电力RFID智能电表仓储管理系统.docx
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电力RFID智能电表仓储管理系统
电力RFID智能电表仓储管理系统（总17页）
RFID智能电表仓储管理系统
设
计
方
案
2012年3月
杭州中瑞思创科技股份有限公司
1概述
前言
为响应国资委提出的利用RFID技术，高效合理的利用和管理国有资产，防止国有资产的流失和浪费的号召，目前电力、通讯、铁路、钢铁等行业国有大中型企业都在积极尝试使用RFID技术进行管理技术的革新。
现代仓储管理已经转变成履行中心，它的功能包括：
传统的仓库管理、交叉转运/在途合并、增值服务流程、退货、质量保证和动态客户服务。
RFID智能电表仓储管理系统是一个实时的计算机软件系统，它能够按照运作的业务规则和运算法则，对信息、资源、行为、存货和分销运作进行更完美地管理，使其最大化满足有效产出和精确性的要求。
这里所称的"仓储"包括生产和供应领域中各种类型的储存仓库和配送中心。
传统的仓储管理运作包括：
收货、上架、补货、拣货、包装、发货。
在目前的竞争环境下，企业必须不断改进以适应供应链竞争的需要。
仓储管理系统按照常规和用户自行确定的优先原则，来优化仓库的空间利用和全部仓储作业。
对上，它通过电子数据交换（EDI）等电子媒介，与企业的局域网联网，由主机下达收货和定单的原始数据。
对下它通过无线网络、手提终端、条码系统和射频数据通信（RFID）等信息技术与仓库的员工联系。
上下相互作用，传达指令、反馈信息并更新数据库，同时，生成所需的条码标签和单据文件。
关于RFID技术
RFID技术是21世纪发展最快的一项高科技技术，随着与传统网络的结合，RFID技术展现出巨大的市场应用潜力，被称为“物联网”和“第二代Internet”。
无线射频识别（RFID）技术是一种非接触式自动识别技术，是英文RadioFrequencyIdentification的缩写。
它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需可视及人工干预，并可工作于各种工作环境。
无线射频识别系统由电子标签（Tag）、读写器（Reader）和天线（Antenna）三部分组成。
具体的工作原理如下图所示：
上位机发送指令使读写器工作，读写通过天线发送射频信号，电子标签接收到射频信号后，转化为电流，供芯片工作，读出内部所储存的数据，经调制后发送出去；天线接收标签反馈的信息并送至读写器，经解调后还原出标签数据，发送给上位机进行处理。
RFID系统工作原理图
需要指出，电子标签不含有电池，它接收到阅读器的电磁信号后经整流为直流电供芯片工作，可做到免维护。
每个电子标签都有全球唯一的ID号，且有用户数据区可供用户写入信息，它的重量轻、体积小，寿命非常长、价格便宜，通过合理的加工工艺可以实现大规模批量生产。
RFID技术将为数据采集的应用带来重大的变革，射频识别技术优势在于：
1．可长距离读取数据。
2．无需可视，环境适应性好，穿透力强；
3．识读准确率高，近乎100%，远远高于条形码的识读率；
4．识读速度快，最快每秒可同时读取数百个电子标签；
5．可识别高速运动物体；
6．可重复读、写数据；
7．使用寿命长（10万次读写），信息存储量大，耐用性强，不易损坏。
作为一种在迅速发展并具有广阔应用前景的先进识别技术，RFID技术在读取数量、读取距离和读取正确率等诸多方面均强化许多，且在应用层面上也更为广泛，是一项将取代条码且具有广泛应用领域的技术，势必成为下一代识别技术的主流。
对推动RFID技术的应用最有影响的是最近美国国防部（DOD）和全球最大的连锁超市WAL-MART全面采用符合EPC标准的无源式超高频（UHF）RFID电子标签，以提高其物流管理效率和降低成本。
因此，RFID技术被列为本世纪十大重要技术项目之一，世界各国无不全力发展。
2智能电表RFID与条码管理功能对比
条码扫描出入库
目前，电力公司的原始仓库管理系统使用条形码技术进行电表数据采集。
使用条形码技术采集数据需要仓库工作人员对每只需要出入库的电表进行单独扫描，而且扫描的时候条码枪光束必须对准电表标签条形码表面，条形码表面必须保持清洁、整齐，这样就导致了电表在仓库出入库的时间、工作效率非常低。
由于电表是双层放置电表周转箱，所以在扫描电表条码的时候工作人员需要把底层电表翻出来进行扫描操作，这样给工作人员带来很大的不便，而且大大的降低了仓库管理人员的工作效率，增加工作量。
