《電子技術(shù)應用》
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淺議物聯(lián)網(wǎng)與EPC/RFID技術(shù)
RFID世界網(wǎng)
摘要:  隨著全球經(jīng)濟一體化和信息技術(shù)的發(fā)展,,顧客個性化需求日益增長,不確定性也大大增加,,在貿(mào)易物流,、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域?qū)溞侍岢隽嗽絹碓礁叩囊?。由于物品標識和識別技術(shù)的落后,,造成信息不對稱,,嚴重地影響到社會物流效率。
Abstract:
Key words :

    1 引 言
  隨著全球經(jīng)濟一體化和信息技術(shù)的發(fā)展,,顧客個性化需求日益增長,,不確定性也大大增加,在貿(mào)易物流,、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域?qū)溞侍岢隽嗽絹碓礁叩囊蟆S捎谖锲窐俗R和識別技術(shù)的落后,,造成信息不對稱,,嚴重地影響到社會物流效率。
  1998年麻省理工學院(MIT)的兩位教授提出,,以射頻識別技術(shù)(REID)為基礎(chǔ),,對所有的貨品或物品賦予其唯一的編號方案,來進行唯一的標識,。這一標識方案采用數(shù)字編碼,,并且通過實物互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)對物品信息的進一步查詢。這一技術(shù)設想催生了EPC(產(chǎn)品電子代碼)和物聯(lián)網(wǎng)概念的提出,。即利用數(shù)字編碼,,通過一個開放的、全球性的標準體系,,借助于低價位的電子標簽,,經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)物品信息的追蹤和即時交換處理,在此基礎(chǔ)上進一步加強信息的收集,、整合和互換,,并用于生產(chǎn)和物流決策。
 2 EPC/RFID物品識別的基本模型
  EPC/RFID物品識別功能的實現(xiàn)主要由EPC編碼標準,、RFID電子標簽,、識讀器、Savant網(wǎng)絡、對象名解析服務以及EPC信息服務系統(tǒng)等六方面組成,。
  (1)EPC編碼,。EPC提供對物理對象的唯一標識。儲存在EPC編碼中的信息包括嵌入信息(Embedded
Information)和參考信息(Information Reference),。嵌入信息可以包括貨品重量,、尺寸、有效期,、目的地等,。其基本思想是利用現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡和當前的信息資源來存儲數(shù)據(jù),這樣EPC就成了一個網(wǎng)絡指針,,擁有最小的信息量,。參考信息其實是有關(guān)物品屬性的網(wǎng)絡信息。
  (2)RFID電子標簽,。由天線,、集成電路、連接集成電路與天線的部分,、天線所在的底層四部分構(gòu)成,。RFID電子標簽中存儲EPC碼。RFID電子標簽有主動型,、被動型和半主動型三種類型,。主動和半主動標簽在追蹤高價值商品時非常有用,它們可以遠距離的掃描,,但這種標簽每個成本也較高,。被動標簽相對便宜,正在被積極地研究和推廣,。
  (3)識讀器,。使用多種方式與標簽交互信息,近距離讀取被動標簽中的信息最常用的方法就是電感式耦合,。標簽利用這個磁場發(fā)送電磁波給識讀器,。這些返回的電磁波被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息,即標簽的EPC編碼,。識讀器讀取信息的距離取決于識讀器的能量和使用的頻率,。通常來講,高頻率的標簽有更大的讀取距離,。一個典型的低頻標簽必須在一英尺內(nèi)讀取,,而一個UHF標簽可以在3.05~6.10rn的距離內(nèi)被讀取。
  (4)Savant系統(tǒng),。每件產(chǎn)品都加上RFID電子標簽之后,,在產(chǎn)品的生產(chǎn),、運輸和銷售過程中,識讀器將不斷收到一連串的EPC碼,。為了在網(wǎng)上傳送和管理這些數(shù)據(jù),,Auto-ID中心開發(fā)了一種名叫Savant的軟件系統(tǒng),它是一個樹狀結(jié)構(gòu),,這種結(jié)構(gòu)可以簡化管理,,提高系統(tǒng)運行效率,如圖1所示,。它可以安裝在商店,、本地配送中心、區(qū)域甚至全國數(shù)據(jù)中心中,,它的主要任務是數(shù)據(jù)校對,、識讀器協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)傳送,、數(shù)據(jù)存儲和任務管理,。

