RFID技术在物流控制系统中的应用，本文主要内容关键词为：物流论文,系统中的应用论文,技术论文,RFID论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
供应链管理强调营销、物流及产品之间的相互关系和互动作用。物流不再是作为一个单一的实体存在，而成为现代化管理体系中的重要环节。物流管理也不再局限于自身范围，而是与整个生产、流通过程息息相关。
物流的管理离不开信息技术的应用。RFID电子标签是目前最为先进的非接触感应技术，因其独有的非接触、阅读速度快、无磨损、寿命长、便于使用等特点，现正广泛应用于各个行业、领域。采用RFID电子标签技术，货场可以收集进出的货柜车的各种信息，并将数据通过互联网综合传送到物流控制中心。有些重要的货物，如剧毒品、危险品等，需要对货物从装载、运输、出库和入库等进行全程的物流监测与控制，及时掌握货物的信息，出现不安全的因素时能够及时报警并记录位置信息，便于人员进行追找。因此，不仅仅需要读取标签信息，更重要的是需要和局域网、Internet、GPS、GPRS等连接，构成完整的监控系统。
传统物流控制系统的问题是技术分散，数据库控制部分往往和货物进出系统脱节，而货物的运输检测是独成一体。本系统以电子标签记录货物信息，IC卡装载人员身份信息，系统通过GPRS与互联网相连，数据库能实时刷新数据，监控整个物流的过程，与传统物流控制系统相比，大大提高了系统的效率和安全性。
系统总体设计
整个系统分为移动物流数据终端和基地控制中心两部分，其中移动物流数据终端安装在货物的进（出）库处及运输货车上，通过GPS获得位置信息，通过GPRS实时向基地控制中心发送位置信息，中心通过互联网将数据转送至物流控制中心数据库，见图1。各部分模块功能如下：
移动物流数据终端由中央控制器及RFID识读模块、GPS接收模块、IC卡身份识别模块、GPRS模块组成。
1.移动物流数据终端
1)电子标签识别装置
每个货物上分配一个电子标签，电子标签上携带的信息具有唯一性。当货物人、出库时及在运输过程中，电子标签识别装置通过天线对标签上的数据进行读取，把货物的信息记录下来，利用GPRS短信服务传递给远程监控系统。
图1 物流控制系统结构图
2)GPS定位装置
GPS定位装置的功能是通过接收卫星信号计算出货物的具体位置，这是货物的全程监控的基础数据。
3)IC卡身份识别模块
IC卡身份识别模块主要完成对货物的操作人员的身份和权限的认证，以及操作日志的记录。要求对货物进行操作的人员必须有明确的身份和合法的权限，对特种货物的全程监控包括从货物登记、出入库、上下火车、途中押运等，当非法用户或不具备权限的用户强行操作货物（如火车偷盗事件）时，将产生实时报警信息。合法用户的操作将记录操作的时间、操作类型信息。
4)GPRS模块
系统的GPRS模块利用手机模块和SIM卡，进行短消息的发送，发送的短消息包括货物的登记信息、运输人员、上下车、位置信息、报警信息等。
2.基地控制中心
1)GPRS通信处理机
GPRS通信处理机负责接收各货物发来的短消息，通过互联网将数据传给控制中心。
2)基地控制中心管理系统
基地控制中心管理系统采用了客户机朋艮务器和浏览器朋艮务器结构相结合的体系结构。B/S结构部分提供非专业人员通过INTERNET或INTRENET网络进行信息查询。为使网络查询系统更加人性化，B/S结构软件前端界面采用了地理信息系统，把各种数据信息放在地图上，当货物不断送来定位信息时，货物在地图上的位置也在不断改变，通过WEB服务器和GIS发布服务器把各种信息发布出去。C/S结构部分主要完成用户管理、卡管理、设备管理、图纸管理、地理信息管理等系统维护功能，同时完成控制命令的下达功能，客户端放在监控中心，每个功能操作都有权限的限制。
电子标签识读模块设计
读取RFID电子标签中的设备信息可由ASIC芯片RI-R6C-001A来实现。RI-R6C-001A是TI公司最新开发的针对RFID读写的多协议收发器，支持的协议包括：Tag-it协议，ISO15693-2,ISO14443-2(TYPEA)，因此可读写多种电子标签，适用范围广。由于RI-R6C-001A对外只提供四个引脚：SCLOCK（串行时钟）、DIN（串行数据输入）、DOUT（串行数据输出）和M-ERR（Manchester协议错误标志），其硬件接口电路相对简单，SCLOCK、DIN和DOUT分别连接MCU的SPI串行接口SCK、MOSI和MISO上。时钟线是双向的，发送数据时由MCU控制，接收数据时则由ASIC控制，ASIC在时钟的上升沿锁存数据。DOUT除了具有在接收数据期间的数据输出功能外，还有表征ASIC内部FIFO的功能。M-ERR线用于在同时读多张卡的时候表征数据的冲突情况，平时为低电平，冲突时此线会升为高电平。将该引脚连接到MCU的中断输入端上，用于检测数据输入是否有错误。
