基于射频识别技术的物流管理系统

基于射频识别技术的物流管理系统

摘要：射频识别技术(RFID)是一种非接触式的识别技术，近年来在自动识别领域中得到了广泛的应用。本文首先详细介绍了射频识别技术的工作原理和技术优势，在此基础上介绍了RFID技术在仓储配送系统中的应用。

关键词：射频识别；RFID；电子标签；仓储配送系统

引言

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是从20世纪80年代开始走向成熟的一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可在各种恶劣环境下正常工作。电子标签具有防水、防磁、耐高温、寿命长、体积小、读取距离远、数据可加密存储和批量读取，并可识别高速运动的物体等优点由于具有工作距离大、信息收集处理快捷及较好的环境适应性等优点，极大地加速了有关信息的采集和处理，近年来在自动识别领域中得到了广泛的应用。由于大规模集成电路技术的日益成熟，射频识别系统的体积大大减少，使得RFID技术在仓储管理和物流跟踪管理上得到非常广泛的应用[1]。

1射频识别技术的基本结构和工作原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂：当贴有电子标签的物体进入磁场后，电子标签接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在电子标签芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。射频识别技术拥有良好的功能特性，能满足各种条件下对商品处理的高效性需求，是一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术，有巨大的应用前景。

1.1 射频识别系统的组成

一个典型的射频识别系统由两个部分组成[2]，应答器（又称电子标签、射频卡）和阅读器（又称读写器、读卡器），一般还有应用管理系统通过标准接口与读卡器连接，完成数据的存储，管理等。

在实际应用当中，应答器应置于待识别的物体上或由个人携带，应答器是信息的载体；阅读器可以具有读或读/写功能，这取决于系统所用应答器的性能。当带有电子标签的待识别物体进入其可识读的范围时，读写器自动的以无接触地方式将电子标签中的约定识别信息读取出来，从而实现自动识别物品或者自动收集物品标志信息的功能，并可以进一步通过计算机、PLC及其网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。射频识别系统的组成如图1-1所示：

图1-1 射频识别系统的组成

1.1.1 应答器介绍

应答器[3]是射频识别系统真正的数据载体，由线圈（天线）和用于存储有关应用标识信息的存储器及微电子芯片组成，每一个电子标签具有唯一的电子编码。基于不同的应用，对应答器的体积、性能等的要求也各不相同。

根据标签的供电形式可以分为有源和无源电子标签。有源电子标签利用标签内的电池为它工作提供能量，所以它识别的距离较长，但是同时电池的寿命决定了标签的使用时间有限，造价较高。无源电子标签内没有电池，它利用耦合的读写器发射出来的电磁场中的能量作为自己工作的电源，体积小、重量轻、价格也便宜，可以制作成各种小薄片，但是发射距离比较短。按照标签工作的频率来分则可以分为低频、高频、超高频以及微波几类。在低频段常见的工作频率125KHz 和133KHz，在高频段比较常见的有13.56MHZ，超高频段常见的有：433.92MHz、915MHz和2.45GHZ。频率越高，读写的距离越远，读写速度就越快，更能适应一些复杂的应用场合。由于阅读距离的增加，应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况，从而提出了多标签同时读取的需求。目前，先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。另外按照标签的可读性来

分的话，则可以分为只读标签(RO)、读写标签(RW)、和一次写入多次读出标签(WORM)。

1.1.2 阅读器介绍

阅读器又叫做读头、扫描器、读出设备等。在射频识别系统中，读卡器是一个RFID系统的重要组成部分，读卡器的作用就是在一个区域内发送射频能量形成一个电磁场触发电子标签工作，并且与电子标签建立通讯关系，然后在电子标签和应用程序之间传输数据信息。这一系列的任务包括通信建立、防止碰撞、身份验证等。由于电子标签的非接触性，我们必须借助读卡器来实现应用系统与电子标签之间的数据交换，它可以单独实现数据处理功能，也可以与计算机或者其他的系统联合，形成一个全新的平台来完成对电子标签的操作。

