1 方案概述

　　隨著物聯網時代的到來，制造行業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，而是競爭形態的改變，企業內部的信息處理能力已成為衡量企業競爭能力高低的首要標志

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

　　2 系統原理

　　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到采集服務器，并實現上層的各種應用，系統終端主要包括低頻定位器、基站、標識卡、采集系統。

　　 低頻定位器：主動式發送器，當標識卡進入低頻信號范圍以后，能夠接收到定位器連續發送的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分與識別，識別范圍為2~8m。

　　 標識卡：給需要進行監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，能夠實現身份認證、定位跟蹤和監控等功能。

　　 基站：主要是作為信息傳輸設備，實現醫院監控區域信號全覆蓋，可接收卡發送的信息，并將信息上傳到采集服務器。

　　 采集系統：對基站上傳的數據進行處理，實現上層的各種應用。

　　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據。

　　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境下;

　　 可進行高度的數據集成;

　　 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：發出低頻信號，標識卡識別低頻信號實現精確定位

　　標識卡中一般保存有約定格式的電子數據，在實際應用中，標識卡附著在待識別物體的表面。基站可無接觸地讀取并識別標識卡中所保存的電子數據，從而達到自動識別體的目的。通常基站與電腦相連，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 系統功能

　　3.1 系統概述

　　本系統是把電子標簽安裝在需要進行監控的物體上，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)或生產線上的定位器，并將數據傳回到基站再以無線或有線方式傳輸到內部LAN網絡后至服務器，最終實現實時管理信息。

　　3.1.1 軟件系統結構

軟件系統結構圖

　　3.1.2 系統主界面

　　系統主界面包含有地圖界面、菜單欄以及功能欄，地圖界面會根據客戶現場實際情況繪制。

系統主界面圖

　　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過，以及經過時的狀態(即進入/出去),也可實時查看每個門口經過小車的情況，最后形成統計報表，讓相關管理人員查看分析。

　　 定位跟蹤：利用有源RFID射頻識別技術實現物品的定位、跟蹤監控功能，并在系統界面中動態顯示出來。

　　 軌跡查詢：對歷史軌跡、歷史數據報表等可查詢打印。

　　 信息查詢：可實現小車經過特定區域時，系統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，狀態是進入還是離開，并可分時段生成進出統計報表。

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，系統能夠根據標識卡的射頻信息，實時顯示人員的位置及狀態，并且根據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據。同時，可回放任意標識卡的軌跡數據，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。

　　 停留超時報警

　　系統可設定停留時間，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，系統會主動發出報警提示，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

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

　　3.3 拓展功能

　　3.3.1 視頻聯動管理

　　視頻聯動功能是通過將基站與視頻監控設備綁定，當發生報警后，系統會及時調用視頻監控設備朝向事件發生場所，記錄報警地點視頻信息，反之亦然，即當監控設備發現監控區域內有可疑情況發生時，系統會及時調用智能管理系統，對監控區域內人員進行定位分析記錄等功能。

　　系統可直接利用工廠內現有視頻設備，無需額外采購新視頻設備實現視頻聯動功能，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、數量等信息。

　　4 總體方案設計

　　4.1 系統總體布點設計

　　系統通過在工廠內的生產車間、樓層、倉庫、通道等地方，按照客戶要求布置定位器，實現人員定位，布設基站實現信號覆蓋，對所需監控的料車及治具配發相應的電子標簽，從而實現智能監控和管理。

　　 布點情況說明：

　　 定位器：主動式發送器，當標識卡進入低頻信號范圍以后，能夠接收到定位器連續發送的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分與識別，可以結合工廠現有建筑環境定位到生產車間、生產線，實際環境下信號范圍為2-8m。

　　 室外基站：用于覆蓋工廠內非建筑所有空曠環境信號接收。

　　 室內基站：用于完全覆蓋所有建筑物內部信號的接收。

　　4.2 系統總體架構

系統總體架構示意圖

　　系統總體結構主要包括：前端數據采集系統、數據傳輸系統、數據處理服務系統以及Web上層應用系統四大部分。

　　前端數據采集系統為RFID無線傳輸系統，主要由無線射頻標識卡、低頻定位器、RFID基站、現場總線/局域網組成。其主要作用是以無線方式采集標識卡發送的目標位置數據和其他數據。

　　數據傳輸系統主要由數據采集計算機、數據服務器和上傳專線組成，主要作用是將采集的數據上傳到數據中心進行存儲處理。

　　數據處理服務系統主要包括GIS系統、應用服務器、系統管理工作站等。該系統設在監控中心，其主要作用是對數據進行分析處理，并為上層應用系統提供各種數據服務。

　　Web上層應用系統主要是將采集系統采集的數據通過軟件平臺，實現各種業務功能顯示，給工廠管理方以直觀的效果顯示，并實現各種數據報表統計管理。

　　5 產品配置

　　5.1 基站

　　 產品圖片

　　 產品概述

　　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，可用于室內外。廣泛用于：區域中的人員、資產的定位和跟蹤，門禁管理等領域。

　　BWBS型基站通過以太網或WIFI與監控中心進行雙向數據通信，將標識卡的所有信息實時上傳到監控中心，為系統提供高精度、實時的數據。

　　 主要技術指標

　　室外基站：

　　 位移速度：180km/h

　　 并發識別數：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，發射16級可調

　　 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：ABS 工程塑料

　　 環境適應能力：防水防沖擊設計，滿足工業環境要求，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。通過以太網或WIFI與監控中心進行雙向數據通信，將標識卡的所有信息實時上傳到監控中心，為系統提供高精度、實時的數據。

　　 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，并可通過軟件調節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。

　　 并發識別數

　　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，并發識別數大。漏讀率小于10-4。

　　 通信安全

　　采用特殊的通信協議和地址匹配機制，并配以完善的加密算法，可以確保基站和標識卡之間的數據通信安全，防止鏈路偵測和數據破解。

　　 質量保證

　　生產過程嚴格依照ISO9000質量標準進行流程控制，確保產品性能與質量。

　　 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：區域中的人員、資產的定位和跟蹤，門禁管理等領域。

　　5.2 電子標簽

　　 產品概述

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

　　標識卡具備物品姿態檢測功能，物品被移動或撞擊后姿態發生改變可以發出報警信息;還具備拆卸報警功能，當標識卡被拆卸時可以發出報警信息。可廣泛應用于室內資產管理等領域。

　　 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

　　 外殼：阻燃ABS工程塑料。

　　 技術參數

　　 射頻指標(2.4GHz)

　　工作頻率：2.4GHz，125KHz;

　　傳輸速率：250kbps;

　　發射功率：≤3dBm，可調;

　　接收靈敏度：-101dBm，可調;

　　 識別距離：

　　與BWBS系列信號收發器識別距離如下：

　　 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

　　 產品圖片

　　 產品介紹

　　BWLF型定位器(以下簡稱低頻定位器)為主動式發送器，按照一定頻率連續發送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，標識卡處于待機狀態。當標識卡進入到低頻定位器信號范圍內時，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：ABS 工程塑料

　　 環境適應性：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射功能，每隔設定的時間發射一次射頻數據，射頻數據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在了這個門口附近。

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

　　5.4 產品特點

　　系統優勢：

　　 能可靠識別快速移動的目標

　　 采用AES加密技術對傳輸數據進行加密，保證數據傳輸的可靠和安全

　　 定位射頻卡體積小巧，便于攜帶、安裝、隱藏

　　 定位射頻卡發射功率極低，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℃的各種環境，可反復拆裝使用