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

　　關(guān)鍵詞：物流  物聯(lián)網(wǎng)  RFID

　　1 引言

　　無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。與傳統(tǒng)的條形碼、磁條等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比，RFID具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、體積小、信息量大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于零售、物流、交通、醫(yī)療、國(guó)防等各個(gè)行業(yè)，被譽(yù)為本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。RFID技術(shù)歷史悠久，美國(guó)人HarryStockman于1948年10月在IRE學(xué)報(bào)上發(fā)表的論文《利用反射的功率進(jìn)行通信》，首次詳細(xì)描述了RFID的概念及其實(shí)現(xiàn)方法，至今已經(jīng)有60多年的歷史。

　　近幾年RFID技術(shù)發(fā)展十分迅速，RFID技術(shù)己經(jīng)逐步應(yīng)用到食品安全、物流等供應(yīng)鏈系統(tǒng)中，美國(guó)的沃爾瑪已經(jīng)在其物流系統(tǒng)中全面使用RFID技術(shù)。在國(guó)內(nèi)2008年北京奧運(yùn)會(huì)中在奧運(yùn)食品跟蹤、票證防偽等均采用RFID技術(shù)，可見(jiàn)RFID技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。我國(guó)對(duì)RFID的重視程度也越來(lái)越高，RFID作為將要進(jìn)入人們?nèi)粘Ｉ钪械男滦图夹g(shù)，不僅蘊(yùn)藏著巨大商業(yè)利益更涉及國(guó)家信息安全。為此，國(guó)家發(fā)布了《中國(guó)RFID技術(shù)政策白皮書(shū)》，并設(shè)立多個(gè)RFID標(biāo)準(zhǔn)組，涵蓋RFID產(chǎn)業(yè)的各個(gè)方面。標(biāo)準(zhǔn)的制定將使RFID技術(shù)更加成熟，也將促使其更加廣泛的應(yīng)用。

　　RFID技術(shù)在物流中應(yīng)用是提升國(guó)內(nèi)物流水平一個(gè)重要的手段，對(duì)物流和RFID產(chǎn)業(yè)都是一個(gè)重要契機(jī)。當(dāng)前，盡管RFID技術(shù)在部分領(lǐng)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(lǐng)域的使用能帶動(dòng)生產(chǎn)、銷(xiāo)售等領(lǐng)域使用RFID技術(shù)，構(gòu)筑成為物聯(lián)網(wǎng)的一部分。現(xiàn)階段，RFID技術(shù)在物流中使用并不成熟，本文就這些存在問(wèn)題做了一些探討。

　　2 優(yōu)勢(shì)與問(wèn)題

   　 RFID在物流中使用有巨大的優(yōu)勢(shì)，特別是UHF頻段的標(biāo)簽，和傳統(tǒng)上的識(shí)別手段相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
   
　　 (1)和傳統(tǒng)的條形碼、磁卡等識(shí)別技術(shù)相比RFID技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。它工作范圍大。識(shí)別器和識(shí)別對(duì)象間沒(méi)有物理接觸、適于惡劣環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)、可以穿透非金屬物體進(jìn)行識(shí)別處理、可用于多目標(biāo)識(shí)別及對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別等。
   
　　(2)RFID不需要人工去識(shí)別標(biāo)簽，讀卡器可以快速?gòu)纳漕l標(biāo)簽中讀出位置和商品相關(guān)數(shù)據(jù)。有UHFRFID讀卡器可以每秒讀取200個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，這比傳統(tǒng)掃描方式要快超過(guò)1000倍。
   
　　(3)電子標(biāo)簽封裝形式多樣，使用壽命長(zhǎng)，可重復(fù)利用，而且很難偽造。電子標(biāo)簽可以粘貼于商品外包裝或托盤(pán)上。

    　但是RFID除了具有上面優(yōu)勢(shì)，但也存在兩個(gè)方面的問(wèn)題：

    　(1)成本問(wèn)題：現(xiàn)階段情況下，RFID設(shè)備相對(duì)條碼設(shè)備有成本，無(wú)論是在讀寫(xiě)設(shè)備還是標(biāo)簽上，RFID設(shè)備成本都是條碼的數(shù)十倍，特別是在RFID未能大規(guī)模應(yīng)用情況，RFID標(biāo)簽成本問(wèn)題尤為突出，造成了很多企業(yè)望而卻步。但在實(shí)際應(yīng)用中，利用RFID優(yōu)勢(shì)可以大大降低成本，RFID優(yōu)勢(shì)是效率高，壽命長(zhǎng)，能方便的采集信息，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、物流、銷(xiāo)售、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)都需要產(chǎn)品信息，可以把RFID成本分?jǐn)偟母鱾€(gè)環(huán)節(jié)中，一個(gè)標(biāo)簽可以用在生產(chǎn)監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率；同時(shí)可以用在物流，加快物流速度；在銷(xiāo)售和售后方面使用提高產(chǎn)品銷(xiāo)售體驗(yàn)、改善售后服務(wù)。因此這種分?jǐn)偡桨覆坏梢赃_(dá)到產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)在產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié)共享，還可以把RFID成本分薄到各個(gè)環(huán)節(jié)，提高各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行效率，最終達(dá)到總體上節(jié)約成本、提高效率的目的。
   
