RFID電子標(biāo)簽在物聯(lián)網(wǎng)物流管理系統(tǒng)中的應(yīng)用-設(shè)計(jì)應(yīng)用

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條形碼（barcode）是將寬度不等的多個(gè)黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案。條形碼可以標(biāo)出物品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號、郵件起止地點(diǎn)、類別、日期等許多信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

條形碼在商品包裝和物流管理中的應(yīng)用已經(jīng)過了二十多年的發(fā)展，其技術(shù)已是非常成熟的，其應(yīng)用已是無處不在的，基于條形碼的傳統(tǒng)的商品包裝和物流管理對人類的貢獻(xiàn)是非常巨大的，但隨著互聯(lián)網(wǎng)在的普及，企業(yè)生產(chǎn)管理物流管理的自動化程度越來越高，條形碼的某些特性已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的商品和物流的高自動化智能管理，而需要一種智能的電子標(biāo)簽取代之，射頻無線電子標(biāo)簽的特點(diǎn)正好可以取代傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)，標(biāo)簽將是未來企業(yè)生產(chǎn)管理和物流管理的更加有力的智能應(yīng)用模式。

1什么是電子標(biāo)簽

射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，縮寫RFID），射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。

從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的空間耦合模型（雷達(dá)發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī)）。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

2電子標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)

其優(yōu)勢在于：

不需要光源，甚至可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)；

使用壽命長，能在惡劣環(huán)境下工作能夠輕易嵌入或附著在不同形狀類型的產(chǎn)品上；

讀取距離更遠(yuǎn)；

可以寫入及存取數(shù)據(jù)，寫入時(shí)間相比打印條形碼更少；

標(biāo)簽的內(nèi)容可以動態(tài)改變；

能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽；

標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存取有密碼保護(hù)，安全性更高；

3電子標(biāo)簽的工作原理

被動標(biāo)簽和主動標(biāo)簽

主動標(biāo)簽自身帶有電池供電，讀N寫距離較遠(yuǎn)同時(shí)體積較大，與被動標(biāo)簽相比成本更高，也稱為有源標(biāo)簽。

被動標(biāo)簽由閱讀器產(chǎn)生的磁場中獲得工作所需的能量，成本很低并具有很長的使用壽命，比主動標(biāo)簽更小也更輕，讀寫距離則較近，也稱為無源標(biāo)簽。

4電子標(biāo)簽識別系統(tǒng)的構(gòu)成

一個(gè)真正的RFID電子標(biāo)簽識別系統(tǒng)至少應(yīng)包含電子標(biāo)簽、閱讀器、數(shù)據(jù)處理、和存儲的設(shè)備以及系統(tǒng)軟件。

系統(tǒng)的工作方式

閱讀器主要包含無線電收發(fā)天線數(shù)據(jù)通訊及相應(yīng)的控制電路；

電子標(biāo)簽主要包括無線電波接收與發(fā)射的電路電源可選擇及存儲數(shù)據(jù)的電路；

電子標(biāo)簽的應(yīng)用

電子票證系統(tǒng)航空行李管理系統(tǒng)郵政包裹管理系統(tǒng)圖書管理系統(tǒng)防偽標(biāo)簽物流管理系統(tǒng)門禁管理系統(tǒng)一卡通系統(tǒng)；

人員進(jìn)出入門禁管理員工考勤系統(tǒng)電子式感應(yīng)門鎖停車場管理系統(tǒng)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)智能樓宇一卡通警衛(wèi)巡邏系統(tǒng)車牌辨識系統(tǒng)畜牧業(yè)電腦養(yǎng)殖系統(tǒng)自動倉儲系統(tǒng)生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)貨柜定位系統(tǒng)馬拉松計(jì)時(shí)系統(tǒng)垃圾車清運(yùn)系統(tǒng)商品防竊系統(tǒng)；

