一、项目背景
1.1 背景
企业的仓储管理是对仓库和仓库材料的管理，是企业充分利用仓储资源提供高效仓储服务的规划、组织、控制和协调过程。作为连接生产者和消费者的纽带，在整个物流和经济活动中发挥着至关重要的作用。
不同的企业规模和产品类别有不同的存储管理流程和需求，但核心部分仍在于仓库操作、仓库移动、货物搜索等库存控制操作。随着整个制造环境的变化，产品周期越来越短，各种少量的生产模式开始兴起，市场需求对仓储管理提出了更高的要求。
传统的简单静态仓储管理模式存在材料库存大、材料跟踪困难、资金和材料周转效率低、劳动力成本高、物流管理信息和手段落后等缺点，无法满足新的仓储管理需求。打破传统的存储管理模式，积极探索新的信息管理技术，在适应企业原有管理流程的基础上，建立新的存储管理信息系统平台，协调各环节的运行，确保及时准确的仓储运行和实时透明的库存控制运行，合理配置仓库资源，优化仓库布局，提高仓库运库存空间，降低运营成本，从而增强企业的市场竞争力。
1.2 系统需求
高质量的仓储管理（WMS）该系统在于最优化的仓储资源配置、准确的仓库操作控制和实时有效的仓储数据流传输。在充分了解客户需求的基础上，提出突破 RTLS+RFID 建立仓储管理信息系统平台的技术应用解决方案，将实现以下六个功能。
1.2.1 可视化仓储管理
可视化仓储管理主要包括货物（托盘）仓储、仓储、仓储的准确位置信息等。仓储管理（WMS）在管理中心实现仓库实时数据的可视化管理。实现实物流与数据流的同步。
1.2.2 电子托盘及仓位管理
实现托盘和仓库位置的电子化，实现可视化、智能化的仓储管理（WMS）的基础。仓储管理（WMS）仓库内的货物以托盘为单位进行流通和储存。通过电子化托盘，可以识别每个托盘的身份。通过 RTLS 该系统可准确定位叉车在仓库内的行驶路径。实现托盘存储位置的准确定位和位置信息的实时跟踪，基于节点控制方法。
通过仓库物理空间的数字建模，每个托盘空间位置对应一个数字坐标，准确定位货物信息，快速检索。
1.2.3 货物查找
当需要查找货物时，在系统中输入相关货物信息，系统可以显示货物对应的物理空间信息，通过叉车计算机引导叉车司机快速到达货物现场，通过收集托盘标签信息，快速检查确认货物信息，大大提高仓库管理效率。
1.2.4 相关系统（MES/WCS/SAP）接口
仓储管理系统不应该是独立的系统，相关数据应该能够通过一定的接口与企业现有的生产管理相匹配（MES）、EPR（SAP）、以及客户系统（WCS）及时实现相关系统的互动，满足企业的实际管理需求
1.2.5 实现信息流与实物流的统一
由于技术条件的限制，传统的仓储管理不可避免地面临实时数据滞后，无法实时准确反映仓储库存和物流，导致信息流与实物流严重脱节。而且由于货物信息的人工识别，不仅效率低下，而且容易出错，而且工作量大 RTLS+RFID 仓储管理技术（WMS）最终目的是引入有效的技术手段，最终实现企业仓储管理中信息流与实物流的统一，实现实时可视化的仓储管理。
二、技术背景
2.1 RFID 技术简介
2.1.1 技术原理
RFID 可实现数据与信息非接触快速传输的新型信息技术。目前RFID 已广泛应用于 RFID 生产制造、RFID 防伪溯源、RFID 物流和供应链管理给这些领域带来了巨大的技术创新，特别是在 RFID 仓储管理（WMS）因为 RFID 该技术将大大提高物流信息的收集速度和物流运营效率。