                                              圖1 典型的Savant系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
  (5)對象名解析服務系統(tǒng)(0NS)。通過將EPC碼與相應物品信息進行匹配來查找有關(guān)實物的參考信息,。比如:當一個識讀器讀取到EPC標簽的信息時,,EPC碼就傳遞給Savant系統(tǒng),然后再在局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上利用ONS找到這個產(chǎn)品信息所存儲的位置,。由ONS給Savant系統(tǒng)指明了存儲這個產(chǎn)品的有關(guān)信息的服務器,,并將這個文件中的關(guān)于這個產(chǎn)品的信息傳遞過來。
  (6)EPC信息服務,。在物聯(lián)網(wǎng)中,有關(guān)產(chǎn)品信息的文件存儲在EPC信息服務器中,。這些服務器往往由生產(chǎn)廠家來維護,。所有產(chǎn)品信息將用一種新型的標準計算機語言——物理標記語言(PML)書寫,PML是基于為人們廣為接受的可擴展標識語言(ⅪL)發(fā)展而來的,。PML文件將被存儲在EPC信息服務器上,,為其它計算機提供他們需要的文件。
  (7)EPC碼的識讀流程,。解讀器讀取一個EPC碼,,將信息傳送給Savant系統(tǒng),并通過ONS獲取與當前所探測到的遠程EPC信息服務器的地址,,此后Savant向遠程的EPC信息服務器發(fā)送讀取PML數(shù)據(jù)的請求,,EPC信息服務器返回給sa—vant它所請求的PML數(shù)據(jù),再由Savant處理新讀取的EPC碼的內(nèi)容,,其識讀流程如圖2所示,。


                                          圖2 EPC碼的識讀流程
  3 基于EPC/RFID的物聯(lián)網(wǎng)概念
  EPC/RFID技術(shù)是以網(wǎng)絡為支撐的大系統(tǒng),,它一方面利用現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡資源,另一方面可在世界范圍內(nèi)構(gòu)建出實物互聯(lián)網(wǎng),。如圖3所示為基于EPC/RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),。在這個由RFID電子標簽、識別設備,、Savant服務器,、Internet、0NS服務器,、EPC信息服務系統(tǒng)以及眾多數(shù)據(jù)庫組成的實物互聯(lián)網(wǎng)中,,識別設備讀出的EPC碼只是一個指針,由這個指針從Internet找到相應的IP地址,,并獲取該地址中存放的相關(guān)物品信息,,交給Savant軟件系統(tǒng)處理和管理。由于在每個物品的標簽上只有一個EPC碼,,計算機需要知道與該EPC匹配的其它信息,,這就需要用ONS來提供一種自動化的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫服務,Savant將EPC碼傳給ONS,,ONS指示Savant到一個保存著產(chǎn)品文件的EPC信息服務器中查找,,Savant可以對其進行處理,還可以與EPC信息服務器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫交互,。

