第一篇：基于射頻識別技術(shù)(RFID)的倉庫管理
射頻識別技術(shù)與倉儲編碼實訓(xùn)報告
題目
姓
名
趙艷艷
專業(yè)班級 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)S13-1班
指導(dǎo)教師
完成時間
2015年1月
天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 制
2015.1
摘 要
某大型制造企業(yè)，目前使用的是人工書寫單據(jù)的倉儲管理方式，這種方式不但繁瑣、容易造成人為損失，且人工及配送成本非常高。隨著企業(yè)規(guī)模擴大，產(chǎn)成品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，且整個市場對產(chǎn)品的個性化要求也日益提高，隨之而來的是如何管理好庫存。而一個結(jié)合了無線射頻技術(shù)（RFID）的倉庫系統(tǒng)可以從根本上解決倉庫管理的問題。RFID技術(shù)不但免除了跟蹤過程中的人工干預(yù)，且在節(jié)省大量人力的同時極大的提高了工作效率。這種系統(tǒng)可以大大的簡化物品的庫存管理，滿足信息流量不斷增大和信息處理速度不斷提高的需求。倉庫管理系統(tǒng)由業(yè)務(wù)管理軟件、RFID標簽發(fā)行系統(tǒng)和RFID標簽識別采集系統(tǒng)組成，這幾個系統(tǒng)互相聯(lián)系，共同完成倉庫管理的各個流程。此倉庫管理系統(tǒng)是基于SQL大型數(shù)據(jù)庫，采用組件式開發(fā)的三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在充分理解庫存管理業(yè)務(wù)的需求后，結(jié)合RFID技術(shù)，對原有業(yè)務(wù)流程進行改造和重新設(shè)計。優(yōu)化的業(yè)務(wù)流程模塊包括收料管理、入庫管理、移庫管理、出庫管理與盤點管理，并繪制了改造后的業(yè)務(wù)流程圖。將整個倉庫管理系統(tǒng)與射頻識別技術(shù)相結(jié)合，能夠高效地完成各種業(yè)務(wù)操作，改進倉庫管理，提升效率及價值。
關(guān)鍵詞：倉庫管，RFID，業(yè)務(wù)流程改造
目 錄
第一章 項目背景及意義....................................................1 第二章 需求分析...........................................................2
2.1 倉庫管理系統(tǒng)的用戶需求............................................2 2.2倉庫管理系統(tǒng)的功能性需求描述......................................2 2.3倉庫管理系統(tǒng)的非功能性需求描述....................................3 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計......................................................5
3.1 倉庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)................................................5 3.2 倉庫管理系統(tǒng)的架構(gòu)................................................5 3.3 系統(tǒng)設(shè)計要點......................................................6 第四章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)....................................................7
4.1 收料管理..........................................................7
4.1.1收料通知單...................................................7 4.1.2 收料管理描述及業(yè)務(wù)流程圖....................................7 4.2入庫管理...........................................................9
4.2.1外購入庫單...................................................9 4.2.2入庫管理描述及業(yè)務(wù)流程圖.....................................9 4.3移庫管理..........................................................10 4.3.1倉庫調(diào)撥單（移庫）：........................................10 4.3.2移庫管理描述及業(yè)務(wù)流程圖....................................11 4.4出庫管理..........................................................13 4.4.1領(lǐng)料通知單（出庫單）：......................................13 4.4.2出庫管理描述及業(yè)務(wù)流程圖....................................13 4.5盤點管理..........................................................15 4.5.1庫存盤點....................................................15 4.5.2盤點管理描述及業(yè)務(wù)流程圖....................................15 第五章 系統(tǒng)應(yīng)用效果評價.................................................17
5.1倉庫管理系統(tǒng)與RFID技術(shù)結(jié)合......................................17 5.2作業(yè)流程的改進與保持.............................................17 第六章 研究成果..........................................................18 主要參考文獻.............................................................19
第一章 項目背景及意義
現(xiàn)在本企業(yè)的倉庫還是通過在貨架上貼手寫卡片來區(qū)分貨位，這是一件費時費力的工作，而且還經(jīng)常出現(xiàn)取錯貨物和多次重復(fù)取貨等的錯誤。由于面臨來自全球和地區(qū)日趨激烈的競爭，提高生產(chǎn)效率、降低運營成本,對于企業(yè)來說將至關(guān)重要，其中庫存管理將是制造型企業(yè)中控制生產(chǎn)成本的關(guān)鍵問題之一。庫存就是金錢，是財務(wù)報表上的重要事項，管好庫存就是管好企業(yè)的錢財 [1]。隨著企業(yè)規(guī)模擴大，產(chǎn)成品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，且整個市場對產(chǎn)品的個性化要求也日益提高，隨之而來的問題是面對每天都要重復(fù)進行的收貨、出入庫、移庫和盤點的工作，如何才能快速的完成大批量貨物的快速核對、收??？在企業(yè)具有一定規(guī)模的倉庫中，怎樣才能快速地找到指定的貨物？盤點一定要停業(yè)才能進行嗎？對于倉庫進行停業(yè)盤點所造成的損失是顯而易見的，也是企業(yè)絕對不愿意承受的，但是不進行盤點又無法真實地掌握庫房的情況，這同樣是企業(yè)的管理者所不愿意面對的。有沒有可以在不影響企業(yè)正常工作的情況下進行庫房盤點的辦法呢？本文基于RFID技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)基于此無線射頻技術(shù)基礎(chǔ)上的倉庫管理系統(tǒng)，以達到對原有業(yè)務(wù)流程進行改造和重新設(shè)計來解決以上問題。1