5、RFID電子標(biāo)簽的商品包裝及成本

RFID電子標(biāo)簽的外形現(xiàn)已可以做得很薄。并可附著在不干膠片或其它的任意形態(tài)的包裝物品上。它的外形沒有任何苛求。它甚至還可以是包裝在物品的內(nèi)部，只要電磁涉可以穿透到里面就可以了，所以電子標(biāo)簽的印刷及生產(chǎn)比傳統(tǒng)的條形碼會有很大的靈活性。

電子標(biāo)簽的成本是制約電子標(biāo)簽徹底取代傳統(tǒng)條形碼的一個(gè)非常重要的因素。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)測算。當(dāng)一個(gè)電子標(biāo)簽的成本降至為七分人民幣時(shí)。電子標(biāo)簽將會完全取代條形碼標(biāo)簽，這一天可能不會太遠(yuǎn)，據(jù)有關(guān)國外機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)。在五年后，電子標(biāo)簽的成本可望降到這個(gè)水平。

6、基于RFID電子標(biāo)簽的物聯(lián)網(wǎng)的工作原理

RFID電子標(biāo)簽的物流管理系統(tǒng)是通過物聯(lián)網(wǎng)（EPCNetwork）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，這種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的物流管理的智能化程度要高得多，它通過互聯(lián)網(wǎng)上的ONS服務(wù)器和PML服務(wù)器可以對全世界所有的物品進(jìn)行全方位的管理和流動。物聯(lián)網(wǎng)的工作過程如下圖所示。

（1）任何一個(gè)零售超市或物品倉庫和任何一個(gè)具有RFID電子標(biāo)簽的物品或商品，只要經(jīng)過流動（甚至不經(jīng)過流動），都可以在RFID閱讀器上讀出其RFID電子標(biāo)簽中的電子物品代碼，這個(gè)電子物品代碼在是的，這個(gè)電子物品代碼是傳統(tǒng)的條形碼代碼的超集，讀出這個(gè)代碼后，既可以在本地的物品管理數(shù)據(jù)庫中對這些物品進(jìn)行管理，這就類似于傳統(tǒng)的條形碼物流管理系統(tǒng)。但RFID電子標(biāo)簽使用的意義完全不同于傳統(tǒng)的物流管理。它的偉大意義是要建立一個(gè)統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)，將的物品全部通過這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來。通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品從生產(chǎn)到流通，再到消費(fèi)的性的智能物品管理網(wǎng)絡(luò)。這就是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

（2）從RFID閱讀器中讀出的電子物品代碼經(jīng)過物品管理系統(tǒng)向互聯(lián)網(wǎng)上的ONS目標(biāo)名字服務(wù)器發(fā)出請求，尋找相應(yīng)的PML服務(wù)器，ONS目標(biāo)名字服務(wù)器反饋給相應(yīng)的進(jìn)行物品管理的零售超市或物品倉庫。

（3）零售超市或物品倉庫的管理計(jì)算機(jī)將已讀出的物品電子代碼向指定的PML服務(wù)器查詢，即可查詢到指定的物品的全部信息。這些信息通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議回饋給進(jìn)行物品管理的零售超市或物品倉庫。

（4）進(jìn)行物品管理的零售超市或物品倉庫根據(jù)所查詢到的物品信息對物品進(jìn)行相應(yīng)的處理。比如在零售店中自動定期地檢查商品的有效期等，當(dāng)商品有效期快到時(shí)，自動進(jìn)行訂貨，這樣就能很容易實(shí)現(xiàn)商品管理。圖中的示例使用了AutoIDCenter設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。

7、RFID電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)