电表扫描的时候不停的翻动对电表的外观将会有磨损，影响了电表的质量。
有时候不小心电表跌落在地将会导致电表的直接报废，给仓库管理增加了成本。
仓库管理人员每扫描一只电表条形码数据就需要实时上传到数据中心同时进行数据校验，在网络状态不好的情况下出入库工作将无法正常进行下去或者工作进度非常缓慢。
由此可以看出条形码技术越来越不满足现代化仓库的高效率管理，对仓库管理中的数据采集技术到了升级的时候了。
条形码的载体是纸张，因此容易受到水、油渍、灰尘等污染，容易受到折损。
条形码技术基本没有穿透性，条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码数据，而且条形码技术一次只能扫描一个条形码，对于大批量的电表出入库仓库，条形码技术根本满足不了。
条形码技术满足不了现代化仓库的工作需求，由此造成了仓库管理环节中的一个短板，使得仓库管理工作效率始终提不高。
电子标签数据采集出入库
使用RFID技术对电表电子标签进行扫描时，电表可以随意摆放，对电表标签表面的灰尘要求可以不严格。
RFID技术可以同时扫描整箱电表电子标签数据，扫描完毕后才把数据整体上传和校验。
数据整体上传和校验在网络不正常的情况下可以先保存在本地计算机上，等到网络正常的时候再进行上传和校验工作，这样就可以到达不影响出入库的工作进度。
由于RFID数据采集技术可以做到整箱数据采集所以大大节省了电表出入库的工作时间，最大程度上提高仓库管理工作的效率。
RFID扫描设备可同时读取多个 RFID电子标签，理想效果可以同时扫描百个以上电子标签。
RFID技术在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。
RFID电子标签对水滴、油和化学药品等物质具有很强抵抗性，对标签数据的读取环境要求不是很苛刻。
在被覆盖的情况下， RFID技术能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。
由于 RFID承载的是电子式信息，其数据内容可以有密码保护，使其内容不易被伪造及变更。
近年来， RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。
它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、资产信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个信息系统管理流程。
下面为RFID设备扫描电表电子标签现场操作图：
RFID出入库
RFID移动扫描设备使的工作人员操作起来工作量减少了很多，不需要在电表周转箱翻动电表，只要把电表以箱为单位放入RFID扫描器就可以完成数据采集工作了。
技术优势
RFID技术相比条码技术的优势在于数据采集时间缩短，读取精度提高，对电表表面的清洁程度要求不是很严格。
RFID技术可以每秒读取多达20只电表电子标签，而且RFID技术可以穿透电表读取底层电表电子标签的数据信息。
下面以10箱（24只一箱）电表入库来进行条码技术和RFID技术的工作时间、强度比较。
一箱电表共24只，10箱电表则240只。
条码扫描枪扫描一只电表的条形码需要约2秒钟，扫描240只电表则需要约480秒钟，加上电表的移动、搬箱、数据上传、校验时间使用条码枪入库240只电表总共需要约980秒钟（约16分钟），而且这样的工作强度会使仓库工作人员容易疲劳。
使用RFID技术扫描一箱电表（24只电表）需要约2妙，扫描10箱则需要20秒钟，加上搬箱、数据上传、校验的时间，使用RFID技术扫描240只电表总共需要的时间约200秒钟（约3分钟），而且这种工作模式的强度不容易使仓库工作人员疲劳，工人连续工作的时间加长。
条形码扫描技术在工作时间上是RFID技术的5倍左右，工作强度约5倍以上。
由以上计算比较可以看出RFID技术相比条形码技术在工作强度、工作时间上都有非常大的优势。
下面为统计列表：
项目
RFID技术
条形码技术
扫描一个电表时间
2秒
2秒
一次扫描电表数量
24个
1个
扫描电表所需时间
20秒
480秒
搬运、校对时间
180秒
500秒
总耗费时间
200秒
980秒
3系统方案
设计目标
采用RFID技术结合网络、数据库和信息管理等技术，为仓库管理者提供基于RFID技术的新型的仓库信息化管理。
