解决方案Solution
工业4.0精确位置感知，分米级高精度定位系统
文章来源： 发布时间：2019-07-31 浏览次数： 次
1 引言
上海仁微电子科技股份有限公司的RFID资产实时定位监控系统，能根据固定资产管理范围以及管理目标的大小，配用射频识别技术( RFID )来标示固定资产。系统的主要特点是通过射频技术，对固定资产进行全程跟踪。
2 项目需求及方案
2.1 项目背景
当今企业，无论小型商务性企业还是大型制造性企业无不把固定资产管理纳入到内部成本控制和每年财务统计报表中的重要位置。内部固定资产的成本同时影响着企业外部直接收入的利润率。良好的控制和掌握内部资产情况可以为运作稳定提供强大的支持。资产管理系统包括资产日常管理、资产折旧管理、报表统计、资产申购审批管理、资产清查管理、重点资产管理、系统管理等模块。提供资产增加、减少、转移、租赁、停用、封存、闲置、报废和调拨等管理功能，提供所需各类报表，提供灵活多样的统计和查询。
2.2 需求分析
基于有源RFID技术的资产跟踪管理，主要用于资产设备信息的管理对象和应用对象(即接触、使用、保管资产设备信息的人)的管理。
对重要信息对象标注RFID标签使其成为目标，并将目标数据入库(数据库)，使其成为可以识别的目标，并在不同的管理单元和监控点部署目标识别和数据采集设备——RFID定位基站，对进入阅读器信号覆盖范围内的目标数据进行读取(数据采集平台);通过有线或者无线网络(数据传输平台)将数据传输给管理服务器，通过各种配置的模块对数据进行分析、判断、发布(服务平台);根据模块配置，对目标行为予以响应。实现对重要信息载体、涉及人员、相关行为的安全、有效管理。
资产识别与跟踪系统将从本质上改变以往管理模式，基于对重要信息“过程的管理”，其中不仅包含了对对象本身的管理，更重要的是他能够对重要信息的生成、移动、跟踪、存储、检查等一系列事件的运行过程进行跟踪管理，管理事件始终伴随着事物的发展过程，予以记录、分析、汇总，根据事先制定好的规则进行评估、判断，发出预警、报警。能够事项更加人性化的管理同时摆脱人为因素的干扰，体现“人文科技、人文管理”。
RFID资产实时定位监控系统解决方案
2.3应用方案
我们采用有源电子标签来对应每一个资产，采取特别的模式将电子标签和资产不会轻易分离。管理人员通过该系统可快速存、取、查找定位目标物品，也可实时监控指定区域内的资产位置。
本系统由前端的数据采集设备(有源标签+阅读器)、前台管理系统和后台管理系统三部分组成，以下是对本系统的简单功能说明：
资产标签固定在资产上，作为该资产的唯一身份证件;阅读器可以部署在门口、通道和储藏室以及其他需要重点关注的场所。可以采用两种模式对资产的移动进行监控：一是持续监控，如在储藏室，阅读器会持续采集标签的信号，如果在一段时间内发现标签读取不到，则触发报警信号;另一种是在门口或者通道，如果阅读器采集到事先未经备案的资产移动信号，则触发报警信号。阅读器可以同时处理200个标签的信号采集，并且资产移动时都可以读取到标签发送的信号，系统实时跟踪定位资产。此外，资产是不会自己移动的，所以当资产移动时，一定是有人将其携带出入。当人员携带被监管的资产通过出口时，出口的RFID读写器会识读到人员和资产二者的ID号，并通过服务器查询到此件资产属于监管范围，并且尚未得到离开的授权。门口天线将自动发出声、光警报;服务器向资产管理部门和保安控制室发送这两个ID号所代表的人员和资产信息，并且显示是从哪个监控点流出的。使得相关监管人员尽快到达出现警报的监控点，并进行进一步处理。
2.4方案特点
1) 远距离：阅读距离最远80米，且可以根据实际需要进行调整。
2) 运行稳定：有源卡阅读距离稳定，不易受周边环境影响。而且，有源卡可以有效突破汽车防爆金属网的屏蔽作用，顺利与阅读器交换数据。
3) 支持高速度移动读取，标识卡的移动时速可达100公里/小时。
4) 高可靠性，环境温度-30℃-85℃内能完全正常运行，尤其是在北方低温和南方高温状态下更显优势，可以有效抵抗空气中的灰尘和污染物。
5) 高抗干扰：对现场各种干扰源无特殊要求，安装方便简单。
6) 全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。
7) 超低功耗：使用寿命长，平均成本低，并且对人体安全、更健康，无辐射损害。
3 方案设计
3.1 设计理念
整个系统方案的设计贯穿以下原则：
在设计整个系统时，本着技术先进，架构合理、产品主流、低成本、低维护量作为出发点。
技术的先进性：整个系统选型，软硬件设备的配置均应符合高新技术的潮流，采用全世界最新的Wi-Fi RTLS技术。
架构合理：采用先进、成熟的技术来架构各个子系统，能使其安全平稳的运行，有效的消除各系统可能产生的瓶颈并通过合适的设备保证各子系统具备良好的扩展性。稳定性和安全性是我们最关心的问题，只有稳 定可靠的系统才能确保各设备的正常运行。
