一种仓储RFID电子标签性能判定方法.pdf

2023年/第8期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application1270 引 言近年来，RFID 技术在物流仓储中的应用越来越普遍，类似于京东黑白家电仓库，RFID 电子标签已经普遍覆盖全区域仓储环节1。随着业务应用的不断拓展，RFID 电子标签技术迭代频次较快，为了业务上的降本增效，需要标签在性能满足业务场景需求的前提下，尽量做到产品的低成本化2。一款标签是否满足业务场景需求，作为新鲜事物，目前还没有一套针对物流仓储的电子标签性能评测方法。1 标签性能评测现状由于仓储环境较为复杂，当前工程上采用新款 RFID 电子标签，一般采用两种方式：（1）简单测一下单枚标签的只读性能，譬如标签空载时的最大可读距离3；（2）小范围周期性试用，譬如选取固定区域，采用数千枚标签，试用一周或更长时间，比较现用标签与拟采用标签的性能是否有差异4。此两种方法，分别存在以下问题或缺陷5-6：（1）标签空载的最大可读距离，只说明标签在自然状态或贴附于内容物为塑性商品的外包装表面时的单品特性，并不能代表仓容下的多品类家电产品、密集存放及贴标位置并未统一的状态下的标签识读效果。故仅最大可读距离并不能作为实际仓储场景下的电子标签评判唯一指标。若仅以此作为标签入选的标准，有失片面。（2）若采用第二种评判方式，则所需样本量较大，评判周期较长，且容易引入较多的仓内作业（倒库粘贴标签、重新垒垛等作业），从经济、时效及工作量上，并非最优方案。2 标签性能评定方法示例描述本文设计的判定方法至少涵盖单标签空测、单标签单品测试、多标签集群测试等三个阶段。2.1 单标签空测空测指的是标签悬浮于空中或者置于泡沫等低介电常数的支撑物上，标签辐射方向上测试标签的读取效果。以某仓为例，采用通用 PDA 作为测试工具，对待测的 5 款标签作单品置空测试，限于测试环境（降低周围环境对测试数据的干扰），特设定 PDA 的输出功率为某一较小的固定值，例如5 dBm，标签贴附于近 10 cm 厚度的泡沫箱表面，以降低周围环境的影响；在标签正向（如 10 cm）处，记录 PDA 读取标签返回 RSSI 值7。单标签空测示意图如图 1 所示。图 1 单标签空测示意图假定 5 款标签，PDA 读取到的 RSSI 值见表 1 所列。同等状态下，RSSI 的值越大，代表标签可被读取的概率越大，从侧面可以反映出该款标签具有更高的灵敏度8。按一种仓储 RFID 电子标签性能判定方法闫希维1，王 华2，王宏伟3（1.中海油文昌天然气发电有限公司，海南 文昌 571348；2.北京京东尚科信息技术有限公司，北京 100037；3.北京京邦达贸易有限公司，北京 100037）摘 要：随着 RFID 技术的发展，电子标签已经广泛应用于物流领域，以中大型电力设备为主的南网设备仓库已普遍采用 RFID 作为其智慧管理的主要技术手段。近年来随着芯片技术及制作工艺的改进，高性价比的 RFID 电子标签迭代较快，一直推动物流仓储场景下的电子标签更新换代，标签需要通过性能判定方可大批量的替换使用。文章提出一种仓储环境下电子标签的判定方法，可以多元场景测试，实现评判过程的数字化，评判更有依据、更为直观，可以快速、经济地判断电子标签是否适用于既定场景，作为是否采纳该款标签的决策支持。南网设备仓、京东大件仓项目验证了所提方案的有效性，该方法对同类场景具有普适性。关键词：仓储；RFID；电子标签；性能判定；物流；标签测试；数据处理中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2023）08-0127-03收稿日期：2022-09-02 修回日期：2022-10-17基金项目：国家重点研发计划项目（2019YFD1101103）DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2023.08.034物联网技术 2023年/第8期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application128照表 1 所示，5 款标签中，标签 2 理论上具有最大的可读距离；标签 4 可读距离最小；考虑到试验环境不可避免的有一些外界干扰，其他三款标签可读距离相当。表 1 单标签空测状态下的 PDA 获取的 RSSI 值（示例）标签标号RSSI/dBm1-42.72-34.93-40.904-50.305-43.702.2 单标签单品测试单品测试方法：标签粘贴于商品表面，PDA 设定输出功率为较小的一个定值，例如 5 dBm，记录各标签的连续可读距离9，示意图如图 2 所示。图 2 单标签单品测试示意图同样对上述 5 款标签测试，PDA 在标签正对方向连续可读距离见表 2 所列。表 2 单品测试状态下的标签可读距离（示例）标签标号连续可读距离/cm130230350430530考虑到测试期间环境的稳定性及不可避免的测量误差，从表 2 不难看出，此种状态下标签 3 优势较为明显，其他标签基本相当。2.3 多标签集群测试测试方法：模拟仓储场景，在单商品外包装表面按照一定规律粘贴多枚同款标签，记录 PDA 同种状态下读取到所有标签的时长，侧面反映标签的灵敏度10。