基于RFID技术的电子标签在物流网中应用

 引言

    射频识别（Radio Frequency Identification，即RFID）技术是逐渐走向成熟的自动识别技术。射频识别技术，作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，在生产、销售、物流等各个行业有着广泛的应用。RFID技术能够对于人员和物品的流动实行快捷准确的管理，从而提高了物流供应链的运作水平。
 
    1射频识别技术
   
    射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别目的的技术，而电子标签是将射频识别技术与高度小型化的芯片相结合的目前最为先进的非接触感应技术。处于物流网中的每件物品有唯一的电子标签编码EPC（电子产品编码）的芯片，阅读器能够通过射频信号自动识别并获取物品的相关信息。从而可实现人们对各类物体或设备（人员、物品）在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的识别和管理。

    1.1电子标签的组成

    RFID系统一般是由标签、阅读器和应用软件三部分组成。标签（Tag）由耦合元件及芯片组成，每个标签有唯一的电子编码，附着在物体上用于标识目标。阅读器（Reader）是读取或写入标签信息的设备，主要有手持式或固定式。应用软件是针对具体的电子标签的信息管理的操作软件。电子标签的读写环境是开放的、移动的、无方向性的,它与读写器之间的通讯不是通过普通的物理接触来实现，而是通过射频技术对电子标签内的数据进行操作。

    1.2电子标签的分类

    根据不同的分类标准，标签有不同的分类。根据电子标签供电形式，分为有源标签和无源标签。有源标签使用标签内自带的电池能量才能工作。无源标签利用耦合的阅读器发射的电磁场能量进行读写。根据标签的数据传送方式分为主动式、被动式和半主动式。主动式标签信号传输距离远，使用时受到能量限制；被动式标签具有永久的使用期，识别距离近；半主动式标签只对标签自身内部供电，只有被激活时才传送数据。射频识别技术根据标签的工作频率(阅读器发送的电磁波所使用的频率)不同可分为低频、高频、超高频和微波系统。目前主要分为五个范围：低频（30KHz~ 300KHz）、高频（3MHz～30MHz）和超高频（300 MHz～3GHz）以及微波（2.45GHz以上）。常见的工作频率有：13.56MHz,915MHz。根据标签的可读写性分为只读、读写和一次写入多次读出卡。根据具体需要来选取电子标签。
 
    2射频技术在物流的应用
 
    RFID在从采购、存储、运输、销售到服务的物流诸多环环相扣的环节上和社会效益上发挥重大的作用。RFID的应用主要分为以下几个方面。
 
    2.1RFID技术具体实施

    (1)进货环节

    采用了RFID技术一改往日传统的销售商进货管理，利用读写器获取货物及同时到达的物流信息，对货物自动统计信息并传入信息系统后入库；货物安置在不同的仓库区域后，可以利用固定的电子标签读写器对货物在仓库中的存放状态进行监控，如指定堆放区域、上架时间等信息的统计。当仓储区域货物期限快到时则自动发出报警信号给中央调度系统通知工作人员；出库时，货物的信息的变动同样传送到相应数据库。使用了RFID技术使得货物的登记变得自动化，更加快速准确，减少了人员需求与货物损耗，实现快速提货和取货，并最大限度地减少存储成本。

    (2)销售环节

    商家在销售环节使用电子标签对货物进行统计，只需在主机的系统管理软件上便可查询到货物的详细信息，例如存货的种类以及数量。同样在付款台对物品实现自动扫描和计费，取代繁琐的人工收款模式。更令消费者关注的有效期问题，系统对于某些具有实效性商品的有效期限进行监控，提醒商家做出相应的处理，避免过期的损失；同时商品管理系统对货物进行管理，在缺货时及时通知商家补货，保证货源充足，提高销售环节的效率。

    (3)运输环节

    在货物表面贴上RFID标签，（例如贴在集装箱和外包装上），可以对货物进行跟踪控制。处在运输过程中的货物被安装在车站、码头、机场、高速公路出口等处的读写器读取到电子标签的信息后，连同货物的位置信息传送给货物调度中心的数据库中，准确及时地更新物流网中的货物信息。

    RFID技术在以上环节中应用使得合理的产品库存控制和智能物流技术成为可能。RFID非常适用于对物流跟踪、运载工具、仓库货架以及目标识别等要求非接触数据采集和交换的场合，广泛用于物流管理中的仓库管理、运输管理、物料跟踪和货架识别、商店（尤其是超市）。超市购物已经成为人们日常生活中的必需。人们进入超市在挑选商品时需要了解商品的价格、产地、成分等，也进一步地及时了解商品的有效期甚至销售情况。目前超市所面临的问题主要有：商品放置的货架不明确，缺货严重，价格不明，保质期不新鲜，付款时间过长等。这些问题给顾客带来了困扰同时给商家也造成了很大的损失。

