基于EPC和RFID技术的物流跟踪系统的设计与实现

　　0 引言

　　本文针对现有物流中的信息采集方式和跟踪管理方面存在的不足，提出了基于EPC和RFID的物流跟踪系统(logistics tracking system)，充分利用RFID自动识别技术的基本概念与原理，通过物流企业收揽件信息的实时反馈，加强企业与顾客间的联系，实现收揽件、物流、顾客查询的同步，提高物流企业工作效率与服务质量，增强企业综合竞争力。

　　1 EPC/RFID

　　1.1 EPC/RFID

　　无线射频识别技术(Radio Frequency Identification Technology)，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。

　　1.1.1 RFID系统基本组成

　　RFID系统的基本组成包括：①读写器：读取标签信息的设备，;②天线：在标签和读写器间传递射频信号;③标签(EPC)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有惟一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。

　　1.1.2 RFID系统分类

　　1)按工作频率分类。EPC电子标签可分为低频系统和高频系统。低频系统工作频率通常小于30MHz，典型工作频段为125KHz、225KHz、13.56MHz等。高频系统工作频率通常大于400MHz，典型工作频段为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。

　　2)按供电方式分类。EPC电子标签可分为无源系统和有源系统。

　　1.2 RFID系统的工作原理

　　RFID系统在实际应用中，EPC电子标签附着在待识别物体的表面，电子标签中保存有约定格式的电子数据。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，电子标签接收到这个无线电波时，如果是无源标签，则凭借感应电流所获得的能量将芯片中储存的信息发送给读写器;如果是有源标签，则主动将芯片信息以某一特定频率的信号发送给读写器，被读写器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。

　　2 系统总体描述

　　2.1 系统需求分析

　　目前的物流信息采集方式与信息发布大致存在以下问题：

　　2.1.1 物流信息采集方式效率低下。虽然目前基于条码的采集方式无论是从录入速度、准确性方面，均比人工手写方式有了很大的进步。但由于其技术本身的缺陷使该方式仍存在很大的不足，主要表现在可识别性因条码标签表面的污染容易受到影响，仍需人工进行操作，相当于半自动化。在效率上以及人为因素影响方面均有进一步改善的需要，尤其对于在货物配送过程中，条码识别存在很大的难度，需要人工进行干涉找到具体的标签。

　　2.1.2 条码的容量有限。由于条码本身的容量有限，不能记录货物来源、目的地、收揽件人员等相关信息，所采取的信息相关技术容易导致记录的不完全和数据的不统一。当发现产品的某一项信息有问题时，不能及时查询出上一环节的信息，甚至在货物运输途中，发生物品丢失时也无法探寻其踪迹。

　　2.1.3 物流过程中的信息发布滞后。目前，物流公司对货物信息的发布严重滞后，有时已经确认收到了货物，但物流公司的数据显示仍是运输途中。

　　基于以上分析，本文提出了基于EPC和RFID技术的物流跟踪系统，对物流过程中的货物信息进行快速地精确采集、解析和信息实时发布。同时系统的应用为消费者的及时、高效、准确信息查询提供了便利，是实现企业物流信息化的枢纽信息系统。

　　2.2 系统总体结构设计

　　为了能够低成本实现物流跟踪系统，并且能够实现与互联网和数据库兼容，本系统采用了三层的体系结构。该系统主要由EPC电子标签、RFID读写器(固定式和手持式)、RFID中间件产品、Web服务器和数据库服务器组成。

　　2.2.1 感知层

　　感知层由各种具有感知能力的设备组成，包括EPC电子标签、RFID读写器、GPS、传感器等设备，在这一层次主要实现感知和识别物体，采集和捕获物流过程中的相关信息。一方面，物流企业对运输货物装载EPC电子标签，并录入货物具体信息，为顾客后续的查询打下基础;另一方面物流过程中的中间单位，可以运用感知层自动地快速识别货物，从而提高揽件效率。

　　2.2.2 网络层

　　网络层将感知层获取的相关数据信息通过现行的通信网络，如3G网络、互联网、移动通信网、wifi无线网络等的传输，实现信息实时传递和处理。

　　1)Savant系统。每件物流货物都加上EPC标签之后，在运输过程中，读写器器将不断收到一连串的EPC码。为了传送和管理这些数据，引入一种名叫SAVANT的软件技术，它相当于网络的神经系统。Savant是一个分布式的结构，以层次化进行组织、管理数据流。每一个层次上的Savant系统将收集、存储和处理信息，并与其他的Savant系统进行交流。Savant系统需要完成的主要任务是数据校对、解读器协调、数据传送、数据存储和任务管理。

　　2)对象名解析服务。除了将EPC码存储在标签中外，还需要一些将EPC码与相应商品信息进行匹配的方法。这个功能就由对象名解析服务(ONS)来实现，它是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务(DNS)，DNS是将一台计算机定位到万维网上的某一具体地点的服务。当一个读写器读取到EPC标签的信息时，EPC码就传递给Savant系统。Savant系统然后再在局域网或因特网上利用ONS对象名解析服务找到这个产品信息所存储的位置。ONS给Savant系统指明了存储这个产品的有关信息的服务器，因此就能够在Savant系统中找到这个文件，并且将这个文件中的关于这个产品的信息传递过来，从而应用于物流信息管理。

　　2.2.3 应用层

　　应用层通过这款物流跟踪系统平台综合处理物流企业与消费者的业务需求、主要包括物流企业管理员对采集数据的采集、发布、维护，以及用户对运输途中货物的实时查询。

　　2.3 RFID频率的选择

　　RFID不同的频率有不同的特性，对应不同的应用范围。RFID频率主要分为低频(125-134 KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(860-960MHz)、微波(2.4，5.8GHz)等频段。其中，低频主要应用在畜牧业的管理系统、停车场自动收费和车辆管理系统、门禁和安全管理系统等领域;高频主要应用在图书管理系统、物流管理系统、医药物流管理系统等领域;超高频主要应用在供应链管理、生产线自动化、集装箱管理等领域。由于超高频利用电场来传输能量，读取距离比较远(无源可达10 m)，且有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签，同时相对于高频的电子标签来说，该频段的电子标签无须与金属分开。经综合考虑与比较，本系统选择超高频频段来测试，但在系统测试过程中，随着环境的变化，仍有信号不稳定的现象存在。

　　3 结束语

　　本文本着提高企业物流信息化水平、提高企业服务质量的目标，充分利用了EPC和RFID的优势，提出了基于EPC和RFID技术的物流跟踪系统的解决方案。同时针对企业物流信息化的实际需求，给出了系统架构的设计，对构建高效、便捷的物流跟踪系统有一定的指导意义。