1. 系統(tǒng)背景

隨著我國(guó)港口物流行業(yè)的快速發(fā)展，港口的物資種類及數(shù)量在不斷增加、移動(dòng)頻率劇增，港口管理作業(yè)也已十分復(fù)雜和多樣化，管理人員無法實(shí)時(shí)知道物資的狀態(tài)（是否被挪動(dòng)，是否被盜等），給港口作業(yè)和設(shè)備物資的管理帶來很多疏漏和顯性、隱性財(cái)產(chǎn)損失。

2. 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

，使用先進(jìn)的RFID射頻識(shí)別技術(shù)和LPWAN技術(shù)，對(duì)資產(chǎn)設(shè)備安裝RFID防脫落電子標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)識(shí)，在港口管轄區(qū)域內(nèi)安裝RFID接收器，對(duì)貼有標(biāo)簽的設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，使得管理員實(shí)時(shí)知道設(shè)備的狀態(tài)和去向，起到定位與防盜作用。并在電腦端部署資產(chǎn)軟件系統(tǒng)和RFID軟體中間邏輯件（LOGIC WARE），通過RFID物聯(lián)網(wǎng)軟硬件集成，實(shí)現(xiàn)精益化的資產(chǎn)管理目標(biāo)。

RFID射頻技術(shù)常用頻段有低頻、高頻、微波頻段，本系統(tǒng)采用微波頻段技術(shù)與超高頻技術(shù)相結(jié)合，并借助無能駕駛飛機(jī)、信號(hào)接收基站、4G網(wǎng)絡(luò)、wifi、盤點(diǎn)PDA、RFID門框讀寫模塊等物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備，構(gòu)建立體化的港口資產(chǎn)精益追蹤管理平臺(tái)。

3. 關(guān)鍵技術(shù)選型

港口設(shè)備資產(chǎn)多為大型機(jī)械類產(chǎn)品，管控的作業(yè)區(qū)域范圍非常寬廣，而且某些設(shè)備（例如叉車、吊車、運(yùn)輸車）等會(huì)在大范圍區(qū)域內(nèi)移動(dòng)作業(yè)。港口戶外環(huán)境惡劣，RFID標(biāo)簽需要能夠經(jīng)受季節(jié)變化的溫差影響和風(fēng)吹雨打。設(shè)備體型大小懸殊、分布和移動(dòng)不規(guī)律導(dǎo)致標(biāo)簽容易被隔擋和嚴(yán)重信號(hào)衰弱。在這種情況下，傳統(tǒng)的RFID手持PDA或其他任何類型的RFID讀寫器對(duì)港口戶外機(jī)械設(shè)備進(jìn)行采集盤點(diǎn)時(shí)，會(huì)帶來極大困難。

綜合以上因素，睿豐德認(rèn)為，采用傳統(tǒng)的有源2.4G標(biāo)簽無法從根本上解決資產(chǎn)的識(shí)讀采集與追蹤管理，應(yīng)該選用定制化的RFID標(biāo)簽盒。

RFID標(biāo)簽盒和2.4G有源標(biāo)簽對(duì)比表

補(bǔ)充說明：雖然本方案初定RFID標(biāo)簽盒方案，但是后期若經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)考察，發(fā)現(xiàn)港口環(huán)境并未如當(dāng)前現(xiàn)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(biāo)簽總預(yù)算比RFID標(biāo)簽盒方案節(jié)省將近88%的費(fèi)用。如果以2000個(gè)標(biāo)簽計(jì)算，有源RFID標(biāo)簽成本大約2000個(gè)*25元=5萬元；標(biāo)簽盒子成本2000個(gè)*200元=40萬。

4. 硬件架構(gòu)

如下圖所示，藍(lán)色為戶外作業(yè)區(qū)，粉紅色為辦公區(qū)，左下白色區(qū)域?yàn)楸鞠到y(tǒng)的后臺(tái)搭建示意圖。

5. 硬件架構(gòu)說明

5.1物資標(biāo)識(shí)方法

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

室內(nèi)非金屬低值物資：適用對(duì)象通常是辦公桌椅、文件夾、計(jì)算器等價(jià)值較為低廉而且表面材質(zhì)為非金屬的物資。采用低成本的紙質(zhì)超高頻標(biāo)簽貼紙，本標(biāo)簽選用熱熔膠，貼附到設(shè)備上經(jīng)久耐用，不易脫落。

金屬材質(zhì)物資：適用對(duì)象通常是電腦主機(jī)、機(jī)房交換機(jī)、服務(wù)器、金屬制品工藝品等。

頻率：902～928MHz（兼容國(guó)標(biāo)）

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(jī)：大于0.4米；普通手持機(jī)：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(yè)區(qū)：