同样，以某仓为例：（1）5 款标签各取 20 枚贴附于商品表面，如图 3（a）所 示，PDA 输出功率设定为某定值（如 15 dBm），于标签正前方某一固定位置（如 150 cm）处正对读取，采集读全所有20 枚标签的用时。（2）5 款标签各取 40 枚贴附于商品表面，如图 3（b）所 示，为了模拟实际情况，其中一串贴附于商品侧面；PDA 作为测试机，测试条件同（1），采集读全所有 40 枚标签的用时。图 3 多标签集群测试示意图同样对以上既定的 5 款标签，PDA 在标签正对方向读全所需时长见表 3 所列。表 3 集群测试状态下的标签读全用时（示例）标签标号状态 a 读全用时/s状态 b 读全用时/s154821.82.63306845455552考虑到测试期间环境的稳定性及不可避免的计时误差，从表 3 不难看出，此种状态下标签 2 优势较为明显，标签 3用时最长，其他标签基本相当。此种情况与单标签单品测试差异明显，从侧面可以反应，单情况下的测试不足以表征标签仓储内的实际效果。3 数据处理结合实际仓储应用，为了尽可能量化标签性能等级，不妨考虑：单品空测、单品商品表面贴附、密集 a、密集 b 分别占综合评判一比例，该比例取决于实际仓储的货物品类、摆放密度等，举例取值为：=1 2 4 5，各标签按照 5、4、3、2、1 依次赋值（5 代表性能最优，1 代表最差），最后按照积分大小进行排序，积分最大则代表性能最优，积分最小则代表性能最差，对示例数据统计见表 4 所列。对表 4 内的“标签编号-情形（单空、单商、密 a、密 b）”交叉的空赋值说明如下：如“单空”列，参照“单标签空测”列举数据，标签 1 5对应的 PDA RSSI 值按照大小排序为：RSSI 标签 2 标签 3 标签 1 标签 5 标签 4，则在该列，各标签编码2023年/第8期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application129对应的值分别为 3、5、4、1、2，其他列类推。表 4 标签性能等级评测（示例）标签编号单空（1）单商（3）密 a（4）密 b（5）积 分排 序134433.53254554.833 3331345111.916 6675414443.7525244234积分计算规则如下：假定 M 代表表 4 中“标签编号-情形（单空、单商、密 a、密 b）”，在此表示为：M=34435455451114442442N 代表各状态的占比，在本例中，则为：N=1 2 3 4/(1+2+3+4)Q 代表积分，本例中：QMN=T.3 54 833331 9166673 753R 代表排序，则为 Q 中元素按照大小进行排序，数最大，则赋值为 1，本例中：R=31524从而，不难决策如下：标签 2 最适合于此类大件仓储，标签 4 次之，标签 1 再次，标签 3 最不适用。4 结 语本文设计一种仓储环境下引入新型电子标签的判定方法，涵盖多因素组合测试，不仅包括单标签空测、单标签单品测试，还包括更为严格的集群测试，从全方位模拟仓储场景，测试数据涵盖各类场景；为了降低周边环境的干扰，在测试中充分利用“短距反推”，测试数据更为准确、有效；引入“状态赋值”，并加入等级评判数值化步骤，实现评判过程的可量化，评判更有依据、更为直观。本方法便于在决策某款 RFID 电子标签是否适用于某仓储场景时，既不需要大样本、长周期的试用，也不需要标准的性能测试所需要的规范的测试场景，该方法通过调整应用场景的所占综合评测的比例，以满足更多的场景需求，可以快速、经济地判断某款电子标签是否适用于既定场景，并提供是否采纳该款标签的决策支持。后续，将进一步细化综合评测比例制定细则，提升该判定方法的普适性。注：本文通讯作者为王宏伟。参考文献1 王蕊.京东物流：最新技术落地重庆渝北仓 提升物流人和消费者体验 J.中国储运，2021，32（3）：58.2 周路菡.智慧物流：将仓库与消费者高效连接 J.新经济导刊，2017，31（z1）：42-45.3 亓晓鹏.试论无线射频技术在柔性自动化中的应用 J.电子元器件与信息技术，2020，4（4）：134-135.4 张鄢雄.我国工业控制自动化技术的发展现状及趋势分析 J.电子元器件与信息技术，2019，3（12）：55-56.5 苏川.基于无线射频识别的场景感知技术研究 D.南京：南京邮电大学，2019.6 夏鑫，龚砚豪.浅析无线射频技术在柔性自动化中的应用 J.电气自动化，2015，37（3）：95-97.7 段璞，刘春江，武岳山.RSSI 在 RFID 读写器中的应用 J.计算机工程，2010，36（22）：289-290.8 李晓武.移动 RFID 系统标签识别技术的研究 D.成都：西南交通大学，2015.9 徐洁.RFID 标签分类及排序算法研究 D.南京：东南大学，2020.10 彭琎云，杨荣昆，王朝兵，等.大数据时代智能化仓储创新技术研究 J.中国物流与采购，2021，42（5）：52-53.作者简介：闫希维（1989），女，中级工程师，研究方向为测控技术与仪器。王 华（1981），女，博士，研究方向为物联网技术、信息化、标准化。欢迎订阅2024年度物联网技术（月刊）邮发代号：52-253 定 价：20元/册 全年定价：240元 电 话：029-83647211 传 真：029-83647211