警用装备物联网自动识别通道实践探索

冯翌新，陆洪波，杨波

（公安部第一研究所，北京100044）

0 引言

随着物联网技术的发展，警用装备仓库使用物联网技术进行出入库越来越频繁，仓库管理人员在执行批量出入库任务时，将粘贴RFID标签的警用装备放在推车上，通过自动识别通道来完成扫描。在实际作业过程中，会出现标签扫描数量不全、无法识别、周围其他标签被读到等情况，导致仓库管理人员认为警用装备物联网自动识别通道“不好用，不智能”。

因此，针对现有的业务模式和仓库的作业习惯，寻找天线阅读器的最优衰减值，通过调整读写器的衰减值，通过制定出入库时物资的摆放规范，提高RFID自动识别通道的识读率，降低误读率，是目前警用装备物联网必须解决的问题。

1 警用装备物联网自动识别通道管理现状与问题

警用装备物联网自动识别通道采用双边通道式结构，其中一侧内部含有一个天线读写器和两个识读天线，另一侧内部含有两个识读天线，天线通过馈线与读写器连接。另外，门体安装于警用装备仓库库房门口位置，两侧门体相对，远侧的天线采用较长的馈线与读写器连接，所以该侧天线在性能上有一定的衰减，且警用装备仓库库房结构不同，RFID自动识别通道的两侧门体的距离不同，部分自动识别通道周围存放有粘贴RFID标签的物资，若阅读器衰减值较低，可能天线会读取到周围的RFID标签。

仓库管理人员在入库时将RFID标签粘贴在警用物资上，粘贴标签时比较随意，物资包装表面灰尘较多，粘贴的标签不牢固、不平整，影响RFID芯片的性能。在入库出库作业时摆放不整齐，标签朝向不规律，且通过自动识别通道时较为随意，导致自动识别通道经常漏读标签。因阅读器衰减值设定不合理，导致存放在通道周围的物资会被误扫，影响出入库作业的效率。

2 漏读率及误读率研究与实践

2.1 漏读率研究

（1）RFID标签与天线的方向

由于警用装备物联网自动识别通道是4个天线两两相对的结构，常规物资为长方体包装，出入库作业时由于摆放不规律，部分RFID标签可能在两箱物资之间，导致降低天线读取率。标签的朝向分为三种，第一种是标签与地面垂直，且与天线垂直，第二种是标签与地面垂直，且与天线平行，第三种是标签与地面平行，以下按照正对通道的方向依次简称为“前后两面”、“左右两侧”、“上下两面”三个方向。标签朝向不同，天线识读的效果也就不同。

图1 警用装备物联网智能识别门

图2 单张标签实物图

图3 阅读器与天线

（2）RFID标签通过天线区域的速度。

在实际应用过程中，仓库人员使用推车进行出入库作业，通过自动识别通道速度过快，天线的阅读器来不及把所有经过天线区域的标签读取出来，也会导致RFID标签漏读。适当放慢速度，可以减少标签漏读率。

2. 2 误读率研究

警用装备物联网自动识别通道使用ALIEN9900+作为天线阅读器，可调整射频衰减值，范围是0db～150db。以现有的警用装备物联网自动识别通道结构来看，针对门体不同距离，需要寻找合理的衰减值，来保证单侧门体的最远识读距离到对侧门体的位置，这样就不会扫描到门体后方的RFID标签，来降低误读率。

2. 3 出入库实验

模拟警用装备仓库出入库环境，共使用120张RFID标签，芯片内部含有三类信息，用于区分识读，分别粘贴在纸箱的6个面上，前后两面、左右两侧、上下两面三类标签各40张。由于远端一侧天线通过馈线连接，根据各地现场情况，选用长度为15米的馈线进行测试。利用推车通过自动识别通道中间位置，每调整一次衰减值测试三次。针对不同的门体距离，调整RF衰减值，以限制天线读取最远范围，在保证识读率的基础上寻找衰减最优值。

实验结果如表1-表3所示。

表1 门体4.2米测试

表2 门体3米测试

实验结果表明，暴露在外侧的标签比在物资之间被遮挡住的标签更容易被天线读取到，且在读取性能上前者远高于后者。在朝向方面，按读取性能由高到低排序为“左右两侧”>“前后两面”>“上下两面”。左右两侧的标签读取效果最好，其次是前后两面，上下两面的读取效果最差。