7.1AutoIDCenter和UbiquitousIDCenter

國際上現(xiàn)在有兩家權(quán)威的RFID電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)研究機(jī)構(gòu)，代表著RFID電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向。一個(gè)是1999年成立總部設(shè)在美國麻省理工學(xué)院（Mm的AutoIDCenter（自動ID中心），另一個(gè)是日本2022年3月成立的泛在的ID中一I'，（UbiquitousIDCenter無處不在的ID中心）。上述兩個(gè)中心所推出的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格有一些差別。例如在”自動ID中心”的規(guī)格中，以96位代碼描述在Ic標(biāo)簽中所容納的數(shù)據(jù)，而”無處不在ID中心II貝0采用128位代碼?！弊詣覫D中心”以利用互聯(lián)網(wǎng)為前提探討IC標(biāo)簽機(jī)制，而”無處不在ID中心tI貝0考慮在不連接因特網(wǎng)的情況下使用IC標(biāo)簽。雖然存在著上述差異，但從他們所適用的業(yè)務(wù)來看，目前上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體沒有太大的差異。

目前兩中心均已開發(fā)完成各自的基礎(chǔ)架構(gòu)。AutoIDCenter提出的是由被稱為ePC的96位ID、物流管理系統(tǒng)ID信息的PML服務(wù)器以及檢索PML服務(wù)器位置的ONS（對象名稱服務(wù)器）服務(wù)器組成的架構(gòu)。UbiquitousIDenter將應(yīng)用面向T—engine的技術(shù)。包括128位ID和名為ETP（實(shí)體傳輸協(xié)議）的專用協(xié)議等。還包括用于搜索Ic標(biāo)簽和服務(wù)器位置的地址解析服務(wù)器。

7.2Auto—IDCenter的EPCNetwork

規(guī)范美國的Auto—IDCenter在2022年9月15日至17日于美國芝加哥舉行EPC（電子產(chǎn)品編碼）會議上公布了基于射頻標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)的”EPCNetwork”規(guī)范。包括如下內(nèi)容：

1）。EPCTagDataSpecification（EPC標(biāo)簽數(shù)據(jù)規(guī)范）：定義EPC標(biāo)簽的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式。

2）。900MHzClass0RadioFrequency（RF）IdentificationTagSpecification（900MHz射頻標(biāo)簽規(guī)范）：詳細(xì)說明了900MHz頻率類的通訊接口和協(xié)議。包括射頻、標(biāo)簽、通訊算法等方面的內(nèi)容

3）。13.56MHzISMBandClass1RadioFrequency（RF）IdentificationTagSpecification（13.56MHz射頻標(biāo)簽規(guī)范）：詳細(xì)說明了13.56MHz頻率類的通訊接口和協(xié)議。包括射頻、標(biāo)簽、通訊算法等方面的內(nèi)容

4）。860MHz—930MHzClassIRadioFrequency（RDIdentificationTagRadioFrequency；amp；amp；amp；LogicalCommunicationInterfaceSpecification（860—930MHz射頻標(biāo)簽規(guī)范）：詳細(xì)說明了860MHz～930MHz頻率類的通訊接口和協(xié)議。包括射頻、標(biāo)簽、通訊算法等方面的內(nèi)容

5）。ReaderProtocol（讀寫器協(xié)議）：定義了讀寫器和EPC相關(guān)軟件及中間件（包括Savant）的通訊協(xié)議和通訊機(jī)制。

6）。SavantSpecification（Savant規(guī)范）：定義了在EPC網(wǎng)絡(luò)中Savant為應(yīng)用請求提供的服務(wù)

7）。PhysicalMarkupLanguage（PML）CoreSpecifi—cation，XMLSchemaandInstanceFiles（PML，XML和實(shí)體文件規(guī)范）：定義了PML，XML和實(shí)體文件規(guī)范。提供Reader讀寫信息的標(biāo)準(zhǔn)格式，以及相關(guān)的XML和實(shí)體文件規(guī)范。

8）。ObjectNameService（ONS）Specification（0NS規(guī)范）：定義ONS的服務(wù)機(jī)制。

8、RFID電子標(biāo)簽的完全普及存在的問題

RFID技術(shù)在中國普及的障礙來自芯片的成本，另一個(gè)問題是為應(yīng)用RIFD而引起的整個(gè)信息物流管理系統(tǒng)的更新?lián)Q代也是巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一也是制約RFID得以推廣的另外一個(gè)因素。還有較高的差錯(cuò)率也是RF