RFID（Radio Frequency Identification 射频识别)是一种非接触式自动识别技术，是物联网的核心技术之一。目标对象(电子标签)通过射频信号自动识别，无需人工干预即可获取或记录相关数据，RFID 可在各种恶劣环境中工作。一个典型的 RFID 系统由上位机组成，RFID 由读写器、天线、电子标签组成，电子标签中有存储信息的数据存储区，RFID 读写器用于识别电子标签、读取或写入数据，并负责与上位机交互，上位机是控制整个系统工作的接口。其系统结构如图所示 2-1-1。
2.1.2 技术优势
RFID 该技术最大的特点是非接触式高速识别。它可以无线通信，无需暴露电触点即可识别射频标签。因此，即使将此射频标签粘贴在包装材料中，也可以识别，RFID 识别系统还可以同时识别多个射频标签和高速运动射频标签，从而实现物品流通过程的高效性。具体优势如下：
● 非接触读写
只要通过 RFID 系统的读者可以直接将信息读取到数据库，而不需要接触，这比通过特殊文件人员输入原始信息有很大的优势，并且可以将物流处理状态的各种信息写入标签，以减少下一阶段的信息收集时间。
● 同时阅读多标签
通过 RFID 阅读器可以一次读多个 RFID 射频标签，数据通过阅读器一次传输到计算机网络系统，该数据采集和项目验收速度是条形码扫描采集和验收速度的十倍以上，比传统的数据采集和查看项目名称验收方法要快得多。通过这种 RFID 阅读器的多读性可以实现物品的高效快速流通。
● 穿透性好
粘贴有 RFID 包装材料中放置射频标签的物品是纸张、木材、塑料等非金属或非透明材料，读者可以正常识别。它具有良好的渗透性，因此无需从包装材料中取出物品即可实现快速方便的识别。
● 大容量的标签存储数据
RFID 射频标签存储的数据比条形码大得多。条形码技术存储的数据只能表示项目的类型，而不是每种项目的个体， RFID 射频标签存储容量大，可存储详细描述物品的信息。
● 适应环境的能力强
纸果纸很脏，你可能看不到纸上写的单词。条形码扫描仪在黑暗环境中无法扫描条形码信息。磁卡没有磁性，无法刷卡，但 RFID 但技术具有较强的环境适应性，RFID 射频标签对水、油、药等物质有很强的抗污染性，对光有很强的免疫力，射频标签中的电子信息仍然可以在肮脏或黑暗的环境中轻松收集。
● 可重复使用标签
RFID 存储的数据是电子数据，存储数据的载体是电子芯片，具有重复写入功能，可重复使用，降低了项目的一次性投入成本。
● 标签形状的小型化和多样化
读取 RFID 射频标签不受尺寸和形状的限制，不需要与纸张的固定尺寸和印刷质量相匹配，以获得准确性，这比使用条形码技术需要结合项目的形状大小具有更大的优势。此外，RFID 射频标签射频标签可以更灵活地应用于生产线控制产品的生产。
● RFID 技术系统和数据安全
将产品数据从中央计算机转移到工件将为系统提供安全保障，避免直接从系统中读取数据，大大提高系统的安全性，并使用加密方法 RFID 保护射频标签中的数据，确保数据不被读取。
2.2 RTLS 技术简介
铨顺宏 RTLS 该系统是一种基于超宽带技术的实时定位产品，网络通信技术的实时定位产品，提供亚米级实时定位信息服务；全顺宏定位开发了多核心基础专利技术，解决了传统超宽带定位技术面临的一些基本瓶颈，并将这些技术整合到这一套中 RTLS 与其他室内定位技术相比，系统采用了完全不同的结构，具有高精度、低延迟、大规模、可扩展强度等重要技术特点。
2.2.1 系统组成及工作原理
RTLS 系统主要由定位基础网络(锚/桥节点)、定位标签(工作标签、资产标签、传感器标签、定位模块等)、定位服务器(支持本地服务器或云服务器)及相关软件系统组成。
定位原理：首先定制平面直角坐标系（独立选择坐标原点和各坐标轴轴），测量各锚节点的坐标值，将坐标值输入定位服务器，锚节点作为位置基准，发送超宽带信号，广播自己的位置信息，定位标签接收周围锚节点的信息，通过自己的处理器计算锚节点到达定位标签的到达时间差，然后计算自己的实时位置。
