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        物聯(lián)網(wǎng)與射頻識別技術(shù)應(yīng)用研究

        2013-12-23 05:12:44渠連恩青島科技大學(xué)
        商場現(xiàn)代化 2013年17期
        關(guān)鍵詞:讀寫器中間件電子標簽

        ■渠連恩 青島科技大學(xué)

        ■趙 珊 青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院松山醫(yī)院

        在10年前就已經(jīng)提出物聯(lián)網(wǎng)的概念,物聯(lián)網(wǎng)其實質(zhì)就是把物聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)上,連接方式是通過射頻技術(shù),紅外技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等方式進行,但是這些設(shè)備進行通信必須按照約定的協(xié)議進行信息交換,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(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)概念定義其實質(zhì)還是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),把互聯(lián)網(wǎng)的用戶拓展到物體和物體之間。物聯(lián)網(wǎng)的概念的實質(zhì)有兩層意思:

        第一:物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展,其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng);

        第二:其用戶端不僅僅是個人,還包括任何物品。

        一、物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

        從技術(shù)架構(gòu)上看物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,如圖1所示。

        圖1 物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

        1.感知層由二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器和各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。感知層是物聯(lián)網(wǎng)獲取和識別物體層,它從物體中獲取物體的信息,它是物聯(lián)網(wǎng)信息采集的來源。

        2.網(wǎng)絡(luò)層是由通訊與互連網(wǎng)的融合技術(shù),包括信息存儲和查詢,網(wǎng)絡(luò)管理等功能,網(wǎng)絡(luò)層的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù),感知數(shù)據(jù)管理處理技術(shù)包括傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、挖掘、和理解以及基于感知數(shù)據(jù)的決策和行為的理論和技術(shù)。

        3.應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口,它與行業(yè)需求結(jié)合,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

        二、射頻識別技術(shù)

        射頻識別技術(shù)(RFID)是無線電技術(shù)在自動識別領(lǐng)域中的具體應(yīng)用,RFID技術(shù)是通過無線射頻方式進行,通信雙方自動識別實現(xiàn)交換數(shù)據(jù),它主要是通過射頻信號進行識別目標對象,并自動獲取物體的相關(guān)數(shù)據(jù),同時也向后臺的計算機處理系統(tǒng)進行通信,完成相關(guān)的數(shù)據(jù)信息處理。射頻識別技術(shù)包括數(shù)據(jù)的采集,數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的處理的功能。

        工作原理

        當標簽進入磁場以后,標簽接收讀卡器發(fā)出的無線射頻信號,標簽內(nèi)的感應(yīng)電流所獲取的能量把標簽內(nèi)存儲的信息發(fā)送出去,如果標簽自身有電源標簽就會主動發(fā)送某一頻率的信號;解讀器讀取信息并且解碼,然后把信息送到中央信息處理系統(tǒng),最后由中央信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。

        射頻識別技術(shù)主要是電子標簽和讀寫器之間的信息主要通過無線信號進行穿梭,這種信息傳送的射頻信號分兩種耦合類型。

        三、RFID系統(tǒng)組成

        RFID系統(tǒng)有標簽、閱讀器、Internet,服務(wù)器、中間軟件和計算機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。系統(tǒng)通過閱讀器發(fā)送信號至電子標簽,電子標簽通過射頻信號驅(qū)動內(nèi)部的電磁電路提供電力,由天線將內(nèi)部存儲器所儲存的數(shù)據(jù)傳至閱讀器,經(jīng)由中介軟件編碼,通過網(wǎng)絡(luò)最后再將信息存入對應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

        讀寫器讀出的電子標簽的信息,并采用分布式的系統(tǒng)中間件處理由讀寫器讀取的一連串標簽信息。由于每一個電子標簽上只有唯一代碼,計算機需要知道與該EPC匹配的其它信息,這就需要ONS來提供一種自動化的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù),EPC中間件將EPC代碼傳給ONS,ONS指示EPC中間件到一個保存著產(chǎn)品文件的服務(wù)器(EPCIS)查找,該文件可由EPC中間件復(fù)制,因而文件中的產(chǎn)品信息就能傳到供應(yīng)鏈上,系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。

        圖2 RFID系統(tǒng)

        1.電子標簽

        RFID標簽是由耦合元件和芯片組成,它內(nèi)置天線芯片中寫有能夠被識別的唯一的電子編碼,這種標簽附著在可被識別的物體上,標識目標對象。這種標簽具有持久性的特點,信息接收傳播穿透性強、存儲容量大、種類多的特點。有些標簽支持讀寫功能,目標物體的信息能夠隨時被更新。

        2.讀寫器

        讀寫器在射頻系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用,它是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施,它與RFID標簽進行信息交換,交換過程中,讀寫器把射頻電磁信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,特別是讀寫器進行對信號加工整理,然后從中解調(diào)出返回的信息,完成對RFID標簽的識別或讀/寫操作;讀寫器與計算機通訊:上層中間件及應(yīng)用軟件與讀寫器進行交互,實現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳。

        3.中間件(middleware)

        為實現(xiàn)所采集信息的傳遞與分發(fā)而開發(fā)的中間件,中間件是一個軟件,它可以接受客戶端發(fā)送的請求,可以同時對多個讀寫器進行操作,進行并發(fā)處理,并且可以連接一個或者多個后端軟件應(yīng)用系統(tǒng)連接,它是返回結(jié)果數(shù)據(jù)的特殊化軟件。應(yīng)用程序使用中間件提供的應(yīng)用程序接口(API),進行與讀寫器進行通信,讀取RFID標簽數(shù)據(jù)。

        4.應(yīng)用軟件

        主要指企業(yè)系統(tǒng)軟件,應(yīng)用軟件(application software)是直接面向RFID應(yīng)用最終用戶的人機交互界面,協(xié)助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設(shè)置,逐級將RFID原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務(wù)事件,并使用可視化界面進行展示。由于應(yīng)用軟件需要根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的不同企業(yè)進行專門制定,因此很難具有通用性。從應(yīng)用評價標準來說,使用者在應(yīng)用軟件端的用戶體驗是判斷一個RFID應(yīng)用案例成功與否的決定性因素之一。應(yīng)用軟件也是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心,它負責(zé)與讀寫器通信,將讀寫器經(jīng)過中間件轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù),插入到后臺企業(yè)倉儲管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中,對電子標簽管理信息、發(fā)行電子標簽和采集的電子標簽信息集中進行存儲和處理。

        四、RFID射頻設(shè)別系統(tǒng)應(yīng)用示例

        港口集裝箱RFID技術(shù)的應(yīng)用,RFID應(yīng)用系統(tǒng)主要有三部分組成,首先在集裝箱上安裝電子標簽,電子標簽內(nèi)保存集裝箱信息,并且能夠進行自動識別;其次,在港口區(qū)域有無線覆蓋,進行信息傳輸,它可以完成對電子標簽的信息的傳輸,應(yīng)具有實時性信息交互,并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入TSS運輸安全管理系統(tǒng);第三部分集裝箱信息實時交換系統(tǒng),完成后端對集裝箱信息的實時處理和管理,并進行EDI數(shù)據(jù)交換,以實現(xiàn)起運港和目的港之間的集裝箱信息實時交換。

        [1]王忠敏.《EPC技術(shù)基礎(chǔ)教程》.北京:中國標準出版社,2004[2]

        [2]Easy EPC-ONS. University Of Cambridge,2004

        [3]楊玉婷.RFID在零售業(yè)的應(yīng)用研究[J].物流科技,2007,(11):15.

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