最大程度上提高仓库的出入库效率。
系统实施的目标：
1、建立完整的电表仓库计算机管理系统，实现电表电子标签打印、信息写入、电子标签张贴、数据采集、数据汇总统计、信息分析、查询、报表等整个流程的管理。
2、高速防冲撞机制能同时百分百读取24只电表电子标签，提高电表出入库的效率。
箱标签完成对电表标签进行捆绑，以便电表的多种出库模式。
3、电表出库实现条码扫描枪、批量RFID采集、以箱为单位数据采集、直接箱号输入等出库模式。
4、可以快速完成仓库盘点，及时掌握仓库库存。
系统设计
1、系统组成
本系统是集成RFID自动识别技术、计算机软件及控制技术、网络技术为一体的创新型项目。
系统大致应包括数据中心、RFID打印机、电表供应商电子标签粘贴、电表入库、盘点、电表出库、统计查询，等几大功能模块，具体见下图：
系统功能图
2、系统网络结构
该系统主要有前端标签编码分配、电子标签打印、信息写入，电子标签粘贴，电网公司仓库电表仓储管理，电网公司仓库管理系统数据中心三个主要功能模块组成。
这三个功能模块的分布可以集中也可以分散在不同的单位。
工作流程
主管部门根据销售需求分配指定电表序列号码。
电表序列号码由主管部门分配给电子标签供应商。
供应商根据编码进行标签打印和信息写入。
打印好的电子标签由电表生产厂家在生产线进行粘贴。
粘贴好电子标签的电表配送给相应的供电局仓库。
由此就进入了电网公司的RFID仓储管理信息系统。
对需要出入库的电表可以通过RFID设备进行出入库数据采集。
当粘贴有电子标签的电表通过扫描设备时，天线以微波通讯的方式与电子标签进行双向数据交换，从电子标签上读取相关信息（读取与现有条形码内容相同的信息），并把数据信息实时的传送到数据中心。
1、编码分配
电表电子标签的编码需主管上级部门进行按需分配。
主管上级部门把规划好的电表电子标签编码发送给电子标签打印部门。
开始了仓库RFID管理的第一步。
2、电子标签打印、信息写入
电表电子标签的打印、信息写入工作可以由RFID标签供应商完成，以保证标签信息的正确。
也可以由电表生产工厂完成打印工作，这样节省了电子标签的流通环节减少系统运营成本。
电子标签打印需要由专业的RFID打印机完成，在打印的同时把电表编码写入电子标签数据存储区。
电子标签表面可以根据需要选择字体和图标。
除了电表需要粘贴电子标签以外，电网公司的电表周转箱也需要粘贴一个箱电子标签，该项工作需要由电网公司自己负责完成。
箱电子标签主要是负责捆绑电表数据信息，为管理系统后面的工作环节增加方便，提供操作效率。
3、电子标签粘贴
电表电子标签粘贴工作必须由电表厂家完成比较方便。
电子标签供应商把打印好的发送到相应的电表厂家，电表厂家在电表生产线末端对电表进行电子标签粘贴工作。
电子标签粘贴工作一定要保证编码的正确配对，以免造成电网的仓储管理混乱。
电表生产厂家把粘贴好电子标签的电表运送到电网公司仓库进行入库、校验等工作。
4、电表入库
电网公司仓库接收到生产厂家的电表需要进行仓库管理的正常工作流程。
粘贴由电子标签的电表入库需要通过RFID专业扫描设备进行数据采集作为管理系统的唯一数据源。
电表入库可以有两种模式选择：
一、批量入库；二、单箱入库。
批量入库首先把需要入库的电表以箱为单位，通过RFID移动扫描设备，当所有需要入库的电表全部扫描完成后，再进行数据上传、校验工作。
批量入库模式操作方便、工作速度快，但是批量入库模式没有了箱标签捆绑的保证，所有批量入库的电表默认为存放在1号电表箱。
批量入库有可能造成不合格的电表出现在仓库难以辨认、排查，只有在出库的严格检查才可以把不合格的电表清除进行重新入库。
对于批量入库的电表则必须要进行批量出库操作。
单箱入库相比较批量入库在速度上稍慢，操作也比较简便。
单箱入库的最大优势在于可以把电表和箱号捆绑入库，这样操作就保证了电表入库的精确操作，把不合格的电表在入库环节排查出来，禁止进入仓库，以此保证仓库的电表全部为合格电表。
在入库环节严格把关就可以最大程度上减少出库环节的工作量，减少出库操作错误，提高出库效率。
5、电表盘点
电表盘点主要是查看电表的数量和在仓库的电表编码。
电表盘点只需要使用RFID手持设备扫描电表箱号就可以查看电表是否在库，数量是否齐全。
6、电表出库
电表出库可以有多种模式选择，是操作最方便的环节。
对于批量入库的电表必须的选择批量出库模式。
批量出库时查找不合格电表稍微麻烦一些，这样有点增加现场工作人员的工作量。
一般建议尽量少用批量出库模式。
