《无线射频识别技术与应用》课件第5章.ppt

1、第5章 RFID应用案例分析 5.1 RFID在在EAS系统中的应用系统中的应用5.2 RFID在肉类蔬菜流通追溯系统中的应用在肉类蔬菜流通追溯系统中的应用5.3 RFID在物流控制系统中的应用在物流控制系统中的应用5.4 RFID在定位系统中的应用在定位系统中的应用1EAS系统系统EAS(Electronic Article Surveillance)是一种设置在需要控制物品出入门口的RFID技术，其典型应用场合是超市、商店、图书馆和数据中心等，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。典型的EAS系统一般由三部分组成：(1)附着在商品上的电子标签、电子传感器。(2)电子

2、标签灭活装置，以便授权商品能正常出入。(3)监视器，在出口形成一定区域的监视空间。2便携式数据采集系统便携式数据采集系统便携式数据采集系统是使用带有RFID读卡器的数据采集器采集电子标签上的数据，这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境中。手持式读卡器(数据输入终端)可以在读取数据的同时，通过无线电磁波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在读卡器中，成批地向主计算机系统传输数据。3物流控制系统物流控制系统在物流控制系统中，RFID读卡器分散布置在给定的区域，并且直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体、人上面。

3、当物体、人流经过读卡器时，读卡器会自动扫描电子标签上的信息并把数据信息输入到数据管理信息系统中进行存储、分析和处理，以达到控制物流的目的。公路运输收费管理就是物流控制系统的一种典型应用。安装电子标签的车辆能以100km/h的速度通过收费口，读出设备可以快速、准确地记录通过车辆的编号或账户信息，从而实现高速公路通行费的自动征收与管理。4定位系统定位系统定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。读卡器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储有位置识别信息，读卡器一般通过无线方式(有的采用有

4、线的方式)连接到主信息管理系统上。RFID系统是一个可以承载更多创新应用的平台，下面结合几个案例深入分析上述四个系统。5.1 RFID在在EAS系统中的应用系统中的应用5.1.1 RFID在超市物联网购物引导系统中的应用在超市物联网购物引导系统中的应用随着社会的发展，超市已经成为了人们日常生活的一部分。超市中的物品种类繁多，人们可以在超市中购买到任意所需的商品，然而商品种类的增多增加了人们寻找商品的时间。本方案意在让顾客在智能超市中感受到物联网给人们生活所带来的便捷，明白何为物联网以及物联网对人们生活的影响。智能超市让顾客不再为找商品和排队结账而苦恼，因此，构建超市购物引导系统具有较大的实际意

5、义。电子标签和物联网的出现使得工业、企业物联网系统得以实现。电子标签是用来识别物品的，它是根据RFID原理而生产的，它与读卡器通过无线射频信号交换信息，是未来识别的首选产品。物联网是在计算机互联网的基础上，利用电子标签为每一物品确定可被唯一识别的EPC码，从而构成一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，简称物联网。物联网的提出为获取产品原始信息并自动生成清单提供了一种有效手段，而电子标签可以方便地实现自动化的产品识别和产品信息采集，这两者的有机结合可以使人们随时随地在超市中买到任意所需的商品。中间件是处在读卡器和计算机Internet之间的一种中间件系统，该中间件可为企业应用提供一系列计算和

6、数据处理功能，其主要任务是对读卡器读取的电子标签数据进行捕获、过滤、汇集、计算、数据校对、解调、数据传送、数据存储和任务管理，减少从读卡器传送的数据量。同时，中间件还可提供与其他RFID支撑软件系统进行互操作等功能。此外，中间件还定义了读卡器和应用两个接口。中间件系统如图5-1所示。图5-1 中间件系统 本案例以电子标签和物联网为基础，提出了基于RFID技术的超市物联网导购系统，对其结构和功能进行分析，并利用电子标签实现了一个典型的工业、企业物联网系统，大大提高了超市运作的快速性和准确性，不但提高了工作效率，而且还减少了人为差错。超市物联网导购系统由货架处的有源RFID标签、超市范围内的一定数

7、量的读卡器和每个顾客的手持设备组成，该手持设备由顾客输入产品信息并与超市中的读卡器进行通信，引导顾客到达所需商品处。有源RFID标签负责前端的标签识别、读写和信息管理工作，将读取的信息通过计算机或直接通过网络传送给本地物联网信息服务系统。可以在每一类商品对应的货架处安装有源RFID标签，标签中包含着商品的信息，包括商品名称、价格、生产厂商以及商品所在货架的位置信息。超市范围内安装的一定数量的读卡器就是中间件系统的重要组成部分，同时为每一个进入超市选购商品的顾客配置一个手持设备，顾客在手持设备上输入所需的商品名称，手持设备与超市中的读卡器通过中间件系统通信，发布自己的信息，读卡器发布路由信息到手

