如何利用RFID技术打造出高效可用的被装物资仓储管理系统？
一、概述
多年来，物流业作为支撑国民经济发展的基础性、战略性产业，得到政府和企业的高度重视，持续高速发展，我国现代物流体系逐步建立健全。现代物流对推动经济社会转型发展、服务人民生产生活，灾难事故、卫生公共安全事件等重大灾害应急救援，以及部队日常工作生活、重大军事行动保障等，都发挥着不可或缺的重要作用。
二、需求分析
基于RFID技术的智能仓储管理系统是在传统的仓储管理的工作方式和流程中加入RFID终端设备和电子标签，来实现数据采集并完成库内作业管理工作。从仓库管理的核心流程中：入库—库内作业—出库—库存控制，实现更高效精确的管理。有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现完善的仓储信息管理。
根据对实际仓储管理流程的分析，基于RFID的仓储管理系统应满足以下几个方面的需求：
仓储管理：智能仓储需要能够对仓库中的货物进行精准管理，包括货物的入库、存放、出库、移动等操作。同时支持多种入库和出库方式，如手工、自动化等。
物资跟踪：仓储物资需要精确的跟踪和管理，智能仓储需要提供对货物进行跟踪的能力，包括对货物的位置、数量、状态等信息进行实时监测，保证数据的准确性和安全性。
数据分析：智能仓储需要能够通过对数据进行分析，提供货物存储和出入库等方面的报告和预测，例如在货物库存量低于安全库存量或者货物过期时，系统能够提供警示作用，帮助管理单位进行决策。
储存效率；及时快速响应需求，需要储存效率要求较高。应考虑到如何利用物理空间和人力资源最大化地提高储存效率，如合理规划仓库内的货架、货位等存储结构，选用立库、平库等存放方式，采用先进的自动化技术等。
安全保障：智能仓储需要有完善的安全保障措施，包括防火、防盗、防爆，防泄密等，利用加密手段保障信息安全，配置信息化监控报警系统与安全加密设备，实现全局安全保障，同时对管理人员进行安全培训。
智能化：智能仓储需要提供先进的设备支持，配合输入输出设备，利用RFID技术对库存信息自动化采集，实现库存管理的无纸化作业，提高货物查询的准确性和盘点作业的质量，加快货物出入库速度，增加库存中心的吞吐量，减低库存管理的成本。
基础环境：部分场景的仓储有着严格的环境要求，主要是保证存储物资的质量和使用寿命。应根据不同类型的物资所需环境制定相应的措施，如恒温、恒湿、通风、除尘等，必要时针对不同的场景进行改造，以满足存储要求。
环境保护：智能仓储需要考虑环保因素，在物流过程中尽可能减少能源消耗和废弃物产生，部分标签重复利用，减少纸张的使用，最大程度的保护环境。
拓展能力：智能仓储需要具有支持各种设备和软件的系统集成能力，以实现数据的共享和交换。
三、建设思路
按照项目的建设目标，将仓储管理系统的实施规划分为：咨询、规划、设计、安装四个阶段。
项目咨询
了解项目基本需求及项目现场基本情况，针对仓库内部基础配套设施。
库位规划
针对仓库空间情况，对仓库的储区及作业区进行重新布局并对储位设计进行合理规划。
详细设计
详细设计阶段主要基于硬件设备初步部署方案、库位的初步规划方案结合实际业务流程对仓储管理信息化系统进行详细设计。
安装实施
依据详细设计阶段出具的详细设计方案、安装实施方案进行仓储管理信息化系统的软件开发，以及硬件设备、可信局域网络设备等安装调试工作。
四、关键技术
4.1 RFID技术介绍
RFID是一种新型的信息技术，可以实现数据与信息非接触快速传送。目前已广泛应用于固定资产管理、载体管理、物资管理、生产制造、仓储物流等领域，为这些领域带来了极大的技术革新，特别是在仓储管理领域，因为高效、稳定、非可视远程识别等技术特性，极大的提高了物资仓储的管理水平与盘点效率。
RFID技术是一种非接触的自动识别技术，利用射频信号及空间藕合、传输特性，实现对静止或移动物品的自动识别。近年来，国内外RFID技术发展迅速，随着成本的不断降低，RFID取代传统磁卡、IC卡和一、二维条码已成为技术趋势与行业共识，RFID行业已经成为信息产业中成长最快的市场之一。
4.2 RFID技术优势
与传统的识别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，操作方便快捷。同条形码相比，射频识别标签具有防水、防磁、读取距离远、标签数据可加密、便于改写等优点。
读写速度快：采用非接触方式，无方向性要求，标签进入磁场，识读器即可时读取其中的信息，通常在几毫秒就完成一次读写。
安全性高：RFID是按照国际统一的电子产品代码的编码制，在出厂前就固化在芯片中的、不重复40位的唯一识别内码，不可复制和更改。该技术很难被仿冒、侵入，使用国产芯片更加安全。
多标签同时识别：优秀的防碰撞机制，可同时处理多个标签，实现批量识别，最多每秒可识读上百个，并能在运动中进行识别。
