警用裝備物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別通道實(shí)踐探索

馮翌新，陸洪波，楊波

（公安部第一研究所，北京100044）

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，警用裝備倉(cāng)庫(kù)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行出入庫(kù)越來(lái)越頻繁，倉(cāng)庫(kù)管理人員在執(zhí)行批量出入庫(kù)任務(wù)時(shí)，將粘貼RFID標(biāo)簽的警用裝備放在推車上，通過(guò)自動(dòng)識(shí)別通道來(lái)完成掃描。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)標(biāo)簽掃描數(shù)量不全、無(wú)法識(shí)別、周圍其他標(biāo)簽被讀到等情況，導(dǎo)致倉(cāng)庫(kù)管理人員認(rèn)為警用裝備物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別通道“不好用，不智能”。

因此，針對(duì)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)模式和倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)習(xí)慣，尋找天線閱讀器的最優(yōu)衰減值，通過(guò)調(diào)整讀寫(xiě)器的衰減值，通過(guò)制定出入庫(kù)時(shí)物資的擺放規(guī)范，提高RFID自動(dòng)識(shí)別通道的識(shí)讀率，降低誤讀率，是目前警用裝備物聯(lián)網(wǎng)必須解決的問(wèn)題。

1 警用裝備物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別通道管理現(xiàn)狀與問(wèn)題

警用裝備物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別通道采用雙邊通道式結(jié)構(gòu)，其中一側(cè)內(nèi)部含有一個(gè)天線讀寫(xiě)器和兩個(gè)識(shí)讀天線，另一側(cè)內(nèi)部含有兩個(gè)識(shí)讀天線，天線通過(guò)饋線與讀寫(xiě)器連接。另外，門(mén)體安裝于警用裝備倉(cāng)庫(kù)庫(kù)房門(mén)口位置，兩側(cè)門(mén)體相對(duì)，遠(yuǎn)側(cè)的天線采用較長(zhǎng)的饋線與讀寫(xiě)器連接，所以該側(cè)天線在性能上有一定的衰減，且警用裝備倉(cāng)庫(kù)庫(kù)房結(jié)構(gòu)不同，RFID自動(dòng)識(shí)別通道的兩側(cè)門(mén)體的距離不同，部分自動(dòng)識(shí)別通道周圍存放有粘貼RFID標(biāo)簽的物資，若閱讀器衰減值較低，可能天線會(huì)讀取到周圍的RFID標(biāo)簽。

倉(cāng)庫(kù)管理人員在入庫(kù)時(shí)將RFID標(biāo)簽粘貼在警用物資上，粘貼標(biāo)簽時(shí)比較隨意，物資包裝表面灰塵較多，粘貼的標(biāo)簽不牢固、不平整，影響RFID芯片的性能。在入庫(kù)出庫(kù)作業(yè)時(shí)擺放不整齊，標(biāo)簽朝向不規(guī)律，且通過(guò)自動(dòng)識(shí)別通道時(shí)較為隨意，導(dǎo)致自動(dòng)識(shí)別通道經(jīng)常漏讀標(biāo)簽。因閱讀器衰減值設(shè)定不合理，導(dǎo)致存放在通道周圍的物資會(huì)被誤掃，影響出入庫(kù)作業(yè)的效率。

2 漏讀率及誤讀率研究與實(shí)踐

2.1 漏讀率研究

（1）RFID標(biāo)簽與天線的方向

由于警用裝備物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別通道是4個(gè)天線兩兩相對(duì)的結(jié)構(gòu)，常規(guī)物資為長(zhǎng)方體包裝，出入庫(kù)作業(yè)時(shí)由于擺放不規(guī)律，部分RFID標(biāo)簽可能在兩箱物資之間，導(dǎo)致降低天線讀取率。標(biāo)簽的朝向分為三種，第一種是標(biāo)簽與地面垂直，且與天線垂直，第二種是標(biāo)簽與地面垂直，且與天線平行，第三種是標(biāo)簽與地面平行，以下按照正對(duì)通道的方向依次簡(jiǎn)稱為“前后兩面”、“左右兩側(cè)”、“上下兩面”三個(gè)方向。標(biāo)簽朝向不同，天線識(shí)讀的效果也就不同。

圖1 警用裝備物聯(lián)網(wǎng)智能識(shí)別門(mén)

圖2 單張標(biāo)簽實(shí)物圖

圖3 閱讀器與天線

（2）RFID標(biāo)簽通過(guò)天線區(qū)域的速度。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，倉(cāng)庫(kù)人員使用推車進(jìn)行出入庫(kù)作業(yè)，通過(guò)自動(dòng)識(shí)別通道速度過(guò)快，天線的閱讀器來(lái)不及把所有經(jīng)過(guò)天線區(qū)域的標(biāo)簽讀取出來(lái)，也會(huì)導(dǎo)致RFID標(biāo)簽漏讀。適當(dāng)放慢速度，可以減少標(biāo)簽漏讀率。