对于以单箱捆绑入库的电表就可以选择两种模式出库极为方便快捷。
首先对于单箱入库的电表可以采用RFID手持机扫描箱号进行单箱出库，这样操作非常简单。
RFID手持机扫描箱电子标签号码需要工作人员进入仓库对箱标签进行扫描操作，这样操作就可以对仓库的电表出库进行有效的出库规划。
第三种出库方式就是在营销系统界面直接输入箱电子标签号码也可以直接进行出库操作。
直接输入箱号码出库只需要把出库的电表箱号按顺序排列好就可以在办公室直接操作出库不需要工作人员去仓库扫描，但是这种操作方式需要工作人员对仓库的电表摆放和电表位置非常熟悉才不会给仓库管理带来麻烦和错误。
综合以上的情况可以看出，使用RFID管理技术在电表出入库管理上大大的减少工作量，极大的提高仓库管理工作效率，减少错误操作的可能。
7、电表查询
电表的一些相关的详细信息查询可以在电网公司营销系统上面完成。
营销系统可以把仓库内每只电表的详细信息显示给工作人员，为工作人员的下一步操作做出正确的判断。
8、数据中心
该管理系统的数据中心由营销系统开发人员创建、维护、管理。
RFID仓库管理系统只需要把重要的电表数据发送给数据中心即可。
数据中心负责仓库电表数据的安全保护工作。
9、接口软件
接口软件在该项目里面也承担了很大的作用，接口软件是RFID扫描设备和电网公司营销系统结合的桥梁。
接口软件主要负责把通过RFID扫描设备的电表电子标签信息全部发送到数据中心进行记录保存。
这个接口软件具有批量出入库、单箱出入库两种模式供仓库管理人员选择。
接口软件启动的时候默认为是单箱出入库模式，如果用户需要批量出入库的话则需要进行模式选择。
该软件界面友好、操作简单容易掌握软件的操作技巧。
4系统实施
项目建设内容
将电表采用周转箱存放，电表和周转箱安装有电子标签，出入库环节输送带上安装RFID读写装置，读写电表和周转箱的电子标签信息，工作人员就可根据读写电子标签信息进行出入库。
读写系统由光电传感器控制读卡，通过以太网和数据库服务器进行数据交换。
安装部署
1、入库环节
在此环节部署RFID固定式读写设备、电表和周转箱标签信息读写关联软件。
具体内容包括：
RFID固定式读写设备安装调试
电脑操作台安装调试
2、出库环节
此环节部署RFID固定式读写设备、操作电脑、批量出库读写软件。
具体内容包括：
RFID固定式设备安装调试
电脑操作台安装调试
设备部署方案
1、入库读写装置
入库读写装置：
2、出库读写装置
出库读写装置：
3、设备总体分布
序号
设备名称
数量
分布位置
备注
1
RFID固定式读写器
2
仓库出入库各1套，备用1套
固定设备构成：
（读写器、侧装天线、顶装天线、射频电缆）。
2
光电传感器
8
固定式读写器旁边
开关机读卡控制
3
天线罩
4
出入库各2个
定制
4
RFID手持机
2
盘点
5
电子标签
若干
粘贴于智能电表及包装箱体
电表、箱体身份识别
主要设备介绍
1、RFID固定式读写器
该设备为定制产品，下面为详细参数：
产品名称：
读写器
工作频率范围：
920MHz～928MHz
工作温度：
-20℃～+70℃
储存温度：
-40℃～+80℃
空中接口协议：
EPCC1G2/ISO18000—6C
自带操作系统，能支持简单应用软件
丰富的网络通信功能，适合组网应用
超强抗干扰能力，能在恶劣电磁环境下工作
能同时读取100个以上的电子标签
2、电子标签
产品名称：
电表标签
尺寸：
17mmX
工作模式：
R/W（可读写）
工作频率：
902MHz～928MHz
读写距离：
0～10m（与不同的天线相配合）
工作温度：
－20℃～70℃
通信协议：
EPCC1G2/ISO18000—6C
3、RFID天线
产品名称：
天线
频率范围：
902～928MHz
极化方式：
圆极化
驻波比：
≤
天线增益：
接头方式：
N型
4、RFID手持机
五级触摸屏
IP65防护等级
操作温度-10°~50°
空中接口协议:
EPCC1G2/ISO18000—6C
输出功率：
15-30dBm
系统环境准备
1、RFID固定设备
网络：
需要为每台RFID固定设备布置一个网口、分配一个IP地址。
电源：
为RFID固定设备供电，为光电传感器供电，220V。
2、控制PC
网络：
需要为控制PC布置一个网口、分配一个IP地址。
电源：
为控制PC供电，220V。
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