表3 门体2.5米测试

门体距离为4.2米时，设定远端衰减值为10db时读取效果较差，故将远端衰减值改为0db，近端增加衰减值，直到100db时漏读数量开始增加，选取远端衰减值90db，近端衰减值0db作为门体距离为4.2米的最优衰减值，天线读取范围距离地面高2.4米，门后25厘米，以通道为中心前后各1.6米。门体距离为3米时，尝试调整远端衰减值仍出现漏读严重的情况，近端调整120db时漏读数量增加，则门体距离3米，远端衰减值为100db，近端衰减值为0db时最优，天线读取范围距离地面2.2米，门后20厘米，以通道为中心前后各1.4米。门体距离为2.5米时，远端衰减值为120db，近端衰减值为0db时最优，天线读取范围距离地面2米，门后18厘米，以通道为中心前后各1米。

3 警用装备仓库RFID标签安装与摆放规范设计

为了保证RFID标签在实际应用中能达到良好的效果，制定统一安装位置规范及出入库摆放示范，主要针对使用识别门出入库时，物资在推车等载具上摆放位置以及电子标签朝向给出指导性建议，以指导仓库管理员有效地完成物资出入库工作。

3. 1 警用物资电子标签安装规范

工具包如图4。

图4 标签安装规范工具包

3. 2 常见箱式包装物资上电子标签安装位置

针对该类型的物资，标签安装原则为：贴在“宽所在边”或者“纸箱侧面”，便于从外侧读取标签，尽量让标签朝向货架外侧（靠过道一侧）。

主要有三种张贴方式：

（1）优选方式：

侧面张贴，统一在当前侧面的右上角，所贴标签上边、右边距离纸箱边缘距离在2-3厘米，以美观大方为主，避开边缘的胶带和加固钉等。如图5。

图5 优选张贴方式

（2）次选方式：

如遇已贴有物资厂家出厂标签，电子标签就尽量往右上角或右下角区域中有空间的地方贴标签，尽量美观大方。如图6。

图6 次选张贴方式

（3）特殊情况：

如遇以下特殊情况，对外的右侧的文字不能遮挡/右侧(有胶带和加固钉/右侧空间不够大/有加固保护木箱，可考虑以下方法：选择纸箱正面右上角适合位置/纸箱正面适当位置贴标签。如图7。

图7 特殊情况张贴方式

3. 3 电子标签安装流程

（1）核对确认标签内容与现场物资设备信息相符；

（2）对贴标签的安装位置，用“无尘手套”对被贴物表面的该位置进行除尘擦拭和除杂物处理；

（3）用“防静电手套”将标签底纸沿着一边揭开1.5cm，分别用两只手的拇指和食指轻轻捏住两边，贴在确定好的位置上；

（4）然后将底纸慢慢的揭开同时用刮板沿着贴上的一边往另一边刮，直至标签完全平整美观；

（5）将物资在货架或者平库中进行合理科学美观的摆放码垛，让电子标签尽量朝外，以保证RFID标签在今后仓库物资盘点工作中便于读取。

3. 4 警用物资出入库摆放规范

标签朝向原则为：所有标签均在外侧，没有被物资遮挡，标签与识别门方向“垂直”或“平行”，便于识别门天线有效的读取标签，不要出现物资标签重合或覆盖的情况。主要有两种方式：

（1）优先方式：标签朝向与识别门天线朝向平行。如图8。

图8 出入库标签朝向优先方式

（2）次选方式：标签朝向与识别门天线朝向垂直。

尽量不要将标签方向朝上或朝下摆放，可能会降低电子标签识别率。如图9。

图9 出入库标签朝向次选方式

4 解决方案

为提高识读率，降低误读率，针对上述问题，制定以下解决方案：

（1）RFID标签安装及摆放需规范

仓库人员应按照标签安装规范对RFID标签进行粘贴，同一种类型的物资标签粘贴位置相同，出入库作业时标签朝向一定要向外，并且尽量保证标签在“左右两侧”或“前后两面”，尽量不要朝向“上下两面”。

（2）通过自动识别通道的方式

仓库人员使用推车经过自动识别通道时，要与两侧门体平行慢速通过，正常匀速步行即可。

（3）最优衰减值

以上实验发现，调整最优衰减值，既可以保证标签识读率，又可以降低天线误读率，在实际应用中按照最优值进行调整，既保证了出入库作业时标签读取数量，又能减少读取到通道周围标签的数量。

5 结语

近年来，RFID射频识别技术已为全国公安警务保障部门提供方便快捷的批量作业模式，将传统的手工作业转变为智能自动识别的方式，降低了学习成本。加强仓库管理规范，科学的使用RFID自动识别通道，可提高RFID标签的识读率，降低误读率，使其在实际应用过程中发挥更大的作用。