第二章 需求分析
此大型制造企業(yè)，在倉庫管理中存在以下幾個問題：由于生產(chǎn)組織模式采用被動的“推”式生產(chǎn)模式，造成庫存原材料、成品品種眾多，數(shù)量巨大，庫存管理難度大，物料數(shù)量大占用較多存儲空間，不但增加管理成本，而且物料短缺情況還是時有發(fā)生；庫存管理工作粗放，管理方式仍采用較多手工方式，工作量大，且對人員數(shù)量需求較多，容易造成庫存統(tǒng)計錯誤；庫存帳物不符現(xiàn)象時有出現(xiàn)，但不能及時發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象；物流管理中暴露的問題不能及時反映及時解決，例如：物料不準確、BOM錯誤等，缺乏有效手段，進行問題匯報和溝通；協(xié)調(diào)性較差，沒有信息系統(tǒng)的支持。隨著基于RFID（射頻識別技術(shù)）技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)的應(yīng)用，可以從根本上解決庫存管理問題。RFID技術(shù)不但免除了跟蹤過程中的人工干預(yù)，且在節(jié)省大量人力的同時極大的提高了工作效率[2]。這種系統(tǒng)可以大大的簡化物品的庫存管理，滿足信息流量不斷增大和信息處理速度不斷提高的需求。2.1 倉庫管理系統(tǒng)的用戶需求
倉庫管理系統(tǒng)是針對本企業(yè)倉庫物料的收料、入庫、移庫、出庫和盤點查詢等方面工作而開發(fā)的管理軟件，根據(jù)企業(yè)的要求，實現(xiàn)倉庫的收料管理、入庫管理、移庫管理和盤點管理及用戶管理等功能。用戶通過相應(yīng)的模塊，對倉庫里物料的基本情況進行更新、刪除和查詢，對物料的收料、入庫、移庫、出庫和盤點進行管理，對各功能模塊明細進行查詢，對使用該系統(tǒng)的用戶進行更新、刪除和查詢，對庫存數(shù)量進行查詢，用戶通過簡單的作即可輕松的管理倉庫。2.2倉庫管理系統(tǒng)的功能性需求描述（1）用戶管理
對有權(quán)使用該系統(tǒng)的用戶的基本情況數(shù)據(jù)進行更新、查詢等作，實現(xiàn)用戶管理功能。用戶分級管理，分別具有不同的權(quán)限；具有分組管理用戶的功能。可以針對用戶分配軟件模塊使用權(quán)限。（2）物料管理
對倉庫里所有物料的種類（包括名稱、廠家等信息）進行更新、刪除和查詢等操作，實現(xiàn)物料管理功能。物料可以動態(tài)添加種類，支持批次管理，支持多計量單位變換。（3）倉庫管理
對倉庫里物料貨物實現(xiàn)收料、入庫、移庫、出庫和盤點管理，要求能導(dǎo)出每種功能模塊的單據(jù)，方便用戶進行物料管理，并能提供收料、入庫、移庫、出庫和盤點的明細，方便用戶查詢。（4）庫齡分析
提供物料使用情況和呆滯情況的分析，為業(yè)務(wù)人員制定采購計劃提供依據(jù)，提供其他分析報表，提高倉庫管理水平。2.3倉庫管理系統(tǒng)的非功能性需求描述
系統(tǒng)支持射頻輸入和手工輸入兩種方式，以防射頻系統(tǒng)不穩(wěn)定時影響生產(chǎn)活動。系統(tǒng)要求與PDM和財務(wù)系統(tǒng)集成，能夠通過系統(tǒng)接口方式獲得物料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件部分要求模塊化設(shè)計實現(xiàn)，維護簡便穩(wěn)定可靠。
手持部分需要結(jié)實耐用，能夠在惡劣的環(huán)境中使用（下雨、下雪等）。手持部分在無外接電源情況下，需要至少連續(xù)工作10小時以上。
圖1 基于RFID技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)功能
第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計
3.1 倉庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖2 倉庫管理結(jié)構(gòu)圖
倉庫管理系統(tǒng)由業(yè)務(wù)管理軟件、RFID標簽發(fā)行系統(tǒng)和RFID標簽識別采集系統(tǒng)組成，這幾個系統(tǒng)互相聯(lián)系，共同完成倉庫管理的各個流程。后臺倉庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，RFID識別采集是實現(xiàn)管理功能的基礎(chǔ)和手段。后臺管理系統(tǒng)由中心數(shù)據(jù)服務(wù)器和管理終端組成，是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，負責(zé)與手持機通訊，將手持機上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并插入到后臺業(yè)務(wù)倉儲管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，對標簽管理信息、發(fā)行標簽和采集的標簽信息集中進行儲存和處理[3]。3.2 倉庫管理系統(tǒng)的架構(gòu)
此倉庫管理系統(tǒng)是基于SQL大型數(shù)據(jù)庫，采用組件式開發(fā)的三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。三層結(jié)構(gòu)分別為：
數(shù)據(jù)庫：管理賬套數(shù)據(jù)的讀寫。中間層：用于賬套管理的工作。
表示層：用戶日常直接操作界面和手持設(shè)備。
3.3 系統(tǒng)設(shè)計要點
在充分理解庫存管理業(yè)務(wù)的需求后，結(jié)合RFID技術(shù)，對原有業(yè)務(wù)流程進行改造和重新設(shè)計。業(yè)務(wù)處理模式盡量與原有模式相同，只是操作方式上在手持設(shè)備上進行。系統(tǒng)操作融入作業(yè)的每個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使作業(yè)人員能夠?qū)崟r與系統(tǒng)進行交互，獲得系統(tǒng)信息支持，系統(tǒng)也能實時采集到關(guān)鍵作業(yè)數(shù)據(jù)，以供關(guān)聯(lián)系統(tǒng)進行快速有效處理。
無線處理系統(tǒng)設(shè)計原則操作簡單、信息充足、處理效率高。無線設(shè)備與原有系統(tǒng)最大的區(qū)別還在于手持設(shè)備可以支持一定程度上的離線處理。當系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)或主機發(fā)生故障時，操作人員可以使用離線處理模式，繼續(xù)進行日常作業(yè)，不過功能會受到一定限制，作業(yè)數(shù)據(jù)會被保留在手持設(shè)備本地，當網(wǎng)絡(luò)或主機故障恢復(fù)后，系統(tǒng)可以自動進行同步保存離線處理時的數(shù)據(jù)。從而使系統(tǒng)故障對企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的影響降低。
RFID倉儲管理系統(tǒng)由業(yè)務(wù)管理軟件、RFID標簽發(fā)行系統(tǒng)和RFID標簽識別采集系統(tǒng)組成，這幾個系統(tǒng)互相聯(lián)系，共同完成庫存管理的各個流程。根據(jù)企業(yè)的具體需求，在各原料倉庫中使用倉庫管理系統(tǒng)、基于條碼技術(shù)的自動識別技術(shù)和無線移動處理技術(shù)，提高倉庫作業(yè)的效率和信息處理實時性，使管理者可以及時便捷地獲取各類物料流動信息[4]。
第四章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
4.1 收料管理 4.1.1收料通知單
收料通知單是采購部門在物料到達企業(yè)以后，登記由誰驗收、由哪個倉庫入庫等情況的詳細單據(jù)，便于物料的跟蹤與查詢（如圖3所示）。它是采購訂單的重要執(zhí)行單據(jù)，其不僅要處理與采購訂單直接關(guān)聯(lián)的執(zhí)行情況，還要處理外購入庫單與采購訂單間接關(guān)聯(lián)的執(zhí)行情況，起到承上啟下的業(yè)務(wù)管理作用。它可以通過手工錄入、單據(jù)關(guān)聯(lián)、單據(jù)復(fù)制等多種途徑生成。在實際業(yè)務(wù)處理中，可以由收料通知單生成外購入庫單及退料通知單等[5]。
圖3 收料通知單
4.1.2 收料管理描述及業(yè)務(wù)流程圖
