摘要：物聯(lián)網(wǎng)的概念近年來迅速普及，RFID技術作為物聯(lián)網(wǎng)中一種重要技術，日趨走向成熟，在支付、生產(chǎn)、識別、防偽等眾多領域都具有廣泛的應用前景。如何將RFID技術應用到物流管理之中，降低物流成本、提高效率，已越來越引起業(yè)內(nèi)人士的高度重視。本文通過分析RFID技術的特點，對RFID技術在物流應用中的存在問題做出一些探討。

　　關鍵詞：物流  物聯(lián)網(wǎng)  RFID

　　1 引言

　　無線射頻識別技術(RFID)是一種非接觸式自動識別技術。與傳統(tǒng)的條形碼、磁條等自動識別技術相比，RFID具有識別距離遠、體積小、信息量大、環(huán)境適應性強等優(yōu)點，可廣泛應用于零售、物流、交通、醫(yī)療、國防等各個行業(yè)，被譽為本世紀最有發(fā)展前途的信息技術之一。RFID技術歷史悠久，美國人HarryStockman于1948年10月在IRE學報上發(fā)表的論文《利用反射的功率進行通信》，首次詳細描述了RFID的概念及其實現(xiàn)方法，至今已經(jīng)有60多年的歷史。

　　近幾年RFID技術發(fā)展十分迅速，RFID技術己經(jīng)逐步應用到食品安全、物流等供應鏈系統(tǒng)中，美國的沃爾瑪已經(jīng)在其物流系統(tǒng)中全面使用RFID技術。在國內(nèi)2008年北京奧運會中在奧運食品跟蹤、票證防偽等均采用RFID技術，可見RFID技術應用已經(jīng)非常廣泛。我國對RFID的重視程度也越來越高，RFID作為將要進入人們?nèi)粘Ｉ钪械男滦图夹g，不僅蘊藏著巨大商業(yè)利益更涉及國家信息安全。為此，國家發(fā)布了《中國RFID技術政策白皮書》，并設立多個RFID標準組，涵蓋RFID產(chǎn)業(yè)的各個方面。標準的制定將使RFID技術更加成熟，也將促使其更加廣泛的應用。

　　RFID技術在物流中應用是提升國內(nèi)物流水平一個重要的手段，對物流和RFID產(chǎn)業(yè)都是一個重要契機。當前，盡管RFID技術在部分領域使用，但是都是封閉系統(tǒng)，不能產(chǎn)生規(guī)模效益。而在物流領域的使用能帶動生產(chǎn)、銷售等領域使用RFID技術，構筑成為物聯(lián)網(wǎng)的一部分?，F(xiàn)階段，RFID技術在物流中使用并不成熟，本文就這些存在問題做了一些探討。

　　2 優(yōu)勢與問題

   　 RFID在物流中使用有巨大的優(yōu)勢，特別是UHF頻段的標簽，和傳統(tǒng)上的識別手段相比具有以下優(yōu)點：
   
　　 (1)和傳統(tǒng)的條形碼、磁卡等識別技術相比RFID技術具有非常明顯的優(yōu)點。它工作范圍大。識別器和識別對象間沒有物理接觸、適于惡劣環(huán)境抗干擾能力強、可以穿透非金屬物體進行識別處理、可用于多目標識別及對運動目標進行識別等。
   
　　(2)RFID不需要人工去識別標簽，讀卡器可以快速從射頻標簽中讀出位置和商品相關數(shù)據(jù)。有UHFRFID讀卡器可以每秒讀取200個標簽的數(shù)據(jù)，這比傳統(tǒng)掃描方式要快超過1000倍。
   
　　(3)電子標簽封裝形式多樣，使用壽命長，可重復利用，而且很難偽造。電子標簽可以粘貼于商品外包裝或托盤上。

    　但是RFID除了具有上面優(yōu)勢，但也存在兩個方面的問題：

    　(1)成本問題：現(xiàn)階段情況下，RFID設備相對條碼設備有成本，無論是在讀寫設備還是標簽上，RFID設備成本都是條碼的數(shù)十倍，特別是在RFID未能大規(guī)模應用情況，RFID標簽成本問題尤為突出，造成了很多企業(yè)望而卻步。但在實際應用中，利用RFID優(yōu)勢可以大大降低成本，RFID優(yōu)勢是效率高，壽命長，能方便的采集信息，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、物流、銷售、售后服務等環(huán)節(jié)都需要產(chǎn)品信息，可以把RFID成本分攤的各個環(huán)節(jié)中，一個標簽可以用在生產(chǎn)監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率；同時可以用在物流，加快物流速度；在銷售和售后方面使用提高產(chǎn)品銷售體驗、改善售后服務。因此這種分攤方案不但可以達到產(chǎn)品相關數(shù)據(jù)在產(chǎn)品的各個環(huán)節(jié)共享，還可以把RFID成本分薄到各個環(huán)節(jié)，提高各個環(huán)節(jié)運行效率，最終達到總體上節(jié)約成本、提高效率的目的。
   