在該區(qū)域部署6臺(tái)標(biāo)簽信號(hào)接收基站，用于對(duì)2000臺(tái)作業(yè)設(shè)備的資產(chǎn)標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別和定位追蹤。采集的信息包括：設(shè)備的ID號(hào)、設(shè)備實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)、設(shè)備脫落報(bào)警信息。

信號(hào)基站核心模塊

另外配備一臺(tái)無線駕駛飛機(jī)，飛機(jī)上安裝信號(hào)接收器，定期對(duì)該作業(yè)區(qū)進(jìn)行巡檢和物資復(fù)核，進(jìn)一步確保作業(yè)設(shè)備的安全性和流向追蹤。同時(shí)，利用無線駕駛飛機(jī)也可實(shí)現(xiàn)戶外物資的快速盤點(diǎn)。

無人駕駛飛機(jī)

基站和飛機(jī)所采集的信息通過4G公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)睫k公大樓的信號(hào)轉(zhuǎn)換工控機(jī)，數(shù)據(jù)經(jīng)過初步處理后，導(dǎo)入本系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器，經(jīng)過邏輯中間件LOGIC WARE進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和邏輯處理，再同步到資產(chǎn)軟件系統(tǒng)。

信號(hào)轉(zhuǎn)換工控機(jī)

室內(nèi)辦公區(qū)：RFID門口追蹤成套設(shè)備

在不同樓層的門口安裝RFID讀寫器和天線，并配套網(wǎng)絡(luò)攝像頭。帶有RFID標(biāo)簽的任何資產(chǎn)出入門口可自動(dòng)識(shí)別出入的方向，出入信息均被自動(dòng)記錄在案，并拍照留底。所有資產(chǎn)流向和相片均通過本系統(tǒng)的服務(wù)器后臺(tái)程序處理后，同步到資產(chǎn)軟件，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)流向報(bào)表匯總和監(jiān)督追蹤管理。

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(chǎn)品特點(diǎn)：

l 完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)，與本系統(tǒng)軟件兼容性良好；

l 基于Impinj R2000讀寫引擎設(shè)計(jì)；

l 充分支持符合EPC CLASS1 G2、ISO18000-6B/6C標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽；

l 支持ISO-18000-6B/6C協(xié)議；

l 工作頻率860~868MHz/902～928MHz(可以按不同國(guó)家或地區(qū)要求調(diào)整)；

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

l 以廣譜跳頻(FHSS)或定頻發(fā)射方式工作，輸出功率達(dá)至30dBm（可調(diào)）；

l 4個(gè)外接天線接口，支持天線自動(dòng)微調(diào)和天線檢測(cè)；

l 支持應(yīng)答工作模式和自動(dòng)實(shí)時(shí)詢查工作模式；

l 低功耗設(shè)計(jì)，單＋12V電源供電；

l 支持RS232、RJ45（TCPIP）等多種通訊接口，可以選配RS485、USB、WIFI等通信接口。

l 多標(biāo)簽識(shí)別智能算法，至少優(yōu)于進(jìn)口設(shè)備10%的性能。

l 高可靠設(shè)計(jì)，滿足嚴(yán)苛工作環(huán)境要求，連續(xù)工作3年以上不死機(jī)

l 功率在0-33dBm范圍可調(diào)

l 6B標(biāo)簽讀寫性能：

l 一次性讀取216字節(jié)（1728bit）<300ms；

l 一次性寫216字節(jié)（1728bit）<= 3.6S；

l DRM支持，先進(jìn)的防沖撞和抗干擾性能；

l 具有FastTID功能；

l 標(biāo)簽識(shí)讀率>500張標(biāo)簽每秒；

l 模塊安全防護(hù)：具備溫度自動(dòng)檢測(cè)功能，可以進(jìn)行自動(dòng)溫度保護(hù)，功耗保護(hù)；

l 尺寸：200mmx190mmx30mm。

本區(qū)域資產(chǎn)盤點(diǎn)工具為RFID手持PDA。該P(yáng)DA配置windows CE操作系統(tǒng)、wifi、二維碼掃描模塊、超高頻模塊等，能運(yùn)行資產(chǎn)盤點(diǎn)程序，實(shí)現(xiàn)無紙化移動(dòng)作業(yè)盤點(diǎn)；也能通過wifi網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)資產(chǎn)掃描查詢?？刹樵兊劫Y產(chǎn)的狀態(tài)、使用部門使用人等信息，實(shí)現(xiàn)豐富靈活的資產(chǎn)移動(dòng)作業(yè)和無紙化管理。