稳定性：系统基于稳定、安全、保密的大型数据库，以保证系统运行正常。具有良好的数据共享，实时故障修复，实时备份等完善的管理体系。
安全性：系统采用支持数字加密技术，具有较高高安全性。
产品主流：在设备选型时，主要依据定位环境实际情况结合目前市场上的各类产品选择具有最优性能价格比和扩充能力的产品。
低成本、低维护量：所采用的产品应该是简单，易操作，易维护。系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好一个系统的条件，我们的方案集中了已有的丰富的网络设计、施工经验，以及在数字化图像、语音和数据综合传输领域强大的产品优势，实现所需的设计需求。
兼容性：各系统均为相对开放的系统，不同产品间具有标准接口，并提供多种通讯标准协议，可以便于第三方设备的接入。
模块化：组建各分系统，直到总系统，均严格履行模块化结构方式，以满足系统功能扩充、运行设备的替换、维护，确保系统的高效可靠运行。
扩充性：采用面向对象和模块化的开发技术，可随时根据需要扩充具有其它功能的软硬件模块，具有良好的扩充性。
集中管理：远端现场设备，各分系统集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。
升级维护：系统考虑到将来系统在容量和功能增加修改等的实际需要，定位系统对软件升级可升级，并且操作简单，操作应能由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。
3.2 系统特点
1) 强大的实用功能：固定资产管理系统包括资产增加、变更、报废、毁损、折旧、借出、 归还、分配使用部门、使用部门变更、管理人员设定、资产在部门间调换、 各种报表打印、组合查询等。对于每一件固定资产都可以查询出该资产从购入、入帐、投入使用、使用部门、折旧情况、以至退出使用的全部信息都可以有详尽地记录。动态查询功能可以保证管理人员在第一时间掌握全面的信息资料，资产成批折旧可以减少大量重复劳动并保证了数据的准确 性。自动报表编制打印迅速准确，可以节约大量手工编制报表的时间。固定资产管理系统将原来分散的管理信息集中起来，组合成为一个具有整体功能的管理平台。
2) 先进的射频卡管理方式：每一件新购入资产的相关数据输入计算机以后，都会根据相应软件将信息写入射频卡，射频卡的内容可由用户自己设定，其中包括固定资产名称、购入日期、保管(使用部门)等内容。将射频卡贴在固定资产实物上，既明显地区分固定资产的使用部门，又给盘点带来极大的方便，盘点人员不必通过记录资产编码、核对帐本的方式进行盘点，只须通过专门的射频盘点机对固定资产上的射频卡识读，卡内信息自动存储在射频盘点机中。射频盘点机与超市中所用的相类似，但又有极大的不同，这种射频盘点机是采用电池供电，不必用电线连接，盘点人员可以方便携带到任何地方，进行相互核查，读入的信息存储于射频盘点机中。盘点机中可以存储近2 万条固定资产的编码，使盘点速度提高了90%以上，同时还避免了重复盘点或错盘。读入射频卡信息结束后，将射频盘点机与电脑通过计算机相连接，迅速地获得资产的实际情况，通过组合查询可立即发现资产盈亏等变化情况。
3) 高效的数据传输：固定资产管理系统不但能够在本机查询固定资产情况，还可通过企业内部网(Intranet)以及互联网(Internet)，实现双向传输，使各种信息数据在同一时刻被其他用户共享。4) 独特的权限管理：在固定资产管理系统中充分地考虑到每一个操作员的职责不同，为每一个操作员制定了相应地操作权限，通过用户的身份和密码识别，保证不同操作员只能在其职责范围内进行有限的操作。这样既保证了制度的固定性，又能具有一定的灵活性以加强适应能力。
5) 友好的用户界面、简便易学：采用了Windows 界面的风格及，方便用户的使用，并大量地运Windows 中目录树的风格，使用户对部门上下级归属关系，资产大类和内容关系一目了然。大量的功能提示使用户可以顺利地按要求一步一步完成相应的工作，合理地菜单布置能使用户可以方便地找出自己想要进行的操作。大量的综合数据都以报表和图形的形式出现，能让用户更易于理解和接受。对于从事固定资产管理的人员只须掌握基本的计算机使用知识并且仔细阅读操作说明书就可以在短期内掌握该系统的一般操作。
3.3 功能描述
系统主要特点如下：
3.3.1 实时监控
1) 设备位置信息： 通过电子地图或列表可以显示每个格子内设备的位置信息，可搜索查询。
2) 跟踪指定设备：
地图随着标签的移动自动切换，将鼠标移到标签上可以看到标签的当前状态
3) 设备告警状态信息： 通过电子地图上不同颜色和形状显示设备的报警状态
3.3.2 报警功能
1) 区域报警
a. 越界报警： 可以设置某些区域属于禁区，当设备放入这个区域即未经允许的标签进入将发出报警信息;
b. 与管理信息系统不符报警： 设备的放置位置可以预先设定好，一旦放置的位置和设定的不符，将及时发出报警信息。