采購部生成收料申請單，并打印收料申請單條碼，然后物料運輸?shù)絺}庫。倉庫收貨員使用無線移動設(shè)備（手持設(shè)備）掃描收料申請單條碼，無線移動設(shè)備依據(jù)收料申請單從倉庫管理系統(tǒng)下載所掃描的收料申請單的物料信息，物料信息包括：物料條碼、物料名稱和收貨數(shù)量，并指定物料是否是急件以及是否需要檢驗。倉庫收貨員使用無線移動設(shè)備掃描入庫申請單中指定的物料條碼，錄入數(shù)量，如果物料具有托盤則要掃描托盤條碼。從倉庫管理系統(tǒng)查詢所掃描物料的可用庫位信息，選擇物料存放的庫位，如果存放在該庫位上的物料需要檢驗，則要錄入物料檢驗的數(shù)量。
倉庫操作員掃描完收料申請單上指定的物料后提交到倉庫管理系統(tǒng)進行相應(yīng)的處理，提交的信息包括物料條碼、實際收貨數(shù)量，托盤條碼和庫位條碼，并指定物料在各個庫位上檢驗的數(shù)量，提交后收料操作完成[6]。
圖4 收料管理流程圖
4.2入庫管理 4.2.1外購入庫單
已經(jīng)收料的物料，在檢驗員執(zhí)行質(zhì)檢后，操作人員根據(jù)質(zhì)檢合格單將采購合格數(shù)量與收料通知單關(guān)聯(lián)生成外購入庫單（如圖5所示）。外購入庫單通常是確認貨物入庫的有效證明文件。外購入庫單包括藍字外購入庫單和紅字入庫單，紅字外購入庫單是藍字外購入庫的反向單據(jù)，代表物料的退庫。外購入庫單的常用增加方式有手工新增和關(guān)聯(lián)生成方式兩種。
圖5 外購入庫單
4.2.2入庫管理描述及業(yè)務(wù)流程圖
入庫時，倉庫操作員根據(jù)訂貨清單清點檢查每一件貨品，檢查合格后交給倉庫保管員送入庫房。倉庫保管員持手持機掃描已完成收貨操作的入庫申請單條碼，無線移動設(shè)備從倉庫管理系統(tǒng)中下載所掃描的入庫申請單的物料收貨信息，物料信息包括：物料條碼、物料名稱、收貨數(shù)量以及托盤條碼，并指定物料是否需檢驗以及檢驗是否完成，同時標識物料是否為急件。倉庫操作員根據(jù)物料收貨信息，掃描物料條碼、庫位條碼并錄入數(shù)量，如果物料具有托盤則要掃描托盤條碼。倉庫操作員掃描完收貨信息中指定的物料后提交到倉庫管理系統(tǒng)進行相應(yīng)的處理，提交的信息包括：物料條碼、入庫數(shù)量及托盤條碼并指定物料是否為急件，完成后入庫操作完成。
圖6 入庫管理流程圖
4.3移庫管理
4.3.1倉庫調(diào)撥單（移庫）：
倉庫調(diào)撥單是確認貨物在倉庫之間流動的書面證明。它是體現(xiàn)庫存業(yè)務(wù)狀態(tài)的重要單據(jù)，倉庫管理系統(tǒng)的最大特色是以獨立于企業(yè)物流的有形的單據(jù)流轉(zhuǎn)代替業(yè)務(wù)中無形的存貨流轉(zhuǎn)軌跡，從而將整個業(yè)務(wù)流程統(tǒng)一為一個有機整體。系統(tǒng)為倉庫調(diào)撥單提供了手工錄入、關(guān)聯(lián)生成或復(fù)印生成等多種生成方法，系統(tǒng)為調(diào)撥單單據(jù)的處理提供了新增、審核/反審核、作廢、打印、引出等多項操作功能（如圖7所示）。
圖7 倉庫調(diào)撥單
4.3.2移庫管理描述及業(yè)務(wù)流程圖
倉庫操作員生成物料移庫單，并在移庫單上指定物料移庫的最終目的地，并打印移庫單條碼。倉庫操作員使用無線移動設(shè)備掃描移庫單條碼，無線移動設(shè)備從倉庫管理系統(tǒng)中下載所掃描移庫單的物料移庫信息，移庫信息包括：物料條碼、物料名稱、托盤條碼以及庫位條碼并指出該庫位是否被設(shè)置為日常盤點的庫位。倉庫操作員根據(jù)物料移庫信息掃描物料條碼、移出庫位條碼，錄入移庫數(shù)量，如果物料具有托盤則要掃描托盤條碼，然后，掃描移入庫位條碼和托盤條碼。如果所掃描的移出庫位被設(shè)為日常盤點的庫位，則需要錄入該庫位上該物料移出后還剩余的數(shù)量。倉庫操作員掃描完移庫單中指定的物料信息后提交物料移庫信息到倉庫管理系統(tǒng)中作相應(yīng)的處理，移庫信息包括：物料條碼、移入移出的托盤條碼和庫位條碼以及庫位上物料的剩余數(shù)量（庫位被設(shè)置為日常盤點庫位），完成后移庫操作完成。
圖8 移庫管理流程圖
4.4出庫管理
4.4.1領(lǐng)料通知單（出庫單）：
領(lǐng)料通知單是體現(xiàn)庫存業(yè)務(wù)的重要單據(jù)，是物料出庫的重要憑證（如圖9所示）。對領(lǐng)料單的生成，系統(tǒng)提供了關(guān)聯(lián)投料單的自動生成、人工新增等多種方法，對零料的領(lǐng)取方法系統(tǒng)提供了單件領(lǐng)料、工序領(lǐng)料、配套領(lǐng)料、批量領(lǐng)料等多種方法，企業(yè)可根據(jù)實際情況靈活應(yīng)用。車間人員到倉庫進行生產(chǎn)領(lǐng)料，倉庫人員核對領(lǐng)料單上的數(shù)量和發(fā)料倉庫無誤后，發(fā)料并保存領(lǐng)料單。如果選擇“嚴格按投料單發(fā)料”系統(tǒng)參數(shù)時，倉庫發(fā)料人員所發(fā)的物料不得大于投料單上的應(yīng)發(fā)數(shù)量，否則領(lǐng)料單不能保存。
圖9 領(lǐng)料單
4.4.2出庫管理描述及業(yè)務(wù)流程圖
倉庫操作員制作出庫單，并打印出庫單條碼。倉庫操作員使用無線移動設(shè)備掃描出庫單條碼，無線移動設(shè)備到倉庫管理系統(tǒng)中下載所掃描的出庫單的物料出庫信息，出庫信息包括：物料條碼、物料名稱、庫位條碼、物料托盤條碼以及出庫數(shù)量。倉庫操作員依據(jù)出庫單的物料信息掃描物料條碼、庫位條碼并錄入數(shù)量，如果物料具有托盤則要掃描托盤條碼。倉庫操作員掃描完出庫單中指定的物料后將出庫信息提交到倉庫管理系統(tǒng)作相應(yīng)的處理，提交的信息包括：物料條碼、實際出庫數(shù)量、庫位條碼、托盤條碼以及生產(chǎn)批次和工位條碼。
圖10 出庫管理流程圖
4.5盤點管理 4.5.1庫存盤點
庫存盤點是處理與庫存數(shù)據(jù)相關(guān)的日常操作的信息管理的綜合功能模塊，主要備份盤點數(shù)據(jù)、打印盤點表、輸入盤點數(shù)據(jù)、編制盤點報告表等處理功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的備份、打印、輸出、錄入單據(jù)等。它是對賬存數(shù)據(jù)和實際庫存數(shù)據(jù)進行核對的重要工具，是保證企業(yè)賬實相符的重要手段。4.5.2盤點管理描述及業(yè)務(wù)流程圖
倉庫操作員制作盤點單，并打印盤點單條碼。倉庫操作員使用無線移動設(shè)備（手持設(shè)備）掃描盤點單條碼，無線移動設(shè)備從倉庫管理系統(tǒng)中下載所掃描的盤點單的盤點物料信息，盤點物料信息包括：物料條碼、物料名稱、物料所在庫位條碼以及物料在該庫位上的數(shù)量。倉庫操作員掃描盤點單上指定的物料條碼、物料所屬的庫位條碼并錄入該物料在庫位上的實際數(shù)量，如果物料具有托盤則要掃描托盤條碼。倉庫操作員掃描完盤點單上指定的物料后提交盤點的物料信息到倉庫管理系統(tǒng)中進行相應(yīng)的處理，提交的信息包括：物料條碼、庫位條碼以及數(shù)量，提交完成后盤點操作完成。
圖11 盤點管理流程圖
第五章 系統(tǒng)應(yīng)用效果評價
在本解決方案中，使用無線移動處理技術(shù)和RFID技術(shù)解決企業(yè)在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中信息實時處理和數(shù)據(jù)采集自動化的要求。無線移動處理技術(shù)可以使操作人員在作業(yè)過程中第一時間將作業(yè)信息采集到系統(tǒng)中，或得到信息系統(tǒng)對作業(yè)的智能化支撐。
5.1倉庫管理系統(tǒng)與RFID技術(shù)結(jié)合
RFID技術(shù)在制造企業(yè)執(zhí)行層系統(tǒng)的應(yīng)用價值在于提升作業(yè)效率和信息的自動化精確獲取。當倉庫管理系統(tǒng)引入了RFID技術(shù)，在企庫存管理各環(huán)節(jié)，可以獲得更多的自動化數(shù)據(jù)采集，功能控制。操作工人可以不必在工作的同時執(zhí)行數(shù)據(jù)采集的動作，可以全身心的投入生產(chǎn)作業(yè)中，從而作業(yè)效率也得到提高。這一點對進行大批量作業(yè)的制造企業(yè)顯得尤其重要，雖然一個手工掃描或按鈕動作只需要1-2秒，但對于一個作業(yè)節(jié)拍只有十幾秒的企業(yè)來說，那就是一種重要的提高了。由于RFID標簽的能存儲較大容量的數(shù)據(jù)的特性，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更多的交互性控制，使得一些在原先完全基于條碼技術(shù)時的難點瞬時迎刃而解，使得企業(yè)物流數(shù)據(jù)可以環(huán)環(huán)相扣，順暢流動。當然限于目前RFID設(shè)備的成本問題，要想完全實現(xiàn)利用RFID技術(shù)帶來的優(yōu)點，必須要付出高成本的代價，因此我們只能做些局部的嘗試。但日后隨著技術(shù)的提升和普及，成本問題一定會得到解決。5.2作業(yè)流程的改進與保持