阅读器中一般包含有射频部分、读写控制模块、时钟、电源、通讯接口单元等。阅读器的组成结构如图1-2所示。图中各部分的功能简述如下：发送通道，对载波信号进行功率放大，向应答器传送操作命令及写数据。接收通道:接收应答器传送至阅读器的响应及数据。载波产生器：采用晶体振荡器，产生所需频率的载波信号，并保证载波信号的频率稳定度。时钟产生电路：通过分频器形成工作所需要的各种时钟。MCU：微控制器是读写器工作的核心，完成收发控制、向应答器发命令及写数据、数据读取与处理、与高层处理应用系统的通信等工作。天线：与应答器形成耦合交连。

图1-2 阅读器的组成结构框图

1.2 射频识别系统的工作原理

射频识别系统的基本工作原理[4]是阅读器加电工作后发出定向查询的射频

信号，当应答器进入读写器的有效查询范围内，将自身存储的电子信息发送给阅

读器，由应答器发送的应答信号经阅读器接收处理后获得应答器所存储的电子信息。应答器中所存储的电子信息代表了待识别物体的标识信息，应答器相当于待识别物体的身份认证，从而射频识别系统实现了非接触物体的识别目的。

应答器与阅读器之间的数据传输是通过数据在空气介质中以无线电波的形式进行的。一般地，我们可以用两个参数衡量数据在空气介质中的传播，即数据传输的速度与数据传输的距离。因应答器发出的无线信号是很弱的，信号传输的速度与传输的距离就很有限，为了实现数据远距离、高速的传输，必须把要传输的数据信号叠加在一个规则变化的信号比较强的电波上，这个过程就是调制，规则变化的电波就是载波。在射频识别系统中，载波一般由阅读器发出并进行调制，而实现数据的调制也有许多的方法，如调幅、调频、调相等，射频识别系统一般采用调幅方式。

2 RFID技术在现代物流中的应用[5]

电子标签具有可读写能力，对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用，能够广泛应用在现代物流供应链上的生产管理、运输管理、仓库管理、物料跟踪、运载工具和货架识别、商店特别是超市中商品防盗等场合,其在现代物流中主要应用在以下几个方面：

2.1 生产环节

由于射频识别技术可以实现信息的自动接收与发送，因此，若将射频识别技术应用在生产制造环节，就可以实现在整个生产线上对原材料、零部件、半成品和全成品的识别与跟踪，减少人工识别的成本和出错率。这一方面实现了生产线的自动化运作，另一方面也提高了生产制造过程的效益与效率。特别是在采用准时制生产方式的制造流水线上，由于生产过程中对原材料和零部件的准时送达要求很严格，因此可以采用射频识别技术，通过自动识别电子标签信息来快速地从品类繁多的库存中准确地找出当前生产环节所需要的原材料和零部件。此外，射频识别技术还可以帮助管理人员实时地掌握原材料和零部件库存情况，根据生产进度及时发出补货信息，从而实现流水线均衡、稳步生产，同时也增强了对生产质量的控制与跟踪。

2.2 存储环节

在存储环节中，射频识别技术最广泛的应用就是实现自动化的货物存取和库

存盘点等工作。将射频识别技术与现代物流供应链计划系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等相结合，能够高效地完成如指定堆放区域、上架/取货与补货等各种业务操作。一方面减少了整个过程中由于商品误置、送错、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗；另一方面又能增强操作的准确性和快捷性、降低成本、节省劳动力和库存空间、提高服务质量。此外，射频识别技术的应用使得库存盘点时不需要人工的检查或扫瞄条码，管理人员可由此快速识别并纠正低效率运作情况，能够更加快速准确地提供有关库存情况的准确信息，从而实现快速供货并最大限度地减少储存成本。

