基于EPC和RFID技術的物流跟蹤系統的設計與實現

　　0 引言

　　本文針對現有物流中的信息采集方式和跟蹤管理方面存在的不足，提出了基于EPC和RFID的物流跟蹤系統(logistics tracking system)，充分利用RFID自動識別技術的基本概念與原理，通過物流企業收攬件信息的實時反饋，加強企業與顧客間的聯系，實現收攬件、物流、顧客查詢的同步，提高物流企業工作效率與服務質量，增強企業綜合競爭力。

　　1 EPC/RFID

　　1.1 EPC/RFID

　　無線射頻識別技術(Radio Frequency Identification Technology)，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。

　　1.1.1 RFID系統基本組成

　　RFID系統的基本組成包括：①讀寫器：讀取標簽信息的設備，;②天線：在標簽和讀寫器間傳遞射頻信號;③標簽(EPC)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有惟一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。

　　1.1.2 RFID系統分類

　　1)按工作頻率分類。EPC電子標簽可分為低頻系統和高頻系統。低頻系統工作頻率通常小于30MHz，典型工作頻段為125KHz、225KHz、13.56MHz等。高頻系統工作頻率通常大于400MHz，典型工作頻段為433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。

　　2)按供電方式分類。EPC電子標簽可分為無源系統和有源系統。

　　1.2 RFID系統的工作原理

　　RFID系統在實際應用中，EPC電子標簽附著在待識別物體的表面，電子標簽中保存有約定格式的電子數據。讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別物體的目的。讀寫器通過天線發送出一定頻率的射頻信號，電子標簽接收到這個無線電波時，如果是無源標簽，則憑借感應電流所獲得的能量將芯片中儲存的信息發送給讀寫器;如果是有源標簽，則主動將芯片信息以某一特定頻率的信號發送給讀寫器，被讀寫器讀取并解碼后送至電腦主機進行有關處理。

　　2 系統總體描述

　　2.1 系統需求分析

　　目前的物流信息采集方式與信息發布大致存在以下問題：

　　2.1.1 物流信息采集方式效率低下。雖然目前基于條碼的采集方式無論是從錄入速度、準確性方面，均比人工手寫方式有了很大的進步。但由于其技術本身的缺陷使該方式仍存在很大的不足，主要表現在可識別性因條碼標簽表面的污染容易受到影響，仍需人工進行操作，相當于半自動化。在效率上以及人為因素影響方面均有進一步改善的需要，尤其對于在貨物配送過程中，條碼識別存在很大的難度，需要人工進行干涉找到具體的標簽。

　　2.1.2 條碼的容量有限。由于條碼本身的容量有限，不能記錄貨物來源、目的地、收攬件人員等相關信息，所采取的信息相關技術容易導致記錄的不完全和數據的不統一。當發現產品的某一項信息有問題時，不能及時查詢出上一環節的信息，甚至在貨物運輸途中，發生物品丟失時也無法探尋其蹤跡。

　　2.1.3 物流過程中的信息發布滯后。目前，物流公司對貨物信息的發布嚴重滯后，有時已經確認收到了貨物，但物流公司的數據顯示仍是運輸途中。

　　基于以上分析，本文提出了基于EPC和RFID技術的物流跟蹤系統，對物流過程中的貨物信息進行快速地精確采集、解析和信息實時發布。同時系統的應用為消費者的及時、高效、準確信息查詢提供了便利，是實現企業物流信息化的樞紐信息系統。

　　2.2 系統總體結構設計

　　為了能夠低成本實現物流跟蹤系統，并且能夠實現與互聯網和數據庫兼容，本系統采用了三層的體系結構。該系統主要由EPC電子標簽、RFID讀寫器(固定式和手持式)、RFID中間件產品、Web服務器和數據庫服務器組成。

　　2.2.1 感知層

　　感知層由各種具有感知能力的設備組成，包括EPC電子標簽、RFID讀寫器、GPS、傳感器等設備，在這一層次主要實現感知和識別物體，采集和捕獲物流過程中的相關信息。一方面，物流企業對運輸貨物裝載EPC電子標簽，并錄入貨物具體信息，為顧客后續的查詢打下基礎;另一方面物流過程中的中間單位，可以運用感知層自動地快速識別貨物，從而提高攬件效率。

　　2.2.2 網絡層

　　網絡層將感知層獲取的相關數據信息通過現行的通信網絡，如3G網絡、互聯網、移動通信網、wifi無線網絡等的傳輸，實現信息實時傳遞和處理。

　　1)Savant系統。每件物流貨物都加上EPC標簽之后，在運輸過程中，讀寫器器將不斷收到一連串的EPC碼。為了傳送和管理這些數據，引入一種名叫SAVANT的軟件技術，它相當于網絡的神經系統。Savant是一個分布式的結構，以層次化進行組織、管理數據流。每一個層次上的Savant系統將收集、存儲和處理信息，并與其他的Savant系統進行交流。Savant系統需要完成的主要任務是數據校對、解讀器協調、數據傳送、數據存儲和任務管理。

　　2)對象名解析服務。除了將EPC碼存儲在標簽中外，還需要一些將EPC碼與相應商品信息進行匹配的方法。這個功能就由對象名解析服務(ONS)來實現，它是一個自動的網絡服務系統，類似于域名解析服務(DNS)，DNS是將一臺計算機定位到萬維網上的某一具體地點的服務。當一個讀寫器讀取到EPC標簽的信息時，EPC碼就傳遞給Savant系統。Savant系統然后再在局域網或因特網上利用ONS對象名解析服務找到這個產品信息所存儲的位置。ONS給Savant系統指明了存儲這個產品的有關信息的服務器，因此就能夠在Savant系統中找到這個文件，并且將這個文件中的關于這個產品的信息傳遞過來，從而應用于物流信息管理。

　　2.2.3 應用層

　　應用層通過這款物流跟蹤系統平臺綜合處理物流企業與消費者的業務需求、主要包括物流企業管理員對采集數據的采集、發布、維護，以及用戶對運輸途中貨物的實時查詢。

　　2.3 RFID頻率的選擇

　　RFID不同的頻率有不同的特性，對應不同的應用范圍。RFID頻率主要分為低頻(125-134 KHz)、高頻(13.56MHz)、超高頻(860-960MHz)、微波(2.4，5.8GHz)等頻段。其中，低頻主要應用在畜牧業的管理系統、停車場自動收費和車輛管理系統、門禁和安全管理系統等領域;高頻主要應用在圖書管理系統、物流管理系統、醫藥物流管理系統等領域;超高頻主要應用在供應鏈管理、生產線自動化、集裝箱管理等領域。由于超高頻利用電場來傳輸能量，讀取距離比較遠(無源可達10 m)，且有很高的數據傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標簽，同時相對于高頻的電子標簽來說，該頻段的電子標簽無須與金屬分開。經綜合考慮與比較，本系統選擇超高頻頻段來測試，但在系統測試過程中，隨著環境的變化，仍有信號不穩定的現象存在。

　　3 結束語

　　本文本著提高企業物流信息化水平、提高企業服務質量的目標，充分利用了EPC和RFID的優勢，提出了基于EPC和RFID技術的物流跟蹤系統的解決方案。同時針對企業物流信息化的實際需求，給出了系統架構的設計，對構建高效、便捷的物流跟蹤系統有一定的指導意義。