基于RFID电子标签的物联网物流管理系统

　　引子

　　条形码在商品包装和物流管理中的应用已经过了二十多年的发展，其技术已是非常成熟的，其应用已是无处不在的，基于条形码的传统的商品包装和物流管理对人类的贡献是非常巨大的，但随着互联网在全球的普及，企业生产管理物流管理的自动化程度越来越高，条形码的某些特性已经不能满足现代网络时代的商品和物流的高自动化智能管理，而需要一种智能的电子标签取代之， 射频无线电子标签的特点正好可以取代传统的条形码技术， 标签将是未来企业生产管理和物流管理的更加有力的智能应用模式。

　　1 什么是电子标签

　　事实上，射频电子标签并不是现在才有的一种技术， 这种技术实际在上世纪八十年代已经出现，一直应用在某些特定的的领域， 如工厂自动化生产线，仓库中的物品管理或车站检票。 只不过这种技术的日益成熟，以及形态越来越小，成本越来越低，越来越适用于商品包装和物流的管理了。

　　2 电子标签的优点

　　其优势在于：

　　不需要光源，甚至可以透过外部材料读取数据;

　　使用寿命长，能在恶劣环境下工作能够轻易嵌入或附着在不同形状& 类型的产品上;

　　读取距离更远;

　　可以写入及存取数据， 写入时间相比打印条形码更少;

　　标签的内容可以动态改变;

　　能够同时处理多个标签;

　　标签的数据存取有密码保护，安全性更高;

　　3 电子标签的工作原理

　　被动标签和主动标签

　　主动标签自身带有电池供电，读N写距离较远同时体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为有源标签。 被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量，成本很低并具有很长的使用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近，也称为无源标签。 一般来说，无源标签是取代条形码标签的主要发展方向， 有源标签因为其长距离识别的优势，主要应用于大型的高速运动物体的标识的识别之上，如机动车的跟踪和识别&动物或人类身份的跟踪和识别。 下面主要是以无源标签为例介绍其原理和性能的。

　　4 电子标签识别系统的构成

　　一个真正的RFID电子标签识别系统至少应包含电子标签、阅读器、数据处理、和存储的设备以及系统软件。

　　系统的工作方式

　　阅读器主要包含无线电收发天线数据通讯及相应的控制电路; 电子标签主要包括无线电波接收与发射的电路电源可选择及存储数据的电路; 数据处理与存储的设备往往是69 机。

　　电子标签的应用

　　电子票证系统航空行李管理系统邮政包裹管理系统图书管理系统防伪标签物流管理系统门禁管理系统一卡通系统;

　　人员进出入门禁管理员工考勤系统电子式感应门锁停车场管理系统高速公路收费系统智能楼宇一卡通警卫巡逻系统车牌辨识系统畜牧业电脑养殖系统自动仓储系统生产线自动化系统货柜定位系统马拉松计时系统垃圾车清运系统商品防窃系统;

　　摩托车晶片防盗器汽车晶片防盗器汽车防抢系统汽车无插孔感应门系统;

　　加油站付费系统会员认证系统连锁店会员消费系统工程跨行业连锁付费系统金融卡系统信用卡系统;

　　5、RFID电子标签的商品包装及成本

　　RFID电子标签的外形现已可以做得很薄.并可附着在不干胶片或其它的任意形态的包装物品上.它的外形没有任何苛求。它甚至还可以是包装在物品的内部，只要电磁涉可以穿透到里面就可以了，所以电子标签的印刷及生产比传统的条形码会有很大的灵活性，但人们还可能会以条形码的标签外形作为电子标签的外形来设计，这一方面的原因是因为思维惯性.第二方面的原因是因为这种标签式的物品适合于商品包装与管理。

　　电子标签的成本是制约电子标签彻底取代传统条形码的一个非常重要的因素。据有关机构测算.当一个电子标签的成本降至为七分人民币时.电子标签将会完全取代条形码标签，这一天可能不会太远，据有关国外机构预计。在五年后，电子标签的成本可望降到这个水平。

　　6、基于RFID电子标签的物联网的工作原理

　　RFID电子标签的物流管理系统是通过物联网(EPCNetwork)系统实现的，这种物联网系统比传统的物流管理的智能化程度要高得多，它通过互联网上的ONS服务器和PML服务器可以对全世界所有的物品进行全方位的管理和流动。物联网的工作过程如下图所示。

　　(1)任何一个零售超市或物品仓库和任何一个具有RFID电子标签的物品或商品，只要经过流动(甚至不经过流动)，都可以在RFID阅读器上读出其RFID电子标签中的电子物品代码，这个电子物品代码在全球是唯一的，这个电子物品代码是传统的条形码代码的超集，读出这个代码后，既可以在本地的物品管理数据库中对这些物品进行管理，这就类似于传统的条形码物流管理系统。但RFID电子标签使用的意义完全不同于传统的物流管理.它的伟大意义是要建立一个全球统一的物联网，将全球的物品全部通过这个物联网联系起来.通过物联网实现物品从生产到流通，再到消费的全球性的智能物品管理网络.这就是物联网络。

