【正文】 (3) 維持對識別對象的識別及相關(guān)信息的完整；(4) 數(shù)據(jù)信息編碼后，工作時(shí)可傳輸給讀寫器；(5) 可編程，且一旦編程后，永久性數(shù)據(jù)不能再修改；(6) 具有確定的使用期限，使用期限內(nèi)無須維修；(7) 對于有源標(biāo)簽，通過讀寫器能顯示出電池的工作狀況。 讀寫器（Reader）讀寫器可以無接觸的讀取電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)信息或向電子標(biāo)簽存儲器寫入數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到自動識別物體或改寫電子標(biāo)簽存儲器數(shù)據(jù)的目的。RFID讀寫器可在58米遠(yuǎn)的距離與貼在貨品或托盤上的電子標(biāo)簽進(jìn)行非接觸的、快速的無線通信，采集標(biāo)簽中所存儲的信息，并將所獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到RFID前端處理機(jī)或后臺服務(wù)器，整個(gè)過程只需 幾毫秒即可完成。通常射頻讀寫器應(yīng)具有以下功能[10]：(1). 讀寫器與標(biāo)簽通信的功能：在規(guī)定的技術(shù)條件下讀寫器可與標(biāo)簽進(jìn)行通信。(2). 讀寫器與計(jì)算機(jī)通信的功能：通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，并提供讀寫器的識別碼、本讀寫器讀出標(biāo)簽的日期和時(shí)間、本讀寫器讀出的標(biāo)簽信息，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀寫器在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。(3). 有些應(yīng)用系統(tǒng)的讀寫器還具有以下功能：能在讀寫區(qū)內(nèi)查詢多個(gè)標(biāo)簽，并能正確區(qū)分各標(biāo)簽：適用于固定和移動對象；能提示讀寫過程中的錯(cuò)誤信息；對于有源標(biāo)簽，能讀出標(biāo)簽電池有關(guān)信息(如電池電量指示)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過RS232/485或者Ethernet以太網(wǎng)與系統(tǒng)中的各個(gè)讀寫器相連接，運(yùn)行與其上的應(yīng)用程序平臺應(yīng)用中間件(Middleware)與讀寫器系統(tǒng)互相通信，發(fā)送相關(guān)指令及處理采集到的數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)[11]。 基本工作流程射頻識別系統(tǒng)的基本工作流程如下[12]：(1) 讀寫器將無線電載波信號經(jīng)過發(fā)色天線向外發(fā)射；(2) 當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)時(shí)，電子標(biāo)簽被激活，將自身信息的代碼經(jīng)天線發(fā)射出去；(3) 系統(tǒng)的接受天線接收電子標(biāo)簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳輸給讀寫器。讀寫器對接收的信號進(jìn)行解調(diào)解碼，送往后臺的電腦控制器；(4) 電腦控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)地處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作；(5) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照電腦的指令動作；(6) 通過計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)連接起來，構(gòu)成總控信息平臺，可以根據(jù)不同的項(xiàng)目設(shè)計(jì)不同的軟件來完成要實(shí)現(xiàn)的功能。 國內(nèi)外RFID產(chǎn)業(yè)研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外RFID的研究主要圍繞著RFID標(biāo)準(zhǔn)制定、RFID技術(shù)研究和RFID應(yīng)用研究。 RFID標(biāo)準(zhǔn)的制定RFID技術(shù)領(lǐng)先的國家和地區(qū)都在積極地制定自己的標(biāo)準(zhǔn)。目前，ISO/IEC18000、美國EPC Global[13]、日本泛在中心(Ubiquitous ID) [14]的三個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)正在制定中。