一、概述
隨著經濟的全球化發展趨勢,對于市面上各類商品越來越多,而產品的質量監察管理的工作量和工作難度也不斷提高,這給從事質監工作的單位和人員造成很大困擾。使用傳統型監察手段處理的費用將會越來越高,效率也會越來越低,為了提升質監的工作效率跟上時代進步,需要采用更先進的手段來輔助質監業務處理。
射頻技術的應用可以對樣品、物品的實現有效的監控,通過射頻標簽(TAG)對實物進行標識,將相關信息寫入標簽,從而伴隨實物在質檢過程流動,實現這個過程中的關鍵信息的采集和傳送,在不影響樣品的正常工作和日常工作習慣的同時,減少人為錄入大量信息,從而提高信息的準確性和效率。
結合管理軟件可實現樣品的位移等實時監控,以及對樣品信息的統計和分析等。
通過與質監局的工程師交流后,我們提出了這個初步的解決方案,供質監局管理層參閱。如本方案書中有不清晰或者不正確的地方,可根據實際情況做出調整,并形成新版本的方案。
1.1項目基本目標
經調研,本項目主要實現以下目標:
l 實現樣品在歸檔前實物的動態定位、路徑追溯、統計分析。
l 實現樣品的唯一性電子標簽(TAG)標識,防作弊。
l 實現樣品質監業務流程中各環節。
n 確保樣品抽檢在實地進行,并考慮記錄實地GPS定位信息、實地拍攝的圖片、時間、抽檢對象等信息。
n 解決樣品送檢業務的追溯,并實現此類業務的檢測過程自動化采集信息。
n 實現樣品檢驗室設備使用次數的記錄和統計。
n 實現樣品在單位內各辦公室流轉的自動記錄軌跡,并甄別出對應的狀態(檢驗中、檢驗完畢等)。
n 實現樣品歸檔以及返還樣品單位的記錄。
n 實現樣品檔案一鍵自動盤點功能。
l 實現用戶權限管理機制,在關鍵位置提供權限門禁管理。
l 系統實現標準化接口,可供其他系統接口,具有統一標準,可推廣的特點。
二、質監局樣品智能追蹤管理技術方案
2.1系統的簡述
“樣品智能追蹤管理系統”是一個以RFID自動識別技術、GPS定位、智能傳感、3G/Wifi無線數據通信技術為基礎,結合無線通信網絡、計算機數據庫管理系統、網絡傳輸技術、移動應用技術、智能門禁應用技術等物聯網實現方式,提供安全可控的樣品實物智能識別、實時在線監測、定位追溯、警示聯動、統計報表等功能,實現對質檢業務全方位、精確、智能化的監控管理,低碳、節能、環保,極大優化人力資源介入,有效提高業務運作效率的系統。
2.2系統原理
樣品智能追蹤管理系統,充分利用RFID技術、無線通信傳輸、網絡傳輸等物聯網實現手段,讓物品能夠“開口說話”,從而實現物與物、物與人能夠彼此“交流”的構想。
系統實現的原理是
系統原理框架如下圖:
2.2.1 RFID標簽的選擇
RFID即非接觸自動識別技術,利用射頻信號實現對靜止或移動中物品進行自動識別。一般由兩個部分組成即電子標簽和讀頭。
電子標簽附著在待識別的物品上,當附著電子標簽的物品通過讀頭附近時,讀頭以無接觸的方式將電子標簽中的信息取出,從而實現自動采集物品信息的功能。
RFID的頻段選擇范圍比較大,不同的頻段范圍分為低頻、高頻、超高頻等,其工作的頻率決定著其無線信道的傳輸情況,從而也從總體上決定著RFID系統的性能,因此需要根據需要進行選擇。如下圖所示
本系統對RFID標簽有一定的要求,首先需要達到識讀距離≥1.5米,其次標簽的粘度要強,并且能夠防撕,只要粘貼好的標簽一撕就會損壞,則可避免標簽被移除粘貼到其他樣品上使用。
因此建議使用超高頻(900-915Mhz)、易碎RFID標簽。
2.2.2 RFID識讀設備的選擇
RFID識讀設備可以分為固定式和移動式,固定式就是通過螺絲等工具安裝在一個預先測試好的固定位置,帶RFID的實物則需要經過這個固定位置,從而實現自動識讀,如圖所示:
移動式則是稱之為終端的設備(也叫做PDA),它被操作員攜帶在身上,并可以在不固定的地方進行工作,如圖所示:
根據本項目實際情況,存在固定式和移動式并用,固定式設備安裝到入口和出口,而業務操作中主要使用移動式PDA。
2.3系統的功能設計
1.現場抽樣管理
采用移動式PDA進行工作,該客戶端將3G、RFID讀寫、拍照、GPS等集成在一體。操作人員到現場后首先登錄PDA上的APP客戶端,在APP中填寫目標單位、產品命名、等基本信息,然后按照質監局要求規范,通過APP上的拍照功能實現對現場拍攝,APP系統將通過3G網絡實時上傳數據及照片等信息,并對抽檢樣品生成唯一身份ID,通過APP對RFID標簽寫信息,成功后操作人員將該標簽粘貼到樣品上,并對其拍照確認。隨后質檢人員將樣品帶回,并交到業務室。
2.送樣檢驗管理
部分單位或個人會將商品帶到業務室送檢,對于此類用戶,在業務室處安裝一臺送檢自助機器,用于填寫送檢產品以及送檢單位或個人的信息,并自動生成單據。也可以通過網上樣品追蹤系統預先填寫產品信息生成條碼單據。
3.業務室收樣
對于送檢和抽檢的樣品,業務室工作人員收到送檢樣品后通過固定式RFID發卡器或移動式PDA實現寫RFID標簽,并粘貼。對于抽檢樣品(已有RFID標簽)則通過移動式PDA掃描一次即可。
4.送檢流轉
對于送檢的樣品(含抽檢和送檢),在各部門的入出的門口安裝固定式RFID識別,自動識別樣品的在各部門間的流轉信息。如檢驗過程、歸檔等都通過此方式實現。
5.樣品及報告歸還
對于樣品檢驗完畢后,根據實際情況返還給提交的用戶??赏ㄟ^網上系統將對應的報告發布展示,另外用戶來取報告和樣品時通過移動式PDA上的APP進行歸還掃描即可。
6.樣品檢驗設備使用計次
