楊志華 （廈門海洋職業(yè)技術學院，福建 廈門 361000）

·理論研究·

基于EPC技術的物聯(lián)網(wǎng)應用研究

楊志華 （廈門海洋職業(yè)技術學院，福建 廈門 361000）

美國總統(tǒng)奧巴馬就職以后，在他和工商領袖舉行的圓桌會議上， “智慧地球”的概念被提出，其中包括美國要形成智慧型基礎設施 “物聯(lián)網(wǎng)”，其被美國人認為是振興經(jīng)濟、確立競爭優(yōu)勢的關鍵戰(zhàn)略。2009年11月3日，溫總理在人民大會堂向北京科技界發(fā)表的題為 《讓科技引領中國可持續(xù)發(fā)展》的講話中，強調(diào)了中國要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，及早部署后IP時代相關技術研發(fā)，使信息網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)成為推動產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的 “發(fā)動機”。溫總理的講話更大程度地掀起了物聯(lián)網(wǎng)的熱潮，對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起到了極大的推動作用。物聯(lián)網(wǎng)被視為繼lnternet后IT業(yè)的又一次革命。

1 物聯(lián)網(wǎng)與EPC的概念

到目前為止，各個行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)的理解和定義各有側(cè)重，并不完全一致。通俗地說，所謂物聯(lián)網(wǎng)，是指通過射頻識別技術 （RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。除傳感技術和RFID技術外，GPS、視頻識別、紅外、激光、掃描等所有能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別與物物通信的技術都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的信息采集技術。人們平常所說的傳感網(wǎng)或者RFID網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一種應用，但絕不是物聯(lián)網(wǎng)的全部。而基于EPC技術的物聯(lián)網(wǎng) （Internet of things）是一種典型的RFID網(wǎng)，它是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上利用全球統(tǒng)一的物品編碼技術、射頻識別技術、無線數(shù)據(jù)通信技術等，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的單件產(chǎn)品的跟蹤與追溯，從而有效提高供應鏈管理水平，降低物流成本，被譽為具有革命性意義的新技術，引起了世界各國企業(yè)的廣泛關注。

EPC的概念最初由麻省理工學院Auto-ID中心在1999年提出，隨后該中心開展了一系列的研究和測試，直至2003年5月，EPC及其應用走出了實驗室。EPC是在全球統(tǒng)一標識系統(tǒng) （EAN·UCC系統(tǒng)）和計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用FRID與Internet的一項物流信息管理新技術，它通過給每一個實體分配一個全球唯一的代碼來構建一個全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)。在這個網(wǎng)絡中，物品 （商品）能夠彼此進行 “交流”，勿需人的干預，而RFID是能夠讓物品 “開口說話”的一種技術。在物聯(lián)網(wǎng)中，RFID標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)物品 （商品）的識別，進而通過開放性的計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的 “透明”管理。

2 EPC系統(tǒng)的結構

EPC系統(tǒng)是一個非常先進的、綜合性的復雜系統(tǒng)，其最終目標是為每一單品建立全球的、開放的標識標準，它由EPC編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)路系統(tǒng)三個部分組成，主要包括六個方面，其構成如表1。

表1 EPC系統(tǒng)的構成

（1）全球產(chǎn)品電子代碼編碼體系

全球產(chǎn)品電子代碼EPC編碼體系是新一代的與GTIN兼容的編碼標準，它是EAN.UCC全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)的拓展和延伸，是全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)的重要組成部分，是EPC系統(tǒng)的核心與關鍵。EPC代碼是由標頭、廠商識別代碼、對象分類代碼、序列號等數(shù)據(jù)字段組成的一組數(shù)字。

（2）射頻識別技術

RFID是一種高級的自動識別技術，利用它通過無線射頻方式進行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以對實物目標加以識別。RFID標簽由芯片和天線組成，每個標簽具有惟一的產(chǎn)品電子碼。

EPC系統(tǒng)的射頻識別技術是實現(xiàn)EPC代碼自動采集的功能模塊，由射頻標簽和射頻識讀器組成。射頻標簽是產(chǎn)品電子代碼 （EPC）的載體，附著在可跟蹤的物品上，在全球流通。射頻識讀器與信息系統(tǒng)相連，是讀取標簽中的EPC代碼并將其輸入網(wǎng)絡信息系統(tǒng)的電子設備。

（3）信息網(wǎng)絡系統(tǒng)

信息網(wǎng)絡系統(tǒng)是由本地網(wǎng)絡和全球互聯(lián)網(wǎng)組成，是實現(xiàn)信息管理、信息流通的功能模塊。EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)是在全球英特網(wǎng)的基礎上，通過Savant管理軟件系統(tǒng)以及對象命名解析服務 （ONS）和實體標記語言（PML） 實現(xiàn)全球 “實物互聯(lián)”。

