基于RFID和WSN的资产管理方案

1. 系统概述

　　1.1. 系统背景

　　资产，是国家和企业的重要经济资源。

　　对企业而言，一方面资产是给企业创造收入的基石，另一方面资产也是产生成本费用的大户，如何在有效控制成本费用的同时让资产产生更多的收益则是每一个企业都深切关注。对行政事业单位而言，资产是各级政权建设和国家机器正常运转的物质基础，也是社会管理和事业发展的重要保障。行政事业单位所占用的资产主要是由国家财政投入形成，是国有资产的典型代表，其资产运营管理的优劣，将直接关系到行政事业单位的运转和稳定。

　　固定资产管理是企业和事业单位管理中的一个重要组成部分，固定资产具有价值高，使用周期长、使用地点分散、管理难度大等特点。

　　1.2. 现状分析

　　固定资产使用地点往往很分散，类别多样，配合现有管理系统，采用手工制作或用普通打印机打印标签、填写或打印、粘贴、资产状态的跟踪，盘点等工作的性质和工作量并没有得到很好改善，且存在很多人为因数导致资产现状不明、资产遗失等现象。其主要具有以下几个问题：

　　 资产折旧数据不准确；

　　帐面价值统计不准确，如资产流失等；

　　繁重的盘点工作，耗时耗力 ----信息反映不及时，影响了企业的运营效率，导致资产重复购置；

　　无法判断资产运行状态；

　　无法判断资产是否可正常运行；

　　无法判断资产所处环境状态，且不可估计外围因数对资产的影响等；

　　无法准确获取资产所处位置。

　　1.3. 用户需求及分析

　　1.3.1. 用户需求

　　结合现有资产管理系统的现状及弊端，用户会提出以下几点需求：

　　资产管理数据的数据采集实时化，资产各状态的记录保持时间上的一致性；

　　资产运行状态及资产环境的数据采集实时化；

　　资产位置定位实现；

　　数据采集的无人操作，保证其可靠稳定、数据准确，数据传输实现无线方式；

　　资产数据报表由人工整理汇总转为计算机完成；

　　提高数据管理的效率，及时登记各类资产明细帐，达到帐帐相符，帐物相符、帐卡相符；

　　系统灵活，具有扩展功能；

　　系统实用、易操作，针对职业素质层次不同的用户。

　　1.3.2. 需求分析

　　根据用户需求，可提出以下3大类：

　　1） 技术需求分析

　　数据要求实现远距离自动化采集和数据无线传输等，本系统建议采用RFID和WSN相融合的技术来实现。

　　2） 管理需求分析

　　通过RFID和WSN实现资产自动化管理，其分为采集层、传输层及执行表现层三个部分：

　　采集层

　　采集层分为RFID采集和WSN数据采集。采用RFID对资产信息、操作人员信息、设备信息、资产流向信息等进行采集，采用WSN对资产环境信息、资产运行状态信息等的数据采集。

　　传输层

　　通过WSN实现对采集层信息的无线传输。

　　执行表现层

　　将传输层传输的信息进行处理，记录及控制前端采集层工作模式，同时对系统所有信息进行分析和报表。

　　3）系统实现目标

　　本系统采用RFID和WSN融合技术对资产进行智能化管理，企业和事业单位在无人监控无人工参与的情况下实时了解资产流向、资产工作状态、资产所处环境状态等，大大提高企业效益、提高政府管理水平等等。根据资料统计， RFID与WSN相结合的资产管理系统具有以下部分直接优势：

　　1）降低20%重复采购成本；

　　2）减少75%的审计成本；

　　3）增加50%的保修申请；

　　4）降低40%的备件库存

　　5）减少45%的设备“失踪”

　　5）提高30%的资产使用率

　　5）延长10%的设备运行寿命

　　6）减少50%的设备停机率

2. 技术介绍

　　2.1. RFID技术

　　RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID系统主要由读写器、天线和标签三部分组成，其具有以下几个特点：

　　1）非接触性识别；

　　2）物体标识性：标签具有唯一的ID号，实现物体唯一标识性；

　　3）识别距离远：采用不同的RFID频段技术，可实现0~1000m不同的距离要求，适用于不同的场合；

　　4）防冲突性：一次性可识别大量标签；

　　5）抗干扰能力强：RFID无线识别可用于恶劣的环境下，且可正常工作。

　　2.2. WSN技术

　　WSN即无线传感器网络，是通过部署在特定区域内的大量的微型传感器，利用其组织构成的无线网络，实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对些信息进行处理后以无线方式发送给后台系统。