對于檢驗臺上的關鍵檢驗設備的使用次數,通過安裝固定式RFID近距離識讀器在設備上,當樣品在該設備上進行檢測時,掃描一次樣品RFID標簽,進行計次。
7.樣品檔案室盤點
對于檔案室內存檔的樣品和文件,可通過在計算機端一鍵自動盤點,也可以通過移動終端實現盤點。取決于用戶對使用設備的選擇。
8.質檢狀態編碼標準化設定
考慮到該方案的推廣性,可將質檢狀態編碼命名標準化,如00表示送檢、01表示抽檢等。以后重慶所有的質檢單位使用的樣品狀態都統一,從而實現標準化。
9.對外部系統的接口標準化
樣品智能追蹤系統能獨立運行,同時對外提供標準化接口,接口文件為標準的XML格式,可以為其他系統提供樣品流轉過程中的數據。因為編碼和狀態等命名都是統一的,所以為系統在的推廣實施提供了基礎。從而實現重慶市所有質檢單位檢驗的樣品的標準RFID信息,質監局即可將網上平臺作為統一的數據中心,將所有質檢單位的信息及交互都放在同一平臺處理,實現一個平臺上查詢所有的樣品質檢,以及分析。
2.4系統業務描述
系統的流程相對比較清晰,從RFID生成到各環節采集數據,直至歸檔、返還掃描。業務流程描述如下:
2.5系統數據提供策略分析
2.6系統環境
系統為網絡版,系統正常運行需要以下基本條件:
1) 網絡環境。使用系統的計算機都必須連接在一個網內,能互相通訊,傳輸數據,所有PDA工作環境需要WIFI信號覆蓋。對于外部抽樣使用的PDA則采用3G網絡。
2) 硬件環境。數據庫服務器、應用服務器及客戶端計算機。數據庫服務器是用于安裝數據庫和存儲數據的;應用服務器是用于安裝系統中的服務端,用于與客戶端通訊以及和數據庫交互的軟件服務程序;其他客戶端計算機則是操作人員使用的windows XP或windows7、Wince等操作系統的計算機或終端即可。注:各操作系統的功能對應根據實際系統的設計和應用模式確定。
3) 軟件環境:數據庫采用MSSQL 2008或以上版本。
三、附錄
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HK-701X識讀器是一款超高頻固定式讀寫器,讀寫器支持ISO18000-6C協議,具有超高靈敏度、優異多標簽防碰撞算法、密集讀寫模式、低功耗等優點,可廣泛應用于對讀取速度、多標簽同時大量讀取、密集讀寫環境、復雜組網通信等功能有嚴格要求的中高端應用場合。同時提供標準API用戶接口,幫助客戶將讀寫器簡單快捷地應用于自己項目中。
產品特點:
l 多天線??梢酝ㄟ^高頻電纜外接最多4 個相同或不同增益的平板天線,擴展讀卡有效范圍,降低用戶硬件成本;
l 外形小巧。讀寫器擁有小巧的外形,170mm(長) X145mm(寬) X 36mm(高),大大簡化了在有限空間應用系統中的安裝;
l 工業級產品。該產品需要安裝在室內或防水箱內的工業級產品,工業合金外殼,具抗干擾、抗雷防水能力;高性能。采用獨特的防碰撞算法,實現了極高的多標簽識別能力;
l 豐富的外部接口。支持計算機串口、USB 和以太網口連接。
性能參數 |
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工作頻率 |
902-928MHZ(北美) 920-925MHZ(中國) 860-960MHZ(多國頻率標準可在此范圍類定制) |
支持協議標準 |
EPC C1 GEN2/ISO18000-6C |
掃描標簽方式 |
902MH-928MH 跳頻或定頻(頻率范圍可以設置) |
掃描速度 |
> 250Tags/S |
輸出功率 |
7-31.5dbm,步階1dB |
輸出功率平坦度 |
0.5dB |
識讀距離 |
最大距離:12m (8dBi 天線) |
射頻芯片 |
ImpinJ R2000 |
電氣參數 |
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工作電壓 |
9-24VDC |
工作電流 |
0.6A*12V peak@30dBm(視輸出功率而定) 0.2A*12V(PA 關閉) 35mA*12V(待機狀態) 80uA*12V(深睡眠狀態) |
物理參數 |
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尺寸 |
170mm(長) X 145mm(寬) X 36mm(高) |
重量 |
1.15Kg |
安裝方式 |
壁掛固定式 |
環境參數 |
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工作溫度 |
-20~55℃ |
存儲溫度 |
-20~75℃ |
工作濕度 |
5% - 95% 無冷凝 |
接口參數 |
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通訊接口 |
USB2.0 全速端口(12Mbit/秒)x 1 10/100M Base-T 以太網口 x 1 RS232 x 1 RS485 x 1 |
天線接口 |
四路TNC接口 |
通用輸入/輸出(GPIO) |
1路開關量輸入 2路開關量輸出 |
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HK-709X天線為圓極化定向天線,適用于UHF頻段RFID應用場合。HK-709X天線具有高增益、低駐波等特點,并且外形美觀小巧、采用防水圈與硅膠雙重防水設計、外殼采用加強經緯設計、適合工業惡劣環境使用??煞奖愕膽迷陂T禁、倉儲、物流、零售、制造等UHF頻段的RFID場合中。