對原有的庫存管理作業(yè)方式，在本解決方案實施以后將得到較大的改變，在每一個日常作業(yè)環(huán)節(jié)中融入信息系統(tǒng)的支持與指導(dǎo)，使其成為作業(yè)的一部分，雖然從表面上看增加了作業(yè)人員的操作步驟，但卻大大增加了每次作業(yè)的正確性和受控性，所以從最終的效果來看，這樣的改變是增加了整體作業(yè)的績效的。對于這樣的改進，在信息系統(tǒng)設(shè)計與實施的時候是所必須的。
第六章 研究成果
? 將整個倉庫管理系統(tǒng)與射頻識別技術(shù)相結(jié)合，能夠高效地完成各種業(yè)務(wù)操作，改進倉庫管理，提升效率及價值；
? 提高物品出入庫過程中的識別率，可不開箱檢查，并同時識別多個物品，提高出入庫效率；
? 縮減盤點周期，提高數(shù)據(jù)實時性，實時動態(tài)掌握庫存情況，實現(xiàn)對庫存物品的可視化管理；
? 采用射頻技術(shù)能大大提高揀選與分發(fā)過程的效率與準確率，并加快配送的速度，減少人工、降低配送成本；
? 精確掌握物資情況，優(yōu)化合理庫存。
主要參考文獻
[1] 馬士華，林勇?！豆?yīng)鏈管理（第2版）》，機械工業(yè)出版社，2005 [2] 張革軍．RFID技術(shù)在供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用．自動識別技術(shù)與應(yīng)用，2005 [3] 王小敏，《基于RFID技術(shù)的庫存管理系統(tǒng)研究》，對外經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)，碩士論 文，2006 [4] 李鐵克，《制造執(zhí)行系統(tǒng)模型綜述與分析》，冶金自動化，2003年，第四期 [5] 陳啟申，《ERP-從內(nèi)部集成起步》，電子工業(yè)出版社，2005 [6] 植俊文，《基于RFID的MES系統(tǒng)設(shè)計》，廣東工業(yè)大學(xué)，碩士論文，2006
第二篇：RFID技術(shù)原理及其射頻天線設(shè)計
RFID技術(shù)原理及其射頻天線設(shè)計
近年來人們開始開發(fā)應(yīng)用非接觸式IC 卡來逐步替代接觸式IC 卡,其中射頻識別(RFID , radio frequency identification)卡就是一種典型的非接觸式IC卡，然而,RFID 在不同的應(yīng)用環(huán)境中需要采用不同天線通訊技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的.自1970 年第一張IC 卡問世起, IC 卡成為當時微電子技術(shù)市場增長最快的產(chǎn)品之一,到1996 年全世界發(fā)售IC 卡就有7 億多張.但是,這種以接觸式使用的IC 卡有其自身不可避免的缺點,即接觸點對腐蝕和污染缺乏抵抗能力,大大降低了IC 卡的使用壽命和使用范圍.近年來人們開始開發(fā)應(yīng)用非接觸式IC 卡來逐步替代接觸式IC 卡,其中射頻識別(RFID , radio frequency identification)卡就是一種典型的非接觸式IC卡,它是利用無線通信技術(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)與IC 卡之間數(shù)據(jù)交換的,顯示出比一般接觸式IC 卡使用更便利的優(yōu)點,已被廣泛應(yīng)用于制作電子標簽或身份識別卡.然而,RFID 在不同的應(yīng)用環(huán)境中需要采用不同天線通訊技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的.這里我們將首先通過介紹RFID 應(yīng)用系 統(tǒng)的基本工作原理來具體說明射頻天線的設(shè)計是RFID 不同應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵,然后分別介紹幾種典型的RFID 天線及其設(shè)計原理,最后介紹利用Ansoft HFSS 工具來設(shè)計了一種全向的RFID 天線.RFID 技術(shù)原理
通常情況下, RFID 的應(yīng)用系統(tǒng)主要由讀寫器和RFID 卡兩部分組成的,如圖1 所示.其中,讀寫器一般作為計算機終端,用來實現(xiàn)對RFID 卡的數(shù)據(jù)讀寫和存儲,它是由控制單元、高頻通訊模塊和天線組成.而RFID 卡則是一種無源的應(yīng)答器,主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成,其中RFID 芯片通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路 ,有的甚至將天線一起集成在同一芯片上.圖1 射頻識別系統(tǒng)原理圖 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理是RFID 卡進入讀寫器的射頻場后,由其天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)升壓電路作為芯片的電源,同時將帶信息的感應(yīng)電流通過射頻前端電路檢得數(shù)字信號送入邏輯控制電路進行信息處理;所需回復(fù)的信息則從存儲器中獲取經(jīng)由邏輯控制電路送回射頻前端電路,最后通過天線發(fā)回給讀寫器.可見,RFID 卡與讀寫器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過程中起關(guān)鍵的作用是天線.一方面,無源的RFID 卡芯片要啟動電路工作需要通過天線在讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場中獲得足夠的能量;另一方面,天線決定了RFID 卡與讀寫器之間的通訊信道和通訊方式.目前RFID 已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,且有國際標準:ISO10536 ,ISO14443 , ISO15693 , ISO18000 等幾種.這些標準除規(guī)定了通訊數(shù)據(jù)幀協(xié)議外,還著重對工作距離、頻率、耦合方式等與天線物理特性相關(guān)的技術(shù)規(guī)格進行了規(guī)范.RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的標準制定決定了RFID天線的選擇,下面將分別介紹已廣泛應(yīng)用的各種類型的RFID 天線及其性能.RFID 天線類型
RFID 主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型3 種基本形式的天線.其中,小于1 m 的近距離應(yīng)用系統(tǒng)的RFID 天線一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線,它們主要工作在中低頻段.而1 m 以上遠距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型的RFID 天線,它們工作在高頻及微波頻段.這幾種類型天線的工作原理是不相同的.2.1 線圈天線
當RFID 的線圈天線進入讀寫器產(chǎn)生的交變磁場中,RFID 天線與讀寫器天線之間的相互作用就類似于變壓器,兩者的線圈相當于變壓器的初級線圈和次級線圈.由RFID 的線圈天線形成的諧振回路如圖2所示,它包括RFID 天線的線圈電感L、寄生電容Cp和并聯(lián)電容C2′,其諧振頻率為: ,(式中C 為Cp 和C2′的并聯(lián)等效電容).RFID 應(yīng)用系統(tǒng)就是通過這一頻率載波實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊的。常用的ID1 型非接觸式IC 卡的外觀為一小型的塑料卡(85.72mm ×54.03 mm ×0.76 mm),天線線圈諧振工作頻率通常為13.56 MHz.目前已研發(fā)出面積最小為0.4mm ×0.4 mm 線圈天線的短距離RFID 應(yīng)用系統(tǒng).圖2 應(yīng)答器等效電路圖
某些應(yīng)用要求RFID 天線線圈外形很小,且需一定的工作距離,如用于動物識別的RFID.線圈外形即面積小的話,RFID 與讀寫器間的天線線圈互感量M就明顯不能滿足實際使用.通常在RFID 的天線線圈內(nèi)部插入具有高導(dǎo)磁率μ的鐵氧體材料,以增大互感量,從而補償線圈橫截面減小的問題.2.2 微帶貼片天線