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相互之間并不兼容，主要差別在通訊方式、防沖突協(xié)議和數(shù)據(jù)格式這三個(gè)方面。在這些頻段中，處于860960MHz內(nèi)的UHF頻段的產(chǎn)品因?yàn)楣ぷ骶嚯x遠(yuǎn)且最可能成為全球通用的頻段而最受重視，發(fā)展最快。ISO/IEC 18000標(biāo)準(zhǔn)是最早開始制定的關(guān)于RFID的國際標(biāo)準(zhǔn)，按頻段被劃分為7個(gè)部分。目前支持ISO/IEC 18000標(biāo)準(zhǔn)的RFID產(chǎn)品最多，相對的也最成熟。美國EPC Global是由UCC和EAN兩大組織聯(lián)合成立，吸收了麻省理工Auto ID中心的研究成果后推出的系列標(biāo)準(zhǔn)草案。EPC Global最重視UHF頻段的RFID產(chǎn)品，極力推廣基于EPC編碼標(biāo)準(zhǔn) RFID產(chǎn)品。目前EPC Global標(biāo)準(zhǔn)的推廣和發(fā)展十分迅速，許多大公司如沃爾瑪?shù)榷际荅PC標(biāo)準(zhǔn)的支持者。日本的泛在中心(Ubiquitous ID)一直致力于本國標(biāo)準(zhǔn)的RFID產(chǎn)品開發(fā)和推廣，拒絕采用美國的EPC編碼標(biāo)準(zhǔn)。與美國大力發(fā)展的UHF頻段不同的是， RFID產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)和推廣工作。但是，迫于和美國UHF頻段RFID產(chǎn)品互通的壓力，日本也開始考慮和EPC標(biāo)準(zhǔn)兼容的問題。我國有關(guān)政府部門已經(jīng)充分認(rèn)識到RFID產(chǎn)業(yè)的重要性，在2004年初正式成立了電子標(biāo)簽國家標(biāo)準(zhǔn)工作組，其目的就是制定中國自己的RFID標(biāo)準(zhǔn)，推動中國自己的RFID產(chǎn)業(yè)。目前，我國的RFID標(biāo)準(zhǔn)正在緊鑼密鼓的制定當(dāng)中[15]。 RFID技術(shù)研究RFID技術(shù)研究主要集中在標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)、讀寫器設(shè)計(jì)和天線設(shè)計(jì)。 標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)[16]RFID標(biāo)簽芯片按照不同的應(yīng)用場合分別工作在不同的頻段。工作頻率選擇是RFID技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。工作頻率的選擇既要適應(yīng)各種應(yīng)用需求，還需要考慮各國對無線電頻段使用和發(fā)射功率的規(guī)定。當(dāng)前RFID工作頻率跨越對個(gè)頻段，不同頻段具有各自優(yōu)缺點(diǎn)，它不僅影響標(biāo)簽的性能和尺寸大小，還影響標(biāo)簽與讀寫器的價(jià)格。此外，無線電發(fā)射功率的差別影響讀寫器作用距離。(1) HF頻段(125KHz、)：這兩個(gè)頻段的RFID芯片種類多、技術(shù)成熟價(jià)格低廉。其中，國外公司如Ti、Philips、Atmel、EM等提供的產(chǎn)品占了大部分市場。(2) UHF頻段(900MHz)：Ti、Philips、Intermac、Alien、Matrics、SGS、EM等。這些公司都已經(jīng)推出UHF頻段的RFID產(chǎn)品。(3) ：工作在這一頻段的主要是有源RFID產(chǎn)品。在國內(nèi)的IC卡市場，復(fù)旦微電子、上海華虹等公司都推出了一系列成熟的RFID產(chǎn)品并在和國外大公司的平等競爭中取得越來越多的市場份額。在UHF和更高頻段的RFID芯片設(shè)計(jì)上，國內(nèi)公司也已經(jīng)開始了研發(fā)工作。 讀寫器設(shè)計(jì)[17]同RFID芯片一樣，產(chǎn)品種類比較多。，因?yàn)榇祟l段RFID工作原理的局限性，需要制作很大的天線，而且調(diào)試比較困難，因此在遠(yuǎn)距離的RFID中。在UHF和更高的頻段，讀寫器的研發(fā)工作正在快速進(jìn)行中，支持各種標(biāo)準(zhǔn)的閱讀設(shè)備不斷涌現(xiàn)。但是由于尚處于發(fā)展的初期，還存在一些如識別率、相互干擾、小型化等問題。在國外，為了支持多種規(guī)格的產(chǎn)品，讀寫器正在向小型化、多協(xié)議、多頻段的方向發(fā)展。 天線設(shè)計(jì)由于應(yīng)用場合的限制，RFID標(biāo)簽通常需要貼在不同類型、不同形狀的物體表面，甚至需要嵌入到物體內(nèi)部。RFID標(biāo)簽在要求低成本的同時(shí)，還要求有高的可靠性。