基于RFID技术的绿色门窗监管及物流管理系统设计及实现

引言

物联网是利用传感器、射频识别(RadioFrequencyIDentification,RFID)、红外感应器等信息采集装置与技术，经过信息传输层，实时获取需要监控、连接、互动的物体或过程的声、光、电、热、力学、化学、生物、位置等信息，同时,与互联网结合形成的一个巨大网络，以实现智能化识别、定位、跟踪和监管等需求。其目的是实现物与物、物与人，物品与网络的连接，方便物品的识别、管理和控制。

门窗作为建筑外围护结构的开口部位之一，其在建筑节能中举足轻重。近年来，国内门窗的质量虽然在逐步提高，但仍然存在许多问题。据统计，我国门窗的性能普遍较差，门窗的单位面积能耗是发达国家的2~3倍。门窗的功能和质量构筑了居住者的生活、工作环境，同时也影响着人们的健康，因此，发展节能与绿色门窗已经成为建筑物节能减排的重要保障措施。

在目前门窗市场中，产品良莠不齐、鱼龙混杂，部分开发商及施工方一味以价格为主导，淡化节能指标，使大批的劣质产品及不节能产品进入建筑工程。另一方面，对于门窗生产企业，在生产管理、物流管理和施工管理等阶段，许多还存在无法监管的问题。

对门窗市场进行规范化管理，同时为门窗生产企业提供物流管理手段，与住房和城乡建设部颁布的《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》中的要求保持一致，也是物联网技术在节能减排、物流管理中的重要应用之一。

1系统架构

图1所示是基于RFID技术的绿色门窗监管及物流管理系统的系统架构，下面从物联网体系架构的三个层次对本系统进行说明。

1.1感知层

感知层用于收集整个系统需要的基础信息。其作用是利用满足国产密码算法要求的电子标签(条形码作为备选手段)作为信息载体，通过读卡器和带有GPRS功能的手持终端获取标签内的信息，再将信息利用网络功能上传至应用平台。

1.2网络层

网络层用于将感知层采集的信息上传至后台系统。网络层包括无线网络、有线网络和互联网三种方式。不同的信息采集方式可以采用不同的网络传输方式:手持机可采用GPRS功能,以无线网络的形式将采集的信息传送至后台；读卡器以有线的形式读取信息，并将信息以有线网络的形式传送至后台；此外,还可以通过互联网(或局域网)将信息传送至后台系统。

1.3应用层

应用层用于处理基础信息，并实现系统功能。本系统包括门窗行业监管功能和门窗企业物流管理功能。在门窗行业监管平台中，可以对通过审核的门窗企业及其产品进行备案，并为每一个产品赋予唯一编码，实现“一物一码”，同时可以通过数据库检索，从而实现产品的可追溯。物流管理功能可以满足门窗企业对其产品在物流环节中的管理需求。

2系统介绍

本系统设计包含两部分，即门窗行业监管平台和门窗企业物流管理平台。其中，门窗行业监管平台由行业主管部门负责管理；门窗企业物流管理平台由门窗制造厂商管理使用。

2.1门窗行业监管平台

图2所示是对门窗行业实行监管的流程。对于行业监管来说，通过建立全国绿色门窗监管服务平台，行业主管部门能够对通过资质认定的门窗厂及其产品登记入库，并对每个产品赋予唯一编码，实现"一物一码"，达到门窗产品可追溯的目的，实现行业信息化监管和公众监督功能。

门窗行业监管平台针对门窗行业管理部门、门窗生产企业、电子标签生产企业和公众四类用户，主要包括认定的门窗厂商和产品登记入库子系统、电子标签统一采购子系统、电子标签赋码子系统、统计子系统和公众查询子系统。除此之外,此平台中还使用了数字证书认证(CertificateAuthority,CA)系统。下面分别介绍各子系统的功能及实现方式。

2.1.1门窗厂商和产品登记入库子系统

该子系统主要是对通过认证的企业和过检产品进行登记入库并管理。获得资质的企业，通过此系统可进行产品登记入库。在信息登记入库时，需要收集门窗生产厂商的名称、企业所在地的邮政编码、组织机构代码证、产品的物品编码等信息。

2.1.2电子标签统一采购子系统

该子系统用于资质认定的门窗企业为其合格产品采购符合国产密码算法的电子标签。所有通过检测的门窗产品在出厂时，均需加装电子标签。门窗企业登录此子系统，可以按照实际产量需要采购电子标签。标签内存储有唯一的编码信息和门窗的具体参数信息。

