基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)銷售應(yīng)用系統(tǒng)研究

引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程加快。對(duì)供應(yīng)鏈反應(yīng)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(xiàn)代物流充分運(yùn)用信息技術(shù)，將運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸、加工、整理、配送等有機(jī)結(jié)合，形成完整的供應(yīng)鏈?，F(xiàn)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(lái)越呈現(xiàn)出信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、職能化、標(biāo)準(zhǔn)化等發(fā)展趨勢(shì)。其中信息化是現(xiàn)代物流的核心潮。RFID將在物流行業(yè)信息化建設(shè)中占有舉足輕重的地位。

1 RFID在物流行業(yè)銷售中的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于物流行業(yè)來(lái)說，企業(yè)和客戶最關(guān)注的就是運(yùn)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(yè)應(yīng)用中，其具備以下優(yōu)勢(shì)：

(1)讀寫迅速。條形碼一次只能有一個(gè)受到掃描，而RFID識(shí)別器可同時(shí)辨識(shí)讀取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)簽。

(2)讀寫距離遠(yuǎn)。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(jī)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(fù)使用?，F(xiàn)在的條形碼在印刷上去以后就無(wú)法更改，RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除。

(4)芯片本身可以存儲(chǔ)信息。一維條形碼的容量是50字節(jié)，二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2~3000字符，RFID最大的容量則有數(shù)兆。隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)，未來(lái)物品所需攜帶的資料量會(huì)越來(lái)越大，對(duì)卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也相應(yīng)增加。

(5)抗污染性和耐久性。傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)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(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

物流行業(yè)的銷售體系，一般由多個(gè)下屬分店、連鎖總部、配送中心等機(jī)構(gòu)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Internet方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接。銷售行業(yè)信息管理系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)：一級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)在總部，二級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)在各分店，所有服務(wù)器在整體上構(gòu)成一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

物流行業(yè)商品銷售結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，每個(gè)銷售店由支付系統(tǒng)、進(jìn)貨系統(tǒng)、無(wú)線手持終端、管理系統(tǒng)組成，4個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。支付系統(tǒng)、進(jìn)貨系統(tǒng)、無(wú)線手持終端的核心設(shè)備同為RFID讀寫器，區(qū)別在于支付系統(tǒng)是從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除商品記錄，進(jìn)貨系統(tǒng)是向數(shù)據(jù)庫(kù)中添加商品記錄，而無(wú)線手持終端供顧客和工作人員使用。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

讀寫器是射頻識(shí)別系統(tǒng)不可缺少的硬件設(shè)備裝置，是系統(tǒng)與諸多流動(dòng)的電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的工具，是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)參數(shù)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的整體性能和可靠性有著決定性影響。硬件設(shè)計(jì)是決定讀寫器性能的關(guān)鍵，其目標(biāo)是要達(dá)到閱讀距離遠(yuǎn)、識(shí)別速率快、識(shí)別率100%的要求。一般射頻讀寫器的設(shè)計(jì)主要由控制模塊、射頻收發(fā)模塊、天線單元、通信接口模塊和電源模塊5部分組成。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，能夠采取一些措施提高閱讀器的性能。針對(duì)連鎖經(jīng)營(yíng)的應(yīng)用特點(diǎn)，采用一種無(wú)源后向散射式RFID讀寫器更加適合。從結(jié)構(gòu)上，它可以分作2個(gè)部分，即射頻前端和數(shù)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;數(shù)字基帶包括DSP和FPGA芯片。其中，發(fā)射電路可以細(xì)分為載波電路、調(diào)制電路、放大電路。圖2為讀寫器結(jié)構(gòu)框圖。

其工作過程：載波電路通過鎖相環(huán)控制壓控振蕩器，產(chǎn)生載波頻率，送至調(diào)制電路;調(diào)制電路中混頻器將載波信號(hào)和讀寫器的基帶信號(hào)混合成調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過低噪聲放大器和濾波后，送至放大器;根據(jù)需要，讀寫器通過衰減器調(diào)節(jié)發(fā)射信號(hào)的增益，發(fā)射信號(hào)經(jīng)過RF功率放大器后經(jīng)環(huán)形器送至讀寫器天線發(fā)出。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)采用源代碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)作為管理平臺(tái)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性，結(jié)構(gòu)緊湊。此外，軟件系統(tǒng)還采取了許多安全技術(shù)措施，包括對(duì)讀、寫進(jìn)行權(quán)限控制、帶保護(hù)的子系統(tǒng)、審計(jì)跟蹤、核心授權(quán)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(shù)體系如圖3所示。

圖3　射頻讀寫器功能和接口控制函數(shù)體系

2.4 防碰撞算法

顧客從銷售店(如超市)采購(gòu)的商品，一般數(shù)量較多，要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確、完全地識(shí)別出這些商品，這是防碰撞算法需要解決的問題。同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽是常被人們談及的RFID比圖形碼遠(yuǎn)為優(yōu)越的地方，但是如果沒有防碰撞的功能，RFID系統(tǒng)只能讀寫一個(gè)標(biāo)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(nèi)就會(huì)導(dǎo)致讀取的錯(cuò)誤。

防碰撞問題的研究主要需解決2個(gè)問題：避免或減少閱讀器與標(biāo)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(rùn)，零售行業(yè)系統(tǒng)采用無(wú)源標(biāo)簽。根據(jù)EIC/ISO18000-6標(biāo)準(zhǔn)，只能采用TYPEB型標(biāo)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(tǒng)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(duì)于N個(gè)標(biāo)簽發(fā)生沖突的情況，只需要一定次數(shù)的防碰撞循環(huán)就能將適合的標(biāo)簽準(zhǔn)確地識(shí)別出來(lái)。這種算法的基本思想就是讀寫器判斷出標(biāo)簽的序列號(hào)發(fā)送時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)沖突位置，然后強(qiáng)制性命令那些在沖突位置發(fā)送信息為“0”或者為“1”的標(biāo)簽退出沖突。當(dāng)N-1個(gè)應(yīng)答器退出沖突后信道就會(huì)被剩下的一個(gè)標(biāo)簽完全占有并被讀寫器識(shí)別出來(lái)。