8、持设备引导顾客前往所需购买的商品处。1智能超市系统的主要组成部分及其操作流程智能超市系统的主要组成部分及其操作流程整个智能超市系统由身份识别、搜索导航、信息读取、广告推送、智能清算这五部分组成。(1)身份识别：由于超市是全智能无人管理，因此，在社区内只有持有智能“市民卡”的顾客才有权限进入超市购物。(2)搜索导航：顾客在超市的智能购物车上可以搜索和选择所需要的商品，超市内的导航系统将读取顾客当前的位置信息，并引导顾客前往相应的购买区。(3)信息读取：当顾客表现出对某类产品的兴趣后，智能购物车将相关产品的广告信息展示给顾客。(4)广告推送：智能购物车可以将临近顾客的商品的特价或优惠等信息传递给顾

9、客，供顾客挑选。(5)智能清算：结账时无须像传统的条形码一样逐件扫描，而直接将整车的商品信息读取，得到总消费金额，并自动从“市民卡”上扣取。智能超市系统的方案设计图如图5-2所示。图5-2 智能超市系统的方案设计 2智能超市系统的具体操作流程智能超市系统的具体操作流程(见图见图5-3)(1)顾客手持智能“市民卡”通过身份验证进入超市；无“市民卡”的顾客将无法进入超市，强行进入会进行报警。图5-3 智能超市系统流程图(2)顾客人选一个智能购物车，利用其配备的手持设备进行商品的浏览和选购。(3)如果顾客选购商品，则将临近顾客的商品信息(包括产品名称、厂商、价格)通过手持设备展示给顾客；当顾客表现出

10、对某类商品的兴趣时，将其相关信息(含购买率等信息)通过手持设备展示给顾客。(4)当顾客选定好商品后，手持设备将显示出顾客当前所处的位置，以及选购商品所处的位置，并选择一条最佳路线引导顾客前往购买。(5)顾客购买好商品后通过RFID计算通道进行智能结算，并自动从“市民卡”内扣钱，如“市民卡”内金额不足则予以提示不予放行，否则直接报警。(6)没有购买商品的顾客从正常出口离开超市，如果购买商品却没有通过结账通道则进行报警。3智能超市系统相关技术模块的原理智能超市系统相关技术模块的原理 图5-4 手持设备超市物联网导购系统由身份识别模块、搜索导航模块、信息读取模块、广告推送模块、智能清算模块组成。(1

11、)身份识别模块：建立在共享平台应用子集功能的基础上，利用智能“市民卡”进行身份的识别，该功能只需配置相应的设备即可；超市内通过安装“市民卡”读卡器，感知身份信息，同时将身份信息发送到应用子集进行身份验证。图5-4 手持设备(2)搜索导航模块：在现有的超市购物车上配置具有读卡器功能的手持设备，通过手持设备可以浏览商品的信息，并且选购商品。手持设备嵌入了RFID读卡器，可以实现1 m2 m的读取距离。手持设备如图5-4所示，图5-5是手持设备操作界面，图5-6为搜索导航操作界面。图5-5 手持设备操作界面 图5-6 搜索导航操作界面 选择好商品后，手持设备将购物信息传给读卡器节点，读卡器节点读取其

12、监测环境中电子标签的信息，如果某读卡器节点范围内没有相关的物品信息，则传送信息给其邻近读卡器节点，直到找到相关物品。找到后，将物品的位置信息返回给手持设备，手持设备在获取当前位置信息和物品信息后，自动选择一条最优路径引导顾客购物，其搜索导航流程图如图5-7所示。图5-7 搜索导航流程图(3)信息读取模块：手持设备可以通过读卡器读取附近商品的信息，通过手持设备上附近商品的介绍选项可以浏览商品的信息。当用户表现出对某种商品的兴趣时，手持设备会将产品的相关信息展示给顾客。信息读取操作界面如图5-8所示。图5-8 信息读取操作界面(4)广告推送模块：当顾客处于某类商品的区域时，特价商品通过推荐选项将相

13、关商品的促销活动以及购买情况展示给顾客，其读取界面如图5-9所示，信息读取和广告推送流程图如图5-10所示。图5-9 广告推送界面 图5-10 信息读取和广告推送流程图(5)智能清算模块：建立RFID收货通道，顾客采购商品后只须推着购物车通过一道安装有RFID读卡器的结账出口，系统便会即刻对购物车内所有贴有电子标签的货品进行一次性扫描，并自动从顾客的“市民卡”上扣除相应的金额，同时打印购物清单凭条，整个结账过程在短短数秒内即可完成。为了安全起见，该智能超市系统采用两次信息收集核对，在顾客将商品放入购物车时，记录商品信息，并返回终端结算系统。如果有商品从购物车中拿出，则将对应信息从终端清除。当顾

