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华为仓库、实验室资产管理方案 技术方案 深圳市航天华拓科技有限公司 二一二年十月 华为仓库、实验室资产管理方案 I 目 录 1 引言引言 1 1.1 编写目的.1 1.2 术语及缩略语.1 1.3 参考标准.2 2 综述综述 3 2.1 项目背景.3 2.2 需求分析.3 2.3 建设原则.3 2.4 关键技术.4 3 系统方案概述系统方案概述 6 3.1 各功能概要介绍.6 3.1.1 低值单板管理子系统.7 3.1.2 贵重、受控单板及仪器管理子系统.7 3.1.3 屏幕显示及报警子系统.8 3.1.4 摄像监控子系统.8 3.2 软件管理系统.8 3.3 与ILCM 管理系统对接方案.9 4 管理方案描述管理方案描述 10 4.1 资产登记管理子系统.10 4.2 低值单板管理子系统.10 4.3 贵重、受控单板及仪器管理子系统.12 4.4 显示、报警子系统.14 4.5 系统容错处理.15 4.6 终端数据管理子系统.15 5 设备安装方案设备安装方案 17 5.1 标签安装.17 5.2 读写器安装.17 5.3 摄像头安装.18 5.4 声光报警器安装.19 6 设备选型设备选型 20 华为仓库、实验室资产管理方案 II 6.1 设备选型.20 6.2 设备参数.21 华为仓库、实验室资产管理方案 1 1 引言引言 1.1 编写目的编写目的 本方案使用 RFID 技术，为华为技术有限公司（以下简称“华为公司” ）建立实验室、 仓库资产管理系统样板点的信息采集和数据处理系统。该系统与华为公司现有 iLCM 资产 管理系统实现数据交换，从而达到提高资产管理的准确性、降低劳动强度和提高工作效 率目的。 本系统建成后，将实现对进出样板点资产的信息自动采集、自动信息处理，和 iLCM 资产管理系统交换数据，将 iLCM 资产管理系统下达的资产信息、违规资产进出等消息显 示给员工，并实现设备使用率统计、贵重资产自动盘点、超期闲置报警等其它功能。 1.2 术语及缩略语术语及缩略语 RFID 射频识别（Radio Frequency Identification）的英文缩写，又称射频识别。为近 年发展起来的一种自动识别技术，该技术使用无线射频方式进行非接触式双向通信数据 交换以达到识别物品编码的目的。 RFID 标签 指内部封装有 RFID 芯片、RFID 电路及天线，可实现射频识别的终端设备。根据工作 的不同无线频段有 13.56MHz、900MHz 和 2.45GHz 等不同类型；根据标签芯片的供电机制 分无源和有源两种。 有源 RFID 标签 在内部集成了电源，可以主动发射信号的标签。该类标签工作频率是 2.45GHz，具有 发射信号功率大，识别距离远等特点。 无源 RFID 标签。 该标签内部没有集成电源，发射能量依靠读写天线提供。该类标签工作频率是 900MHz，具有使用时间长，工作环境影响小等特点。 RFID 读写器 指发送射频识别信号并接收 RFID 电子标签编码信息的电子设备，根据应用的不同无 线频段有工作在 13.56MHz、900MHz 和 2.45GHz 等不同类型。 华为仓库、实验室资产管理方案 2 1.3 参考标准参考标准 GB 50252-94工业安装工程质量检验评定统一标准 1994.12.； GB50174-93电子计算机机房设计规范 ； GBF232-92电气装置安装工程施工及验收规范 ； 华为仓库、实验室资产管理方案 3 2 综述综述 2.1 项目项目背景背景 华为公司现已建立使用一维条码技术作为资产信息载体的资产管理系统。由于一维 条码的技术局限性，华为公司的资产管理使用的是主动扫描资产的条码信息，将信息上 传管理系统的工作模式。该工作模式无法实现资产自动管理、重点资产主动监控以及资 产管理实时统计等功能。而且该工作模式需要大量人物成本，不符合自动化、精确化、 智能化的现代化管理理念。 