此外，標(biāo)簽天線和讀寫器天線還分別承擔(dān)接收能量和發(fā)射能量的作用，這些因素對天線的設(shè)計(jì)提出嚴(yán)格要求。當(dāng)前對RFID天線的研究主要集中在研究天線和環(huán)境這一天線性能的影響上。 RFID應(yīng)用研究和國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀基于RF ID標(biāo)簽對物體的唯一標(biāo)識特性，引發(fā)了人們對基于RFID技術(shù)的應(yīng)用研究熱潮。物流與實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前RFID應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。其中實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)是通過給物品貼上RFID標(biāo)簽，在現(xiàn)有互連網(wǎng)基礎(chǔ)之上構(gòu)建所有參與流通的物品信息網(wǎng)絡(luò)。另一應(yīng)用研究熱點(diǎn)是空間定位與跟蹤,RFID定位與跟蹤系統(tǒng)主要利用標(biāo)簽對物體的唯一標(biāo)識特性，依據(jù)讀寫器與安裝在物體上的標(biāo)簽之間射頻通信的信號強(qiáng)度或信號時(shí)間差來測量物品的空間位置，主要應(yīng)用于GPS系統(tǒng)難以奏效的室內(nèi)定位領(lǐng)域[18]。目前國內(nèi)許多倉儲物流領(lǐng)域的RFID應(yīng)用系統(tǒng)，往往只是簡單的實(shí)現(xiàn)對原有條碼管理系統(tǒng)的取代，對倉庫出入口運(yùn)用RFID技術(shù)進(jìn)行出入庫管理。而對于傳統(tǒng)的大型倉庫管理系統(tǒng)凸顯的許多癥結(jié)，如庫內(nèi)貨物的精確定位、查找和快速盤點(diǎn)，以及叉車操作行為的全程跟蹤等問題，缺乏有效的技術(shù)手段去解決。而RFID的室內(nèi)定位系統(tǒng)，正是解決此類問題的有效技術(shù)手段之一[19]。 RFID在沃爾瑪集團(tuán)的應(yīng)用[20]沃爾瑪集團(tuán)由山姆 沃爾頓創(chuàng)立的沃爾瑪百貨有限公司成立于1962年，短短的40年間，沃爾瑪由一個(gè)小型商店發(fā)展成世界最大的零售企業(yè)。沃爾瑪敏銳的商業(yè)觸覺讓它認(rèn)識到RFID技術(shù)會給物流供應(yīng)鏈帶來的巨大革新和收益。2003年，沃爾瑪要求其全世界范圍內(nèi)最大的100個(gè)供貨廠家必須在2005年I月前使用RFID技術(shù)，以提高沃爾瑪整體競爭力，這使其成為世界上第一個(gè)強(qiáng)制使用RFID技術(shù)的大型企業(yè)。在其物流供應(yīng)鏈應(yīng)用RFID系統(tǒng)后，以傳統(tǒng)物流系統(tǒng)相比較，沃爾瑪?shù)纳唐分苻D(zhuǎn)期只需23天，而傳統(tǒng)的至少需要120天。沃爾瑪物流支出占成本的比例只有23%，而傳統(tǒng)的高達(dá)3050%。沃爾瑪銷售配送中心安全庫存時(shí)間為04天，而傳統(tǒng)的則高達(dá)4065天。在2006年，沃爾瑪計(jì)劃將其安裝RFID設(shè)備的商場，連同配送中心的數(shù)量翻一倍。在2007年1月，沃爾瑪希望下一批的300多個(gè)供應(yīng)商開始運(yùn)送貼有電子標(biāo)簽的貨箱和貨盤，這樣在2007年年初使用RFID技術(shù)的供應(yīng)商將超過驚人的600家。 RFID在昆明市煙草公司數(shù)字化倉庫的應(yīng)用[20]昆明市煙草公司也在近期應(yīng)用無線射頻識別(RFID)技術(shù)對其卷煙配送中心進(jìn)行了數(shù)字化建設(shè)。數(shù)字化倉庫項(xiàng)目建成后，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和托盤管理，在很大程度上優(yōu)化了卷煙配送中心的業(yè)務(wù)流程。入庫時(shí)，貨物在傳送帶上經(jīng)掃碼后，直接堆放在托盤上，由在系統(tǒng)控制下的提升機(jī)自動將該托盤送到相應(yīng)樓層，最后叉車將托盤送到系統(tǒng)分配的貨位存放。出庫時(shí)，叉車根據(jù)系統(tǒng)指示，按照先進(jìn)先出的原則將目標(biāo)托盤送到提升機(jī)，再送至分揀中心進(jìn)行分揀。昆明市煙草公司通過RFID技術(shù)對托盤的有效管理和運(yùn)用，減少了卷煙貨物的搬運(yùn)次數(shù)和破損機(jī)率，提高了運(yùn)行效率。實(shí)施數(shù)字化倉庫項(xiàng)目以前，完成400件卷煙第一次出貨工作需要約335個(gè)小時(shí)。該項(xiàng)目完成之后，這一時(shí)間己縮短到2個(gè)小時(shí)左右。