　　(2)从RFID阅读器中读出的电子物品代码经过物品管理系统向互联网上的ONS目标名字服务器发出请求，寻找相应的PML服务器，ONS目标名字服务器反馈给相应的进行物品管理的零售超市或物品仓库。

　　(3)零售超市或物品仓库的管理计算机将已读出的物品电子代码向指定的PML服务器查询，即可查询到指定的物品的全部信息。这些信息通过网络协议回馈给进行物品管理的零售超市或物品仓库。

　　(4)进行物品管理的零售超市或物品仓库根据所查询到的物品信息对物品进行相应的处理。比如在零售店中自动定期地检查商品的有效期等，当商品有效期快到时，自动进行订货，这样就能很容易实现商品管理。图中的示例使用了AutoIDCenter设计的结构。

　　7、RFID电子标签的标准

　　7.1　AutoIDCenter和UbiquitousIDCenter

　　国际上现在有两家权威的RFID电子标签标准研究机构，代表着RFID电子标签标准的发展方向。一个是1999年成立总部设在美国麻省理工学院(Mm的AutoIDCenter(自动ID中心)，另一个是日本2003年3月成立的泛在的ID中一I'，，(UbiquitousIDCenter无处不在的ID中心)。上述两个中心所推出的标准化规格有一些差别。例如在”自动ID中心”的规格中，以96位代码描述在Ic标签中所容纳的数据，而”无处不在ID中心II贝0采用128位代码。”自动ID中心”以利用互联网为前提探讨IC标签机制，而”无处不在ID中心tI贝0考虑在不连接因特网的情况下使用IC标签。虽然存在着上述差异，但从他们所适用的业务来看，目前上述两个标准化团体没有太大的差异。

　　目前两中心均已开发完成各自的基础架构。AutoIDCenter提出的是由被称为ePC的96位ID、物流管理系统ID信息的PML服务器以及检索PML服务器位置的ONS(对象名称服务器)服务器组成的架构。UbiquitousIDenter将应用面向T—engine的技术。包括128位ID和名为ETP(实体传输协议)的专用协议等。还包括用于搜索Ic标签和服务器位置的地址解析服务器。

　　7.2　Auto—IDCenter的EPCNetwork

　　规范美国的Auto—IDCenter在2003年9月15日至17日于美国芝加哥举行EPC(电子产品编码)会议上公布了基于射频标签实现的”EPCNetwork”规范。包括如下内容：

　　1).EPCTagDataSpecification(EPC标签数据规范)：定义EPC标签的数据结构和数据格式。

　　2).900MHzClass0RadioFrequency(RF)IdentificationTagSpecification(900MHz射频标签规范)：详细说明了900MHz频率类的通讯接口和协议。包括射频、标签、通讯算法等方面的内容

　　3).13.56MHzISMBandClass1RadioFrequency(RF)IdentificationTagSpecification(13.56MHz射频标签规范)：详细说明了13.56MHz频率类的通讯接口和协议。包括射频、标签、通讯算法等方面的内容

　　4).860MHz—930MHzClassIRadioFrequency(RDIdentificationTagRadioFrequency&;amp;amp;amp;LogicalCommunicationInterfaceSpecification(860—930MHz射频标签规范)：详细说明了860MHz～930MHz频率类的通讯接口和协议。包括射频、标签、通讯算法等方面的内容

　　5).ReaderProtocol(读写器协议)：定义了读写器和EPC相关软件及中间件(包括Savant)的通讯协议和通讯机制。

　　6).SavantSpecification(Savant规范)：定义了在EPC网络中Savant为应用请求提供的服务

　　7).PhysicalMarkupLanguage(PML)CoreSpecifi—cation，XMLSchemaandInstanceFiles(PML，XML和实体文件规范)：定义了PML，XML和实体文件规范。提供Reader读写信息的标准格式，以及相关的XML和实体文件规范。

　　8).ObjectNameService(ONS)Specification(0NS规范)：定义ONS的服务机制。

　　8、RFID电子标签的完全普及存在的问题

　　RFID技术在中国普及的最大障碍来自芯片的成本，另一个问题是为应用RIFD而引起的整个信息物流管理系统的更新换代也是巨大的经济负担，标准的不统一也是制约RFID得以推广的另外一个因素.还有较高的差错率也是RFID技术需要改进的方面，包含有RFID的电子标签还会引起隐私权的侵犯也是一个问题。这些问题正在不断地改进之中，随着RFID电子标签的日益普及，RFID技术将会遂步完善，这个任何一个新技术的必由之路。

　　9、结尾

　　RFID电子标签的优良特性及智能管理，在不久的将来会取代条形码技术，RFID电子标签技术的更新换代，将对商品包装和物流管理系统产生深远的影响，我们要把握这个信息时代产生的巨大的商机，立于商海的不败之地。