2. 2 誤讀率研究

警用裝備物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別通道使用ALIEN9900+作為天線閱讀器，可調(diào)整射頻衰減值，范圍是0db～150db。以現(xiàn)有的警用裝備物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別通道結(jié)構(gòu)來(lái)看，針對(duì)門(mén)體不同距離，需要尋找合理的衰減值，來(lái)保證單側(cè)門(mén)體的最遠(yuǎn)識(shí)讀距離到對(duì)側(cè)門(mén)體的位置，這樣就不會(huì)掃描到門(mén)體后方的RFID標(biāo)簽，來(lái)降低誤讀率。

2. 3 出入庫(kù)實(shí)驗(yàn)

模擬警用裝備倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)環(huán)境，共使用120張RFID標(biāo)簽，芯片內(nèi)部含有三類信息，用于區(qū)分識(shí)讀，分別粘貼在紙箱的6個(gè)面上，前后兩面、左右兩側(cè)、上下兩面三類標(biāo)簽各40張。由于遠(yuǎn)端一側(cè)天線通過(guò)饋線連接，根據(jù)各地現(xiàn)場(chǎng)情況，選用長(zhǎng)度為15米的饋線進(jìn)行測(cè)試。利用推車通過(guò)自動(dòng)識(shí)別通道中間位置，每調(diào)整一次衰減值測(cè)試三次。針對(duì)不同的門(mén)體距離，調(diào)整RF衰減值，以限制天線讀取最遠(yuǎn)范圍，在保證識(shí)讀率的基礎(chǔ)上尋找衰減最優(yōu)值。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1-表3所示。

表1 門(mén)體4.2米測(cè)試

表2 門(mén)體3米測(cè)試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，暴露在外側(cè)的標(biāo)簽比在物資之間被遮擋住的標(biāo)簽更容易被天線讀取到，且在讀取性能上前者遠(yuǎn)高于后者。在朝向方面，按讀取性能由高到低排序?yàn)椤白笥覂蓚?cè)”>“前后兩面”>“上下兩面”。左右兩側(cè)的標(biāo)簽讀取效果最好，其次是前后兩面，上下兩面的讀取效果最差。

表3 門(mén)體2.5米測(cè)試

門(mén)體距離為4.2米時(shí)，設(shè)定遠(yuǎn)端衰減值為10db時(shí)讀取效果較差，故將遠(yuǎn)端衰減值改為0db，近端增加衰減值，直到100db時(shí)漏讀數(shù)量開(kāi)始增加，選取遠(yuǎn)端衰減值90db，近端衰減值0db作為門(mén)體距離為4.2米的最優(yōu)衰減值，天線讀取范圍距離地面高2.4米，門(mén)后25厘米，以通道為中心前后各1.6米。門(mén)體距離為3米時(shí)，嘗試調(diào)整遠(yuǎn)端衰減值仍出現(xiàn)漏讀嚴(yán)重的情況，近端調(diào)整120db時(shí)漏讀數(shù)量增加，則門(mén)體距離3米，遠(yuǎn)端衰減值為100db，近端衰減值為0db時(shí)最優(yōu)，天線讀取范圍距離地面2.2米，門(mén)后20厘米，以通道為中心前后各1.4米。門(mén)體距離為2.5米時(shí)，遠(yuǎn)端衰減值為120db，近端衰減值為0db時(shí)最優(yōu)，天線讀取范圍距離地面2米，門(mén)后18厘米，以通道為中心前后各1米。

3 警用裝備倉(cāng)庫(kù)RFID標(biāo)簽安裝與擺放規(guī)范設(shè)計(jì)

為了保證RFID標(biāo)簽在實(shí)際應(yīng)用中能達(dá)到良好的效果，制定統(tǒng)一安裝位置規(guī)范及出入庫(kù)擺放示范，主要針對(duì)使用識(shí)別門(mén)出入庫(kù)時(shí)，物資在推車等載具上擺放位置以及電子標(biāo)簽朝向給出指導(dǎo)性建議，以指導(dǎo)倉(cāng)庫(kù)管理員有效地完成物資出入庫(kù)工作。

3. 1 警用物資電子標(biāo)簽安裝規(guī)范

工具包如圖4。

圖4 標(biāo)簽安裝規(guī)范工具包

3. 2 常見(jiàn)箱式包裝物資上電子標(biāo)簽安裝位置

針對(duì)該類型的物資，標(biāo)簽安裝原則為：貼在“寬所在邊”或者“紙箱側(cè)面”，便于從外側(cè)讀取標(biāo)簽，盡量讓標(biāo)簽朝向貨架外側(cè)（靠過(guò)道一側(cè)）。