3 EPC系統(tǒng)工作流程

在由EPC標簽、識讀器、Savant服務器、Internet、ONS服務器、PML服務器以及眾多數(shù)據(jù)庫組成的實物英特網(wǎng)中，其工作流程如下：

（1）識讀器從標簽上識讀出EPC標簽的編碼信息。

（2）分布式Savant軟件系統(tǒng)處理和管理由識讀器讀取的EPC標簽信息。

（3） Savant將 EPC 傳給 ONS。

（4）ONS指示Sanant到一個保存產(chǎn)品文件的PML服務器的IP地址。

（5）PML服務器利用PML技術把產(chǎn)品信息傳到供應鏈上。

EPC系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

圖1 EPC系統(tǒng)工作流程示意圖

4 EPC技術的應用領域

物聯(lián)網(wǎng)技術的應用可以使電子商務變得更強大，它使消費者可以在網(wǎng)上查到任何一家商店的任何一件商品，選擇起來得心應手。在物流領域，EPC系統(tǒng)的RFID電子標簽可以應用于自動倉儲庫存管理、產(chǎn)品物流跟蹤、供應鏈自動管理、產(chǎn)品裝配和生產(chǎn)管理、產(chǎn)品防偽等多個方面。生產(chǎn)組織大量使用RFID電子標簽可以提高整個供應鏈和生產(chǎn)作業(yè)管理水平。

（1）零售業(yè)。今后人們到商場去購物，可能只要將貨架上的商品放進購物車，然后推車出門就可以了。因為商店使用了EPC技術，在商店的出口裝有RFID識讀器，當有人把商品帶出去的時候，識讀器自動列出所購商品清單并通過結算系統(tǒng)自動在該人的賬戶上扣取相應的貨款。這一技術還使得人們可以帶著自己的物品進入超級市場，因為這些物品上的標簽顯示它們不屬于這家商店，因此出門時也不會帶來不必要的麻煩。

（2）物流業(yè)。貨物的清點、查詢、發(fā)貨將變得非常簡單和準確。倉庫的管理效率更高，用人更少。車輛管理安裝了相應系統(tǒng)之后，將有效降低空駛率，并為 “智能交通”提供信息管理的平臺。

（3）制造業(yè)。通過將EPC技術引入企業(yè)生產(chǎn)管理，可實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)信息的自動實時錄入，準確記錄每一產(chǎn)品形成的全部過程和成本發(fā)生的因果信息，實現(xiàn)對物品在加工環(huán)節(jié)及以后的信息追蹤和管理。

（4）有效防偽。由于消費者可以通過商品標簽在網(wǎng)上查到有關商品的幾乎全部信息，因此假冒產(chǎn)品將變得更加困難。這一技術對高值物品尤其有利。

（5）軍事領域。一些國家已經(jīng)開始在軍需物資上使用RFID技術，以加強物資的管理、盤點和查詢工作。美國軍方早在20世紀90年代就開始采用RFID技術用于海灣戰(zhàn)爭中士兵個人信息識別，美國國防部要求2005年1月1日以后，所有軍需物資都要使用RFID電子標簽。

物聯(lián)網(wǎng)與EPC技術的應用推廣具有它的必然性、必要性和系統(tǒng)性，國際上已經(jīng)開始了一些重要的實驗性的應用。我國有關部門也已經(jīng)看到了應用推廣物聯(lián)網(wǎng)與EPC技術的緊迫性和戰(zhàn)略性，正在抓緊制定相關標準并在一些企業(yè)中進行試點。這一過程需要全社會各行各業(yè)的支持，尤其是大企業(yè)大公司的支持。

5 影響EPC技術推廣應用的因素

EPC有著獨特的技術優(yōu)勢和廣闊的前景，能給我們帶來巨大的便利，但它的推廣和使用并非一帆風順。目前，EPC系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)處在研發(fā)階段，它能否廣泛應用所面臨的挑戰(zhàn)，主要來自于幾個方面：硬件設施成本、系統(tǒng)準確性、標準問題，以及涉及個人隱私和安全問題。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將影響到整個系統(tǒng)的正常運行，阻礙EPC系統(tǒng)的推廣和應用。

首先，EPC系統(tǒng)需要IT系統(tǒng)與讀寫器等硬件設施，一次性投資龐大。EPC普及的 “瓶頸”之一，就是標簽價格居高不下。據(jù)估計，只有標簽的單價下降到10美分以下，才可能大規(guī)模應用于整箱整包的商品；下降到3美分以下，才有可能應用于單品。除了EPC標簽，EPC讀寫器也是一筆巨大的開支，如果一個企業(yè)動輒就需要安裝數(shù)十臺、甚至上千臺類似的機器，再加上計算機、局域網(wǎng)、應用軟件、系統(tǒng)集成等費用，廣大中小企業(yè)無疑只能望而卻步。此外，業(yè)務流程改造所導致的直接或間接費用也不容忽視。