性能參數 |
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工作頻率 |
902-928MHZ(可在此范圍類定制) |
電壓駐波比 |
≤1.3:1 |
增益 |
8dBi |
H面HPBW |
70° |
E面HPBW |
70° |
極化 |
圓極化 |
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相對濕度 |
5%-95% |
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輸入阻抗 |
50Ω |
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物理參數 |
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尺寸 |
258mm×258mm×56mm |
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重量 |
0.91kg |
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環境參數 |
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工作溫度 |
-20℃~+70℃ |
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儲存溫度 |
-40℃~+85℃ |
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天線方向圖 |
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E面 |
H面 |
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接口參數 |
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接頭類型 |
N型射頻同軸連接器 |
3.3 近距離RFID一體機 HK-609E
HK-609E是支持網絡方式的近距離超高頻RFID發卡一體機。該設備具有非接觸、不受環境影響、讀寫距離穩定、操作方便等優良特性,用途極其廣泛。它是支持多協議UHF讀寫器,支持ISO18000-6B/6C國際標準協議,能讀寫UCODE、TI、Alien等標簽,并針對主要應用的標簽芯片進行了性能優化。
產品特點:
●桌面式一體化封裝,便于桌面式使用
●可對使用中的標簽進行讀卡、寫卡、授權、格式化等操作
●體積小,方便使用
●具有聲光狀態指示功能
性能參數 |
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工作頻率 |
840MHz~960MHz(工作頻率范圍可配置) |
支持協議標準 |
ISO18000-6B、EPC Class1 GEN 2、ISO10374 集裝箱標準、 TB/T3070-2002 鐵道部行業標準 |
工作方式 |
廣譜跳頻(FHSS)或定頻,可由軟件設置 |
天線 |
內置天線 |
功率平坦度 |
<0.5 dB |
輸出調節范圍 |
可由配套工具軟件調節 |
讀卡方式 |
定時自動讀卡、外觸發控制讀卡或軟件發命令讀卡,讀卡方式可設置 |
識別卡時間 |
單卡識別小于8ms |
讀/寫卡距離 |
讀卡大于40cm,寫卡距離為讀卡的70% |
電氣參數 |
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電源適配器 |
AC輸入:100~240V、50/60Hz 1.2A DC輸出:5V/5A |
物理參數 |
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尺寸 |
140mm×110mm×36mm |
毛量 |
1.11kg |
凈重 |
0.18kg |
材 料 |
工程塑料ASA、鋁 |
顏 色 |
乳白色 |
防護等級 |
IP67 |
安裝方式 |
定制工裝 |
接口參數 |
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通信接口 |
RS-232、USB、RS485、Wiegand26/34/42/50、RJ45 |
3.4 移動采集終端(PDA) HK-900Z
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HK-900Z是工業級物聯網智能手持終端, 該設備設計為三防智能手持機,配置WCDMA 電話方案,同時支持物聯網傳感器:一維二維條形碼(選一)識別器、900M的RFID讀寫器,支持IP65級三防標準,性價比極高。HK-900Z可大量應用于商店柜臺的進銷存、政府移動政務、倉庫的物品管理、藥品管理、零售門店管理、聯營商場電子商務管理、物流管理、訂貨會、入場驗票、快遞手持終端、電力、鐵路、智能交通,等等各類行業。
性能參數 |