微帶貼片天線是由貼在帶有金屬地板的介質(zhì)基片上的輻射貼片導(dǎo)體所構(gòu)成的 ,如圖3 所示.根據(jù)天線輻射特性的需要,可以設(shè)計貼片導(dǎo)體為各種形狀.通常貼片天線的輻射導(dǎo)體與金屬地板距離為幾十分之一波長,假設(shè)輻射電場沿導(dǎo)體的橫向與縱向兩個方向沒有變化,僅沿約為半波長(λg/ 2)的導(dǎo)體長度方向變化.則微帶貼片天線的輻射基本上是由貼片導(dǎo)體開路邊沿的邊緣場引起的,輻射方向基本確定,因此,一般適用于通訊方向變化不大的RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中.為了提高天線的性能并考慮其通訊方向性問題,人們還提出了各種不同的微帶縫隙天線,如文獻[5,6]設(shè)計了一種工作在24 GHz 的單縫隙天線和5.9 GHz 的雙縫隙天線,其輻射波為線極化波;文獻[7,8]開發(fā)了一種圓極化縫隙耦合貼片天線,它是可以采用左旋圓極化和右旋圓極化來對二進制數(shù)據(jù)中的‘1’和‘0’進行編碼.圖3 微帶天線
2.3 偶極子天線
在遠距離耦合的RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中,最常用的是偶極子天線(又稱對稱振子天線).偶極子天線及其演化形式如圖4 所示,其中偶極子天線由兩段同樣粗細和等長的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成,信號從中間的兩個端點饋入,在偶極子的兩臂上
將產(chǎn)生一定的電流分布,這種電流分布就在天線周圍空間激發(fā)起電磁場.利用麥克斯韋方程就可以求出其輻射場方程:
式中Iz 為沿振子臂分布的電流,α為相位常數(shù), r 是振子中點到觀察點的距離,θ為振子軸到r 的夾角,l 為單個振子臂的長度.同樣,也可以得到天線的輸入阻抗、輸入回波損耗S11、阻抗帶寬和天線增益等等特性參數(shù).圖4 偶極子天線
(a)偶極子天線;(b)折合振子天線;(c)變形偶極子天線
當單個振子臂的長度l =λ/ 4 時(半波振子),輸入阻抗的電抗分量為零,天線輸入阻抗可視為一個純電阻.在忽略天線粗細的橫向影響下,簡單的偶極子天線設(shè)計可以取振子的長度l 為λ/ 4 的整數(shù)倍,如工作頻率為2.45 GHz 的半波偶極子天線,其長度約為6 cm.當要求偶極子天線有較大的輸入阻抗時,可采用圖4b的折合振子.RFID 射頻天線的設(shè)計
從RFID 技術(shù)原理和RFID 天線類型介紹上看,RFID 具體應(yīng)用的關(guān)鍵在于RFID 天線的特點和性能.目前線圈型天線的實現(xiàn)技術(shù)很成熟,雖然都已廣泛地應(yīng)用在如身份識別、貨物標簽等RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中,但是對于那些要求頻率高、信息量大、工作距離和方向不確定的RFID 應(yīng)用場合,采用線圈型天線則難以設(shè)計實現(xiàn)相應(yīng)的性能指標.同樣,如果采用微帶貼片天線的話,由于實現(xiàn)工藝較復(fù)雜,成本較高,一時還無法被低成本的RFID 應(yīng)用系統(tǒng)所選擇.偶極子天線具有輻射能力較強、制造簡單和成本低等優(yōu)點,且可以設(shè)計成適用于全方向通訊的RFID 應(yīng)用系統(tǒng),因此,下面我們來具體設(shè)計一個工作于2.45 GHz(國際工業(yè)醫(yī)療研究自由頻段)的RFID 偶極子天線.半波偶極子天線模型如圖4a 所示.天線采用銅材料(電導(dǎo)率:5.8e7 s/ m ,磁導(dǎo)率:1),位于充滿空氣的立方體中心.在立方體外表面設(shè)定輻射吸收邊界.輸入信號由天線中心處饋入,也就是RFID 芯片的所在位置.對于2.45 GHz 的工作頻率其半波長度約為61mm ,設(shè)偶極子天線臂寬w 為1 mm ,且無限薄,由于天線臂寬的影響,要求實際的半波偶極子天線長度為57mm.在Ansoft HFSS 工具平臺上, 采用有限元算法對該天線進行仿真,獲得的輸入回波損耗S11 分布圖如圖5a 所示,輻射場E 面(即最大輻射方向和電場矢量所在的平面)方向圖如圖5b 所示.天線輸入阻抗約為72 Ω ,電壓駐波比(VSWR)小于2.0 時的阻抗帶寬為14.3 % ,天線增益為1.8.圖5 偶極子天線
(a)回波損耗S11;(b)輻射方向圖
從圖5b 可以看到在天線軸方向上,天線幾乎無輻射.如果此時讀寫器處于該方向上,應(yīng)答器將不會做出任何反應(yīng).為了獲得全方位輻射的天線以克服該缺點,可以對天線做適當?shù)淖冃?如在將偶極子天線臂末端垂直方向上延長λ/ 4 成圖4c 所示.這樣天線總長度修改為(57.0 mm + 2 ×28.5 mm),天線臂寬仍然為1 mm.天線臂延長λ/ 4 后,整個天線諧振于1 個波長,而非原來的半個波長.這就使得天線的輸入阻抗大大地增加,仿真計算結(jié)果約為2 kΩ.其輸入回波損耗S11如圖6a 所示.圖6b 為E 面(天線平面)上的輻射場方向圖,其中實線為仿真結(jié)果,黑點為實際樣品測量數(shù)據(jù),兩者結(jié)果較為吻合說明了該設(shè)計是正確的.從圖6b 可以看到在原來弱輻射的方向上得到了很大的改善,其輻射已經(jīng)近似為全方向的了.電壓駐波比(VSWR)小于2.0 時的阻抗帶寬為12.2 % ,增益為1.4 ,對于大部分RFID 應(yīng)用系統(tǒng),該偶極子天線可以滿足要求.圖6 變形偶極子天線
(a)回波損耗S11;(b)輻射方向圖 結(jié)束語
總之,RFID 的實際應(yīng)用關(guān)鍵在于天線設(shè)計上,特別是對于具有非常大市場容量的商品標簽來說,要求RFID 能夠?qū)崿F(xiàn)全方向的無線數(shù)據(jù)通訊,且還要價格低廉、體積小.因此,我們所設(shè)計的上述這種全向型偶極子天線的結(jié)構(gòu)簡單、易于批量加工制造,是可以滿足實際需要的.通過對設(shè)計出來實際樣品的進行參數(shù)測試,測試結(jié)果與我們的設(shè)計預(yù)期結(jié)果是一致.
第三篇：RFID技術(shù)原理及其射頻天線設(shè)計.
第 44卷
增 刊 廈門大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版 Vol.44 Sup.2005年 6月
Journal of Xiamen University(Nat ural Science J un.2005
RFID 技術(shù)原理及其射頻天線設(shè)計 收稿日期 :2005203210 基金項目 :國家人事部留學(xué)人員創(chuàng)業(yè)基金 , 福建省自然科學(xué)基金計 劃資助項目(A0410007 作者簡介 :陳華君(1977-, 男 , 博士研究生.3通訊作者 :dhguo@xmu.edu.cn 陳華君 1, 林
凡 2, 郭東輝 1,2,33, 吳孫桃 2(1.廈門大學(xué)物理學(xué)系 , 2.廈門大學(xué) M EMS 中心 , 3.廈門大學(xué)電子工程系 , 福建 廈門 361005 摘要 :首先簡要介紹 RFID 技術(shù)的基本工作原理 , 說明射頻天線是 RFID 系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵 , 然后介紹了幾種基本的
RFID 射頻天線及其工作原理 ，并針對普遍使用的偶極子天線在 RFID 系統(tǒng)中方向性上的不足提出改進 , 最后 , 給出一個具
有全向收發(fā)功能的 RFID 天線設(shè)計.通過設(shè)計仿真工具模擬仿真 , 并進行實際樣品測試 , 獲得較滿意的設(shè)計結(jié)果.關(guān)鍵詞 :RFID;射頻天線;電子標簽
中圖分類號 :TN 820.12;TN 821.4文獻標識碼 :A
文章編號 :043820479(2005 Sup 20312204
