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