为了适应日益复杂的管理工作，本方案设计了一套使用 RFID 技术的资产管理解决方 案。该方案针对不同的资产管理要求，使用有源和无源标签对资产进行管理，实现了主 动管理、精确管理的要求。本方案的管理数据和华为现有的资产管理系统实现数据对接， 为其提供管理依据。 2.2 需求需求分析分析 经过华为公司的深入交流，本方案将解决以下几个主要问题： 低值单板自主领取/归还管理； 贵重、受控单板及仪器受控申领管理； 贵重、受控单板及仪器状态监控管理； 违规动作声光报警及系统信息可视化展示； 贵重、受控单板及仪器的自动盘点和超期报警。 2.3 建设原则建设原则 根据客户的具体要求，遵循实事求是的科学态度，并按以下原则进行建设： 先进性和适用性相结合的原则 在设计上，首先应当具有前瞻性，应当充分考虑到在未来若干年内发展的需要，技 术上保证在相当长的一段时间内不落后。与客户现有的设备相兼容。确保客户现有的设 备可以继续发挥作用。 系统的整体性和开放性原则 整体性原则将确保是一个整体系统，而不是一个由多个离散的系统、外围设备简单 华为仓库、实验室资产管理方案 4 组合；系统的开放性原则是指系统应能支持为与其他系统的互联互通以及未来的扩展、 升级预留充分的空间和接口，以充分保护现有的投资。 系统的经济性和模块化原则 从投资效益分析来说,要取得最大的投资回报，就必须对整个系统进行长远规划和充 分论证，采取分步实施，急用先上，逐步完善的手段。这就要求系统必须采用模块化设 计的方法，使之具有极强的可扩展性和可升级性，避免投资的重复和浪费。 系统的安全性和可靠性原则 系统设计保证客户的数据通信的安全，系统间的所有数据交互和操作不能越权操作 数据。系统设计充分考虑到系统的灾难备份与恢复，系统在网络通信不稳定情况下运行 时，可以提供必要的手段尽量避免数据丢失和错误的现象。 2.4 关键技术关键技术 1、RFID 技术 RFID（Radio Frequency Identification，即射频识别）技术是从 20 世纪 80 年代 走向成熟的一项自动识别技术。RFID 技术使用无线射频方式进行非接触式双向通信交换 数据以达到自动识别目的，具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签 上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如、可识别高速运动物体并可同 时识别多个标签等优点。经过十几年的发展，RFID 技术已在各行各业得到了广泛的应用， 能对人员和物品的流动实行快捷准确的管理。 一个最基本的 RFID 系统一般是由以下两部分硬件构成的： 电子标签 放置在要识别的物体上，里面包含该物体属性信息。 读写器 扫描获取电子标签数据，接口可将数据进一步传输给另外的系统(如计算 机等装置)。 RFID 的工作原理如下图所示，阅读器在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作 频率、天线尺寸以及信号的发射功率)，标签被激活后，将数据信息出去。读写器接收到 标签的数据后，解码并校验错误，以决定数据的有效性，然后通过有线或无线的方式， 将数据传送到计算机系统进行再处理。 华为仓库、实验室资产管理方案 5 图2-1 RFID系统基本结构图 2、RFID 标签 资产管理使用 900MHz 频率的无源 RFID 标签和 2.45GHz 频率的有源 RFID 标签。由于 本方案的管理对象主要是单板和仪器。根据管理对象的物理形状，方案中选择纽扣式标 签。安装方式采用贴装式。标签贴装在单板或仪器的前面板。方案中使用的标签见图 2- 2。 图2-2 有源RFID标签 无源RFID 标签 华为仓库、实验室资产管理方案 6 3 系统系统方案概述方案概述 针对不同类型资产的管理需求，本方案使用有源 RFID 标签和无源 RFID 标签对资产 进行主动和被动管理。主动管理针对贵重资产，使用有源 RFID 标签的主动发射信号的功 能，对资产进行实时管理。