其次，由于液體和金屬箔片對無線電信號的影響，射頻識別標簽的準確率只有80%左右，離 “放心使用”的要求相距甚遠。所以，雖然射頻識別技術的應用環(huán)境得到了極大的改善，但離大規(guī)模實際應用所要求的成熟程度尚有一定差距。如何解決識別的精確性，也是個非常重要的問題。

另外，還有標準問題，頻率標準方面，由于各國無線電頻段用途的分配存在一定的差異，射頻識別系統(tǒng)可能面臨頻率資源的限制。例如，UHF頻段直接決定了射頻標簽能否應用于對通信距離有更高要求的供應鏈環(huán)境。而歐盟允許使用868MHz，美國和加拿大則允許使用915MHz，而日本則到最近才從原已分配給手機的頻段中將950～956 MHz開放供RFID使用，但目前我國手機使用頻段為900MHz，無線電委員會如何調(diào)整頻段的使用還沒有結論。這種情況會導致技術更加復雜，需要設計更多種類的標簽和讀寫器，從而導致更高的成本。

最后，在物聯(lián)網(wǎng)中，由于物體之間的聯(lián)系更緊密，甚至物體和人也被連接起來，因此大量的數(shù)據(jù)及用戶隱私如何得到保護，就成為亟待解決的問題。沒有可靠安全機制，對于只讀標簽中的數(shù)據(jù)信息無法進行很好的保密，對于可讀可寫標簽，還存在電子標簽上的信息被惡意更改的隱患。如果電子標簽中的信息被竊取甚至惡意更改，將帶來無法估量的損失。而解決這些安全問題的唯一途徑就是研究RFID標簽加密技術。加密技術可用來防止未授權的窺探者取得或篡改電子標簽信息，但目前只有少數(shù)RFID芯片能夠處理壓入加密鑰等較復雜的工作。從國家安全的高度考慮，應該積極發(fā)展自己的RFID加密技術，而不能坐等別人研制相關的加密技術。

6 結束語

在物聯(lián)網(wǎng)領域，我國和其他發(fā)達國家站到了同一個起跑線上。我國必須抓住歷史機遇，突破一些關鍵技術和核心技術，建立自主化技術體系，形成具有自主知識產(chǎn)權的成果和可持續(xù)競爭力。物聯(lián)網(wǎng)的推廣將會成為推進經(jīng)濟發(fā)展的又一驅(qū)動器，未來我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

[1] 任志宇，任沛然.物聯(lián)網(wǎng)與EPC／RFID技術[J].森林工程，2006(1):67-69.

[2] 甘勇，鄭富娥.基于EPC技術的物聯(lián)網(wǎng)在供應鏈的應用[J].商場現(xiàn)代化，2006(6):10-11.

[3] 李如年.基于RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)研究[J].中國電子科學研究院學報，2009(12):594-597.

[4] 師啟娟，于天一.基于RFID的EPC新技術引領供應鏈發(fā)展[J].物流工程與管理，2009(2):71-73.

[5] 陳丹暉，劉紅.條碼技術與應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

Application Research of Internet of Things Based on EPC Technology

YANG Zhi-hua (Xiamen Ocean Vocational College,Xiamen 361000,China)

隨著全球信息技術革命的深入和3G網(wǎng)絡的建設，物聯(lián)網(wǎng)被看作是推動世界經(jīng)濟復蘇的重要動力，其核心技術基于RFID的EPC技術也因此倍受關注。作者對基于EPC技術的物聯(lián)網(wǎng)的基本構成及工作流程進行分析，討論了EPC技術的實際應用以及推廣實施EPC技術所面臨的障礙。

物聯(lián)網(wǎng)；EPC；RFID；應用領域

Along with the whole world information technology revolution penetration and whih 3G network construction,the internet of things is regarded as the most important power which will impetus the world economics recovery,therefore,itscore technologies is also paid attention to based on RFID and EPC technology.This paper analysis the constitution and the work flow of the internet of things based on the EPC technology,discusse the EPC technology practical application and the promotion implements barrier which the EPC technology faces.

the internet of things;electronic product code;radio frequency identification;the application domain

F724.6

A

2010-12-27

楊志華（1976-），男，福建莆田人，廈門海洋職業(yè)技術學院物流教研室，講師，碩士，研究方向：物流信息化。

1002-3100(2011)04-0048-03