【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簽中所保存的電子數(shù)據(jù)信息或向電子標簽存儲器寫入數(shù)據(jù)信息，從而達到自動識別物體或改寫電子標簽存儲器數(shù)據(jù)的目的。RFID讀寫器可在58米遠的距離與貼在貨品或托盤上的電子標簽進行非接觸的、快速的無線通信，采集標簽中所存儲的信息，并將所獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到RFID前端處理機或后臺服務(wù)器，整個過程只需 幾毫秒即可完成。通常射頻讀寫器應(yīng)具有以下功能[10]：(1). 讀寫器與標簽通信的功能：在規(guī)定的技術(shù)條件下讀寫器可與標簽進行通信。(2). 讀寫器與計算機通信的功能：通過標準接口與計算機網(wǎng)絡(luò)連接，并提供讀寫器的識別碼、本讀寫器讀出標簽的日期和時間、本讀寫器讀出的標簽信息，以實現(xiàn)多個讀寫器在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中運行。(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)查詢多個標簽，并能正確區(qū)分各標簽：適用于固定和移動對象；能提示讀寫過程中的錯誤信息；對于有源標簽，能讀出標簽電池有關(guān)信息(如電池電量指示)。 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)通過RS232/485或者Ethernet以太網(wǎng)與系統(tǒng)中的各個讀寫器相連接，運行與其上的應(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) 當電子標簽進入發(fā)射天線的工作區(qū)時，電子標簽被激活，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)邏輯運算判斷該標簽的合法性，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)行機構(gòu)的動作；(5) 執(zhí)行機構(gòu)按照電腦的指令動作；(6) 通過計算機通信網(wǎng)絡(luò)將各個監(jiān)控點連接起來，構(gòu)成總控信息平臺，可以根據(jù)不同的項目設(shè)計不同的軟件來完成要實現(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標準制定、RFID技術(shù)研究和RFID應(yīng)用研究。 RFID標準的制定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準。目前，ISO/IEC18000、美國EPC Global[13]、日本泛在中心(Ubiquitous ID) [14]的三個主要標準正在制定中。這三個標準相互之間并不兼容，主要差別在通訊方式、防沖突協(xié)議和數(shù)據(jù)格式這三個方面。在這些頻段中，處于860960MHz內(nèi)的UHF頻段的產(chǎn)品因為工作距離遠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標準是最早開始制定的關(guān)于RFID的國際標準，按頻段被劃分為7個部分。目前支持ISO/IEC 18000標準的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準草案。EPC Global最重視UHF頻段的RFID產(chǎn)品，極力推廣基于EPC編碼標準 RFID產(chǎn)品。目前EPC Global標準的推廣和發(fā)展十分迅速，許多大公司如沃爾瑪?shù)榷际荅PC標準的支持者。日本的泛在中心(Ubiquitous ID)一直致力于本國標準的RFID產(chǎn)品開發(fā)和推廣，拒絕采用美國的EPC編碼標準。與美國大力發(fā)展的UHF頻段不同的是， RFID產(chǎn)品的實驗和推廣工作。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標準兼容的問題。我國有關(guān)政府部門已經(jīng)充分認識到RFID產(chǎn)業(yè)的重要性，在2004年初正式成立了電子標簽國家標準工作組，其目的就是制定中國自己的RFID標準，推動中國自己的RFID產(chǎn)業(yè)。目前，我國的RFID標準正在緊鑼密鼓的制定當中[15]。 RFID技術(shù)研究RFID技術(shù)研究主要集中在標簽芯片設(shè)計、讀寫器設(shè)計和天線設(shè)計。 標簽芯片設(shè)計[16]RFID標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。當前RFID工作頻率跨越對個頻段，不同頻段具有各自優(yōu)缺點，它不僅影響標簽的性能和尺寸大小，還影響標簽與讀寫器的價格。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、)：這兩個頻段的RFID芯片種類多、技術(shù)成熟價格低廉。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)計上，國內(nèi)公司也已經(jīng)開始了研發(fā)工作。 讀寫器設(shè)計[17]同RFID芯片一樣，產(chǎn)品種類比較多。，因為此頻段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)工作正在快速進行中，支持各種標準的閱讀設(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)計由于應(yīng)用場合的限制，RFID標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標簽在要求低成本的同時，還要求有高的可靠性。此外，標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)計提出嚴格要求。當前對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標簽對物體的唯一標識特性，引發(fā)了人們對基于RFID技術(shù)的應(yīng)用研究熱潮。物流與實物互聯(lián)網(wǎng)是當前RFID應(yīng)用研究的熱點。其中實物互聯(lián)網(wǎng)是通過給物品貼上RFID標簽，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)用研究熱點是空間定位與跟蹤,RFID定位與跟蹤系統(tǒng)主要利用標簽對物體的唯一標識特性，依據(jù)讀寫器與安裝在物體上的標簽之間射頻通信的信號強度或信號時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)，往往只是簡單的實現(xiàn)對原有條碼管理系統(tǒng)的取代，對倉庫出入口運用RFID技術(shù)進行出入庫管理。