2) 消失报警： 标签消失有多种因素(如电池没电或被破坏、标签越过信号覆盖区域等)，可以设置指定标签的消失报警条件和报警级别，如该标签消失了，将会触发相应的报警;
3) 电池低电报警： 可以在系统中设置电量最低界限，一旦标签电量低于这个界限将会发出报警信息;
3.3.3 历史纪录查询
1) 查询位置历史记录：任何资产及人员的位置变化纪录
2) 查询报警历史记录：
3) 查询操作历史记录：关于资产及人员的有关操作
3.3.4 电子地图
1) 地图列表： 增加、查看和修改地图信息;
2) 地图缩放： 地图可以放大和缩小，调整到合适的大小;
3) 地图切换： 跟踪单个标签时地图会自动切换，也可以手动切换地图查看某张地图上的所有标签活动情况;
4) 地图区域管理： 在地图上进行区域划分和管理;
5) 地图上的读写器位置设置——设置读写器在地图上的位置;
6) 位置点设置： 设置需要定位的定位点。
3.3.5 管理功能
1) 资产日常管理功能：主要包括固定资产的新增、修改、退出、转移、删除、拆分计算折旧率及残值率等日常工作。
2) 资产折旧：包括计提固定资产月折旧、打印月折旧报表。
3) 固定资产月报：根据单位、部门、时间等条件查询分类统计月(年)报、本月增加固定资产月报、本月减少固定资产月报、固定资产折旧月报(年报)、并提供打印功能。
4) 固定资产综合查询：可以对单条或一批固定资产的情况进行查询，查询条件包括资产卡片、保管情况、有效资产信息、部门资产统计、退出资产、转移资产、历史资产、名称规格、起始及结束日期、单位或部门。
5) 盘点功能：按照射频盘点机中的数据与数据库中的数据进行核对，并对正常或异常的数据做出处理，得出固定资产的实际情况，并可按单位、部门生成盘盈明细表、盘亏明细表、盘点汇总表。
6) 系统维护功能：由系统管理员对资产分类代码表、退出方式代码表、购置方式代码表、存放地代码表、部门代码表、保管人员表、单位名称表。进行新增、修改、删除等操作;提供操作员对自己密码修改的功能; 系统管理员可以自由地设置下属各个操作员对功能的操作权限。
7) 安全管理功能：提供各种安全管理手段;
口令管理功能：维护帐号和口令;
8) 权限控制功能：将用户划分为不同等级确定用户对系统使用权限，根据不同权限确定不同的操作。
3.3.6 统计报表
1) 标签警告记录——查看所有标签或指定标签的所有警告记录;
2) 查看标签报表——查看标签的重要报警，出入区域次数及停留时间统计;
3) 操作历史记录——查看用户的操作历史记录;
4) 统计各项工作的执行次数、单人的工作情况和闲置时间、每天各岗位的工作高峰期;
5) 对各告警事件发生的时间和区域进行统计分析;
6) 分析标签状态提供闲置警力名单和位置，供所领导参考用警，分析指标由用户自行设置;
7) 根据用户自定义规则，按时间段统计民警巡逻次数、时间段和间隔时间。
3.4 系统集成
本次资产及人员管理及定位系统需要和现有的信息管理系统进行结合，涉及软件对接和二次开发的集成，这项工作另行协商。
3.5 网频RFID实时定位管理系统的扩展功能
网频RFID实时定位管理系统可以应用到很多行业，如物流、监狱、安保、医院、煤矿、隧道、工厂等，其中针对工厂的应用除了可以对移动的资产进行定位以外，还可以对工厂的员工进行定位，如可以实现动态考勤，后天随时掌握员工的位置状态;可以对工厂的保安人员进行定位管理，确定保安是否按照规定时间和路径进行巡更;可以对外来的车辆、访客进行管理，跟踪访客的行走路线，一旦访客进入厂区内的禁区立刻报警等等。
4 方案实施
关于具体方案实施需要参考客户设计要求，并要求客户提供详细的平面图及系统设计需求。
4.1 实施方案设计
4.2 网络部署方案
4.3 系统部署
, 4.3.1 硬件设备
RFID读写器、定位标签
4.3.2 系统硬件
1) 服务器：应用服务器、数据库服务器、备份服务器。
2) 以太网、CAN或485总线交换机
3) 终端显示器
4.3.3 施工附件
1) 集中供电器
2) 超五类线、直流电源线、PVC管或槽
4.3.4 软件环境：
操作系统：Windows Server 2008\ Windows Server 2003\Window Vista \Windows XP
组件：Microsoft .NET Framework 3.5
数据库：Microsoft SQL Server 2005
IIS: Microsoft Internet Information Server 6.0
5 市场应用
1)人员进出自动化管理
2)监狱犯人管理
3)学生进出校园的“家校通”管理
4)煤矿井下人员定位跟踪识别管理
5)医院人员、设备的管理
6)仓库物资进出监管和识别管理
7)集装箱、堆场管理
8)生产工序定点识别及控制管理
9)智能停车场管理、高速不停车收费管理
公检法司