自 1970年第一張 IC 卡問世起 , IC 卡成為當時微 電子技術(shù)市場增長最快的產(chǎn)品之一 , 到 1996年全世界 發(fā)售 IC 卡就有 7億多張 [1].但是 , 這種以接觸式使用 的 IC 卡有其自身不可避免的缺點 , 即接觸點對腐蝕和 污染缺乏抵抗能力 , 大大降低了 IC 卡的使用壽命和使 用范圍.近年來人們開始開發(fā)應(yīng)用非接觸式 IC 卡來逐 步替代接觸式 IC 卡 , 其中射頻識別(RFID ,radio f re 2quency identification 卡就是一種典型的非接觸式 IC 卡 , IC 卡之間數(shù) 據(jù)交換的 ，顯示出比一般接觸式 IC 卡使用更便利的優(yōu) 點 , 已被廣泛應(yīng)用于制作電子標簽或身份識別卡.然 而 ,RFID 在不同的應(yīng)用環(huán)境中需要采用不同天線通 訊技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的.這里我們將首先通過介紹 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理來具體說明射頻天線 的設(shè)計是 RFID 不同應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵 , 然后分別介紹 幾種典型的 RFID 天線及其設(shè)計原理 , 最后介紹利用 HFSS 工具來設(shè)計了一種全向的 RFID 天線.1 RFID 技術(shù)原理
通常情況下 , RFID 的應(yīng)用系統(tǒng)主要由讀寫器和 RFID 卡兩部分組成的 , 如圖 1所示.其中 , 讀寫器一 般作為計算機終端 , 用來實現(xiàn)對 RFID 卡的數(shù)據(jù)讀寫 和存儲 , 它是由控制單元、高頻通訊模塊和天線組成.而 RFID 卡則是一種無源的應(yīng)答器 , 主要是由一塊集 成電路(IC 芯片及其外接天線組成 , 其中 RFID 芯片
通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路 [2], 有 的甚至將天線一起集成在同一芯片上 [3].RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理是 RFID 卡進入 讀寫器的射頻場后 , 由其天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)升壓 電路作為芯片的電源 , 同時將帶信息的感應(yīng)電流通過 射頻前端電路檢得數(shù)字信號送入邏輯控制電路進行信 息處理;所需回復(fù)的信息則從存儲器中獲取經(jīng)由邏輯 控制電路送回射頻前端電路 , 最后通過天線發(fā)回給讀 寫器.可見 ,RFID 卡與讀寫器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過程中起 關(guān)鍵的作用是天線.一方面 , 中獲得足夠的能量;另一方面 , 天線決定了 卡與 讀寫器之間的通訊信道和通訊方式.目前 RFID 已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用 , 且有國際標準 :ISO10536,ISO14443, ISO15693, ISO18000等幾種.這
些標準除規(guī)定了通訊數(shù)據(jù)幀協(xié)議外 , 還著重對工作距 離、頻率、耦合方式等與天線物理特性相關(guān)的技術(shù)規(guī)格 進行了規(guī)范.RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的標準制定決定了 RFID 天線的選擇 , 下面將分別介紹已廣泛應(yīng)用的各種類型 的 RFID 天線及其性能.圖
1射頻識別系統(tǒng)原理圖
Fig.1 Structure of RFID system
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圖
2應(yīng)答器等效電路圖
Fig.2 Equivalent circuit diagram of responder 2 RFID 天線類型
RFID 主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型 3種
基本形式的天線.其中 , 小于 1m RFID 天線一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線 ，它們主要工作在中低頻段.而 1m 以上遠距離的應(yīng)用 系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型的 RFID 天線 ,.這幾種類型天線的工作
原理是不相同的.2.1線圈天線
當 RFID 的線圈天線進入讀寫器產(chǎn)生的交變磁場
中 ,RFID 天線與讀寫器天線之間的相互作用就類似 于變壓器 , 兩者的線圈相當于變壓器的初級線圈和次 級線圈.由 RFID 的線圈天線形成的諧振回路如圖 2所示 , 它包括 RFID 天線的線圈電感 L、寄生電容 C p 和并聯(lián)電容 C 2′ , :f =
2π? C ,(式中
C 為 C p 和 C 2′ 的并聯(lián)等效電容.RFID 應(yīng)用系統(tǒng)就是
通過這一頻率載波實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊的。常用的 ID 21型非接觸式 IC 卡的外觀為一小型的塑料卡(85.72mm ×54.03mm ×0.76mm , 天線線圈諧振工作頻率 通常為 13.56M Hz.目前已研發(fā)出面積最小為 0.4mm ×0.4mm 線圈天線 [3]的短距離 RFID 應(yīng)用系統(tǒng).某些應(yīng)用要求 RFID 天線線圈外形很小 , 且需一 定的工作距離 , 如用于動物識別的 RFID.線圈外形即
面積小的話 , RFID 與讀寫器間的天線線圈互感量 M 就明顯不能滿足實際使用.通常在 RFID 的天線線圈 內(nèi)部插入具有高導(dǎo)磁率 μ的鐵氧體材料 , 以增大互感 量 , 從而補償線圈橫截面減小的問題.2.2微帶貼片天線
微帶貼片天線是由貼在帶有金屬地板的介質(zhì)基片 上的輻射貼片導(dǎo)體所構(gòu)成的 [4], 如圖 3所示.根據(jù)天線 輻射特性的需要 , 可以設(shè)計貼片導(dǎo)體為各種形狀.通常 貼片天線的輻射導(dǎo)體與金屬地板距離為幾十分之一波 長 , 假設(shè)輻射電場沿導(dǎo)體的橫向與縱向兩個方向沒有 變化 , 僅沿約為半波長(λg/2 的導(dǎo)體長度方向變化.則 微帶貼片天線的輻射基本上是由貼片導(dǎo)體開路邊沿的
圖
3微帶天線
Fig.3 Microstrip antenna 邊緣場引起的 , 輻射方向基本確定 , 因此 , 一般適用于
通訊方向變化不大的 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中.為了提高天 線的性能并考慮其通訊方向性問題 , 人們還提出了各 種不同的微帶縫隙天線 , 如文獻 [5,6]設(shè)計了一種工作 在 24GHz 的單縫隙天線和 5.9GHz 的雙縫隙天線 , 其輻射波為線極化波;[7,8]開發(fā)了一種圓極化縫 隙耦合貼片天線 , 它是可以采用左旋圓極化和右旋圓 ‘ 1’ 和 ‘ 0’ 進行編碼.圖
4偶極子天線
(a 偶極子天線;(b 折合振子天線;(c 變形偶極子天線
Fig.4 Dipole antenna 2.3RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中 , 最常用的是 偶極子天線(又稱對稱振子天線 [9].偶極子天線及其 演化形式如圖 4所示 , 其中偶極子天線由兩段同樣粗 細和等長的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成 , 信號從中間的 兩個端點饋入 , 在偶極子的兩臂上將產(chǎn)生一定的電流 分布 , 這種電流分布就在天線周圍空間激發(fā)起電磁場.利用麥克斯韋方程就可以求出其輻射場方程 : E θ=∫ l-l d E θ=∫ l-l r
sin θcos(αz co s θ d z 式中 I z 為沿振子臂分布的電流 , α為相位常數(shù) , r 是振 子中點到觀察點的距離 , θ為振子軸到 r 的夾角 ,l 為 單個振子臂的長度.同樣 , 也可以得到天線的輸入阻 抗、輸入回波損耗 S
11、阻抗帶寬和天線增益等等特性 參數(shù) [9].當單個振子臂的長度 l =λ/4時(半波振子 , 輸入 阻抗的電抗分量為零 , 天線輸入阻抗可視為一個純電 阻.在忽略天線粗細的橫向影響下 , 簡單的偶極子天線 設(shè)計可以取振子的長度 l 為 λ/4的整數(shù)倍 , 如工作頻
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313? 增刊
陳華君等 :RFID技術(shù)原理及其射頻天線設(shè)計
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(a
(b
圖
5偶極子天線(a 回波損耗 S 11;(b 輻射方向圖