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，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在沃爾瑪集團的應(yīng)用[20]沃爾瑪集團由山姆 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強制使用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3050%。沃爾瑪銷售配送中心安全庫存時間為04天，而傳統(tǒng)的則高達4065天。在2006年，沃爾瑪計劃將其安裝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多個供應(yīng)商開始運送貼有電子標簽的貨箱和貨盤，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行了數(shù)字化建設(shè)。數(shù)字化倉庫項目建成后，結(jié)合計算機技術(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，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，叉車根據(jù)系統(tǒng)指示，按照先進先出的原則將目標托盤送到提升機，再送至分揀中心進行分揀。昆明市煙草公司通過RFID技術(shù)對托盤的有效管理和運用，減少了卷煙貨物的搬運次數(shù)和破損機率，提高了運行效率。實施數(shù)字化倉庫項目以前，完成400件卷煙第一次出貨工作需要約335個小時。該項目完成之后，這一時間己縮短到2個小時左右。數(shù)字化倉庫的建設(shè)不僅實現(xiàn)了更快地找到所需貨物，同時實現(xiàn)了減少商品供應(yīng)品種中有脫銷情況發(fā)生、保持了準確的適當存貨、杜絕人為操作失誤、縮短了供銷計劃時間，從而減少存貨占用資金、降低運費，使零售商的商品銷售得到及時的滿足。 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)或計算機半自動化管理方式，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，大大影響了企業(yè)實現(xiàn)信息自動化的進程。與此同時，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，促進行業(yè)信息化的開展，實現(xiàn)企業(yè)信息管理質(zhì)的飛躍。隨著世界經(jīng)濟全球化的高速發(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。現(xiàn)今全球步入信息化時代，人們的生活節(jié)奏加快，昔日費時費力的設(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。本課題就是在此背景下，基于RFID的立體庫實驗系統(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供應(yīng)鏈的需求，這就對倉庫的管理提出了更高的要求。基于RFID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行核對，避免有人工核對可能出現(xiàn)的錯誤。同時，也可以追蹤物品在倉庫中的移動，其實時位置和其當前正處在的狀態(tài)信息(被加工，還是待加工)等。同時，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驗室為具體應(yīng)用對象，結(jié)合物流實驗室的實際情況，構(gòu)建一個立體庫實驗系統(tǒng)方案，并通過實際項目實現(xiàn)此方案。項目方案擬采用無源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)容將按照以下幾個方面進行安排:第二章 讀寫器數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。針對本系統(tǒng)實現(xiàn)方案采用的XCRF500系列讀寫器數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，詳細介紹該協(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)計提供依據(jù)。第五章 系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)分析，提出一套基于RFID的立體庫實驗系統(tǒng)方案。第六章 系統(tǒng)實現(xiàn)。根據(jù)上述的設(shè)計，實現(xiàn)此方案。第七章 總結(jié)與展望?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計的主要工作，并指出可以進一步開展研究的問題。 本章小結(jié)本章給出選擇基于RFID的立體庫實驗系統(tǒng)在物流實驗室應(yīng)用這一課題進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)狀進行了詳細介紹；最后對項目中所做的主要工作以及論文內(nèi)容上的具體安排進行概括介紹，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行核對，所以考慮到處理速度和頻譜許可的因素，我們認為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)議的標簽而開發(fā)的讀寫器，具有質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠的特點。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，可實現(xiàn)與PC機或其他設(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”兩部分數(shù)據(jù)的字節(jié)長度值，該值不包括自身和CRC校驗和的長度； 指令類型：即計算機對讀寫器發(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校驗和。CRC使用多項式為X16 + X15 + X2 + 1，初始值置為0。用于串行通信時，在數(shù)據(jù)長度字段前加上一個字節(jié)的幀頭，以55H表示。數(shù)據(jù)中出現(xiàn)55H時，以56H+56H代替；出現(xiàn)56H時，則以56H+57H代替。串行通信波特率：19200bps，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，無奇偶校驗位。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