性能优越：可以储存永久性数据和非永久性数据，数据可动态更新，反复使用（擦写10万次，读无限次），使用寿命长（20年或读写10万次），耐高低温，能适应各种工作环境和工作条件，尤其适用于油污、粉尘、放射等恶劣环境。
五、整体方案设计
5.1设计原则
方案设计遵循以下原则：
（1）安全性。系统具有实时的数据备份功能，自我校验和纠错功能，可以保证数据的存储及读取的安全以及数据交换的安全和一致性，可根据客户要求对网络中传输的数据采取必要的加密措施。
（2）可靠性。系统要支持长时间、高负荷的运行，要求软/硬件平台、应用逻辑两方面都稳定可靠，同时，系统架构的合理性也至关重要。
（3）实时性。系统能快速响应整个系统的请求动作，快速进行数据处理和运算。系统的最长响应时间不超过3秒，平均响应时间不超过1秒。
（4）扩展性。系统有很好的扩展功能，有良好的兼容性、可移植性和升级前景，能够通过功能扩展以适用其它多元化业务的需要。
（5）先进性。系统设计应采用先进的、成熟的且可持续发展的技术方法，并充分体现先进的管理思想和理念，可根据客户要求系统支持国产化数据库和Mysql、DB2、Oracle、SQL Server等数据库平台，服务器的操作系统可根据客户要求支持国产化操作系统和Windows Server、Linux等。
（6）整体性。整个系统充分考虑了业务系统与各个自动化设备的整体性。
（7）操作简便性。系统人机界面友好，操作简便，提示简洁清晰。
5.3WMS仓储管理
5.3.1总体架构
RFID智能仓储管理系统主要以RFID射频识别技术进行物资信息的识别、存储、管理；通过WAPI无线网络和有线信号网络的远端传输、分布、交换与控制，将多个仓库均连入系统；通过仓储管理系统软件实现仓储管理和物资调拨操作，方便后勤机关把握物资的储备和消耗情况，实现对物资的统一管理。RFID智能仓储管理系统主要由WMS和硬件设备等部分组成：
1）WMS：仓储管理系统，入出库单据信息、库存信息、盘点操作管理。
2）手持式RFID设备应用系统：利用RFID射频识别技术，实现出入库管理、库存管理、快速盘点。
3）硬件设备：设备包括RFID射频识别设备及物理搬送设备。
5.3.2仓库规划设计
5.3.2.1仓库环境设计
仓库改造按照总体可控、便于实施的要求，在不改变原有建筑阶段最大限度利用原有设备设施，减少二次改造工程量。做到差异化配置资源，合理协调库房区和辅助支撑空间配置。
仓库改造以业务需求为导向，差异化配置资源，按照需求配置，根据实际情况调整改造方案；在满足功能空间基本适用需求的前提下，严格控制装修建设标准和工程造价标准；综合运用科技手段，充分考虑到自然环境的影响，运用合理的热工、通风和空调设计，达到节能环保的效果；在建筑装修施工技术方面积极推广节能新技术、新工艺；在装饰装修材料方面使用节能环保的新型建筑材料及绿色装饰装修材料；在满足使用需求和经济性的条件性，最大程度做到兼具简洁和美观；充分利用设计理念，通过质感对比、色彩对比、丰富空间变化，提高空间视觉感受。
5.3.3核心设备
5.3.3.1 RFID多协议工业平板
鲲鹏·卓识系列RFID多协议工业平板兼容ISO/IEC 18000-63、EPC Global C1 Gen2、GJB 7377.1A-2018、GB/T 29768-2013等主流协议，具有识读准确率高、识读速度快、识读距离远、轻便灵活等特点。
| RFID多协议工业平板参数 | |
| 协议标准 |
GJB 7377.1A-2018、GB/T 29768-2013、 ISO/IEC 18000-63、EPC Global C1 Gen2（可选） |
| 工作频率 | 920 ~ 925 MHz |
| 读取距离 | 3 ~ 7米（与标签类型和现场环境有关） |
| 操作系统 | Android 10.0 |
| CPU处理器 | 高速八核 64位处理器，主频2.0 GHz |
5.3.3.2 RFID手持式读写器
鲲鹏·卓识系列RFID手持式读写器是鲲鹏信息拥有自主知识产权的全国产化高性能手持式读写产品，具有识读准确率高、识读速度快、识读距离远、便捷轻便、使用灵活等特点。
| RFID手持式读写器参数 | ||
| CPU处理器 | 国产CPU，高速八核 / 2.2GHz | |
| 操作系统 | 适配国产操作系统，可安装Android 11 | |
| 协议符合性 | 高频协议 | ISO/IEC 14443A/B、ISO/IEC 15693 |
| 超高频协议 |
GJB 7377.1A - 2018、GJB 7377.2 - 2011、 ISO/IEC 18000-63、EPC Global C1 Gen2 以上任意两标准组合、全协议 |
|
| 工作频率 |
13.56 MHz 920 ~ 925 MHz 2400 MHz ~ 2483.5 MHz |
|
| 数据安全性 | 支持COB卡加密 | |
