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。

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對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，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：

1.標簽（有、無源）：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；

2.讀寫器：讀取(可以寫入)標簽信息的設(shè)備；

3.天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

三、方案說明

1.基本需求

（1）所有的設(shè)備均配備有唯一標識的RFID 標簽。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。

（4）系統(tǒng)中配備發(fā)卡器，可以隨時向新增設(shè)備配發(fā)標簽

（5）可以通過管理系統(tǒng)提供設(shè)備外借歸還功能。

（6）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)。

（7）設(shè)備庫房出入口配備有固定讀寫裝置，當帶有標簽的設(shè)備在到達出入?yún)^(qū)域時，該設(shè)備的信息和進出時間將會被記錄。

（8）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。

（9）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：

①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。

②狀態(tài)跟蹤：利用資產(chǎn)應用程序或者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。

③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PDA 發(fā)現(xiàn)該設(shè)備時，將會發(fā)出提示。

④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。

⑤進出入管理：系統(tǒng)在庫房門口安裝有固定式讀寫器、天線以及紅外感應裝置，當帶有標簽的設(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。

⑥盤點：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。

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)標簽：當有新的設(shè)備進入時，應首先為設(shè)備配發(fā)標簽，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)標簽，標簽內(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）安裝標簽：利用3M背膠或其它固定方式將已寫入編碼的標簽粘貼在設(shè)備表面。隨后設(shè)備可放置在相應的貨架上。

（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。當設(shè)備離開該貨架時，系統(tǒng)將會予以記錄，當設(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)出相應提示。

（5）外借歸還管理：當設(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，并生成相應的盤點報告。

3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

方案將由三層組成，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應用層

①感知層：感知層主要實現(xiàn)信息的采集與感應，感知層設(shè)備包括無源標簽、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。

②網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層主要負責數(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。

③應用層：應用層主要是貨架管理的客戶端，是用于人機交互的應用程序。

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

1.標簽

（1）PCB抗金屬標簽

可定做各種尺寸顏色以及LOGO噴碼

（2）產(chǎn)品規(guī)格

支持協(xié)議                    EPC Class 1 Gen 2、ISO18000-6C

工作頻率                    860~960MHz

標準尺寸                    25mm×95mm

芯片                            Monza 4QT

讀取距離                    8m左右(遠距離讀卡器)5m(手持機)

應用場合                    資產(chǎn)管理、物流管理、產(chǎn)品部件工序管理等方面

（3）產(chǎn)品圖片

2.固定式讀寫器

系統(tǒng)中使用的固定式讀寫器的型號為FY-U9824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（標準標簽及測試環(huán)境）       >6m

標簽識別率                                    　　     　大于170 個/秒

網(wǎng)口                                              　　　　  RJ45TCP/IP 10 100M 自適應

3.PDA

PDA 為手持設(shè)備，其型號為FY-8030R，采用安卓操作系統(tǒng)，帶有數(shù)字鍵盤及觸屏輸入，內(nèi)置有應用程序，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.資產(chǎn)借還器

桌面式發(fā)卡器使用飛陽科技自主研發(fā)的FY-U9212發(fā)卡器，發(fā)卡速度快，體積小，不占空間，性能極其穩(wěn)定。

5.智能貨架原理

（1）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)貨架并列應用，通過貨架分層標簽掃描，可完成物品清點、查詢、錯架統(tǒng)計等功能。

（2）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，降低應用成本。

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)。