被动管理针对一般资产，方案使用无源 RFID 标签价格低廉等 优势，只在特定区域内对资产进行管理。 管理方案包括数据管理终端系统和 iLCM 资产管理系统两大部分。数据管理终端系统 包括 RFID 标签建设、数据采集建设、信息显示和数据处理等部分功能，仅完成数据采集、 数据行为分析、数据上传和显示等简单的数据处理工作。iLCM 资产管理系统是华为现在 使用的针对资产管理开发的软件管理系统，对数据管理终端上传的资产数据处理、下达 显示内容、报警内容等工作。 我司负责数据管理终端系统的硬件和数据处理设计。华为公司提供 iLCM 资产管理系 统的功能要求。华为公司和我司共同开发两个软件系统的接口。 3.1 各功能概要介绍各功能概要介绍 本方案使用无源 RFID 标签对低值单板进行自主领取管理；使用有源 RFID 标签对贵 重、受控单板和仪器进行申领核实、误操作报警以及自动盘点等管理；使用大屏幕显示 操作和报警内容；对每次资产进出的场景进行拍照。方案中硬件设备采集的资产数据通 过网络实时上传给华为的 iLCM 管理系统。iLCM 管理系统将处理后的数据显示内容或报警 信息下发到本系统的大屏幕显示。系统结构图如下： 华为仓库、实验室资产管理方案 7 无源RFID标签 终端数据管理系统 iLCM资产管理系统 标签 数据采集 信息处理 信息处理计算机 有源RFID标签 图3-1 系统机构示意图 3.1.1 低值单板管理子系统低值单板管理子系统 低值单板管理方案是针对价值较低的单板进行的资产管理。该类单板可以由员工自 主领取和归还，无需上级主管审批。由于该类单板数量巨大，管理要求不高。因此，方 案采用无源 RFID 标签进行管理。在该类型单板上粘贴无源 RFID 标签，并在管理系统中 将标签内容与产品属性关联。 员工自主领取单板后，在通道门处扫描工牌的一维条码，然后离开。在单板到达通 道门时，RFID 读写天线会读取单板上 RFID 标签信息，并启动照相机拍照。系统将 RFID 标签信息，工牌信息和照片打包上传给 iLCM 管理系统。iLCM 管理系统登记资产信息后， 给本系统下发显示内容。 3.1.2 贵重、受控单板及仪器管理子系统贵重、受控单板及仪器管理子系统 贵重、受控单板及仪器管理方案是针对价值较高或特定产品的资产管理。该类资产 需要进行严格管理。因此，系统使用有源 RFID 标签对其进行管理。该类资产的领出、归 还需要上级领导审批。对于未经审批的该类资产，系统将严格控制其出入，一经发现将 华为仓库、实验室资产管理方案 8 声光报警。该类资产还需要进行盘点，判断闲置和统计使用率。 在申领请求经过上级审批并上交 iLCM 管理系统后，员工自行领取资产并离开。安装 在出入口的两个有源标签读写天线将判断出资产的进出情况。当有资产离开时，系统启 动照相机拍照，并将资产信息和照片上传 iLCM 管理系统。iLCM 管理系统根据申领情况 判断该资产是否具有进出权限。如果没有权限，iLCM 管理系统将给本系统下发报警指令。 本方案使用手持机对仓库、实验室内的贵重、受控资产进行盘点。员工只需要打开 手持机的有源 RFID 读取功能，并携带手持机围绕仓库、实验室行进一周。手持机自动读 取所有 RFID 标签内容。手持机可以通过有线或无线的方式将扫描数据上传给 iLCM 管理 系统。iLCM 管理系统通过比对数据信息，判断库存超期闲置等信息。 3.1.3 屏幕显示及报警子系统屏幕显示及报警子系统 屏幕显示由安装在出入口处的大屏幕实现，报警功能也在该屏幕上模拟实现。屏幕 显示为员工显示进出资产的详细内容。报警功能是对贵重资产的误操作进行提醒。 数据处理终端计算机发现有资产进出时，自动向 iLCM 资产管理系统上报。iLCM 资 产管理系统根据上报的数据，给终端计算机发送显示或报警内容。上述内容通过终端计 算机发布在进出口的大屏幕上。 3.1.4 摄像监控子系统摄像监控子系统 摄像监控子系统由安置在出入口不同角度的多台摄像机和管理计算机组成。