主要有三種張貼方式：

（1）優(yōu)選方式：

側(cè)面張貼，統(tǒng)一在當(dāng)前側(cè)面的右上角，所貼標(biāo)簽上邊、右邊距離紙箱邊緣距離在2-3厘米，以美觀大方為主，避開(kāi)邊緣的膠帶和加固釘?shù)取Ｈ鐖D5。

圖5 優(yōu)選張貼方式

（2）次選方式：

如遇已貼有物資廠家出廠標(biāo)簽，電子標(biāo)簽就盡量往右上角或右下角區(qū)域中有空間的地方貼標(biāo)簽，盡量美觀大方。如圖6。

圖6 次選張貼方式

（3）特殊情況：

如遇以下特殊情況，對(duì)外的右側(cè)的文字不能遮擋/右側(cè)(有膠帶和加固釘/右側(cè)空間不夠大/有加固保護(hù)木箱，可考慮以下方法：選擇紙箱正面右上角適合位置/紙箱正面適當(dāng)位置貼標(biāo)簽。如圖7。

圖7 特殊情況張貼方式

3. 3 電子標(biāo)簽安裝流程

（1）核對(duì)確認(rèn)標(biāo)簽內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)物資設(shè)備信息相符；

（2）對(duì)貼標(biāo)簽的安裝位置，用“無(wú)塵手套”對(duì)被貼物表面的該位置進(jìn)行除塵擦拭和除雜物處理；

（3）用“防靜電手套”將標(biāo)簽底紙沿著一邊揭開(kāi)1.5cm，分別用兩只手的拇指和食指輕輕捏住兩邊，貼在確定好的位置上；

（4）然后將底紙慢慢的揭開(kāi)同時(shí)用刮板沿著貼上的一邊往另一邊刮，直至標(biāo)簽完全平整美觀；

（5）將物資在貨架或者平庫(kù)中進(jìn)行合理科學(xué)美觀的擺放碼垛，讓電子標(biāo)簽盡量朝外，以保證RFID標(biāo)簽在今后倉(cāng)庫(kù)物資盤(pán)點(diǎn)工作中便于讀取。

3. 4 警用物資出入庫(kù)擺放規(guī)范

標(biāo)簽朝向原則為：所有標(biāo)簽均在外側(cè)，沒(méi)有被物資遮擋，標(biāo)簽與識(shí)別門(mén)方向“垂直”或“平行”，便于識(shí)別門(mén)天線有效的讀取標(biāo)簽，不要出現(xiàn)物資標(biāo)簽重合或覆蓋的情況。主要有兩種方式：

（1）優(yōu)先方式：標(biāo)簽朝向與識(shí)別門(mén)天線朝向平行。如圖8。

圖8 出入庫(kù)標(biāo)簽朝向優(yōu)先方式

（2）次選方式：標(biāo)簽朝向與識(shí)別門(mén)天線朝向垂直。

盡量不要將標(biāo)簽方向朝上或朝下擺放，可能會(huì)降低電子標(biāo)簽識(shí)別率。如圖9。

圖9 出入庫(kù)標(biāo)簽朝向次選方式

4 解決方案

為提高識(shí)讀率，降低誤讀率，針對(duì)上述問(wèn)題，制定以下解決方案：

（1）RFID標(biāo)簽安裝及擺放需規(guī)范

倉(cāng)庫(kù)人員應(yīng)按照標(biāo)簽安裝規(guī)范對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行粘貼，同一種類型的物資標(biāo)簽粘貼位置相同，出入庫(kù)作業(yè)時(shí)標(biāo)簽朝向一定要向外，并且盡量保證標(biāo)簽在“左右兩側(cè)”或“前后兩面”，盡量不要朝向“上下兩面”。

（2）通過(guò)自動(dòng)識(shí)別通道的方式

倉(cāng)庫(kù)人員使用推車經(jīng)過(guò)自動(dòng)識(shí)別通道時(shí)，要與兩側(cè)門(mén)體平行慢速通過(guò)，正常勻速步行即可。

（3）最優(yōu)衰減值

以上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，調(diào)整最優(yōu)衰減值，既可以保證標(biāo)簽識(shí)讀率，又可以降低天線誤讀率，在實(shí)際應(yīng)用中按照最優(yōu)值進(jìn)行調(diào)整，既保證了出入庫(kù)作業(yè)時(shí)標(biāo)簽讀取數(shù)量，又能減少讀取到通道周圍標(biāo)簽的數(shù)量。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，RFID射頻識(shí)別技術(shù)已為全國(guó)公安警務(wù)保障部門(mén)提供方便快捷的批量作業(yè)模式，將傳統(tǒng)的手工作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄茏詣?dòng)識(shí)別的方式，降低了學(xué)習(xí)成本。加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)管理規(guī)范，科學(xué)的使用RFID自動(dòng)識(shí)別通道，可提高RFID標(biāo)簽的識(shí)讀率，降低誤讀率，使其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮更大的作用。