Fig.5 Dipole antenna 率為 2.45GHz 的半波偶極子天線 , 其長度約為 6cm.當要求偶極子天線有較大的輸入阻抗時 , 可采用圖 42b 的折合振子.3 RFID 射頻天線的設(shè)計
從 RFID 技術(shù)原理和 RFID 天線類型介紹上看 , RFID 具體應(yīng)用的關(guān)鍵在于 RFID 天線的特點和性能.目前線圈型天線的實現(xiàn)技術(shù)很成熟 , 雖然都已廣泛地 應(yīng)用在如身份識別、貨物標簽等 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中 , 但 是對于那些要求頻率高、信息量大、工作距離和方向不 確定的 RFID 應(yīng)用場合 , 采用線圈型天線則難以設(shè)計 實現(xiàn)相應(yīng)的性能指標.同樣 , 如果采用微帶貼片天線的 話 , 由于實現(xiàn)工藝較復(fù)雜 , 成本較高 , 一時還無法被低 成本的 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)所選擇.能力較強、制造簡單和成本低等優(yōu)點 , 用于全方向通訊的 RFID 應(yīng)用系統(tǒng) , 因此 , 下面我們來 45(國際工業(yè)醫(yī)療研究自 由頻段 RFID 偶極子天線.42a 所示.天線采用銅 材料(電導(dǎo)率 :5.8e7s/m , 磁導(dǎo)率 :1 , 位于充滿空氣的 立方體中心.在立方體外表面設(shè)定輻射吸收邊界.輸入 信號由天線中心處饋入 , 也就是 RFID 芯片的所在位 置.對于 2.45GHz 的工作頻率其半波長度約為 61mm , 設(shè)偶極子天線臂寬 w 為 1mm , 且無限薄 , 由于天 線臂寬的影響 , 要求實際的半波偶極子天線長度為 57mm.在 Ansoft HFSS 工 具平臺 上 , 采 用 有 限 元 算
法 [10]對該天線進行仿真 , 獲得的輸入回波損耗 S 11分 布圖如圖 52a 所示 , 輻射場 E 面(即最大輻射方向和電 場矢量所在的平面 方向圖如圖 52b 所示.天線輸入阻 抗約為 72Ω, 電壓駐波比(VSWR 小于 2.0時的阻抗 帶寬為 14.3%, 天線增益為 1.8.從圖 52b 可以看到在天線軸方向上 , 天線幾乎無 輻射.如果此時讀寫器處于該方向上 , 應(yīng)答器將不會做
(a
(b
圖 6
變形偶極子天線(a 回波損耗 S 11;(b 輻射方向圖
Fig.6 Changed dipole antenna 出任何反應(yīng).為了獲得全方位輻射的天線以克服該缺
點 , 可以對天線做適當?shù)淖冃?, 如在將偶極子天線臂末 端垂直方向上延長 λ/4成圖 42c 所示.這樣天線總長 度修改為(57.0mm +2×28.5mm , 天線臂寬仍然為 1mm.天線臂延長 λ/4后 , 整個天線諧振于 1個波長 , 而非原來的半個波長.這就使得天線的輸入阻抗大大 地增加 , 仿真計算結(jié)果約為 2k Ω.其輸入回波損耗 S 11如圖 62a 所示.圖 62b 為 E 面(天線平面 上的輻射場 方向圖 , 其中實線為仿真結(jié)果 , 黑點為實際樣品測量數(shù) 據(jù) , 兩者結(jié)果較為吻合說明了該設(shè)計是正確的.從圖 62b 可以看到在原來弱輻射的方向上得到了很大的改
善 , 其 輻 射 已 經(jīng)近似 為 全 方 向 的 了.電 壓 駐 波 比(VSWR 小于 2.0時的阻抗帶寬為 12.2%, 增益為 1.4, 對于大部分 RFID 應(yīng)用系統(tǒng) , 該偶極子天線可以 滿足要求.4結(jié)束語
總之 ,RFID 的實際應(yīng)用關(guān)鍵在于天線設(shè)計上 , 特 別是對于具有非常大市場容量的商品標簽來說 , 要求 RFID 能夠?qū)崿F(xiàn)全方向的無線數(shù)據(jù)通訊 , 且還要價格 低廉、體積小.因此 , 我們所設(shè)計的上述這種全向型偶 極子天線的結(jié)構(gòu)簡單、易于
批量加工制造 , 是可以滿足 實際需要的.通過對設(shè)計出來實際樣品的進行參數(shù)測 試 , 測試結(jié)果與我們的設(shè)計預(yù)期結(jié)果是一致.參考文獻 : [1]
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RFID system and its antennae ,and designs an omni antenna for RFID system to improve the shortage of radiation pattern of tradition 2al dipole antenna used in RFID system.The results of both simulation and measurement are identical.K ey w ords : RFID;RF Antenna;electronic tag ?
513? 增刊
及其射頻天線設(shè)計
陳華君等 :RFID技術(shù)原理
第四篇：對于遠距離射頻身份識別(RFID)技術(shù)在機動車管理上的初探
文章標題：對于遠距離射頻身份識別(RFID)技術(shù)在機動車管理上的初探
RFID是射頻身份識別的英文縮寫。其實質(zhì)是具有無線電讀寫數(shù)據(jù)的非接觸IC卡。遠距離RFID，顧名思義就是相比常規(guī)RFID幾厘米至幾十厘米的工作距離更長，可達到幾米至十幾米以上的使用范圍。非接觸IC卡技術(shù)是上世紀末出現(xiàn)的應(yīng)用技術(shù)，發(fā)展至今已非常成熟。常見的應(yīng)
用包括門禁、交費、停車場、商場等業(yè)務(wù)。近年來，遠距離RFID技術(shù)在港口、物流等方面均得到大量應(yīng)用。
非接觸IC卡的工作原理是通過電磁偶合及電子泵，將射頻能量轉(zhuǎn)換為電能，驅(qū)動IC卡內(nèi)的電子系統(tǒng)工作，并通過射頻調(diào)制傳送信息。其使用特點是讀寫速度快、卡的壽命長、具有防沖突設(shè)計，而且，非接觸式IC卡在讀寫規(guī)則上，有完善的加密方法，因此唯一性很好。
鑒于非接觸式IC卡的特點，尤其是遠距離RFID技術(shù)可以在十余米范圍內(nèi)可靠工作，將其應(yīng)用在機動車管理中，將是對機動車管理的一場變革。
一、機動車應(yīng)用遠距離RFID技術(shù)的可行性
除了以上簡介遠距離RFID技術(shù)的特點外，由于成本逐步下降，IC卡非常小，可定制外型，安裝體積很小，而且該技術(shù)的應(yīng)用會充分保護合法車主的利益，因此，具有很大的推廣前景。
二、機動車應(yīng)用遠距離RFID技術(shù)的效益
1、有效打擊和消除假牌、套牌違法行為，保障合法車主利益。由于RFID技術(shù)的唯一性非常好，不易被克隆偽造，因此，其本身就是唯一的電子號牌。采用RFID技術(shù)后，可以方便的實現(xiàn)逢車必查。只要車輛通過收費站、執(zhí)勤點、巡邏車等設(shè)置了讀卡裝置的地點，凡讀不到驗證數(shù)據(jù)的，即可確定為嫌疑車進一步核查。而傳統(tǒng)的人工查車方式，難以做到逢車必查。
2、有效打擊故意遮擋、涂改號牌的違法行為，減少高速公路超速危險隱患。目前對付高速公路上的超速車輛，主要靠視頻拍照取證執(zhí)罰。據(jù)不完全統(tǒng)計，在被拍攝的超速車輛中，約有10到15是故意遮擋號牌的。配合采用遠距離RFID技術(shù)后，在拍攝照片的同時，也讀取了車輛號牌信息，可有效遏止該違法行為。
3、便于為政府部門宏觀管理提供依據(jù)。由于RFID技術(shù)讀寫都非常方便，無論是收費站、臨時檢查站、主要路口還是某停車場等，都可方便的設(shè)置讀卡設(shè)備，進行任意需求的車流量統(tǒng)計。
4、可減少警務(wù)管理力量。在民警值勤例行查車時，使用讀卡器立即可以驗證真?zhèn)?，大大減少查車的時間。而且，在裝有移動讀卡設(shè)備的巡邏車上，可在行進中查車。在停車場和車主不在場時，均可對嫌疑車輛進行便捷的檢查。
5、利于實現(xiàn)對被盜槍機動車快速監(jiān)控。安裝了RFID的機動車，一旦發(fā)生被盜槍，可在固定讀卡設(shè)備上設(shè)置特殊標志，被盜槍車通過時就會在卡中寫入被盜槍信息，同時發(fā)出報警。也可通過其他通信手段在卡中寫入被盜搶信息，便于移動查車時發(fā)現(xiàn)。
三、統(tǒng)籌考慮遠距離RFID技術(shù)在管理機動車方面的應(yīng)用。
1、主管部門制定標準。由于機動車管理涉及諸多方面的問題，因此，在遠距離RFID技術(shù)的應(yīng)用上，要有一個全國統(tǒng)一的標準。在此標準的規(guī)范下，各地可根據(jù)實際情況立項實施。
2、要解決好跨區(qū)域的應(yīng)用。由于機動車具有很大的流動性，因此，至少以省為一個實施區(qū)域，地級市以下不宜單獨實施。