该子系 统用于监控资产进出时的现场情况，为违规行为提供影响资料。 当计算机监控到有资产进出时，系统启动摄像机从不同的角度对出入口进行摄像。 摄像的图像数据通过管理计算机上传给 iLCM 资产管理系统。 3.2 软件管理系统软件管理系统 软件管理系统完成协调各读写器工作；与客户软件管理平台进行通信；显示 iLCM 管 理软件下发的显示内容等。 华为仓库、实验室资产管理方案 9 3.3 与与iLCM管理系统对接方案管理系统对接方案 数据处理终端系统管理软件和 iLCM 管理系统通过网络连接。 管理终端计算机将采集的标签信息、图片信息和员工身份信息进行处理后，通过 socket 方式上传给 iLCM 管理系统； iLCM 管理系统处理上传信息后，将需要显示和报警信息发送给数据管理终端计算机。 数据管理终端和 iLCM 管理系统对接的数据格式需要双方根据实现的功能协商确定。 华为仓库、实验室资产管理方案 10 4 硬件设计方案硬件设计方案 本章详细描述方案中各个组成部分的功能和技术实现方法。 4.1 资产登记管理子系统资产登记管理子系统 资产登记是在资产开始使用前对其贴装有源或无源 RFID 标签，并将资产和所贴标签 在 iLCM 管理系统中进行登记。管理流程图如下： 无源RFID标签 iLCM资产管理登记 读取标签ID 贴装 图4-1 资产登记管理流程图 因为标签的 ID 号码具有唯一性，所以本系统使用有源或无源读写器读取标签 ID 号 码唯一标示资产。方案使用有源和无源的 RFID 读写器读出 RFID 标签的 ID 号，将标签 按要求贴在资产正面。系统将该号码和标签需要贴装的资产的信息在 iLCM 管理系统中登 记。此后的资产管理中，我们只需要读取标签的 ID 号，就可以在 iLCM 资产管理系统中 查询出该 ID 号对应资产信息，从而达到资产管理的目的。 4.2 低值单板管理子系统低值单板管理子系统 由于低值单板仅需要在出入口处进行登记，本方案中使用无源 RFID 标签对其进行管 理。方案在出入口安置无源 RFID 标签通道门，读取通过该通道的无源 RFID 标签 ID 信 息。方案中调整通道门中天线的功率，确保天线不会误读其它位置的标签信息。通道门 处安装一部一维条码扫描器，用于登记领取资产的员工的身份信息。数据终端管理计算 华为仓库、实验室资产管理方案 11 机向 iLCM 管理系统上传获取的 ID 信息，并显示 iLCM 下达的显示内容。方案管理流程 图如下： 图4-2 低值单板管理流程图 1、资产进出管理、资产进出管理 本方案以员工携带资产在通道门处登记身份为一次通过的过程。通过判断资产标签 通过通道门的次数，系统可以判断资产是进入还是离开该房间。例如：资产等奇数次通 过通道门，表明该资产进入该房间，偶数次通过通道门，证明该资产被带离房间。以此 类推，我们可以判断资产在各房间的流通状况。 2、用户身份登记、用户身份登记 在领取资产通过通道门时，员工必须使用通道门上的条码扫描器扫描本人工卡上的 一维条码。数据管理终端计算机将记录其工卡的信息，并将工卡信息上传给 iLCM 资产管 理系统。 3、领取、归还管理、领取、归还管理 员工在通道门处登记时，系统根据资产进出情况管理领取和归还情况。 4、领取过程拍照、领取过程拍照 在员工扫描工卡一维条码时，数据管理终端计算机同时启动该处通道门附近的摄像 机对通道门拍照。数据管理终端计算机将把照片信息上传给 iLCM 资产管理系统。 华为仓库、实验室资产管理方案 12 5、采集数据传输、采集数据传输 在数据管理终端信息采集完毕后，数据管理终端计算机将 RFID 标签信息、员工身份 信息和照片信息以及时间、地点等通过网络打包上传给 iLCM 管理系统。如果网络通信中 断，该信息在本地保存。 6、资产信息显示、资产信息显示 接收到数据管理终端上传的数据后，iLCM 资产管理系统将根据上传 RFID 标签 ID 号，查询其对应的资产信息，并将资产名称等其它要素下达给数据管理终端进行显示。 