數(shù)字化倉庫的建設(shè)不僅實(shí)現(xiàn)了更快地找到所需貨物，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了減少商品供應(yīng)品種中有脫銷情況發(fā)生、保持了準(zhǔn)確的適當(dāng)存貨、杜絕人為操作失誤、縮短了供銷計(jì)劃時(shí)間，從而減少存貨占用資金、降低運(yùn)費(fèi)，使零售商的商品銷售得到及時(shí)的滿足。 課題的提出及研究的意義目前，大部分企業(yè)的倉庫管理系統(tǒng)還處于傳統(tǒng)的手工作業(yè)或計(jì)算機(jī)半自動化管理方式，對每件產(chǎn)品的信息處理仍需要企業(yè)各級操作員手工完成，這種管理模式在現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展過程中己暴露出許多缺點(diǎn)，大大影響了企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息自動化的進(jìn)程。與此同時(shí)，中國生產(chǎn)企業(yè)在市場營銷、技術(shù)創(chuàng)新、經(jīng)營管理等能力方面與國外大型企業(yè)相比還存在比較大的差距，這些差距也突出表現(xiàn)了企業(yè)信息化的落后。面對日益嚴(yán)峻的國際競爭環(huán)境，國內(nèi)企業(yè)急需加快調(diào)整的步伐，促進(jìn)行業(yè)信息化的開展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理質(zhì)的飛躍。隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化的高速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，眾多的高新科技產(chǎn)品走入了人們?nèi)粘Ｉ钪?。尤其是近二十年之中，電腦技術(shù)、短程微波通信技術(shù)、圖像數(shù)字處理技術(shù)、自動控制技術(shù)的突破性發(fā)展，給人們的生活帶來了深刻的變化?，F(xiàn)今全球步入信息化時(shí)代，人們的生活節(jié)奏加快，昔日費(fèi)時(shí)費(fèi)力的設(shè)備及管理方法逐漸退出了歷史的舞臺，取而代之的是高智能化性能優(yōu)異的高科技產(chǎn)品。RFID因其非接觸、非視距、高速多目標(biāo)識別等等技術(shù)上的特性，已成為近年來倉儲、物流領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)。本課題就是在此背景下，基于RFID的立體庫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所做的開發(fā)。隨著中國物流行業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動化立體倉庫的大量使用，企業(yè)注重的已不再是擁有大量的庫存，而是考慮如以最小的庫存滿足整個(gè)供應(yīng)鏈的需求，這就對倉庫的管理提出了更高的要求?；赗FID的立體庫系統(tǒng)，通過采用RFID技術(shù)，能夠?qū)ξ锲烦鋈霂爝M(jìn)行核對，避免有人工核對可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。同時(shí)，也可以追蹤物品在倉庫中的移動，其實(shí)時(shí)位置和其當(dāng)前正處在的狀態(tài)信息(被加工，還是待加工)等。同時(shí)，其可以把采集到的信息上傳給倉庫管理系統(tǒng)(WMS)，這樣倉庫管理人員就能夠?qū)崟r(shí)了解倉庫中的儲存量，周轉(zhuǎn)率等?；诖诉€可以搭建企業(yè)內(nèi)的信息系統(tǒng)，有效地監(jiān)控和合理配置倉庫資源。 本文研究思路與內(nèi)容安排本文以物流實(shí)驗(yàn)室為具體應(yīng)用對象，結(jié)合物流實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，構(gòu)建一個(gè)立體庫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案，并通過實(shí)際項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)此方案。項(xiàng)目方案擬采用無源RFID產(chǎn)品，通過布置在倉庫內(nèi)的RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建產(chǎn)品信息自動化采集平臺，實(shí)現(xiàn)對倉庫內(nèi)產(chǎn)品的出入庫信息的智能核對，以改變其傳統(tǒng)的人工倉庫管理模式，使企業(yè)信息處理的自動化程度得以全面提高。本文內(nèi)容將按照以下幾個(gè)方面進(jìn)行安排:第二章 讀寫器數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。