3、要解決好多業(yè)務(wù)的應(yīng)用。公安、交通等行業(yè)，以及公安機關(guān)交通、治安、刑偵等警種在車輛管理中有不同的關(guān)注點，為避免重復(fù)建設(shè)，提高系統(tǒng)利用率，需兼容各方面的業(yè)務(wù)需求。
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第五篇：RFID橡膠倉庫管理
RFID橡膠行業(yè)倉庫管理解決方案
一、方案概述：
在橡膠企業(yè)的倉庫管理中運用先進的RFID技術(shù)和WMS倉儲管理系統(tǒng)來替代人工經(jīng)驗管理模式，改善企業(yè)的運營效率，利用RFID技術(shù)采集數(shù)據(jù)，結(jié)合天津小蜜蜂公司領(lǐng)先的RFID應(yīng)用平臺和服務(wù)，及合作伙伴的資源，建立強大的倉庫管理信息化解決方案，給橡膠企業(yè)帶去真正的由RFID所發(fā)生的改變。融入企業(yè)的倉庫管理的業(yè)務(wù)中，讓RFID技術(shù)在入庫、出庫、盤點、移庫、調(diào)撥等業(yè)務(wù)中發(fā)揮最大的效益，利用RFID技術(shù)保持數(shù)據(jù)的準確性與速度，達到財物相符，信息對稱。企業(yè)能夠從數(shù)據(jù)獲取對倉儲業(yè)務(wù)的洞察，從而做出科學(xué)的決策，保持合理的庫存，進一步的改善倉庫的管理。
二、行業(yè)洞察
此次對橡膠企業(yè)行業(yè)的洞察中主要集中在生產(chǎn)輪胎、履帶等一般工業(yè)橡膠制品的橡膠生產(chǎn)型企業(yè)，在生產(chǎn)型企業(yè)主要涉及的倉庫管理業(yè)務(wù)主要有原材料倉庫管理、半成品及成品倉庫管理。在行業(yè)洞察中發(fā)現(xiàn)，相關(guān)企業(yè)有很多良好的裝備，但在整個物流環(huán)節(jié)有著一定的瓶頸，面臨著諸多的問題。比如比如落后的管理方式使得庫存數(shù)據(jù)不準確，信息不能實時傳遞，橡膠產(chǎn)品的規(guī)格數(shù)量不夠準確，沒有對計劃管理的準確性與預(yù)見性，帳物不符造成數(shù)據(jù)庫存數(shù)據(jù)的失真，造成為客戶提供貨物的供貨周期不準，物資積壓或延遲交貨等問題。在對倉庫的橡膠制品盤點的時候，通常出現(xiàn)數(shù)量差異很大，經(jīng)過問題分析很多是因為人工的操作的失誤與管理上的一些不足。
三、方案設(shè)計
RFID應(yīng)用在橡膠倉庫管理解決方案是集合軟件、硬件、服務(wù)為一體的，根據(jù)橡膠企業(yè)的屬性來設(shè)計，最大限度的滿足客戶需求。在單位橡膠產(chǎn)品上貼上RFID電子標簽，相當于給每一個貨物發(fā)送一個電子的身份證，借由RFID電子標簽與RFID讀寫器的通信來實現(xiàn)精確有效的數(shù)據(jù)采集，然后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，反映到系統(tǒng)平臺的應(yīng)用上。在粘貼標簽的時候，至關(guān)重要的是根據(jù)貨物種類和企業(yè)的不同，選擇以不同的標簽粘貼方案，可以以一個托盤、一件貨物或者一箱為單位。在入庫、出庫、盤點等關(guān)鍵業(yè)務(wù)上，使用固定式、移動式的RFID讀寫器，根據(jù)倉庫管理業(yè)務(wù)計劃，來實現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的高效數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)將能夠?qū)崟r的發(fā)送到數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用軟件再對數(shù)據(jù)進行顯示和統(tǒng)計分析，管理者可以通過應(yīng)用軟件實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)洞察業(yè)務(wù)的情況。貨物、托盤信息可以和貨位信息進行綁定，倉庫操作人員在查找貨物和調(diào)撥等過程中可以更快捷高效的完成。在整體的解決方案構(gòu)建上，確保標簽讀取的準確性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并能對應(yīng)用進行高度的擴展，保證RFID技術(shù)應(yīng)用的適用性，同時，天津小蜜蜂極為重視系統(tǒng)應(yīng)用的用戶體驗。這一切都得益于我們對橡膠企業(yè)的行業(yè)洞察和眾多的客戶關(guān)系，并結(jié)合由我們勤勞的企業(yè)品格積累的經(jīng)驗和客戶一起合作而發(fā)展出來的智慧。
四、系統(tǒng)功能
1、入庫管理
在入庫管理環(huán)節(jié)，倉庫管理員根據(jù)在系統(tǒng)中生成的入庫單，在通道或者門口讀取貼有RFID電子標簽的貨物，電子標簽在入庫之前已經(jīng)被錄入了信息，也可以在入庫的時候初始化標簽來直接入庫。然后將貨物放到要存放的庫位或者貨架上，該貨物或托盤的標簽還對應(yīng)庫位、貨架的存放位置，可以由移動式RFID讀寫器實現(xiàn)貨位與標簽的綁定，完成后再通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中。
2、出庫管理
根據(jù)提貨的計劃，出庫的貨物進行分揀處理，并進行出庫管理。如果出庫數(shù)量較多時，將貨物呈批推到倉庫門口，利用固定式讀寫器與標簽通信，對出庫的貨物的RFID電子標簽采集，檢查是否與計劃對應(yīng)，如有錯誤，盡快的人工處理。對于少量的貨物，可以使用RFID手持式終端進行RFID電子標簽的信息采集（手持掃描槍或RFID平板電腦），出現(xiàn)錯誤時，會發(fā)出警報，工作人員應(yīng)該及時的處理，最后把數(shù)據(jù)發(fā)送到管理中心更新數(shù)據(jù)庫完成出庫。
3、盤點管理
按照倉庫管理的要求，進行定期不定期的盤點。傳統(tǒng)的盤點，耗時耗力，且容易出錯。而這一切RFID把這些問題解決了，當有了盤點計劃的時候，利用RFID手持式的終端進行貨物盤點掃描，盤點服裝的信息，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)傳入后臺數(shù)據(jù)庫，并與數(shù)據(jù)庫中的信息進行比對，生成差異信息實時的顯示在RFID手持終端上，供給盤點工作人員核查。在盤點完成后，盤點的信息與后臺的數(shù)據(jù)庫信息進行核對，盤點完成。在盤點的過程中，系統(tǒng)通過RFID非接觸式讀?。ㄍǔ？梢栽?~2米范圍內(nèi)）非?？焖俜奖愕刈x取服裝貨物信息，與傳統(tǒng)的模式相比，會提高很多效率和盤點的準確性。
4、基本信息管理
對貨物的屬性進行設(shè)置管理，主要功能有，添加，編輯，刪除，查詢倉庫中存貯貨物的基本屬性。這樣就可以針對不同的企業(yè)的經(jīng)營產(chǎn)品的屬性進行設(shè)置，保證其符合每個企業(yè)的的個性化需求。也可以對倉庫進行劃分位置，可以以倉庫、區(qū)域、貨位等為單位進行劃分，從而對大型的倉庫做到管理更精確。各層級倉庫管理人員可以針對不同維度的庫存信息進行查詢與相關(guān)的業(yè)務(wù)操作。
5、系統(tǒng)信息管理
充分考慮系統(tǒng)的擴展性與安全性，提供合理的、確保系統(tǒng)安全的工具。系統(tǒng)管理主要完成系統(tǒng)運行參數(shù)進行校正，維護等。完成權(quán)限分配、數(shù)據(jù)表單的增加、修改、刪除等操作。同時具有完備的登錄程序（用戶名和口令）。不同的人員賦予不同的權(quán)限，由系統(tǒng)管理員進行設(shè)置。系統(tǒng)中還提供了一鍵數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能，進一步保證了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性與連續(xù)性。
6、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
系統(tǒng)可以按照時間、數(shù)量等要素，形成統(tǒng)計報表，明晰周轉(zhuǎn)周期和效率，方便對庫存管理業(yè)務(wù)流程的計劃和控制，統(tǒng)的運行能夠加快貨物出入庫速度，從而增加庫存中心的吞吐量，能夠給管理者與決策者提供及時準確的庫存信息，能夠提高貨物查詢的準確性，降低庫存水平、提高物流系統(tǒng)的效率，以強化企業(yè)的競爭力。
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