4.3 贵重、受控单板及仪器管理子系统贵重、受控单板及仪器管理子系统 贵重、受控单板和仪器需要严格管理其位置、进出行为等其它行为。因此，方案使 用可以主动发送身份信息的有源 RFID 标签对其进行管理。方案在出入口的两侧各安置一 个有源 RFID 读写天线，并调节天线功率使其不存在读取重合区。当贵重资产通过出入口 时，软件通过计算两个读写器的读取标签时间差获取该资产的进出行为。该资产标签信 息上传后，iLCM 管理系统则通过查找该资产审批单，判断该行为是否合法，并下达判断 结果和屏幕显示内容。系统工作流程如图。 室室外外B B识识读读区区域域 4125mm 1050mm 室内A识读区域 R RF FI ID D读读写写天天线线 R RF FI ID D读读写写天天线线 图4-3 贵重、受控单板及仪器管理流程图 华为仓库、实验室资产管理方案 13 1、进出判断、进出判断 系统通过计算标签读取的时间差，判断贴有该标签的资产的进出情况。 室室外外B B识识读读区区域域 4125mm 1050mm 室内A识读区域 R RF FI ID D读读写写天天线线 R RF FI ID D读读写写天天线线 行进路线 R RF FI ID D标标签签 图4-4 进出管理原理演示图 A 读写器先读到 RFID 标签，B 读写器后读到 RFID 标签，表示该标签离开房间。同 理 B 读写器先读到 RFID 标签，A 读写器后读到 RFID 标签，表示该标签进入房间。 2、资产盘点、资产盘点 资产盘点是针对仓库、实验室内的贵重、受控资产的盘点。系统使用有源 RFID 读写 手持机作为盘点工具。员工打开手持机的 RFID 读取功能，携带手持机在仓库、实验室内 行进一周。手持机将自动读取所有的有源 RFID 标签信息。读取完毕后，手持机通过有线、 无线通信，将数据传输到系统中。 3、用户身份登记、用户身份登记 在通过出入口时，员工需要使用通道门上的条码扫描器扫描本人工卡上的一维条码。 系统将记录其工卡的信息。 4、领取过程拍照、领取过程拍照 在员工扫描工卡一维条码时，系统同时启动各位置上的摄像机对领取过程拍照。 5、采集数据传输、采集数据传输 在拍照完成后，系统将 RFID 标签信息、员工身份信息和照片信息以及时间、地点等 通过网络打包上传给 iLCM 管理系统。 6、违规报警、违规报警 iLCM 系统查找设备申领请求。如果上传的 RFID 信息中有未经申领的设备，iLCM 华为仓库、实验室资产管理方案 14 管理系统将给本系统下达违规操作信息。本系统将驱动声光报警。 7、资产信息显示、资产信息显示 系统将 iLCM 管理系统下达的信息显示在大屏幕上。 8、资产使用统计、资产使用统计 系统使用有源监控 RFID 标签和有源读写器统计贵重仪器、设备的使用率。有源监控 RFID 标签使用监控仪器、设备工作的电流，向外发射自身 ID 号。一旦有源 RFID 读写器 读取到了标签 ID 号，就证明被监控设备处于工作状态。由此，系统可以计算出该设备使 用率。 4.4 系统容错处理系统容错处理 本系统根据实际情况，设定了几种容错方式，确保整个系统能够稳定运行。具体做 法如下： 1、iLCM 管理系统与系统终端 系统终端与 iLCM 管理系统采用 TCP/IP 协议连接。终端一旦发现和 iLCM 管理系统 连接中断，将自动将采集数据在本地硬盘备份，以便网络通信修复时再次上传。 2、RFID 读写器与系统终端 系统终端与读写器之间建立心跳连接。一旦读写器发送故障，终端可以重启读写器。 如果无法重启，终端将发出报警。 