2.2.2 技术优势
● 定位基础网络强，无线网络，部署简单方便 该系统提供了一个高性能的无线基础网络，可以跟踪、导航和双向数据通信，系统几乎不需要布线（传统的超宽带定位需要部署时间同步信号触发线）和校准，大大缩短部署时间，降低劳动力成本。
● 先进的专利算法技术比传统的超宽带定位算法更具优势 下行 TDOA 时间同步专利算法在定位对象端解决位置信息数据。数据的低延迟使系统能够实时定位车辆（如叉车）并触发相应的报警事件，不能满足传统的超宽带技术算法(后台解算)。
● 定位准确稳定 先进的专利算法技术优势，典型的一维定位精度 0.5 二维典型定位精度0.3 米；铨顺宏 RTLS 超宽带信号具有较强的抗多径效应能力，更适合各种复杂环境。
● 系统支持定位对象容量大，容易扩展全顺宏 RTLS 定位标签是独立的 MAC 地址可扩展，单区域定位对象容量可达 65000 个。
2.3 采用仓储管理 RTLS 加 RFID 技术的意义
RFID 经过多年的发展，技术本身和应用水平在国内外都取得了长足的发展。特别是在物流仓储领域的应用，由于其标准完善、技术和应用成熟度高、仓储物流管理水平的显著提高， RFID 应用成本的逐步降低正成为现代高效仓储物流的标准应用技术之一。
而 RTLS 室内技术的精确定位功能也为更准确的库存管理提供了技术支持。RFID 基于货物身份信息的识别，RTLS 为了收集货物位置信息，两种技术的整合可以显著提高仓库和物流管理的技术水平，企业可以获得良好的投资回报。目前，该项目具有示范意义，可以有效避免和减少企业信息升级中的重复投资。
三、系统解决方案
3.1 方案设计原则
● 实际效果适用，个性化应用
结合不同仓库的实际情况，在把握大方向的前提下，在设计仓现场、运营模式、管理模式、实际仓储要求等因素，RTLS+RFID 实际应用效果适用于技术仓储管理系统，避免不必要的功能设计。特别是软件系统的开发，充分满足仓库的实际管理需求，实现个性化应用，避免不适应和不实用。
● 可复制管理模式
系统设计将围绕仓储管理中的几条主线，但仍可充分考虑未来仓库扩建和扩建的需求。该模式应能够简单地复制和定义，并在未来迅速改善其他仓库区域的管理需求。
● 可控的投资成本
在满足管理需求的基础上，系统投资成本也应成为需要考虑的关键部分。最大限度地提高投资效率。避免不必要的投资浪费，避免未来重复投资，避免管理效率小的高投资，控制整体系统建设成本。
● 可控的应用风险
系统设计应确保应用风险可控。应用风险主要包括新技术和新管理模式，以及现有管理模式变化带来的管理风险。在提高运营效率和管理效率的同时，要充分研究现有的管理模式、运营流程、人员素质和信息化水平，尽量循序渐进、顺利过渡。避免改变管理模式对企业经营的负面影响。
● 支持未来扩张
在设备配置、技术应用和软件系统方面，系统应充分考虑未来管理开发的需要。当未来管理需求增加时，应能够支持未来系统功能的扩展和平稳过渡。
3.2 系统结构
● 物理层：
物理层包括仓库、仓库、托盘、叉车、货物、现场作业等。现场作业包括货物入库、出库、盘点、分拣、调拨、拆分、移库等。仓库所有有效托盘都需要安装 RFID 为了实现对单个库位(库区)托盘的精细精细化管理。叉车安装定位标签、 RFID 车载读取系统。室内定位基站按面积规划部署。
● 采集与交互层：
包括各种现场数据采集和用户交互设备，包括 RFID 手持终端、RFID 固定阅读器、叉车定位模块、室内基站等。主要提供用户操作指南、现场数据采集、数据输入等。为系统提供实时的现场数据采集和交互操作指南。
