基于RFID的物流跟踪和通信信息系统设计与实现

来源：RFID世界网

在物流供应链管理中，RFID标签可用于整个供应链过程的物料和产品跟踪。从供应商供货到生产、仓储、配送、运输和销售

。生产企业

，在制造单元(如车间)
，要求确保有序和正确的生产流程;在仓储单元，要求原材料和产品(半成品和成品)准确地分类和放置
。为了确保产品质量

，原材料、半成品要经过加工、包装
、标记、放置和保存在仓库，并且经过车间的制造环节，生产出成品，然后返回仓储
。在每一个流程，要求将标签附着在物料的生产和储放单元上

，以避免产品信息丢失而发生错误
。因此需要利用现代定位
、通信技术建立符合现代物流供应链要求和发展的全时域、全空域、全天候的物流跟踪和通信信息系统(LogisTIcstrackingandcommunicaTIonsinformaTIonsystems，简称LTCIS)。

2 物流跟踪信息系统LTIS(1ogisticstrackinginformationsystems)

LTIS用于跟踪和记录产品计划、车间生产
、仓储管理、装卸、远程运输等物流单元中物料(原材料和产品)、仓储及运输工具的流通信息
。

2.1 LTlS的体系结构

RFID可识别和跟踪具体物料
，能实现物流和信息流的关联和同步。要跟踪标签和用标签所粘贴的对象，就必须记录物料的流通历史
。LTIS利用标签的剩余内存，对64、96或256位的电子产品码(EPC)不能包含的跟踪信息进行实时存储和更新。为此设计了三个重要的表格，分别是标签、物流跟踪
、历史作业的表格。这些表格记录物料的流通历史与现状
。LTIS硬件由标签

、固定的阅读器

、便携式阅读器
、分布在不同地方的工作站
、固定的一系列应用服务器
、RFID中间件服务器、web服务器和数据库服务器、Wi—FiLAN、GPS终端组成。图1显示了LTIS解决方案的体系结构
。

为了平衡工作量
，使网络更新和维护更加方便，并符合现有物流企业的内部网和数据库标准，LTIS软件采用分布式3级客户端/服务器架构系统
。另外将浏览器/服务器结构作为一项额外的解决方案
。

LTIS软件包括6个功能单元
：原材料和半成品加工子系统;仓库监控子系统;物料跟踪子系统;系统管理子系统;物料单位与物流单元Wi—Fi定位子系统;物流运输单元GPS定位导航系统。

2.2 Wi—Fi/GPS/RFID方案的LTIS

由于物流作业空间十分广阔，或者像物流运输单元那样
，远离基地，工作环境封闭，这给绝大多数传统的RFID方案造成了应用上的障碍
。开发一套可实时提供货物和设备位置的RFID阅读器基础设施过于昂贵
，且要求在作业区域安装天线。为此，本文设计Wi—Fi/GPS/RFID方案的LTIS。这套系统类似AeroScoutu新推出的UnifiedAssetVisibility(UAV)方案
。Wi—Fi/GPS/RFID方案能够满足在广阔的区域内定位物料单位和物流单元的位置
，即便在Wi—Fi接人点分布稀少的边远地区也能满足定位要求。

LTIS的Wi—Fi/GPS/RFID方案通过结合GPS和Wi—Fi有源RFID标签提供一种解决方案。通过软件可以让用户根据多个标准802.11Wi—Fi接人点接收标签信号的强弱来定位贴标物品，接人点也作为RFID阅读器
。当标签距离太远时，它的信号无法被至少三个Wi—Fi接人点收到时，标签内嵌的GPS接收器可判断其经纬度，接着通过Wi—Fi信号发送数据
。

当在GPS或Wi—Fi模式下工作时
，标签可以被定位到510in内
。然而，GPS并不能在所有环境下工作
。有些物流单元是封闭的
，无法接收卫星发射
。各个物流单元需要一定数量的Wi—Fi接人点，该网络可以接收物流单元内任何位置标签发出的信号。

对定位目标贴标签。标签需要内含Wi—Fi和RFID芯片、天线、GPS芯片、动作感应器和电池。

当接收到作业任务时，员工判断完成这项任务需要什么工具
，并在Wi～Fi/GPS/RFID方案的LTIS软件独立系统上输入设备的名称。软件接着展示这个物流单元的平面图，图上图标指示物品位置。系统也可以按选定的分类
，搜寻所有的设备。

标签以设定的间隔发送ID码和GPS数据。由于标签内嵌有移动感应器，当设备静止时
，信号的发送频率会比移动要低。

最终计划是将Wi—Fi/GPS/RFID系统集成进现有的库存管理

，并扩展到所有的物流单元

，应用于更大面积的物流场所，如机场和港口等
。

2.3 LTIS的设计与实现

在LTIS中，应用程序直接与硬件设备连接进行通信。Wi—Fi/GPS/RFID系统包括设备、应用程序和RFID中间件。为了确保系统的稳定性
，设计另外的应用程序连接RFID读写器与客户端应用程序

，作为如果RFID中间件服务器失败的备用解决方案。但需要调用本地动态链接库。

(1)应用程序与RFID阅读器之间的通信。由于工作频率不同，有四种类型的RFID设备。在物料种类繁杂、工作环境比较复杂的物流企业
，考虑到处理速度和频谱允许的范围，根据物流作业的要求需要灵活选用。在物流单元中
，选择固定式RFID阅读器模块，如德州仪器(TI)产的$6500远距离阅读器模块