14、客通过RFID收货通道时，进行结算匹配，如果两次终端的清单一致则结算完成。本案例主要结合RFID 技术提出了一种基于RFID 技术的超市导购物联网系统设计方案。项目完成后，可方便人们购物，这大大提高了工作效率，节省了顾客的等待时间。最后，该智能超市系统的实现能使超市更加智能化和人性化，可促进商家售货，并能满足购物者的个性化服务，因此其应用前景良好。当然，诸如电子标签的成本问题、电子标签与物联网应用相关标准和规范的制定、物联网的信息安全等都是影响该系统应用、普及的关键因素，因此有必要对这些基础性问题作深入的研究。5.1.2 RFID在仓库管理系统中的应用在仓库管理系统中的应用 1基于基于RFID

15、的仓库管理系统的物理框架的仓库管理系统的物理框架该仓储系统主要应用仓库管理系统中的入库、出库、盘点流程，具体的物理框架如图5-11所示。由图5-11可知，该仓库管理系统包括了移动读卡器、固定读卡器和无线路由器等设备，固定读卡器主要用于入库和出库，而移动读卡器则用于盘点流程。图5-11 基于RFID的仓库管理系统的物理框架 2流程分析流程分析1)入库在仓库管理系统中使用RFID技术，首先需要明确的是仓库中所保存的物品必须粘贴电子标签，这是RFID仓库管理系统的根本。就目前而言，基于RFID技术的物流体系的应用尚未完全建立起来，因此在考虑RFID技术在仓库管理系统中的应用时，必须考虑在商品上粘贴电

16、子标签，也就是说商品在进入仓库之前必须有电子标签。进入仓库的商品的主要来源是制造企业的生产入库和采购入库。对于企业生产入库的商品，电子标签的粘贴工作应该在产品生产的过程中完成；而对于采购入库的商品而言，如果入库之前没有电子标签，则必须在入库时粘贴电子标签。在该仓库管理系统中，假定所有将要进入仓库的产品都已经粘贴好电子标签。入库管理中主要解决的是以下两个问题：其一是入库商品信息的正确获取，即信息采集；其二是确定入库后商品的实际存储位置。在入库管理中使用RFID技术的主要目的是减少商品入库过程中所消耗的时间，增加入库过程中的准确性。商品入库的具体流程如图5-12所示，要完成的工作为：供应商先把商品

17、信息发至仓库管理系统中；货品放在托盘上，RFID天线读取数据；将读到的数据与数据库进行比较，无误差或者误差在规定范围内则将入库信息转换成库存信息，若出现错误则输出错误提示，交工作人员解决。在入库管理中使用RFID技术加快了入库的速度，信息采集更充分准确，同时也降低了仓库人员的劳动强度。图5-12 商品入库的具体流程2)出库出库出库管理主要解决三个问题：第一，待出库产品的选择，即拣货；第二，正确获取出库商品的信息，即信息采集；第三，确保商品装载到正确的运输工具上。在出库管理中使用RFID技术的主要目标是提高商品出库的效率和装载的准确性。WMS(Warehouse Management Syste

18、m，仓库管理系统)按照拣选方案安排订单拣选任务，拣选人扫描货物的电子标签和货位的条码，确认拣选正确。货物的存货状态转换成待出库，货物出库时，通过出库口通道处的RFID读取机，货物信息转入WMS并与订单进行对比，若无误则顺利出库，同时库存量变少；若出现错误，则由WMS输出错误提示。将货物装载区域统一地纳入定位系统管理的范围，当商品抵达该区域时即视为装载到了该区域停靠的车辆上，这样就确保了装载的可靠性。出库管理中使用RFID技术除了具有和入库管理中一样的优点外，还可以保证装载的准确性。3)库内管理仓库管理系统中主要将RFID技术应用于库内盘点，盘点的作用是保证库存实物与信息系统中逻辑记录的一致性。

19、盘点多采用手工的方式进行，使用条形码技术时，盘点多采用人工统计件数的方式进行。使用RFID技术，仓库管理员接到盘点指令后携带手持单元进入库区时，主控系统将记录执行此次盘点任务的手持设备已经进入库区；依次遍历全部货位并将所收集到的全部货品信息通过无线网络实时地传送给主控计算机；遍历完全部货位并携带手持设备出库时，主控系统将记录执行此次盘点任务的手持设备已经离开库区，将发送过来的全部货品信息与主控计算机盘点单中的全部货品内容互相比对，并将盘点结果告知仓库管理员。采用RFID的库内管理可以降低人工劳动强度，提高盘点效率。3基于基于RFID的仓库管理系统的组成的仓库管理系统的组成基于RFID的WMS和

