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基于RFID技術的物聯網銷售應用系統研究

2016-12-12 17:26| 發布者: admin| 查看: 705| 評論: 0

  隨著經濟全球化進程加快。對供應鏈反應速度的要求在不斷提高,促使全球物流行業不斷探索可以提高效率與服務質量的新技術。現代物流充分運用信息技術,將運輸、倉儲、裝卸、加工、整理、配送等有機結合,形成完整的供應鏈。現代物流的根本宗旨是提高物流效率、降低物流成本、滿足客戶需求,并越來越呈現出信息化、網絡化、自動化、職能化、標準化等發展趨勢。其中信息化是現代物流的核心潮。

  一、RFID在物流行業銷售中的優勢

  對于物流行業來說,企業和客戶最關注的就是運輸速度和信息正確率,RFID恰恰能夠滿足這些條件。在物流行業應用中,其具備以下優勢:

  (1)讀寫迅速。條形碼一次只能有一個受到掃描,而RFID識別器可同時辨識讀取數個RFID標簽。

  (2)讀寫距離遠。在被覆蓋的情況下,RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。

  (3)可重復使用。現在的條形碼在印刷上去以后就無法更改,RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除。

  (4)芯片本身可以存儲信息。一維條形碼的容量是50字節,二維條形碼最大的容量可儲存2~3000字符,RFID最大的容量則有數兆。隨著記憶載體的發展,數據容量也有不斷擴大的趨勢,未來物品所需攜帶的資料量會越來越大,對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。

  (5)抗污染性和耐久性。傳統條形碼的載體是紙張,因此容易受到污染,但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強的抗蝕性。此外,條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,所以特別容易受到折損;RFID卷標是將數據存在芯片中,因此可以免受污損。

  二、系統設計

  2.1 系統設計原理

  物流行業的銷售體系,一般由多個下屬分店、連鎖總部、配送中心等機構組成。行業的總部、分店、配送中心往往處于一個城市不同的地理位置,它們各自的局域網服務器需通過Internet方式實現遠程連接。銷售行業信息管理系統采用分布式數據庫結構:一級數據服務器設在總部,二級數據服務器設在各分店,所有服務器在整體上構成一個分布式數據庫系統。

  物流行業商品銷售結構框圖如圖1所示,每個銷售店由支付系統、進貨系統、無線手持終端、管理系統組成,4個系統由計算機網絡連接起來。支付系統、進貨系統、無線手持終端的核心設備同為RFID讀寫器,區別在于支付系統是從數據庫中刪除商品記錄,進貨系統是向數據庫中添加商品記錄,而無線手持終端供顧客和工作人員使用。

  2.2 系統硬件設計

  讀寫器是射頻識別系統不可缺少的硬件設備裝置,是系統與諸多流動的電子標簽進行數據交換的工具,是系統運行的關鍵環節,其技術參數指標對系統的整體性能和可靠性有著決定性影響。硬件設計是決定讀寫器性能的關鍵,其目標是要達到閱讀距離遠、識別速率快、識別率100%的要求。一般射頻讀寫器的設計主要由控制模塊、射頻收發模塊、天線單元、通信接口模塊和電源模塊5部分組成。經過研究發現,能夠采取一些措施提高閱讀器的性能。針對連鎖經營的應用特點,采用一種無源后向散射式RFID讀寫器更加適合。從結構上,它可以分作2個部分,即射頻前端和數字基帶。射頻前端部分包括了發射電路、接收電路、環行器和天線;數字基帶包括DSP和FPGA芯片。其中,發射電路可以細分為載波電路、調制電路、放大電路。圖2為讀寫器結構框圖。

  其工作過程:載波電路通過鎖相環控制壓控振蕩器,產生載波頻率,送至調制電路;調制電路中混頻器將載波信號和讀寫器的基帶信號混合成調制信號,經過低噪聲放大器和濾波后,送至放大器;根據需要,讀寫器通過衰減器調節發射信號的增益,發射信號經過RF功率放大器后經環形器送至讀寫器天線發出。

  2.3 系統軟件設計

  軟件系統采用源代碼開放的嵌入式操作系統作為管理平臺,具有較強的穩定性和安全性,結構緊湊。此外,軟件系統還采取了許多安全技術措施,包括對讀、寫進行權限控制、帶保護的子系統、審計跟蹤、核心授權等,為用戶提供了必要的安全保障。射頻讀寫器功能和接口控制函數體系如圖3所示。

  

圖3射頻讀寫器功能和接口控制函數體系

  2.4 防碰撞算法

  顧客從銷售店(如超市)采購的商品,一般數量較多,要在盡可能短的時間內準確、完全地識別出這些商品,這是防碰撞算法需要解決的問題。同時讀取多個標簽是常被人們談及的RFID比圖形碼遠為優越的地方,但是如果沒有防碰撞的功能,RFID系統只能讀寫一個標簽。在這種情況下如果有2個以上的商品同時處于可讀取的范圍內就會導致讀取的錯誤。

  防碰撞問題的研究主要需解決2個問題:避免或減少閱讀器與標簽之問的沖突;避免或減少閱讀器之間的干擾碰撞。為降低連鎖店成本,提高連鎖店利潤,零售行業系統采用無源標簽。根據EIC/ISO18000-6標準,只能采用TYPEB型標簽,所以防碰撞算法也只能采用二進制算法。二進制搜索算法是最常用的RFID系統防碰撞算法,其算法非常靈活,不會發生防沖突失敗的情況。對于N個標簽發生沖突的情況,只需要一定次數的防碰撞循環就能將適合的標簽準確地識別出來。這種算法的基本思想就是讀寫器判斷出標簽的序列號發送時產生的數據沖突位置,然后強制性命令那些在沖突位置發送信息為“0”或者為“1”的標簽退出沖突。當N-1個應答器退出沖突后信道就會被剩下的一個標簽完全占有并被讀寫器識別出來。

  三、RFID在物流行業銷售中面臨的形勢

  當前制約RFID發展的最大障礙是技術標準。全球現有117個針對數據交換的RFID協議標準。協議過多過濫,導致術語不統一,限制了標準在實踐中的完善。目前缺乏全球共同遵守的權威統一的標準。RFID由于涉及的方面較多,制定標準的工作很復雜,與標準的制定相關的還有RFID所采用的頻段之爭。要用RFID技術實現全球物流領域的信息交換,必須有全球統一的物流RFID頻段。目前美國使用915MHz,歐洲采用805.8MHz,日本則用960MHz。

  價格仍是限制RFID發展規模的關鍵因素。國外已實現每個5美分,國內的最低價格是每個0.7元人民幣。盡管如此,對大規模推廣來說,RFID標簽和識讀設備的價格仍顯得過高。而價格與規模又是一對矛盾。生產廠商希望通過擴大規模以降低成本,而更多的用戶則在等待價格降低后再進入。在中國,要解決RFID的價格瓶頸,還必須解決標簽和識讀設備的本地化生產問題。

  四、結語

  總之,RFID技術是物流行業銷售經營的核心競爭力之一。提高商品物流系統的運作效率,是提高整個系統響應速度的根本措施,是企業可持續發展的重要基石,是降低銷售行業總體運營成本、提高競爭力和贏利能力的根本要求。將RFID技術應用到物流行業銷售管理中,在商品倉庫人口安裝進貨系統、連鎖店出口安裝支付系統,通過計算機網絡與管理系統相連,這樣就構成了完整的物流行業銷售系統。這樣可有效地提高管理水平、降低運營成本。

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