　　(2)可靠性問題：RFID數(shù)據(jù)獲取存在不可靠性，最為突出問題出現(xiàn)在UHF頻段，大量標簽聚集時，成功讀取到所有的標簽存在問題，特別在一個應用環(huán)境比較復雜情況下，經(jīng)常存在漏讀現(xiàn)象，解決這些問題除了采用增加硬件設備(如增加讀寫器或天線數(shù)量)、放大功率(如使用大功率的讀寫設備)、改進軟件算法(如標簽平滑算法)等技術手段外，還應該制定特定應用環(huán)境下的操作規(guī)范，例如選取標簽貼在物品上的位置，盡可能選擇易于讀取的位置；貼有標簽物品在移動時應該控制一定速度以增加被讀取到幾率。

　　3 中間件框架

　　在應用RFID技術的物流系統(tǒng)中，RFID讀寫設備較多、數(shù)據(jù)短時間內(nèi)數(shù)據(jù)讀寫量大，企業(yè)的應用系統(tǒng)無法直接使用RFID采集的數(shù)據(jù)，必須需要進一步處理，這就需要RFID中間件。

　　RFID中間件介于讀寫設備與應用系統(tǒng)之間，RFID系統(tǒng)的一個重要組成部分。中間件的主要任務是屏蔽不同標簽、讀寫設備之間的差異并且對讀寫設備上傳與標簽相關的事件、數(shù)據(jù)進行過濾、匯集和計算，減少從讀寫設備傳輸?shù)綉孟到y(tǒng)的巨量原始數(shù)據(jù)、增加有抽象意義信息量。中間件的設計是RFID應用的一項極為重要的核心技術，可以說，中間件是RFID系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。

　　軟件系統(tǒng)架構方法很多，如集中式、返回調(diào)用式、流水式等。其中適用于中間件的架構方式是層次調(diào)用結構，它具有結構清晰、層次分明、易于維護等特點，能較好的滿足中間件的可擴展性、可伸縮性的要求。雖然層次架構可能會降低一定的系統(tǒng)性能，但是可以通過優(yōu)化功能實現(xiàn)得到一定的補償。因此RFID中間件采用了層次調(diào)用思想進行架構，并遵循 EPCglobal的中間件標準.

　　面向物流的RFID中間件為三層結構，自下而上分別為讀寫器管理層、應用事件處理層及邏輯事件層。每層都可以獨立運行，這使得中間件滿足了可伸縮性要求，允許用戶根據(jù)需求靈活配置。第一層為讀寫器管理層，主要負責管理系統(tǒng)中的讀寫器協(xié)調(diào)工作，兼容不同種類的讀寫器，處理原始的標簽數(shù)據(jù)。這個層次產(chǎn)生的數(shù)據(jù)簡單，但是實時性很強，可以滿足低級應用，讀寫器管理層可以認為是一個應用程序中間件；第二層為應用事件處理層，主要負責讀寫周期的控制、訪問控制、數(shù)據(jù)的過濾和聚集，以及應用事件所產(chǎn)生報告的訂閱和分發(fā)，應用事件處理層是一個符合ALE標準的中間件；第三層是邏輯事件層，主要是形成物流業(yè)務邏輯的事件。

　　4 設備管理

　　目前物流中使用RFID技術存在的一個重要問題就是RFID讀寫設備數(shù)量眾多，導致部署難度大，非常不便于管理。主要原因是讀寫設備本身的多樣性，支持協(xié)議不統(tǒng)一，硬件指標也不一致。讀寫器管理層主要負責解決這些存在的問題，最終目標是實現(xiàn)讀寫器托管機制，使讀寫器管理操作對上層應用系統(tǒng)透明。RFID讀寫器網(wǎng)絡管理層最終的目的是讓上層系統(tǒng)直接利用讀寫器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而不需繁瑣的讀寫器知識，實現(xiàn)讀寫器托管機制，圖2是讀寫器網(wǎng)絡管理模型。

