基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)銷(xiāo)售應用系統研究

引言

隨著(zhù)經(jīng)濟全球化進(jìn)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(yè)不斷探索可以提高效率與服務(wù)質(zhì)量的新技術(shù)?，F代物流充分運用信息技術(shù)，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?，F代物流的根本宗旨是提高物流效率、降低物流成本、滿(mǎn)足客戶(hù)需求，并越來(lái)越呈現出信息化、網(wǎng)絡(luò )化、自動(dòng)化、職能化、標準化等發(fā)展趨勢。其中信息化是現代物流的核心潮。RFID將在物流行業(yè)信息化建設中占有舉足輕重的地位。

1 RFID在物流行業(yè)銷(xiāo)售中的優(yōu)勢

對于物流行業(yè)來(lái)說(shuō)，企業(yè)和客戶(hù)最關(guān)注的就是運輸速度和信息正確率，RFID恰恰能夠滿(mǎn)足這些條件。在物流行業(yè)應用中，其具備以下優(yōu)勢：

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

(2)讀寫(xiě)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(zhì)，并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒(méi)有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。

(3)可重復使用?，F在的條形碼在印刷上去以后就無(wú)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(zhù)記憶載體的發(fā)展，數據容量也有不斷擴大的趨勢，未來(lái)物品所需攜帶的資料量會(huì )越來(lái)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(xué)藥品等物質(zhì)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。

2 系統設計

2.1 系統設計原理

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

物流行業(yè)商品銷(xiāo)售結構框圖如圖1所示，每個(gè)銷(xiāo)售店由支付系統、進(jìn)貨系統、無(wú)線(xiàn)手持終端、管理系統組成，4個(gè)系統由計算機網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)。支付系統、進(jìn)貨系統、無(wú)線(xiàn)手持終端的核心設備同為RFID讀寫(xiě)器，區別在于支付系統是從數據庫中刪除商品記錄，進(jìn)貨系統是向數據庫中添加商品記錄，而無(wú)線(xiàn)手持終端供顧客和工作人員使用。

2.2 系統硬件設計

讀寫(xiě)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(dòng)的電子標簽進(jìn)行數據交換的工具，是系統運行的關(guān)鍵環(huán)節，其技術(shù)參數指標對系統的整體性能和可靠性有著(zhù)決定性影響。硬件設計是決定讀寫(xiě)器性能的關(guān)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(xiě)器的設計主要由控制模塊、射頻收發(fā)模塊、天線(xiàn)單元、通信接口模塊和電源模塊5部分組成。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現，能夠采取一些措施提高閱讀器的性能。針對連鎖經(jīng)營(yíng)的應用特點(diǎn)，采用一種無(wú)源后向散射式RFID讀寫(xiě)器更加適合。從結構上，它可以分作2個(gè)部分，即射頻前端和數字基帶。射頻前端部分包括了發(fā)射電路、接收電路、環(huán)行器和天線(xiàn);數字基帶包括DSP和FPGA芯片。其中，發(fā)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(xiě)器結構框圖。

其工作過(guò)程：載波電路通過(guò)鎖相環(huán)控制壓控振蕩器，產(chǎn)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(xiě)器的基帶信號混合成調制信號，經(jīng)過(guò)低噪聲放大器和濾波后，送至放大器;根據需要，讀寫(xiě)器通過(guò)衰減器調節發(fā)射信號的增益，發(fā)射信號經(jīng)過(guò)RF功率放大器后經(jīng)環(huán)形器送至讀寫(xiě)器天線(xiàn)發(fā)出。

2.3 系統軟件設計

軟件系統采用源代碼開(kāi)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(shù)措施，包括對讀、寫(xiě)進(jìn)行權限控制、帶保護的子系統、審計跟蹤、核心授權等，為用戶(hù)提供了必要的安全保障。射頻讀寫(xiě)器功能和接口控制函數體系如圖3所示。

圖3　射頻讀寫(xiě)器功能和接口控制函數體系

2.4 防碰撞算法

顧客從銷(xiāo)售店(如超市)采購的商品，一般數量較多，要在盡可能短的時(shí)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(wèn)題。同時(shí)讀取多個(gè)標簽是常被人們談及的RFID比圖形碼遠為優(yōu)越的地方，但是如果沒(méi)有防碰撞的功能，RFID系統只能讀寫(xiě)一個(gè)標簽。在這種情況下如果有2個(gè)以上的商品同時(shí)處于可讀取的范圍內就會(huì )導致讀取的錯誤。

防碰撞問(wèn)題的研究主要需解決2個(gè)問(wèn)題：避免或減少閱讀器與標簽之問(wèn)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(yè)系統采用無(wú)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(jìn)制算法。二進(jìn)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(huì )發(fā)生防沖突失敗的情況。對于N個(gè)標簽發(fā)生沖突的情況，只需要一定次數的防碰撞循環(huán)就能將適合的標簽準確地識別出來(lái)。這種算法的基本思想就是讀寫(xiě)器判斷出標簽的序列號發(fā)送時(shí)產(chǎn)生的數據沖突位置，然后強制性命令那些在沖突位置發(fā)送信息為“0”或者為“1”的標簽退出沖突。當N-1個(gè)應答器退出沖突后信道就會(huì )被剩下的一個(gè)標簽完全占有并被讀寫(xiě)器識別出來(lái)。