　　WSN具有以下特性：

　　1）数据采集性：通过传感器采集资产运行或环境状态信息等；

　　2）自组织网络：节点具有自动组网的功能，节点间能够相互通信，协调工作；

　　3）网络建立时间短、网络自组织、网络自恢复等功能；

　　4）成本低，采用无线网络可减少布线及人工成本；

　　5）通信距离远；

　　6）功耗低，节点可直接采用纽扣电池供电。

　　2.3. RFID和WSN融合

　　RFID实现对物的标识及物的信息采集，WSN实现数据采集及传输，将RFID与WSN的两者融合后便可巧妙地实现物的标识、物信息的采集及传输。

3. 系统介绍

　　3.1. 系统原理

　　信息采集

　　首先将RFID标签或终端采集节点固定或嵌入资产上，标签的唯一ID号或用户写入数据可作为资产的标识码，其数据用于便记录资产名称、购入时间、所属部门、工作特性等信息。当安装在各个通道的读写器识别到标签时便可获取资产的所有信息。

　　数据传输

　　RFID标签、终端采集节点、终端传输节点和读写器形成一个无线网络，系统可将资产的ID号、状态信息、环境信息等通过无线网络传至后台数据中心进行处理和分析。

　　资产定位

　　系统可将中继传输节点和通道管理中读写器作为定位信标，另结合RFID及终端采集节点的RSSI功能实现资产的区域定位功能。另还可后台数据库中登记固定资产的位置信息，通过读取资产标签信息便可知道资产的具体位置，从而实现资产定位功能。

　　3.2. 系统拓扑图

图2： 系统结构图

　　3.3. 系统功能模块

图3：系统功能图

　　3.4. 系统功能介绍

　　资产管理包括资产的新增、调拨、闲置、报废、维修和盘点等操作，它包含了设备从购入、投入使用到报废的全过程。设备购入时加装RFID标签或者终端采集节点，其内部写入资产的信息，每次进行资产管理操作时，读写器或数据中心都会读到资产上的标签并将信息发送到服务器进行处理，从而实现资产的跟踪管理。对于涉密物资，可以指定操作人员，未被授权的操作人员和行为，会触发报警。

图4：资产流向图

　　所有的RFID标签、终端采集节点、读写器、数据中心形成一个无线网络，资产信息通过节点及读写器采用无线方式发送至后台系统进行处理和分析

图5：无线信息传输

　　3.4.1. 资产信息初始化

　　对于所有新入资产，都需要对其信息进行初始化，即将RFID标签或终端采集节点写入资产信息并保存至后台数据中。

　　3.4.2. 资产新增操作

　　在资产信息初始化后，将资产带入库房或者工作室中，被安装在入库的读写器识别并记录后台中，表示该设备为新增设备。若要采集资产的运行状态时还需安装相应的传感器用于采集相关信息。

　　3.4.3. 操作人员

　　对资产进行移动、调拨、返修或报废时需有特定人员执行。对于特性人员需配发一张RFID标签，所配发的RFID标签具有不同权限，读写器识别资产标签的同时还需要识别执行人员所持标签。当只识别资产标签而未识别执行人员标签时则系统报警；当识别到的执行标签不符合权限范围内时系统将自动报警。

　　3.4.4. 资产调拨操作

　　要进行调拨的资产，通过门禁或进出通道时，会被安装在通道旁的读写器所识别，读写器记录当前标签信息、信息，并发送至后台中心。后台中心根据数据判断其为入库、出库还是调拨等。

　　3.4.5. 资产维修操作

　　当安装在进入维修区的读写器识别到标签时，读写器将通过无线网络将信息发送至后台中心进行记录和处理。当安装在出维修区的读写器识别到标签时，读写器将通过无线网络将信息发送至后台中心进行资产完成维修操作的记录。

　　3.4.6. 资产报废操作

　　首先将报废设备带出工作室时被读写器所识别，读写器记录并发送后台中心，然后再将设备带入报废区时被读写器所识别，读写器将信息发送后后台中心进行记录和处理，即视资产为报废品。

　　3.4.7. 资产盘点操作

　　操作人员可拿手持机读取资产数据，并上传到后台服务器，启动盘点程序。

图6：资产盘点

　　3.4.8. 资产流向控制

　　在每一个进出口安装读写器，根据读写器识别标签的信息状态系统可判断资产的流向；同时某些固定资产可能需要限制流动，通过在需要控制的办公室门口安装RFID读写器，来对资产的流动进行控制，未授权的资产流动行为将会触发报警。

　　3.4.9. 涉密物资控制

　　对某些涉密物资，如笔记本、精密仪器、档案、U盘等，未经允许，是不能离开办公地点的。我们可以对这些物资设置操作人员，并给操作人员配发操作卡。未被授权的操作人员和未被授权的涉密资产进出行为将会触发报警。合法的进出行为将被自动记录进入系统备查。

　　3.4.10. 资产运行状态控制

　　在需要监测的资产上安装传感器，传感器将采集的信息传感给RFID标签或终端采集节点然后发送至后台中心，后台中心根据采集信息来判断资产的运行状态是否良好等，当出现异常则提示或报警，管理人员将第一时间进行处理。比如在大楼内，每一个消防栓和煤气阀都需要管理，可在消防栓和煤气阀上安装传感器，当消防栓异常打开或煤气阀漏气时，后台根据无线传感网发送的数据进行处理判断和分析，便可马上进行处理。