RFID+掃碼 手持終端PDA

6. 軟件系統(tǒng)研發(fā)

6.1后臺(tái)系統(tǒng)健壯性和可擴(kuò)展性

港口RFID資產(chǎn)管理系統(tǒng)涉及眾多不同通訊標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通訊，所采集數(shù)據(jù)類型多樣，要求本系統(tǒng)的服務(wù)后臺(tái)程序具備健壯性、容錯(cuò)性和可拓展性。

睿豐德RFID資產(chǎn)管理系統(tǒng)后臺(tái)能夠?qū)ν鈬布O(shè)備的數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行正確性判斷，在一定程度上能做到從錯(cuò)誤的輸入推斷出正確合理的輸入。并且兼容4G廣域網(wǎng)絡(luò)、LPWAN低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)、wifi局域網(wǎng)絡(luò)、CAN總線、485總線、網(wǎng)口TCP/IP等主流物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入。

另外，對(duì)于當(dāng)前用戶所需求的資產(chǎn)管理軟件具備良好的擴(kuò)展接口，通過LOGIC WARE模塊靈活實(shí)現(xiàn)對(duì)主流ERP系統(tǒng)、固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)、設(shè)備巡檢系統(tǒng)、運(yùn)輸管理系統(tǒng)、物流分揀系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)、碼頭集裝箱調(diào)度系統(tǒng)等多類系統(tǒng)軟件的兼容。

6.2客制化報(bào)表數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

本系統(tǒng)除了最基本的資產(chǎn)信息建檔新增、狀態(tài)變更、盤點(diǎn)、流轉(zhuǎn)跟蹤、報(bào)廢等全生命周期管理外，也具備客制化的資產(chǎn)報(bào)表統(tǒng)計(jì)和呈現(xiàn)方式。例如根據(jù)用戶的管理目標(biāo)和需求，提供港口設(shè)備巡檢維護(hù)登記表、故障維修成本統(tǒng)計(jì)表、設(shè)備去向登記表等。

6.3 客制化RFID手持PDA程序

成熟的移動(dòng)端PDA程序開發(fā)能力，可以應(yīng)對(duì)客戶各種現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求。

7. 系統(tǒng)預(yù)算（首選方案）

略。

8、港口區(qū)備選方案

本備選方案是針對(duì)降低港口區(qū)2000個(gè)標(biāo)簽成本的需求而制定的，方案選用普通有源標(biāo)簽+多基站覆蓋的方式。它的物資定位原理是在港口區(qū)所需要進(jìn)行物資定位的區(qū)域布置基站，當(dāng)物資經(jīng)過該基站的信號(hào)接收范圍，則被系統(tǒng)識(shí)別為物資處于該區(qū)域。示意圖如下：

關(guān)鍵技術(shù)探討：

（1） 當(dāng)物資處于某一個(gè)基站信號(hào)范圍，系統(tǒng)可判斷為物資處于該區(qū)域；

（2） 當(dāng)物資處于兩個(gè)或者三個(gè)基站的信號(hào)交叉范圍，系統(tǒng)可判斷為物資處于對(duì)應(yīng)的交叉位置；

（3） 系統(tǒng)支持禁止區(qū)域設(shè)置，當(dāng)物資處于某個(gè)預(yù)先設(shè)定的區(qū)域，可觸發(fā)報(bào)警，說明該物資流向異常。這類區(qū)域設(shè)置可用于物資的防盜防流失。

（4） 定位的精準(zhǔn)度取決于基站信號(hào)覆蓋半徑范圍，例如將基站信號(hào)調(diào)節(jié)為800米，那么一個(gè)基站所能覆蓋的圓形區(qū)域圓形區(qū)域直徑就達(dá)1600米。

方案優(yōu)點(diǎn)：標(biāo)簽成本低，普通質(zhì)量30元左右，高品質(zhì)標(biāo)簽38元左右。

方案缺點(diǎn)：相對(duì)于標(biāo)簽盒，本方案無法做到精準(zhǔn)定位，只能是對(duì)港口區(qū)劃分區(qū)域進(jìn)行定位，判斷物資處于哪一個(gè)區(qū)域。另外，如果項(xiàng)目需要對(duì)港口區(qū)全面覆蓋信號(hào)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(jié)約成本考慮，選用本備選方案時(shí)，建議只對(duì)港口區(qū)做關(guān)鍵區(qū)域的信號(hào)覆蓋即可。