● 数据服务层：
管理系统中的设备，收集、缓存和过滤数据，收集和分发控制指令和相关数据。数据服务层以系统软件服务的形式在系统服务器中运行，为用户应用层和数据采集交互层的数据和相关控制指令提供数据服务。
● 企业应用层：
为仓库调度管理中心和远程管理中心提供计算机软件用户管理交互界面，并提供报告和数据查询服务。管理中心通过企业应用层提供仓库和货物的计划制定、管理控制和数据监控。
3.3 系统拓扑图
RTLS+RFID 仓储管理系统拓扑图
3.4 存储管理软件架构
RTLS+RFID 仓储管理软件多层框架构图
3.5 流程设计
3.5.1 货物入库流程
●装卸点卸载成堆；
●来货已经有托盘的，用 RFID 直接打印打印机 RFID 标签并粘贴在集装箱表面；如果货物没有托盘，使用现场蓝色托盘。货物放在蓝色托盘上后，打印条形码并粘贴在货物表面。工作人员使用它 RFID 打印机，扫描条码，扫描蓝色托盘 RFID 完成绑定的标签；
●货物安检；
●安检后，安装有 RFID 收集设备的叉车将叉起货物托盘存放在仓库中。到达仓库区域后，叉车货物。此时，根据系统 RTLS 服务提供的定位信息，绑定货物和位置信息并更新到系统背景。
3.5.2 货物出库流程
●安装有 RFID 收集设备的叉车首先根据任务将货物托盘叉到指定地点，根据读取的托盘标签信息查询货物信息，并与任务要求的发货信息进行比较。如果不一致，则报警提示；
●装卸点位置标签安装在出库货物装卸点；
●叉车将货物叉到装卸点，读取装卸点位置的标签信息，表示出库成功。系统自动更新库存，解除绑定托盘标签的货物信息。
3.6 主要硬件设备的安装和布置
3.6.1 叉车部署方案
工业 PC 作为叉车客户端，完成与数据中心的对接，控制叉车读写器和数据交互。
RFID 读写器与 RFID 叉车由天线组成 RFID 收集设备，收集货物标签、托盘标签和地理位置标签的数据。
RTLS 仓库内部署的定位标签和基站组成定位系统，准确定位叉车在仓库内的位置。
3.6.2 定位基站
根据规划库区 20000 ㎡，预计供架设定位锚节点 24 一个。电源适配器可以串联锚定节点。 POE 供电。
3.6.3 托盘标签
托盘标签安装在库区内用于货物转运的托盘上，与托盘货物信息绑定。
标签可以选择不同的包装，以便更好地安装在托盘上，即确保不容易损坏，但也确保叉车无论从哪个角度叉托盘，都能确保标签能够有效地读取。
本项目为塑料托盘，欢迎 PVC 封装标签可以用胶水粘贴固定在托盘的合适位置。为了保证识别的准确性，建议在对角安装一个两个标签。
四、RFID 硬件选择及清单报价
4.1 核心硬件选型
4.1.1-ThingMagic®Vega
●内嵌 M5e，串口通信满足实时自动数据传输；
●叉车和车载车辆标准工业读写器符合恶劣环境操作标准
●支持 EPC Gen2 （ISO 18000-6C）协议，DRM 支持先进的抗冲击性和抗干扰性；
●RF 发射功率：独立读写模式，5 至 30dBm 输出(1W)，±1dBm 可调；
●频率特点：FCC（NA，SA）902-928MHz（可选）；
●工作温度 ：-40℃to75℃；交流电源适配器：0℃to40℃；
●存储温度：-40℃to85℃；
●确认符合车载标准；动力热循环；热冲击阻力；动力振动耐久性；机械冲击；湿度温度循环；防水；连接器耐久性；高低电压；耐静电 ；
4.1.2-Antenna 5dbi /RFA915-5R90
●UHF RFID 圆极化外置天线： Gain：5dBi； VSWR≤1.5； 工作温度：-40C to +65'C； 轴比：<2；前后比：≥20 dB ；频率特点：FCC（NA，SA）902-928MHz；SMA connector；0.7KG
