RFID智能实验室管理系统设计方案

一、系统背景

实验室是进行科研的重要基地，它担负着出人才，出成果的重任，创造一流的实验室科研条件和环境，可以直接有力的推动科研水平和科研人员创新能力的提高。实验室管理信息系统是教学和科研体系平台的重要组成部分，近年来，实验室建设与管理取得了较大进步，实验室的管理工作也变得更加繁琐和复杂，实验室物资手工处理方式使得整个流程既繁琐又低效成为一大重要问题。由于人工操作的随意性和一些不可避免的错误，物资存放的次序难免被打乱，造成物品存放无序，查找困难。

随着实验室规模与种类越来越庞大，要查找某一物品时，先由管理员找到存放该类型物资的货架，再根据物品的编目信息在货架的每一格进行查找。一旦物品存取时没有按规定存放在指定的位置，查找起来就好比海底捞针，需要将所有的物品筛选一遍。

由于物品数量众多，因此在盘点时耗时耗力的确成为一大问题。

鉴于这种现状，实验室设备管理的技术升级与改造迫在眉睫。作为新一代物料跟踪与信息识别的RFID（无线射频识别技术）技术的快速发展给实验室管理的自动化、智能化带来了可能性，具有其他方式无可比拟的优越性。

二、RFID技术应用系统特点

1、RFID技术简介

RFID（Radio Frequency Identification），即无线射频识别，是兴起于20世纪90年代的一项自动识别技术。一个典型的RFID系统由射频电子标签、读写器或阅读器以及天线三部分构成。它集编码、载体、识别与通讯等多种技术于一体的综合技术，主要原理是利用无线电波对一种标记媒体进行读写、识别的过程，非接触性是它明显特征。在实际应用中，读写器将特定格式的数据写入RFID标签，然后将标签附着在待识别物体的表面。读写器亦可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而实现对物体识别信息的远距离、无接触式采集、无线传输等功能。

2、技术特点

该系统运用ZigBee技术，ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)的无线通信技术,它具有如下特点:

l 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

l 网络容量大: 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备, 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。

l 可靠: 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。

l 安全: ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证, 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

l 抗干扰：及时工作区域多数为金属结构，也可以很好的传输信号。

3、产品特点

l 三防功能：系统中使用的读卡设备和电子标签采用防水、防潮、防摔的外壳，可适用环境多样。

l 电子标签信息可擦写：电子标签信息可擦写，重复利用，降低项目成本。

l 识别距离可调节：Zigbee的读卡器识别距离可调节，根据客户需求设定最优识别距离，并且每个读卡器可以同时读取200个标签。

l 抗干扰性：该系统采用ZigBee技术，在多种环境下，抗干扰性较强，适用多种环境。

l 耗电量小、电池可更换：标签均内置电池，由于ZigBee的低功耗技术，标签内电池使用时间长久，一般可达2年，电池可返厂更换。

l 电子标签大容量存储信息：电子标签可以存储200组12个字节的信息，可简要记录文物信息，并保存在系统中，可调用查看。

三、系统原理

给实验室每台服务器正面贴一张抗金属标签（900M或433M),门口设一读卡器，布设4到6台天线，在软件程序中设定标签ID号、物品名称、数量、物品的初始位置、存放时间及物品是否要带出等的具体详细信息与每一件物品一一对应的相互绑定，录入管理系统中，同时在管理员的电脑主机旁配有一台发卡器，随时接收标签信息，当管理人员进行物资盘查之前先将PDA插入电脑主机下载欲盘查的详细信息后，可以拿着PDA进行物资盘点。

盘点人员拿着手持PDA进行S型路线盘查，若读到物资属性即表明物资的存在性，若为读到某物资，则会在手持PDA的形成有一定单显示在PDA的显示屏上，这时，管理员可以去人工查询物资是否存在，如果物资存确实不存在，则证明丢失或者已被带出，管理人员可以根据物品的期初规定报丢，若规定的可带出物资会在系统中体现；若物资存在，则检查物资标签或者发卡器位置是否偏离，检查后可重新读取数据。