　　(2)可靠性問(wèn)題：RFID數(shù)據(jù)獲取存在不可靠性，最為突出問(wèn)題出現(xiàn)在UHF頻段，大量標(biāo)簽聚集時(shí)，成功讀取到所有的標(biāo)簽存在問(wèn)題，特別在一個(gè)應(yīng)用環(huán)境比較復(fù)雜情況下，經(jīng)常存在漏讀現(xiàn)象，解決這些問(wèn)題除了采用增加硬件設(shè)備(如增加讀寫(xiě)器或天線數(shù)量)、放大功率(如使用大功率的讀寫(xiě)設(shè)備)、改進(jìn)軟件算法(如標(biāo)簽平滑算法)等技術(shù)手段外，還應(yīng)該制定特定應(yīng)用環(huán)境下的操作規(guī)范，例如選取標(biāo)簽貼在物品上的位置，盡可能選擇易于讀取的位置；貼有標(biāo)簽物品在移動(dòng)時(shí)應(yīng)該控制一定速度以增加被讀取到幾率。

　　3 中間件框架

　　在應(yīng)用RFID技術(shù)的物流系統(tǒng)中，RFID讀寫(xiě)設(shè)備較多、數(shù)據(jù)短時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)量大，企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)法直接使用RFID采集的數(shù)據(jù)，必須需要進(jìn)一步處理，這就需要RFID中間件。

　　RFID中間件介于讀寫(xiě)設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)之間，RFID系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。中間件的主要任務(wù)是屏蔽不同標(biāo)簽、讀寫(xiě)設(shè)備之間的差異并且對(duì)讀寫(xiě)設(shè)備上傳與標(biāo)簽相關(guān)的事件、數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、匯集和計(jì)算，減少?gòu)淖x寫(xiě)設(shè)備傳輸?shù)綉?yīng)用系統(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(shè)計(jì)是RFID應(yīng)用的一項(xiàng)極為重要的核心技術(shù)，可以說(shuō)，中間件是RFID系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。

　　軟件系統(tǒng)架構(gòu)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(gòu)方式是層次調(diào)用結(jié)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)清晰、層次分明、易于維護(hù)等特點(diǎn)，能較好的滿足中間件的可擴(kuò)展性、可伸縮性的要求。雖然層次架構(gòu)可能會(huì)降低一定的系統(tǒng)性能，但是可以通過(guò)優(yōu)化功能實(shí)現(xiàn)得到一定的補(bǔ)償。因此RFID中間件采用了層次調(diào)用思想進(jìn)行架構(gòu)，并遵循 EPCglobal的中間件標(biāo)準(zhǔn).

　　面向物流的RFID中間件為三層結(jié)構(gòu)，自下而上分別為讀寫(xiě)器管理層、應(yīng)用事件處理層及邏輯事件層。每層都可以獨(dú)立運(yùn)行，這使得中間件滿足了可伸縮性要求，允許用戶(hù)根據(jù)需求靈活配置。第一層為讀寫(xiě)器管理層，主要負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中的讀寫(xiě)器協(xié)調(diào)工作，兼容不同種類(lèi)的讀寫(xiě)器，處理原始的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這個(gè)層次產(chǎn)生的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單，但是實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，可以滿足低級(jí)應(yīng)用，讀寫(xiě)器管理層可以認(rèn)為是一個(gè)應(yīng)用程序中間件；第二層為應(yīng)用事件處理層，主要負(fù)責(zé)讀寫(xiě)周期的控制、訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)的過(guò)濾和聚集，以及應(yīng)用事件所產(chǎn)生報(bào)告的訂閱和分發(fā)，應(yīng)用事件處理層是一個(gè)符合ALE標(biāo)準(zhǔn)的中間件；第三層是邏輯事件層，主要是形成物流業(yè)務(wù)邏輯的事件。