    3.2 RFID技术在超市中具体实例

    基于RFID技术的电子标签能够很好的满足超市的这些需要。现将应用RFID技术的超市的构架如下：超市主要分为仓库、货架、收银区三个部分。普通远距离读卡器可靠读出距离可达8m，则货架的尺寸必须使得电子标签能随时处于读卡器的读取范围之内。每个读卡器都与后台负责管理的计算机相连。图1这 三个区域所采取读写器是固定式的读卡器。

图1

仓库里利用天线接收和传输信息，由信息处理模块与超市管理主机终端相连接，从而实现沟通及处理功能，及时更新仓库信息。在超市货架上，固定在货架上的读卡器的天线定时地不间断地向周围的商品发射电磁波，检查商品被取走的情况并报告给超市仓库管理系统。后台管理计算机针对读卡器发回的信息，通知仓库及时补充货架上缺少的商品。这样超市管理系统能够随时掌握货物的销售情况，并根据商品的销售状况及时制定销售策略。收银区获取被顾客所挑选的商品的电子标签的信息，记录下消费记录，更新超市的管理系统。为了方便顾客快速查询到商品的产品价格、生产日期、产品产地、保质期等信息同时超市还采用移动式的读卡器，将便携式（可移动的）读卡器安装在超市的导购车上。超市管理系统的功能主要是商品数据的查询、修改以及设置功能。它由读取数据模块、处理数据模块、查询以及设置模块组成，对应于超市的三个部分。大致的模型图如下所示图2
仓库里利用天线接收和传输信息，由信息处理模块与超市管理主机终端相连接，从而实现沟通及处理功能，及时更新仓库信息。在超市货架上，固定在货架上的读卡器的天线定时地不间断地向周围的商品发射电磁波，检查商品被取走的情况并报告给超市仓库管理系统。后台管理计算机针对读卡器发回的信息，通知仓库及时补充货架上缺少的商品。这样超市管理系统能够随时掌握货物的销售情况，并根据商品的销售状况及时制定销售策略。收银区获取被顾客所挑选的商品的电子标签的信息，记录下消费记录，更新超市的管理系统。为了方便顾客快速查询到商品的产品价格、生产日期、产品产地、保质期等信息同时超市还采用移动式的读卡器，将便携式（可移动的）读卡器安装在超市的导购车上。超市管理系统的功能主要是商品数据的查询、修改以及设置功能。它由读取数据模块、处理数据模块、查询以及设置模块组成，对应于超市的三个部分。大致的模型图如下所示图2

  图2  商品信息管理系统

     基于RFID技术在超市的应用：在超市的入口处有采用了RFID技术的购物车，在购物车的扶手前端安装了识别电子标签的读卡器。顾客只需将商品置于读卡器前，屏幕上将显示出该商品的具体价格、名称、产地等。顾客只要在导购车的屏幕上面点击想购买的商品，就能够在屏幕上查询到该商品在超市的具体位置，从而便捷地找到需要的商品。在结账的时候，只要将导购车推过制定的通道，消费总额立即出现在收银台的电脑上，所用的金额也会在该超市办理的消费卡上自动扣除。同时，带有标签的货物在通道上被扫描时，会自动反馈给管理系统，更新超市的库存。由于商品的数量和价格是随时变动的，超市管理系统应实时性的更新，保持高度的准确性。超市管理系统要自动的通过对RFID标签信息的读取来完成对店内库存的盘点。终端的主机完成对销售量的统计，自动通过对RFID标签的读取来完成对店内库存的盘点，接受客户端发送过来的报表，更新商品的数据库。

    下面是一个基于Delphi的超市管理系统

    阅读器读取RFID标签，以二进制格式获取EPC编码。(01 000000000110000010010 01001001000011001 001000101010110110010101)这是以一个64位的EPC代码为例。所采集到的EPC传送到超市的管理系统。将二进制的编码转换成十进制比较方便。例如下面便是查询商品信息：

图3　商品查询界面     

    实现的功能：入库信息的统计，货架信息的统计，售出信息的统计，查询商品信息。对比传统经营的超市与采用电子标签技术的超市由下表可以发现RFID技术较为突出

1 传统超市与基于RFID超市简要比较表

 因此RFID技术特点非常适合现代物流管理，RFID技术可以实时了解物流的所有信息，实现物流的科学化管理。实现货物的先进先出，仓库信息的实时监控提高了物流系统的工作效率，缩短流程时间。
 
    3结语
 
    射频识别技术逐渐成为企业提高物流供应链管理水平，降低成本，实现企业管理信息化，增加竞争能力不可缺少的技术工具和手段。射频识别技术电子标签在物流领域应用的市场将得到空前的扩大。放眼望去RFID的应用不仅体现在普通物流领域里，还体现在许多新的领域上。2008年北京的奥运会给基于RFID电子标签技术带来如此庞大的奥运物流市场，从而也很大程度上的推动电子标签技术在我国物流的发展。射频识别技术的发展前景还是非常广阔的。