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基于RFID技術的防偽物流管理系統研究

時間：2009-12-24 點擊：次來源：現代物流報作者：李金華 - 小 + 大

建立防偽物流數字化監管方案可最大限度優化企業資源配置，有效提升企業的管理水平和經濟效益，保護企業和消費者的權益。傳統防偽物流的解決方案通常由生產廠家一次性生產出物流防偽標識，再交給客戶廠家使用。這樣的物流防偽標識存在如下問題：第一，信息不適時、有局限性；第二，物流防偽數據要傳遞到標識生產廠家，存在一定的泄密或丟失的風險；第三，物流防偽標識在運輸途中也有泄密和丟失的風險；第四，不能建立覆蓋全過程的動態數字化防偽與物流監管流程。
    本文針對現有生產物流中信息采集方式和跟蹤管理方面的不足，提出基于RFID的防偽物流跟蹤管理系統。該系統利用RFID自動識別技術、JIT及MES的先進管理理念與基本方法，通過物流信息的實時反饋進行物流數據分析和監控，杜絕偽劣產品混入產業鏈中，以降低企業生產物流成本，提高企業綜合競爭力。
基于RFID防偽物流系統工作原理
    RFID(radiofrequencyidentification，RFID)射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，整個識別工作無須人工干預，可工作于各種環境。
    基于RFID的防偽物流系統工作原理是：根據數據加密算法原理，將產品代號、生產批號、有效日期和其他變量數據進行加密運算處理，生成一種全球惟一的數字化監管編碼，把該編碼寫入電子標簽，當電子標簽進入讀寫器發射電磁波的磁場后，接受無線射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的數據信息，讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行數據處理。最終通過網絡與為防偽物流管理系統建立的基礎數據庫進行數據交換。數字化監管編碼與RFID讀取技術可連接各種信息，滿足企業管理各環節數字信息的共享，建立從生產商、物流到客戶間完備的防偽物流數字化監管方案。該方案還能實現與現存的企業內部互聯網和數據庫兼容。
    該系統主要由電子標簽、RHD閱讀器(固定式和手持式)、工作站、一定數量的應用服務器、RFID中間件服務器、Web服務器和數據庫服務器組成，具體參見圖1。
RFID系統硬件設計
    首先是RFID標簽設計。
    RFID標簽(Tag，即應答器)I用于標識目標對象，由耦合元件及芯片組成。RFID標簽芯片基于 “RF+LogicControler+EEPROM”架構，芯片可劃分為諧振回路、射頻接口電路、數字控制和數據存儲體4部分，其內部結構如圖2所示。
    在RFID標簽內含有內置天線，能夠和讀寫器的射頻天線進行通信。在使用中按照能量供給方式的不同，RFID標簽分為有源、無源和半有源3種類型。按照RFID標簽存儲內容是否可寫入分為可讀寫、一次寫入多次讀出和只讀類型。RFID標簽的工作頻率也是一個很重要的參數，標簽的工作頻率直接決定了RFID系統應用的各方面特性。按照工作頻率的不同，RFID標簽可分為低頻、高頻、超高頻和微波頻段標簽。低頻標簽主要應用于動物識別、容器識別、工具識別，車輛門禁系統等領域；高頻標簽主要應用于圖書管理、固定資產管理、智能貨架管理等領域；超高頻標簽主要應用于生產線自動化的管理、物流管理、集裝箱管理和高速公路收費等領域；微波標簽也開始在某些領域使用。本系統主要是靠全球惟一的數字化監管編碼來進行防偽，每個數字化監管編碼都由產品生產廠家提供，并建立有相應的數據庫。為了降低企業的生產成本并節約資源，使標簽再次利用，RFID防偽物流數字化監管系統采用超高頻可讀寫標簽。
    第二，RFID讀寫器設計
    閱讀器是讀取標簽信息的設備，閱讀器包括高頻模塊(發送接收器)、控制模塊以及與標簽連接的耦合元件(收發天線)。天線在標簽和閱讀器間傳遞射頻信號，能夠對RFID標簽的內容進行讀、寫操作。讀寫器主要分為固定式和手持式讀寫器，可根據不同的情況選擇使用。在實際應用中，把讀寫器和計算機系統相連接，幣惘計算機對讀寫器收集到的數據進行進一步的分析和處理。從而辨別產品的真偽和對產品的銷售情況進行實時跟蹤，幫助企業作出及時的、有效的決策。根據對RFID標簽和數據傳輸等功能考慮，本文選用PUR3000系列讀寫器。其工作頻段范圍為902～928MHz。讀寫器與電子標簽之間可通過硬件、軟件和固件實現全自動、高速、雙向數據傳輸，無需任何人工干預，大大節省人工工作量。標簽中保存的信息可直接傳輸到主機或用戶的數據庫中，且有蜂鳴器發出聲，可使用戶輕松了解PUR3000系列讀寫器的工作狀態是否正常。