                      圖3 基于EPC/RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
 
  4 EPC/RFID與條碼技術(shù)
  EPC/RFID物品識別的目標是為每一物理實體提供唯一標識,。它與傳統(tǒng)條碼技術(shù)相比有以下幾方面的優(yōu)點。
  (1)唯一標識,。條碼只能識別一類產(chǎn)品,,而無法識別單品,因此條碼容易偽造,。EPC卻可以為單品提供唯一標識,。
  (2)讀取方便。條碼是可視傳播技術(shù),。即掃描儀必須“看見”條碼才能讀取它,,這表明人們通常必須將條碼對準掃描儀才有效。相反,,無線電識別并不需要可視傳輸技術(shù),,射頻標簽只要在識讀器的讀取范圍內(nèi)就可以了,甚至可以穿過外包裝進行識別,。這大大減少了人的參與,,提高了識別效率。
  (3)長壽耐用,。紙型條碼容易破損和受到污染,。而RFID電子標簽可以應用于粉塵,、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境。
  (4)動態(tài)更改,。條碼信息一旦需要更改就必須重貼,,而RFID電子標簽中的信息可以編輯,便于更新,。
 (5)可擴展性,。RFID電子標簽存儲的是電子數(shù)據(jù)。在需要的時候可以改變其中的編碼結(jié)構(gòu),,便于升級,。
  (6)RFID電子標簽可以設置密碼,保密性強,。
  (7)條碼技術(shù)是為自動結(jié)算設計的,,雖然現(xiàn)在已經(jīng)在產(chǎn)品生產(chǎn)和流通的其他環(huán)節(jié)有一定的應用并取得一定的收益,但是其自身存在的一些問題限制了其在物流領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用,。
  雖然EPC/RFID與條碼技術(shù)相比有巨大的優(yōu)勢,,但是條碼技術(shù)作為一項十分成熟的技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中仍然可以起到一定的作用。EPC代碼實際上是一種編碼手段,,EPC并沒有對其信息載體進行任何限制,,我們現(xiàn)在有飛速發(fā)展起來的射頻識別技術(shù),也有成熟的條碼技術(shù),,EPC碼可以儲存在RFID芯片中,。同樣可以儲存在條碼中。
  電子標簽廣泛采用后的隱私問題和環(huán)保問題一直有爭論,。而EPC在某些產(chǎn)品上采用條碼技術(shù),,可以有效的解決目前普遍關(guān)注的射頻標簽如何避免隱私的問題、磁污染問題和廢棄標簽中芯片的處理問題,。
  5 物聯(lián)網(wǎng)與EPC/RFID技術(shù)應用展望
  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用可以使電子商務變得更強大,,它使消費者可以在網(wǎng)上查到任何一家商店的任何一件商品,選擇起來得心應手,。在物流領(lǐng)域,RFID電子標簽可以應用于自動倉儲庫存管理,、產(chǎn)品物流跟蹤,、供應鏈自動管理、產(chǎn)品裝配和生產(chǎn)管理,、產(chǎn)品防偽等多個方面,。生產(chǎn)組織大量使用RFID電子標簽可以提高整個供應鏈和生產(chǎn)作業(yè)管理水平。
  (1)零售業(yè),。今后人們到商場去購物,,可能只要將貨架上的商品放進購物車,,然后推車出門就可以了。因為商店使用了EPC/RFID技術(shù),,在商店的出口裝有RFID識讀器,,當有人把商品帶出去的時候,識讀器自動列出所購商品清單并通過結(jié)算系統(tǒng)自動在該人的帳戶上扣取相應的貨款,。這一技術(shù)還使得人們可以帶著自己的物品進入超級市場,,因為這些物品上的標簽顯示它們不屬于這家商店,因此出門時也不會帶來不必要的麻煩,。
  (2)物流業(yè),。貨物的清點、查詢,、發(fā)貨將變得非常簡單和準確,。倉庫的管理效率更高,用人更少,。車輛管理安裝了相應系統(tǒng)之后,,將有效降低空駛率,并為“智能交通”提供信息管理的平臺,。
  (3)制造業(yè),。通過將EPC/RFID技術(shù)引入企業(yè)生產(chǎn)管理,可實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)信息的自動實時錄入,,準確記錄每一產(chǎn)品形成的全部過程和成本發(fā)生的因果信息,,實現(xiàn)對物品在加工環(huán)節(jié)及以后的信息追蹤和管理。
  (4)有效防偽,。由于消費者可以通過商品標簽在網(wǎng)上查到有關(guān)商品的幾乎全部信息,,因此假冒產(chǎn)品將變得更加困難。這一技術(shù)對高值物品尤其有利,。
  (5)軍事領(lǐng)域,。一些國家已經(jīng)開始在軍需物資上使用RFID技術(shù),以加強物資的管理,、盤點和查詢工作,。美國軍方早在2O世紀9O年代就開始采用RFID技術(shù)用于海灣戰(zhàn)爭中士兵個人信息識別,美國國防部要求2005年1月1日以后,,所有軍需物資都要使用RFID電子標簽,。
  物聯(lián)網(wǎng)與EPC/RFID技術(shù)的應用推廣具有它的必然性、必要性和系統(tǒng)性,,國際上已經(jīng)開始了一些重要的實驗性的應用,。中國有關(guān)部門也已經(jīng)看到了應用推廣物聯(lián)網(wǎng)與EPC/RFID技術(shù)的緊迫性和戰(zhàn)略性,正在抓緊制定相關(guān)標準并在一些企業(yè)中進行試點,。這一過程需要全社會各行各業(yè)的支持,,尤其是大企業(yè)大公司的支持,。
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