华为仓库、实验室资产管理方案 15 5 软件设计方案软件设计方案 5.1 终端数据管理子系统终端数据管理子系统 读读写写器器管管理理软软件件 摄摄像像头头1 1摄摄像像头头2 2 关联关联 摄摄像像头头3 3摄摄像像头头4 4 关联关联 摄摄像像头头 n n- -3 3 摄摄像像头头 n n- -2 2 关联关联 摄摄像像头头 n n- -1 1 摄摄像像头头n n 关联关联 客客户户数数据据库库 整体结构 D DL LL L 图4-7 软件管理整体结构 功能点描述： 1、管理软件管理协调各读写器工作； 2、与客户软件管理平台使用网络通讯方式进行交互，包括传送标签信息、读写器信 息及图片报警信息； 3、管理软件负责判断是否满足报警条件进行报警（数据来自客户数据库） ； 4、每个读写器安装处关联一个摄像头进行图像采集，该图像采集是在每次有出入的 信息时都进行采集，图片保存至本地目录，待客户判断后决定是否需要提供； 5、大屏显示的功能，该显示针对两种环境进行显示（即实验室和库房，数据来自客 户数据库） ； 华为仓库、实验室资产管理方案 16 i iL LC CM M管管理理系系统统 i iL LC CM M数数据据库库 i iL LC CM M管管理理系系统统 读读写写器器管管理理软软件件 摄摄像像头头 1 1 摄摄像像头头 2 2 关联关联 摄摄像像头头 3 3 摄摄像像头头 4 4 关联关联 摄摄像像头头 n n- -3 3 摄摄像像头头 n n- -2 2 关联关联 摄摄像像头头 n n- -1 1 摄摄像像头头 n n 关联关联 读读写写器器管管理理系系统统 D DL LL L S So oc ck ke et t通通信信 图4-8软件对接示图 如上图所示，为读写器管理系统与 iLCM 系统的对接示图，在与 iLCM 系统对接方案 中主要分两部分进行： 1、标签数据的交互，即出入记录标签数据和照片信息数据，通过 socket 方式进行传 输； 2、大屏显示信息及是否报警等数据信息通过中间接口进行对客户数据库的访问 通信协议：待定(与客户协商生成) 华为仓库、实验室资产管理方案 17 6 信息显示方案信息显示方案 6.1 显示、报警子系统显示、报警子系统 本系统在每个区域出入口处设置一套显示、报警及监控系统。以上各子系统受管理 终端系统控制。显示功能用于显示 iLCM 管理系统下发的资产、告警以及其它显示信息； 报警系统用于对违规操作进行声光报警；监控系统用于对每次资产进出行为进行拍照。 系统结构图如下： 图4-6 资产管理显示演示效果示意图 显示功能使用连接在读写控制端的大屏幕来实现。每当系统监测到有资产时，管理 终端系统向 iLCM 管理系统发送资产的 RFID 标签信息。iLCM 管理系统根据内部处理结 果，给终端发送相应的显示信息。终端将这些显示信息按照预先设定的格式显示在大屏 幕上。 监控子系统 监控子系统是使用摄像机对每次资产进出进行多方位拍照，为资产管理留下影像资 料。监控系统使用多个摄像机，对资产在出入口进行多角度拍照。一旦系统发现有资产 华为仓库、实验室资产管理方案 18 进出或者资产申领，监控系统将被启动并拍照。拍照的数据将被管理终端计算机发送到 iLCM 资产管理系统上处理。 华为仓库、实验室资产管理方案 19 7 设备安装方案设备安装方案 7.1 标签安装标签安装 无源抗金属标签 SAAT-T824 和有源 RFID 标签 SAAT-T510 自带有 3M 强力背胶，可 粘贴在单板面板的空余位置。T510 因体积较大，不能粘贴在窄的单板上，前期试点可以 采取拴挂在单板上。后期实际应用中更换为定制的板卡有源 RFID 标签，定制的标签背面 有 3M 强力背胶，粘贴在贵重单板的正面面板上。 7.2 读写器安装读写器安装 无源通道式读写器 S203A 立装在门口两侧，每个分体门在地上打 4 个 M5 墙钉固定。 两个分体门之间的距离调节在 1m1.5m，读写器配置有一个网络接口，使用五类平行网 线接入局域网中。当读写器与内网交换机之间的距离超过 100m 时，必须使用交换机或者 路由器进行信号中继。 通道式读写器使用 220V 交流电源，功耗小于 36W。因此供应电源直接接入室内两项 3 插 220V 电源，单线线经大于 0.3mm2，注意接地要良好，否则可能造成通道门金属外 壳带电或烧毁机器。 内网交换机 220V 无源通道 式读写器 1-1.5m 实验室1 摄像头 3m 报警器