Tag-it电子标签与移动物流控制器器之间的通信是半双工的，首先MCU通过RI-R6C-001A主动发送一个请求（包含命令和参数），电子标签被动发回一个应答（包含发送的数据和状态）。在软件设计上，通过同步串行接口(SPI)，并遵照RI-R6C-001A的命令应答协议就可实现RFID电子标签的读写操作。
RI-R6C-001A的基本命令／应答时序如图2所示：
图2 RI-R6C-001A芯片基本命令／应答时序
S1表示命令传输开始，ES1表示命令传输停止，长度均为1位。CMD为命令字节，长度为8位（普通模式）或1位（寄存器模式），用于规定ASIC与电子标签通讯时的有关参数，包括支持的射频协议、调制方式、调制深度、波特率等。本系统中CMD为30H，表示系统支持的射频协议是ISO15693（256选1），采用FM调制方式，调制率10%，返回数据波特率为6.67kb/s。data为发送给电子标签的数据，其长度由需要传送的信息而定，因此数据长度是任意的，数据位的顺序则依据射频协议ISO15693而定。S2用于表示电子标签响应数据的开始，ES2则表示电子标签响应数据的结束。TAG data为电子标签的响应数据，包括FLAGS、响应内容和CRC16。
通信协议的设计
系统是典型的主从分布式系统，协议的中心思想是轮流查询。所传递的信息为绝对量信息，绝对量信息是指货物编号、运送人、位置等数据；所传递的信息分为数字量和开关量，数字量为32位正整数，表示IC卡、RFID卡、位置等数据；开关量为一位二进制数，表示货物的运送状态。
完整的帧格式如图3所示。网络节点之间所有的通信都以包的形式进行，包的长度固定，每个包前可以选择若干个前导字节(Preamable)，以稳定传输线路的状态。第一字节为(8,4,4)汉明编码的从站地址，在网络传输该字节时，应将其第9位设置为1，以引发接收方的接收中断，该地址指明欲访问的从接点地址(SNA)。第二字节为网络信息流控制信息。第三个字节为数据场，数字量在前，开关量在后；上行传输的数据帧包括32字节的数字量；下行传输的数据帧包括4字节的控制信息和4字节的状态信息。数据场后面是校验字段(PCS)，校验方法采用CRC16。
上行传输数据场数字量中第1-4字节数据为IC卡身份数据，第5-8字节为RFID货物数据，第9-13字节为位置数据，第14-16字节为预留数据，第17-20字节为软件纠错数据，包括是否重发、重发的数据编号等，第21-24字节为控制数据，包括切断汽车油路、关闭仓库出入道闸等控制信息。其他信息在上行数据的开关量中做了相应定义，包括货物的控制处理等。
GPS到控制器，RFID到控制器，包括IC卡到控制器，都按照这种格式传送数据，以保证传输的透明性。
通信的最大问题在于噪声干扰，为此，在系统设计中除了硬件的抗干扰处理外，在协议设计和软件设计上采取了软件纠错方法，保证数据的正确传输。
系统软件设计
系统设计的关键是保证货物的安全，虽然使用了RFID,IC卡进行双重验证，但是，必须对整个系统进行安全策略的设计，以保证物流系统的安全性。首先，系统读取RFID，如果有信号，接收货物的数据保存，接着，读取IC卡数据并通过GPRS传给基地，以验证货物运送人的身份。GPS模块一直接收卫星信号以计算位置数据，并间隔2分钟（可调节）通过GPRS传给基地中心，软件流程示意图见图4。
一些特殊的货物，需要实施多重检验，包括需要主管部门IC卡签名等。当货物在运输过程中，如果遇到特殊情况，如抢劫、原料泄露时，司机可以按下紧急开关，基地控制中心可以第一时间知道货物状况，自动报告给各级部门进行紧急处理。
系统在设计中综合运用了各种技术，特别是RFID和IC卡身份的双重认证，保证了系统的安全性，今后需要研究的是，运用指纹识别结合RFID的技术，运用GPS加CDMA的技术，以及多种物流控制数据库与前端RFID数据兼容的问题。
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