，它可以满足所有的射频和数字功能要求
，能与各种供应商供应的Tag—itHF，Tag-itTMHF—I(国际标准化组织15693标准)和所有其他的ISO15693标准进行通信
。

本文使用两种方法与阅读器通信。一种是客户端计算机上带有$6500阅读器的应用软件通过连接本地动态链接库来通信。TI提供程序库feisc.dll和fecom.du。如图2。

另一种是安装一个用于连接阅读器和客户端应用程序的RFID中间件。上述动态链接库文件(fecom.dll和feisc.du)用Microsoft基础类写。使用Java，采用调用本地链接库的方法，用VisualC++并依据Java本地接口(JNI)的标准设计中间件

。RFID中间件基于三个部分：阅读界面组件，事件管理组件，应用程序管理的组成部分
。结构如图3

。

RFID阅读器的应用需通过RFID中间件服务器
，它可以支持分布式的网络应用。它使来自不同供应商的异构RFID阅读器兼容
，并使应用独立于特定的硬件和语言环境。便携式RFID阅读器可以阅读和查阅存储在标签上的信息
。便携式RFID设备是由RFID读写器模块和智能终端构成的。他们通过RS232或其他接口来连接。

(2)Wi—Fi/GPS/RFID的实施

①RFID智能设备包括3个部分
：RFID数据信息采集单元;数据承载单元;信息传递单元。

通过这3个单元，将RFID智能设备整合在智能终端上
。其中可以选择的平台包括Windowsmobiles
，WindowsPocketPC(windowsCE)，androidsOS，LinuxOS。智能设备将按照系统管理中心提供的数据指令
，完成数据的采集和实时更新。数据单元结构如图5。

最底层为操作系统和硬件配置，可以选择Windowsmobiles，CE
，Linux
，androids以及symbian系统。可以选择的硬件供应商包括
：TI、Qualcomm、Freescale、Samsung
、MTK

、Broad—com
、MarvelandIntel
。

目前，这些智能的终端设备很容易在市场中找到

，只需要将系统中标准的C和c++源码或者RFID的使用套件以及接口开发给这些硬件设备即可
。

数据承载单元包括目前国内市场使用的主流通信单元，包括GSM
、WCDMA
、CDMA、TD技术
，以及Wifi技术
。这些技术可以为智能终端设备提供实时的数据交换环境，可以做到需要的时候调用相应的数据通信单元。

RFID单元负责标识硬件设备的相关信息。智能终端负责维护所在位置的RFID信息的收集和处理。由于有操作系统的介入，数据终端负责所有任务的协调和上报。

②Example。每件货物有RFID标签;智能设备负责收集当前区域的货物信息
，并提供统计和上报功能，一般物流人员能了解货物情况(在物流条件下，智能设备需要放置在物流运载工具上);车上有200件货物，智能终端设备能够读取这些数据
，并按照系统的指示实时更新数据给总部的服务器
。

2.4智能设备能够完成的基本功能

(1)查询服务。在公司提供的网络平台上，可给普通客户查询的功能
，包括物流状态(发货
、物流起始地点等传统信息)。

(2)追踪功能。其中对于固定伙伴客户或大客户

，增加GPS位置信息的上报，可以让客户随时了解货物的位置

。(当系统发出指令后
，智能设备会把RFID信息以及Wifi、GPS定位信息传递给公司平台。)

(3)定时上报的功能。设备能够按照系统预先的设定，在货物到达指定GPS信息点或者固定的wifi区域时，实时激发短信提醒和邮件提醒功能。将预订的信息实时传递给预约的客户。

(4)拓展功能。设备可以整合目前物流公司的系统平台

，将用户终端界面延伸到智能设备上(类似笔记本功能)。操作者可以通过权限
，管理和更新公司的物流数据
。

拓展功能包括


：对于专业客户，提供继续智能终端的高层次开发，包括数据采集
、数据更新
、路况服务、视频服务等。

3 物流跟踪和通信信息系统LTCIS

Wi—Fi、GPRS、INMARSAT
、Intenet都是技术成熟的通信信息系统，有着独立的通信制式和网络结构
。在物流运输单元与供应链其它物流单元，尤其是与中央控制信息中心的信息传递和数据交换方面，发挥着既独立又相辅相成的作用。通过彼此的耦合和组网，建立可靠实用的物流通信信息系统(LCIS)，成为连接物料跟踪信息系统

、物流跟踪定位导航系统和中央控制系统的天线和信息高速公路

。LTIS(Wi—Fi/RFID/GPS)

、LCIS(Wi—Fi/GPRS/INMARSAT)、MIS(ManagementIn,formationSystem)几个系统通过通信制式的耦合，实现组网，建立LT—CIS，在技术上是没有障碍的。LTCIS的体系结构如图6

。

4 结论

本文提出了一种集成RFID、GPS和Wi—Fi的物流跟踪信息系统的解决方案。并以此为基础，结合最新通信技术，构想出全天候、全时空的LTCIS网络
。对物流企业供应链的衔接、畅通和全球化管理，是一个很好的启示和尝试。