　　4 設(shè)備管理

　　目前物流中使用RFID技術(shù)存在的一個(gè)重要問(wèn)題就是RFID讀寫(xiě)設(shè)備數(shù)量眾多，導(dǎo)致部署難度大，非常不便于管理。主要原因是讀寫(xiě)設(shè)備本身的多樣性，支持協(xié)議不統(tǒng)一，硬件指標(biāo)也不一致。讀寫(xiě)器管理層主要負(fù)責(zé)解決這些存在的問(wèn)題，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器托管機(jī)制，使讀寫(xiě)器管理操作對(duì)上層應(yīng)用系統(tǒng)透明。RFID讀寫(xiě)器網(wǎng)絡(luò)管理層最終的目的是讓上層系統(tǒng)直接利用讀寫(xiě)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而不需繁瑣的讀寫(xiě)器知識(shí)，實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器托管機(jī)制，圖2是讀寫(xiě)器網(wǎng)絡(luò)管理模型。

　　在這個(gè)模型中，有遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)緩存和讀寫(xiě)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(jiǎn)單介紹：
   
　　(1)遠(yuǎn)程控制：接收遠(yuǎn)程控制命令，包括讀寫(xiě)器設(shè)置、獲取讀寫(xiě)任務(wù)等等，但不接受數(shù)據(jù)服務(wù)，只接受控制命令，這樣可以把控制命令和數(shù)據(jù)服務(wù)分離開(kāi)，易于管理；
   
　　(2)控制中心：是整個(gè)系統(tǒng)的控制器，包括系統(tǒng)啟動(dòng)、關(guān)閉、錯(cuò)誤處理等；
   
　　(3)調(diào)度中心：這是一個(gè)專(zhuān)門(mén)對(duì)UHF RFID應(yīng)用設(shè)置的RFID在物流系統(tǒng)中應(yīng)用的研究模塊，由于 UHF RFID讀寫(xiě)器存在沖突的可能，需要對(duì)多個(gè)讀寫(xiě)器協(xié)調(diào)控制；
   
　　(4)網(wǎng)絡(luò)管理：監(jiān)控整個(gè) RFID讀寫(xiě)器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上讀寫(xiě)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，報(bào)告出錯(cuò)讀寫(xiě)器，并針對(duì)有可能的修復(fù)提出修復(fù)措施，管理所有的讀寫(xiě)器，更具體的說(shuō)明請(qǐng)見(jiàn)下節(jié)；
   
　　 (5)讀寫(xiě)設(shè)備適配器：為了適應(yīng)多種讀寫(xiě)器，負(fù)責(zé)直接與讀寫(xiě)器通信，設(shè)置讀寫(xiě)器參數(shù)，并且能接收讀寫(xiě)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；

　　RFID讀寫(xiě)設(shè)備產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，例如，在 EPC Class1 Gen2標(biāo)準(zhǔn)下， RFID讀寫(xiě)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(fù)數(shù)據(jù)，還可能有無(wú)效的數(shù)據(jù)(錯(cuò)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(cuò)誤的數(shù)據(jù)。這些處理通過(guò)標(biāo)簽平滑算法實(shí)現(xiàn) (Tag Smoothing)。在標(biāo)簽的平滑算法中，一個(gè)標(biāo)簽是否被讀取到并不是判斷標(biāo)簽瞬間是否被讀取到，而是去判斷標(biāo)簽在一段時(shí)間的狀態(tài)，這在一定程度上修正了錯(cuò)讀、漏讀和多讀行為。

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

　　算法還有重要變量： Tfirst：標(biāo)簽第一次讀取到的時(shí)間； Tlast：標(biāo)簽最后一次讀取的時(shí)間； Tnow：現(xiàn)在的時(shí)間； TagCount。標(biāo)簽被讀取到的時(shí)間； GlimpsedTimeout：標(biāo)簽在 Glimpsed狀態(tài)最長(zhǎng)時(shí)間的一個(gè)閥值； ObservedTimeThreshold：標(biāo)簽有Glimpsed狀態(tài)轉(zhuǎn)入 Observed狀態(tài)的時(shí)間門(mén)檻值； ObservedCountThreshold：標(biāo)簽有 Glimpsed狀態(tài)轉(zhuǎn)入Observed狀態(tài)的讀取次數(shù)門(mén)檻值； LostTimeout是標(biāo)簽 Observed狀態(tài)轉(zhuǎn)入 Unknown狀態(tài)的時(shí)間閥值。 GlimpsedTimeout、ObservedTimeThreshold、 ObservedCountThreshold和LostTimeout是上層設(shè)定的一個(gè)常量。

　　算法通過(guò)一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，如圖3所示，其規(guī)則如下：

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