓋的范圍。如要監(jiān)測門口，將天線固定在門的側邊中央位置，當人員佩戴可接收低頻信號的標識卡經(jīng)過該門時，標識卡即可接收到該定位器號，并通過2.4G上傳該號。由此，可精確判斷出該標識卡佩戴者出現(xiàn)在了這個門口附近。

　　以此類推，也可通過兩個定位器發(fā)送天線覆蓋兩個門，或門內(nèi)門外，對標識卡佩戴者進行進出門判斷。

　　5.4 產(chǎn)品特點

　　系統(tǒng)優(yōu)勢：

　　 能可靠識別快速移動的目標

　　 采用AES加密技術對傳輸數(shù)據(jù)進行加密，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽亢桶踩?/p>

　　 定位射頻卡體積小巧，便于攜帶、安裝、隱藏

　　 定位射頻卡發(fā)射功率極低，對人體安全

　　 基站體積小，便于安裝和維護

　　 信號穿透力和繞射能力強，集成度高、兼容性好、通信簡單快捷

　　 射頻卡可適應-35℃～+60℃的各種環(huán)境，可反復拆裝使用