四、RFID技术实验室管理，有着以下优点

1、非接触式数据采集

RFID技术极大地增强了管理者对库区存储物品的信息收集、交换与跟踪能力。管理者只需将粘有RFID标签的设备在阅读器前经过，就可以在电脑屏幕上显示出盒物品的具体名目、数量、内容摘要等信息，缩减了管理者的作业环节，提高了作业效率，从而有助于管理者实施设备物资的动态化管理。　

2、快速扫描，且一次性数据处理量大

RFID读写器可以同时从多个射频标签中快速读取包括货位信息、物资内容摘要信息等多项相关数据信息。如一些读写器可以每秒读取200个标签的数据，这比传统扫描方式要快超过100倍。

3、标签信息容量大，使用寿命长，可重复使用

和传统的条形码、磁卡等数据存储介质相比，RFID标签可存储的数据量大大增加，可达1K甚至更大的容量；标签的内容可以反复被擦写,而不会损害标签的功能，从而可实现标签的重复使用。

4、安全性高

标签的数据存取具有密码保护，识别码独一无二，无法仿造，这种高度安全性的保护措施使得标签上的数据不易被伪造和篡改。

5、抗污染性能强和耐久性

传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但 RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损； RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。

6、体积小型化、形状多样化

RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，此外， RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同物资管理。

7、可重复使用

现今的条形码印刷上去之后就无法更改， RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。

五、产品介绍

1. CY-CGPD-100 RFID读卡器

CY-CGPD-100 RFID读卡器

特点

1.高性能、中远距离RFID读写器，使用频率13.56MHz，标准符合ISO15693、ISO18000-3。

2.完全可以由上位软件设置其工作参数，得到最佳工作状态。

典型应用

可驱动设置高精度的桌面天线，使得读符合ISO标准大小的Tag距离达到50cm

技术参数

RF接口：1个50ohm SMA输出口，外接天线。

主机接口：标准RS232串口（ESD保护，波特率最高达115.2Kbps）；

1个音频蜂鸣器；2个LED指示灯

尺寸（mm）：121（W）×113（H）×39（D）(可定制)

重量：约200g

供电方式：电压DC 9V（提供AC/DC适配器）

工作电流1A以内

工作温度： -10℃ ～ +60℃

RF工作频率：13.56MHz

可支持的TAG种类：各种符合ISO/IEC15693的Tag，my-d，Tag-it，I-CODE SLI/UID/EPC

RF功率：0.5W—1W。

最大读写距离：30-50Cm（取决于天线和Tag以及周边环境）

其它

用户程序可通过RS232在线升级。

完整的使用手册和上位机驱动函数库，方便用户系统集成。

完全支持EAS和防冲突功能

CY-CD-103 900兆抗金属电子标签

CY-CD-102 900兆抗金属电子标签

芯片： Philips I·CODE 2

工作频率：900兆

存储容量：512 bit，16个分区，64 bit 唯一ID序列号

读写距离：2.5～10cm

读写时间：1～2ms

工作温度：－20℃～85℃

擦写寿命：>100,000次

数据保存：>10年

封装工艺：超声波自动植线/自动碰焊

外形尺寸：ISO标准卡 45x45x0.80mm /中厚卡/厚卡

封装材料：PVC、ABS、PET、PETG、0.13mm铜线

典型应用：企业一卡通、学校管理、公交储值卡

高速公路收费、停车场、小区管理

手持机（PDA）

产品性能：

示屏幕：彩色3.2英寸显示屏240*320
触摸面板：仿玻璃的耐用触摸屏
数据接口：USB1.1（标配）红外接口（选配）
背    光：LED背光
电    池：充电式聚合物电池（3.7v，2000MAH）
待机时间：150小时，一次充电扫描次数：5000次
尺    寸：186.5MM*75MM*31MM（2000MAH）
重    量：400克
CPU     ：32bit,533MHZ
内    存：128M RAM/2G ROM
通讯模块：802.11g，支持外置天线
接    口：USB HOST＋USB SLAVE
扩展接口：SPI接口,串口,USB接口
基本软件：Windows CE5.0，手写输入法，中英文及符号键盘
多媒体软件：录音机/媒体播放器
工作温度：-20℃至50℃
存储温度：-25℃至70℃
湿    度：5%RH-95%RH（无凝露）
其    他：可根据具体要求定制

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