2.1.3电子标签赋码子系统

该子系统主要根据门窗企业信息、产品信息、电子标签采购时间、采购数量等信息，对每个产品自动生成相对应的唯一编码信息。编码规则按照《电子标签通用技术要求》(CJ/T330—2010)的相关要求制定，采用定位/不定长的编码形式,最长为512bit，是一组由标头、码长、地域码、厂商代码、物品代码、单件代码和校验码组成的二进制代码，表1给出了电子标签编码的结构。

2.1.4统计子系统和公众查询子系统

业务管理部门可以根据电子标签使用厂家、使用数量、使用时间段等信息统计门窗行业的发展概况，为规范行业经营活动、引导行业健康发展提供数据佐证。门窗厂商通过统计平台可以获得本企业采购标签的时间和采购数量等信息。2.1.5CA认证系统

CA认证系统用于实现身份验证，保证数据完整、防抵赖。对于每个门窗厂商发放加装证书的Ukey,门窗厂商在登录此系统时应使用Ukey,系统会对Ukey进行身份验证。此外,在电子标签采购平台和订单确认过程中，使用电子签名可以保证订单数据的完整性和订单防抵赖。

2.2门窗企业物流管理平台

物流管理系统是根据门窗厂商在实际物流过程中遇到的门窗出库统计困难、门窗运输状态难以追踪、无法及时获取门窗安装等问题，为门窗厂商设计的一套用于门窗物流管理的通用系统。该系统由包含唯一编码的电子标签、手持机具和数据后台组成，包括门窗出库管理子系统、门窗接收子系统、门窗安装进度上传子系统和统计报表子系统。

图3物流管理流程

图3所示是该系统中的门窗厂商使用电子标签技术对于门窗进行物流管理的流程图。对于物流管理来说，门窗厂商通过使用物流管理系统，可在门窗入库、出厂接收、安装、验收和返厂环节进行过程控制，解决门窗厂商在物流环节中的门窗丢失、门窗安装状态缺失的问题，实现门窗厂商对产品的物流全过程可控。

表2列出了在物流管理系统中需要统计的一些基本信息。

2.2.1门窗出库管理子系统

门窗出库管理子系统可在门窗出库和门窗出厂两个环节进行控制。在门窗出库环节，出库管理人员设置手持机具并扫描贴于门窗上的电子标签，手持机具将表2中的操作时间、操作人员、电子标签编码、门窗状态、项目目的地、操作环节等信息传送至后台系统；而在出厂环节，除了手持机设置、电子标签扫描、上传数据以外，数据后台还可对上述三个环节的上传数据进行比对，以确保三个环节上传的出厂产品与出库产品数量一致、门窗目的地与项目目的地一致，同时查看门窗是否均处于完好状态。

表2物流管理系统中需要统计的主要信息

门窗接收子系统用于门窗到达目的地后，接收人员在手持机端初始化操作人员信息，在卸货的过程中检查每个门窗是否完好，然后扫描电子标签。将操作时间、操作人员、项目目的地、电子标签编码、门窗所在环节、门窗状态上传至数据后台，数据后台对上述信息进行记录，并对此信息与出厂信息进行比对，自动给出比对结果。如果二者不一致，则表明在门窗运输途中出现了异常情况。

2.2.3门窗安装进度上传子系统

门窗安装进度上传子系统用于对门窗的安装进度进行实时监控。施工监督人员初始化操作人信息、手持机系统时间、门窗所在环节，并对已安装门窗的电子标签进行扫描，同时对上述信息通过具有上传功能的手持机上传至数据后台。门窗厂商的配货人员通过监测已安装门窗的数量和安装的质量信息,决定是否需要继续配货，并可对门窗安装工作起到督促作用。

2.2.4统计及其他子系统

对于损坏的门窗，施行返厂操作。损坏的门窗在返厂时,可扫描电子标签，并将此门窗信息传递至后台，将门窗信息修改为返厂状态。

统计报表子系统用于统计本门窗厂的信息，统计项包括项目名称、项目数量、出厂门窗数量、库存信息、门窗安装状态、门窗到货状态等。

3结语

本文介绍了基于RFID技术的绿色门窗监管及物流管理系统。行业管理部门利用该系统可对通过认证的企业赋予唯一码，做到“一物一码”，产品可追溯；同时通过电子标签、带有数据传输功能的手持机、后台系统的配合，门窗生产单位可以实现门窗物流信息的可追溯，做到物流可管可控。

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