針對本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案采用的XCRF500系列讀寫器數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，詳細(xì)介紹該協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容。第三章 關(guān)鍵技術(shù)分析。針對本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)介紹涉及的相關(guān)技術(shù)。第四章 系統(tǒng)分析。介紹系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)的靜態(tài)分析和動態(tài)分析，為接下來的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。第五章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)分析，提出一套基于RFID的立體庫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案。第六章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)上述的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)此方案。第七章 總結(jié)與展望?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作，并指出可以進(jìn)一步開展研究的問題。 本章小結(jié)本章給出選擇基于RFID的立體庫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在物流實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用這一課題進(jìn)行研究的背景和意義；對系統(tǒng)開發(fā)過程中所涉及的一些基本概念以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)介紹；最后對項(xiàng)目中所做的主要工作以及論文內(nèi)容上的具體安排進(jìn)行概括介紹，以指導(dǎo)后繼章節(jié)的撰寫。第二章 讀寫器數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議由于本系統(tǒng)主要功能是對出入庫的貨物信息進(jìn)行核對，所以考慮到處理速度和頻譜許可的因素，我們認(rèn)為RFID 902~928MHz的設(shè)備是最合適的。在本系統(tǒng)中我們將采用XCRF500系列讀寫器，該產(chǎn)品是針對滿足ISO180006B協(xié)議的標(biāo)簽而開發(fā)的讀寫器，具有質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠的特點(diǎn)。XCRF500系列讀寫器支持RS232串行通信和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信的功能，可實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)或其他設(shè)備的通訊[21]。 數(shù)據(jù)幀格式表21數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)長度指令類型 數(shù)據(jù)信息 CRC校驗(yàn)和(2字節(jié))(1字節(jié))0… …n (2字節(jié))說明： 數(shù)據(jù)長度：數(shù)據(jù)長度值包括“指令類型”和“數(shù)據(jù)信息”兩部分?jǐn)?shù)據(jù)的字節(jié)長度值，該值不包括自身和CRC校驗(yàn)和的長度； 指令類型：即計(jì)算機(jī)對讀寫器發(fā)送的不同類型操作指令或命令字；數(shù)據(jù)信息：操作指令的附加信息，如數(shù)據(jù)、參數(shù)等，長度隨指令類型和具體操作情況而不同； CRC校驗(yàn)和：是幀內(nèi)數(shù)據(jù)(包括：數(shù)據(jù)長度+指令類型+數(shù)據(jù)信息的所有字節(jié))的CRC校驗(yàn)和。CRC使用多項(xiàng)式為X16 + X15 + X2 + 1，初始值置為0。用于串行通信時(shí)，在數(shù)據(jù)長度字段前加上一個(gè)字節(jié)的幀頭，以55H表示。數(shù)據(jù)中出現(xiàn)55H時(shí)，以56H+56H代替；出現(xiàn)56H時(shí)，則以56H+57H代替。串行通信波特率：19200bps，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)位。所有指令和指令中的字節(jié)數(shù)據(jù)都遵循高位在先原則。傳輸指令