　　3.4.11. 资产运行环境监测

　　在资产运行的环境中安装相关带有环境监测传感器的终端采集节点，后台可根据无线传感网发送的信息进行判断和分析当前环境状态，若环境对资产产生影响时则马上进行处理。比如博物馆的资产对温湿度空气污染物具有严格的要求，便可在博物馆的资产上及各个角落安装带有相应传感器的采集节点，以便实
时采集环境状态，避免不必要的损失，确保展览物受环境的影响而损坏。

图7：资产及资产环境监测

　　3.4.12. 资产定位

　　系统可将中继传输节点和通道管理中读写器作为定位信标，另结合RFID及终端采集节点的RSSI功能实现资产的区域定位功能。

　　资产定位有两种方式，1）在资产标签内写入其位置信息，通过读取资产标签信息便可知道资产的具体位置；2）WSN本身形成一个无线网络，网络中可将中继传输节点、终端采集节点及通道管理中读写器作为定位信标，另结合RFID及终端采集节点的RSSI功能实现资产的区域定位功能。

图8：资产定位示意图

　　3.4.13. 系统与其他子系统融合

　　在资产管理系统中，和还有其他子系统模块：如视频监控系统、相关人员权限系统等等。各系统之间可通过后台数据库等进行数据衔接和匹配等，从而形成一个完整的系统。

　　3.5. 系统特点

　　基于WSN和RFID的资产管理系统，相对传统资产管理系统来说，具有以下独有的优势：

　　资产全生命周期管理

　　实现对资产全生命周期(新增、调拨、闲置、报废、维修等)过程的智能化动态实时跟踪集中监控管理，整个管理过程高度智能化，人工干预少。

　　资产管理中人、地、时、 物同步管理

　　实现对资产日常操作流程中涉及到的任务、地点、实物、时间等信息进行记录，并引入短信提示告警功能，由系统实现对日常工作的有效监管，减轻了资产日常管理的压力，节约了每年投入大量人力物力进行资产盘点和调拨的成本，避免了因各种因素造成的资产流失，提高了企业管理效益。

　　资产管理工作无纸化

　　系统可采用公网IP访问地址，用户可随时随地通过IE浏览器访问系统。

　　杜绝资产的流失

　　预防未经授权的资产流动，实现资产的保值、增值。

　　资产运行状态自动监测

　　实时监控资产的运行状态，保证资产的有效工作，避免资产不工作带来的损失。

　　资产运行环境自动监测

　　实时监控资产当前环境，避免环境异常、环境变化给资产带来的损失。

4. 技术实现路线

　　4.1. RFID技术实现路线

　　当资产放置位置比较分散、要求距离远、且对成本不是很敏感时，可选用433MHz和2.45GHz RFID，其主要具有以下优势：

　　识别距离远，在常温及空旷的环境下，2.45GHz可达200m以上，433MHz可达1000m；

　　防冲突能力强，2.45GHz和433MHz的读写器可同时识别500张以上的标签；

　　穿透性能力：433MHz相比2.45GHz来说，其穿透能力更强，适用于建筑物密集或者楼层与楼层之间的资产管理。

　　4.2. WSN技术实现路线

　　我司的433MHz和2.45GHz频段的RFID产品亦可组成WSN无线传感网，我司WSN无线传感网具有如下特点：

　　1)自主开发协议，可扩展性强，可对不同的用户、不同的应用进行针对性开发；

　　2)成本较低：相对目前行业内所常用的Zigbee来说，其整体成本较低；

　　3)低功耗：终端采集节点和中继传输节点均可采用电池供电，其待机电流为0.8uA，工作电流为35mA，若按照1分钟发送一次数据来计算，1100mAh的纽扣电池可用5年；

　　4)网络智能化管理：所有设备具有自组网功能、可自动选择最优网络路径、具有网络自恢复功能、网络建立时间短(该时间用户可设定)。

　　5)与RFID 设备兼容：当RFID读写器采用433MHz或2.45GHz时，其使用的读写器和标签可作为WSN的数据中心、终端采集节点和中继传输节点使用。

5. 其他应用领域

　　路灯智能化管理；

　　图书馆环境智能监控及图书馆资产管理

　　矿井环境监测、矿井资产及矿工定位管理

　　智慧街道智能化管理

　　煤气管道智能管理系统

　　粮仓、基站等信息智能化采集

　　楼宇自动化、安防、机房设备无线监控等；

　　移动设备智能化管理；

　　油井及水情测报，生物信号采集、水文气象监控等。

　　农业大棚管理及大棚内环境监测等等。

6. 硬件设备选型