2.3运输环节

在运输环节中，若将电子标签贴在货物和运输车辆上，同时在运输线的一些检查点安装上阅读器。当货物运输车队行经安装有阅读器的检查点时，阅读器收到电子标签信息后，连同接收地的位置信息上传至通信卫星，再由卫星传送给运输调度中心，送入数据库中。这样就可以实现货物整个供应链上的物流跟踪和供应链的自动化管理，增加供应链管理的透明化程度。如若更进一步，发货时将车辆、货物和司机的身份信息存入运输调度中心信息数据库中，同时，将电子标签信息接收转发装置部署在每辆运输车辆上，在运输途中，接收转发装置每隔一段固定的时间以一定的频率自动无线扫描车辆和货物的电子标签，将扫描到的信息存入车辆信息终端，并通过全球定位系统获得车辆位置信息，最后将所有采集的数据一起传回运输调度中心，计算机系统将传回的信息与数据库中保存的发货时的原始信息进行对比，分析司机的信息与车辆的信息是否匹配、车辆和货物的信息是否匹配，一旦三者间有任何不匹配，则说明该车货物出现了问题，必须采取紧急应对措施。这样，可有效地实现对运输车辆实时动态的追踪和监控，能有力地解决货物在运输过程中的防盗问题。

2.4配送/分销环节

在配送环节，当货物到达中央配送中心时，阅读器扫描读取货物电子标签信息，并将这些信息与运输调度中心信息数据库中储存的发货记录进行核对，若信息不符，则说明货物在运输过程中出现了问题，需要进一步对问题进行调查，以最快速度找出问题所在并解决问题；如若信息相符，则将电子标签的信息更新为最新的货物存储地点和状态。由于RFID技术可以实现自动识别与读取，因此可

以大大提高拣选和分发过程的效率与准确率，并能减少人工、降低配送成本，从而大大加快配送的速度。这既保证了精确的库存控制，又能了解目前有多少货物处于运输途中、转运的始发地和目的地，以及预期的到达时间等信息。

2.5 零售环节

在商场和超市中，电子标签的使用可以弥补条码识别技术的不足，每件商品都能携带其自身特有的信息，生产商或销售商可以随时知道它的位置，在某个商场和超市的货架上还有多少存货，以及商品的有效期等。最重要的是，消费者不必在收款台前排长队等候，只要把购物车从电子标签信息接收装置旁边推过，接收装置就会读取所有商品的信息。收银员不必把每件商品都拿到手里扫描，只需收款即可，这使商场和超市的现代化管理水平得到全面的提升。

3结束语

RFID技术在货物跟踪和库存管理等物流供应链方面发挥了越来越重要的作用,为现代物流供应链管理提供了最便捷有效的实施方案。其应用包括产品认证、质量控制、仓储管理、物流供应、偷盗检测以及自动结账等诸多方面，RFID技术将彻底解决物流管理中信息采集的自动化问题。贴在单个商品、包装箱或托盘上的电子标签，可以提供供应链管理中产品流和信息流的双向通信，并通过互联网传输从标签采集到的数据。同条形码技术相比，RFID技术可以大大削减用来获取产品信息的人工成本，使现代物流供应链许多环节操作自动化，对提高现代物流配送中心的工作效率和经济效益起到了关键性的作用。和条形码相比目前最大的问题就是RFID技术实现成本较高和标准的不统一，随着技术的不断进步和成本的不断降低，RFID技术在物流和超市结账领域必将大规模应用[6]。

参考文献

[1] 沈宇超、沈树群:射频识别技术及其发展状况[J],电子技术应用，2004

（2）:4-10.

[2] 李锦涛，郭俊波．射频识别(RFID)技术及其应用．中国科学院计算技术研究

所内部刊物信息技术快报，2004.

[3] 刘铮、张兢：非接触式IC卡中的射频识别技术[J],信息技术，2005

（4）:23-25.

[4] 余雷. 基于电子标签的物联网物流管理系统[J].RFID射频识别, 2006

（1）:233-235.

[5]王杰、温俊杰. 电子标签技术及其在现代物流中的应用[J].科协论坛, 2011

年第9期（下）:119-120.

[6] 王光辉、吴谨. 基于 RFID 技术的自动化仓库管理系统设计[J].中国水运,

2007年（12）:129-131.