| WLAN | WIFI / WAPI | |
| 通信协议 | 支持中国电信、中国联通、中国移动常用移动通信协议 | |
| 存储容量 |
4GB RAM，64GB ROM（标配） 6GB RAM，128GB ROM 8GB RAM，256GB ROM |
|
| 显示屏 | 6.0″（分辨率1080×2340）电容式触摸屏 | |
5.3.3.3 RFID固定式读写器
鲲鹏·卓识系列RFID固定式读写器是鲲鹏信息拥有自主知识产权的国产化高性能固定式读写器产品，具有识读准确率高、识读速度快、识读距离远、群读能力强等特点。
| RFID固定式读写器参数 | |
| 协议符合性 |
GJB 7377.1A-2018、GB/T 29768-2013、 ISO/IEC 18000-63、EPC Global C1 Gen2 |
| 数据安全性 | 支持COB卡加密，保障数据安全 |
| 读取距离 | 0 - 20米（取决于天线、标签配置与现场环境） |
| 写入距离 | 0 - 10米（取决于天线、标签配置与现场环境） |
| 频率范围 | 920 ~ 925 MHz |
| 发射功率 | 0 ~ 33 dBm，步进1 dBm |
| 频率准确度 | ≤ ±20 ppm |
| 占用信道带宽 | ＜ 250 kHz |
| GPIO接口 |
2路光耦输入 2路光耦输出（单路默认12 V，可选5 V、3.3 V，电流＜30 mA） |
5.3.3.4 RFID发卡器
鲲鹏·卓识系列RFID桌面式发卡器是鲲鹏信息拥有自主知识产权的国产化高性能发卡器产品，具有识读准确率高、识读速度快、体积小巧、即插即用等特点。
| RFID发卡器参数 | |
| 协议符合性 |
GJB 7377.1A-2018、GB/T 29768-2013、 ISO/IEC 18000-63、EPC Global C1 Gen2 |
| 数据安全性 | 支持COB卡加密，保障数据安全 |
| 天线接口 | 内置单天线 |
|
发射机频谱模板 （ACPR） |
Adjacent channel：-40dBc； Alternative channel：-60dBc； |
| 标签 RSSI | 支持 |
| 最快标签读写速度 | ＜ 1s |
5.3.3.5RFID标签打印机
鲲鹏·卓识系列 RFID标签打印机是鲲鹏信息拥有自主知识产权的高性能超高频射频识别RFID标签打印机，支持ISO/IEC 18000-63、EPC Global C1 Gen2、GJB 7377.1A - 2018等主流协议，具有识读准确率高、打印速度快、批量读写、准确率高、方便快捷、可机外供卷等特点。
| 桌面款RFID标签打印机 | |
| 协议符合性 | GJB7377.1A-2018、ISO/IEC 18000-63、EPC GlobalC1Gen2 |
| 数据安全性 | 支持COB卡对写入标签数据加密、锁定 |
| 可靠性 | 符合GJB150A-2009，10项 |
| 打印方式 | 热敏、热转印（可选） |
| 分辨率 | 203 dpi/300 dpi（可选） |
| 最高打印速度 | 8 ips（203.2 mm）/ 6 ips（152.4 mm/s） |
| 最大打印宽度 | 108 mm/105.6mm |
| 最大打印长度 | 4000 mm/2000 mm |
| 标签卷尺寸 |
宽度：最大4.5″（116 mm），最小0.8″（20 mm） 外径：最大5″(127 mm) 内径：最小1″(25.4 mm) |
| 标签厚度 | 0.06～1.5mm (0.002″～0.06″)，包括底纸厚度 |
| 碳带尺寸 |
最大外径：2.75″(70 mm) 内径：1″(25.4 mm)或 0.5″(12.7 mm) 最大宽度：4.3″（110 mm） 最大长度：300 m |
5.3.3.6 RFID电子标签
| 纸质标签 | 用于纸箱等非金属物资或包装箱 |
 |
| 柔性抗金属标签 | 用于金属物资或包装箱 |
 |
| PCB标签 | 用于托盘 |
 |
由于行业应用环境不同，货物的种类、规格繁多。需要适用于不同大小规格的RFID电子标签，以满足不同应用环境下的需求。仓库管理一般采用超高频（UHF）电子标签。标签内部含有防冲突机制，可适用于多标签识别的应用场合，数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。
5.6可视化展示平台
智慧仓储数据可视化，打造二维/三维仿真仓储物流中心，实现物流精细化管理。
通过可视化系统快速获取设备的运行情况，货物出／入库、物料库存量等仓库日常管理业务也能做到实时查询与监控，减少不必要的时间损耗，从而提高生产效率。
审核编辑 黄宇
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