4.1.3-定位
●终端定时广播定位数据包(默认 1 秒 3 次）
●定位频段：channel 2/ 3.7～4.2GHz ；
●定位方式：TOF/TDOA（TOF:0 维 TODA：1/2 维）
●定位距离："0 维：＞20m、1 维：＞100m、2 维：＞50m"
●POE or AC/ DC （二选一）
●工作温度：-40~+85℃；储存温度：-30~70℃
●工作功耗：额定 1.5W 峰值 5W；POE：48V / DC12V~48V
●天线接口：千兆以太网 、WIFI、4G(三选一)默认报价为以太网或 WIFI
●防护等级：IP68、符合油气防爆要求
●天线外置：UWB（3dbi)、WIFI(3dbi)、4G(5dbi)
●"击穿电压：6V
●反向关闭电压：5V
●静电放电电压：±15kv
●"钳位电压：56V
●电压为68(61~75)V
●浪涌电流：1KA"
●基站尺寸：237*153*48
●支持历史轨迹记录回放
4.1.4-车载定位标签
●无线标准 802.15.4
●通讯方式 UWB
●定位频段 channel 2/ 3.7～4.2GHz
●通讯距离 ＞100m （无遮挡）
●充电方式 "3600 毫安时 2650 电池
●电池不能充电，(电池 可定制）"
●待机时间 12 月(不充电)(典型工作时间) 6 个月（1HZ）
●储存温度 -40～85℃
●工作温度 -30～70℃
●工作电流 10mA
●工作电压 3.7V
●休眠待机电流 ＜0.4mA
●静态电流 0.0002μA
●防水等级 IP65
●防爆等级 BT6（可定制）
●按键报警 无
●重量 600 g
4.1.5-叉车工业平板
●整机尺寸：280x187x22mm
●屏幕尺寸：10.1 inch 16:10，分辨率 1200x1920
●亮度：330cd/m2
●触摸屏：10 点电容屏，G+G，硬度 7H 以上，防刮
●CPU：intel Skylake M3-6Y30 4M Cache，2,20GHz
●RAM：4GB DDR3L
●WIFI：WIFI 802.11（a/b/g/n/ac）频率 2.4G+5.8G
●接 口 ：DC x1 TF 存 储 卡 座 x1 USB2.0x1
●USB3.0x1 HDMIx1 DB9 RS232 串口 x1 网口 x1
●系统：windows 10 Home 64bit
4.1.6-RFID打印机
●精确标签天线定位技术，最小可读写打印高度为 12 毫米电子标签，支持柔性抗金属电子标签读写打印，耗材兼容性灵活，应用领域广泛。目前市场上支持最小嵌体间距标签读写的打印机。
●先打印后读写电子标签技术，100%标签合格率，防止误用不良标签。
●一键式标签天线定位第一个标签打印功能，操作简单，高效方便，零浪费标签，降低使用成本。
●HEAT™智能热均衡控制技术，实时智能加热控制打印头，延长打印头使用寿命，提高打印机综合加热效率 超过30%，降低能耗，绿色环保。
4.1.7-RFID手持机
●采用 5.0 寸 IPS 屏, 分辨率 720*1280, 高清全视角，阳光下可见，高性能大猩猩三代二次强化玻璃，支持多点电容触摸屏；
●用户可码、二维码、RFID 并通过数据采集 USB、GPRS、4G、WIFI、实现数据采集的快速有效传输；
●采用 ANDROID 7.0 嵌入式操作系统，界面友好，操作简单，使用方便，扫描识别结果直观；设备轻便， 适合单手工作，可灵活应用于任何环境，简化业务操作流程，提高工作效率。