　　在這個模型中，有遠程控制、數(shù)據(jù)緩存和讀寫器適配器與外部交換數(shù)據(jù)，處于核心地位是控制中心，下面是簡單介紹：
   
　　(1)遠程控制：接收遠程控制命令，包括讀寫器設置、獲取讀寫任務等等，但不接受數(shù)據(jù)服務，只接受控制命令，這樣可以把控制命令和數(shù)據(jù)服務分離開，易于管理；
   
　　(2)控制中心：是整個系統(tǒng)的控制器，包括系統(tǒng)啟動、關閉、錯誤處理等；
   
　　(3)調(diào)度中心：這是一個專門對UHF RFID應用設置的RFID在物流系統(tǒng)中應用的研究模塊，由于 UHF RFID讀寫器存在沖突的可能，需要對多個讀寫器協(xié)調(diào)控制；
   
　　(4)網(wǎng)絡管理：監(jiān)控整個 RFID讀寫器網(wǎng)絡，實時對整個網(wǎng)絡上讀寫器進行監(jiān)測，報告出錯讀寫器，并針對有可能的修復提出修復措施，管理所有的讀寫器，更具體的說明請見下節(jié)；
   
　　 (5)讀寫設備適配器：為了適應多種讀寫器，負責直接與讀寫器通信，設置讀寫器參數(shù)，并且能接收讀寫器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；

　　RFID讀寫設備產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，例如，在 EPC Class1 Gen2標準下， RFID讀寫器每秒最多能讀到1800條數(shù)據(jù)，這些顯然絕大部分都是重復數(shù)據(jù)，還可能有無效的數(shù)據(jù)(錯讀、漏讀和多讀)，所以這些數(shù)據(jù)需要處理，剔除不必要的和錯誤的數(shù)據(jù)。這些處理通過標簽平滑算法實現(xiàn) (Tag Smoothing)。在標簽的平滑算法中，一個標簽是否被讀取到并不是判斷標簽瞬間是否被讀取到，而是去判斷標簽在一段時間的狀態(tài)，這在一定程度上修正了錯讀、漏讀和多讀行為。

　　標簽平滑算法可以對讀寫器已經(jīng)讀取數(shù)據(jù)進行修正和精簡數(shù)據(jù)。算法假定一個標簽有三種狀態(tài) Unknown、Glimpsed和Observed。Unknown是標簽未知狀態(tài)，表示標簽不在讀取區(qū)域； Glimpsed是標簽讀取到一次后的狀態(tài)； Observed是標簽在讀取區(qū)域的狀態(tài)。

　　算法還有重要變量： Tfirst：標簽第一次讀取到的時間； Tlast：標簽最后一次讀取的時間； Tnow：現(xiàn)在的時間； TagCount。標簽被讀取到的時間； GlimpsedTimeout：標簽在 Glimpsed狀態(tài)最長時間的一個閥值； ObservedTimeThreshold：標簽有Glimpsed狀態(tài)轉(zhuǎn)入 Observed狀態(tài)的時間門檻值； ObservedCountThreshold：標簽有 Glimpsed狀態(tài)轉(zhuǎn)入Observed狀態(tài)的讀取次數(shù)門檻值； LostTimeout是標簽 Observed狀態(tài)轉(zhuǎn)入 Unknown狀態(tài)的時間閥值。 GlimpsedTimeout、ObservedTimeThreshold、 ObservedCountThreshold和LostTimeout是上層設定的一個常量。

　　算法通過一個有限狀態(tài)機實現(xiàn)，如圖3所示，其規(guī)則如下：

　　 (1)標簽 Tag被讀取到， Tnow為當前時間，當標簽處于Unknown狀態(tài)，這意味標簽是第一次讀取，標簽轉(zhuǎn)入 Glimpsed狀態(tài)， TagCount=0，Tfirst和Tlast都置為 Tnow；當標簽處于 Glimpsed狀態(tài)， Tlast置為 Tnow，且 TagCount=TagCount+1；當標簽在 Observed狀態(tài)， Tlast置為 Tnow。
   
　　(2)標簽處于 Glimpsed狀態(tài)： GlimpsedTimeout有效(非空)且小于標簽未被讀取到時間 (Tnow-Tlast)，這說明標簽已經(jīng)失效，標簽轉(zhuǎn)入 Unknown狀態(tài)； ObservedCountThreshold有效(非空)且小于 TagCount，這說明標簽已經(jīng)確認讀取到，標簽轉(zhuǎn)入 Observed狀態(tài)； ObservedTimeThreshold有效(非空)且小于標簽已經(jīng)被讀取的時間 (Tnow-Tfirst)，這說明標簽已經(jīng)確認讀取到，標簽轉(zhuǎn)入到Observed狀態(tài)。