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處理器 |
Cortex A9 1.2GHZ 雙核處理器 |
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內存容量 |
ROM:4G RAM:1G |
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操作系統 |
Android 4.2 |
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無線通訊 |
WCDMA(3G標配) |
band 850/2100,Cat.8 HSDPA Cat.6 HSUPA |
WIFI(標配) |
符合IEEE 802.11b/g |
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藍牙(標配) |
符合Bluetooth 4.0 |
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顯示屏 |
4.3寸IPS屏, 分辨率480*800, 高清全視角,陽光下可見 |
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觸摸屏 |
支持多點電容觸摸 |
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指示燈 |
網絡指示燈,充電指示燈 |
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音頻 |
支持語音播報 |
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Micro SD卡 |
支持32G MICRO SD卡 |
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數據安全 |
產品具有防掉電數據安全保護,在完全掉電(卸下電池及不外接電源)的情況下,數據不丟失 |
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GPS指標 |
通道:12通道 接收類型:L1,C/A碼,帶載波相位平滑 重捕獲:< 1s 最新的ASIC芯片;COAST專利算法;EVEREST多路徑抑制技術 誤差范圍: <=10米 |
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輸入法 |
全屏手寫,半屏手寫,筆劃,拼音,數字,字母,符號 |
物理接口 |
高速USB2.0設備端接口,3.5棍插充電接口 |
攝像頭(選配) |
后置500W像素攝像頭, 帶閃光燈 |
手電筒 |
低功耗LED燈照明,應急使用 |
一維條碼(可選) |
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識讀碼制 |
可識讀各種主要一維條碼:Code 39、Code 93、Code 128、Codebar、EAN-13、EAN-8、UPC-A、UPC-E、ITF 14、UCC/EAN-128、ITF 25、Matrix 25、EAN-128、ISBN |
識讀距離 |
0 cm~50 cm |
識讀率 |
首讀率≥99%,誤碼率≤0.01%,拒識率≤0.01% |
二維條碼(可選) |
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Moto-SE4500 |
硬件解碼,解碼速度快,誤碼率≤0.01% |
RFID 參數 |
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超高頻 |
2-3cm以上距離針對EPC C1 GEN2 /ISO18000-6C協議的900MHz的標簽進行讀操作(與標簽和天線有關) |
電池性能 |
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電池 |
4100mAh鋰聚合物電池,待機時間:大于150小時,工作時間:大于8小時,交流適配器充電(1A) |
電池待機時間 |
電池充滿電后,關閉無線通訊功能待機,360小時后,能正常運行 |
電池充電時間 |
充電時間<4.5小時 |
充電工作時間 |
8小時以上(一次充滿電) |
工作環境 |
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操作溫度 |
-20℃~50℃ |
存儲溫度 |
-20℃~70℃ |
相對濕度 |
10%~90%RH,不凝結 |
防護等級 |
IP65 |
物理參數 |
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總重量 |
小于300克(包括電池,不包括充電器) |
機身尺寸 |
148(長)×77.5(寬)×27(厚)± 2 mm |
附件 |
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標配 |
鋰電池1個,充電器1個, USB數據通信線1條 |