    讀寫器的主要特性如下：
    UHF頻段：工作頻率為902～928MHz，該頻段為FCC定義的無需認證即可使用的頻段；適用范圍廣：能讀取所有符合IS018000—6B型協議的無源電子標簽。
    高智能：讀寫器與電子標簽之問可實現自動、高速、雙向數據傳輸，無需人工干預；通用接VI：RS一232串口、RS一485、Wiegand26；更安全：通信加密與數據校驗。
    物流跟蹤系統使用RS232串口連接PUR3000系列讀寫器和計算機。計算機上運行物流防偽管理系統軟件根據PUR3000系列讀寫器的軟件接口定義的格式，通過串口向讀寫器發送命令并接收返回信息，并與企業數據庫進行數據交換，從而實現對產品的防偽物流數字化產品管理。
RFID讀寫器軟件接口設計
    RFID防偽物流數字化監管系統軟件主要包括讀寫器數據采集、數據網絡傳輸、服務器應用系統三個部分。本文主要對PUR3000系列讀寫器軟件進行設計H。讀寫器的軟件接口定義了管理軟件向讀寫器發送命令并獲取返回信息的格式。本系統使用RS一232串口實行通信，讀寫器以被動方式工作，即僅在接收到來自串口的控制命令后才進行各種操作。設從計算機發往讀寫器的1組數據串稱為命令包，從讀寫器發往控制中心的1組數據串稱為返回包。
    命令包由如下5部分組成：
    BootCode：引導碼，1個字節，固定為FFH。
    Length：包有效長度，1個字節，該長度為后3個部分的總字節數。
    Command：命令碼，1個字節。
    CommandParam：命令參數，其長度隨命令而變化。
    CheckSum：校驗和，1個字節，為從引導碼開始到命令參數全部字節總和、丟棄進位后的字節補碼。
    返回包也由5部分組成，即：引導碼、包有效長度、命令碼、返回數據、校驗和。
防偽物流數字化監管方案實施步驟
    第一步，防偽標識標識語(logo)的設計與印刷，根據客戶需要進行設計與選擇，特別是預留的條形碼或數碼信息打印區域的設計，打印的條形碼位數應與客戶的要求相一致。
    第二步，根據一定的加密算法制備防偽物流數據，并通過打印機在生產包裝現場(或者在封閉的包裝廠區內)，將防偽物流數據信息打印到防偽標識上(一般為卷材，預先經過模切的標識)，一般是1個或2個箱標對應多個盒標。盒標貼到單件或小包裝上，箱標貼到中型包裝上。
    第三步，當中型包裝裝入大型包裝或托盤上時，采用在線的條形碼數據采集器，采集箱標上的數據信息，連同產品的編號、批號、生產時間、有效Et期等信息，以對應的關系上傳到中心數據庫，PC機利用專有應用軟件對于采集的條形碼數據及產品的編號、批號、生產日期、有效日期等進行加密、關聯運算處理，將明文信息轉化為密文信息，通過在線RFID專用打印機，將密文信息寫人RFID電子標簽中，也可以根據需要將信息以條形碼的形式打印到標簽的表面上，該RFID標簽貼到大的包裝上。
    第四步，產品人庫和出庫時，通過讀寫器裝置，可以非常便捷地統計入庫、出庫產品的品種、數量、時間、經辦人員等信息。這些信息可以存人數據庫，以供數據查驗之用。
    第五步，產品進人銷售流通渠道后，廠商通過各個銷售節點上傳的信息，及時了解和監控貨物的流向，防止竄貨或換貨現象；及時統計各個市場區域的銷售業績，強化銷售管理。
    第六步，各級產品批發商、經銷商及超市等可以通過訪問中心數據庫，查詢產品的相關信息，也可以根據個性化需求在RFID標簽中寫入節點信息，配合廠商做好產品的銷售管理工作。
    第七步，消費者可以通過訪問數據庫查詢產品的真偽、有效Et期及其他相關信息，可以很好的滿足客戶的知情權，對產品的經銷渠道起到監督作用。
結語
    本文設計的跟蹤管理系統，克服了傳統的防偽物流系統存在的諸多漏洞，實現了靜態信息與動態信息有機結合，為相關企業管理、物流防偽、經銷商、消費者，甚至政府監督職能部門提供更多的防偽物流與數字化監管的功能；具有很強的可擴展性和兼容性，與企業的ERP系統建立連接，實現數據信息的交互與共享，為企業的經營決策提供了可靠的理論依據。

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