[发明专利]一种面向离散制造车间的RFID阅读器布局方法

说明书

一种面向离散制造车间的RFID阅读器布局方法，通过提出针对不同阅读器覆盖情况的候选点选取方法及随机安装点选取方法，通过计算各安装方法的目标优化综合值，结合离散制造车间现场的生产流程和典型应用场景，对影响车间现场RFID阅读器布局的因素进行裁剪，给出适合于离散制造车间的RFID阅读器布局，并通过粒子群离散算法解决了多种布局因素的冲突情况，计算精确，成本低，覆盖范围全面。

技术领域

本发明涉及一种面向离散制造车间的RFID阅读器布局方法，属于智能化制造领域。

背景技术

随着“工业4.0”概念的提出和推广，在全球范围内掀起了一场新的工业革命热潮。“工业4.0”被认为是以智能制造为主导的第四次工业革命，旨在通过信息物理系统深度融合的方式，将传统制造业向智能化制造业转型，智能制造已经成为传统制造业必然的发展趋势。在智能制造领域，制造物联技术是其基本技术，也是关键技术，可使车间信息化水平更上一层，而RFID技术作为制造物联技术的核心，在离散制造车间的应用越来越普遍，因此在离散制造车间需要部署大量的RFID设备。

RFID技术是一种通过射频信号识别特定目标并读写相关数据的非接触式自动识别技术，在识别过程中，不需要人工干预，可以同时读取多个运动标签所携带的数据信息。对于离散制造车间而言，具有产品结构复杂、零部件众多、生产计划多变、工艺路线多变、生产周期长和车间面积大等特点，将RFID技术应用到离散制造车间，可解决车间现存的生产数据采集困难、生产现场信息不透明、缺乏实时控制能力、车间可视化程度低等难题。运用RFID技术实现离散制造车间生产过程透明化，需要在车间部署大量的RFID阅读器，随之产生了面向离散制造车间的RFID网络规划问题。

RFID网络规划目标主要包括降低RFID部署成本，增大RFID阅读器覆盖范围，减少读写器之间的相互干扰，即采用最少数量的RFID设备实现最大范围的覆盖及干扰最小。因此RFID网络布局问题为多目标优化问题，目前，针对RFID网络布局研究已经有了不少成果，文献中提出的解决RFID网络布局问题最常用的方法是元启发式算法，主要包括遗传算法、粒子群算法、禁忌搜索算法等。其中粒子群算法是一种演化计算技术，其基本思想是将D维空间中N个没有体积和质量的粒子看作一个群体，群体中每个粒子视为优化问题的一个可行解，因此粒子群算法用来解决多目标优化问题是应用最多且最为成功的。

随着RFID的大范围应用，多个阅读器感知范围有重叠时，对处于重叠区中的标签有干扰，会影响阅读器与其各自感知范围内的标签之间的通讯，甚至使得整个定位系统崩溃，所以就需要对RFID无线网络中的阅读器布局进行规划。RFID阅读器网络布局的合理规划可以大大减少网络消耗、节约节点能量、提高信号的覆盖率，减少阅读器之间的数据冲突，同时还能改善网络的安全性和可靠性。

当前对RFID阅读器网络布局规划都整体对阅读器建模，需要同时考虑很多因素，包括环境、标签分布、阅读器分布、干扰等，最终主要是将其归结成一个多目标优化问题进而求解，这使得建模太复杂而且在实际应用中通常会由于多个目标之间的冲突，无法达到预期的效果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，通用RFID阅读器网络布局方法中建模太复杂和多个目标之间相互冲突，同时缺少优化目标的改进算法的问题，提出了一种合于离散制造车间环境下RFID阅读器布局的方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种面向离散制造车间的RFID阅读器布局方法，步骤如下：

(1)根据车间布置需求确定RFID阅读器的覆盖方式，并对该覆盖方式中所需候选点进行选取，其中，候选点数量为M；

(2)于所有候选点中随机选取K个阅读器安装点，根据RFID阅读器目标优化算法计算该安装点选取方式下，所有候选点的目标优化参数；