20、原来系统的不同在于入库管理、出库管理和库内管理。采用了RFID技术的仓库管理系统的构架如图5-13所示，可知仓库管理系统各个模块需要使用RFID中间件才能够对电子标签进行各种操作。从效益评估及其问题可以看到，采用了RFID技术的仓库管理系统有很多好处，如节省人工成本、降低工作强度、提高数据采集准确性、增加仓库吞吐量、提高出入库运作效率等。以上也只是对采用了RFID技术的一种预测和猜想，而实际效果如何不得而知，但可以通过仿真软件进行模拟实验以验证RFID技术的优势。通过仿真软件，可以在不增加设备的情况下模拟出采用了某些设备后所带来的改变，由此降低成本。图5-13 基于RFID的仓库管理系统的组成

21、 采用Flexsim仿真软件可构建出仓储中心的仿真运行模式，如图5-14所示。为了有效地进行仿真，假定一些条件：RFID系统的读取率是100；所有设备不发生任何故障；暂存区和检货区的容量无穷大；进货通知时间为提早3天等。该仓储中心仿真评价的主要指标是：平均库存量、空间使用率、出入库作业工作效率和检验作业工作效率。这里对采用了RFID的模式进行了多次仿真，并与传统模式进行对比，结果见表5-1。图5-14 仓储中心的仿真运行模式 5.2 RFID在肉类蔬菜流通追溯系统中的应用在肉类蔬菜流通追溯系统中的应用肉类蔬菜流通追溯系统运用现代电子监管技术以及物联网技术，主要对农产品流通环节的各个企业、肉类及

22、蔬菜的进、销、存、质量检测等环节进行闭环监管，以实现票据可查询、农产品可追溯、市场可监控，从而全面提升农产品安全的监管效率、反应速度和风险控制能力；大大增强肉类及蔬菜市场的监管力度；保护企业合法权益；最大程度地避免质量不过关农产品流入市场，以维护肉类及蔬菜市场的安全与稳定。肉类蔬菜流通追溯系统按照“正向跟踪、逆向追溯、提升管理”的要求，引入“批次追踪、环环相扣、贯穿全程”的先进理念，并将其应用于肉类及蔬菜质量安全监督管理的始终，从而建立一个农产品批发、流通、销售、监测全程自动追溯体系，该体系是一个具备完整的农产品产业链追溯各环节的安全控制体系。同时，肉类蔬菜流通追溯系统利用数据库、分布式计算、

23、RFID等技术，建立农产品追溯中心数据库，实现信息的融合、查询、监控，为每一环节提供针对农产品质量检测、来源的数据，实现农产品安全预警机制。由此形成肉类及蔬菜批发、零售的闭环流通，以保证向社会提供质量可靠的农产品，确保供应链的高质量数据交流，让肉类及蔬菜行业彻底实施源头追踪以及在农产品供应链中实现完全透明。该肉类蔬菜流通追溯系统建设以肉类和蔬菜为重点，将与前期放心肉建设工程进行全面整合，并运行在统一的数据中心平台上，同时各个子系统进行功能的调增(主要针对蔬菜)，使在一个平台上实现肉类与蔬菜的统一监管，确保蔬菜与肉类数据的集中存储、集中整合、统一管理，并为以后的数据挖掘与分析提供了真实可靠的数据

24、基础。基于RFID的肉类蔬菜流通追溯系统可实现：(1)对肉类及蔬菜流通全过程实时跟踪监管。(2)对肉类及蔬菜质量检测信息的实时监管。(3)对肉类及蔬菜追溯使用的现场监管考核。(4)对监管单位(经营者)和经营人员信息的监管。(5)通过系统向监管单位(经营者)和经营人员发布文件、会议通知、在线咨询。(6)对问题肉类及蔬菜的流向进行追踪，并对问题肉类及蔬菜进行快速召回。(7)多途径接受消费者对问题肉类及蔬菜的举报。(8)对问题肉类及蔬菜突发事件的预警机制。基于RFID的肉类蔬菜流通追溯系统的总体框架结构图如图5-15所示。图5-15 基于RFID的肉类蔬菜流通追溯系统总体框架结构图 下面对该肉类蔬菜

25、流通追溯系统进行详细的设计，以石家庄为例。1系统需求系统需求基于RFID的肉类蔬菜流通追溯系统的需求结构分析图如图5-16所示，具体介绍如下。实行市场准入机制，所有到市区屠宰的生猪、外地的冷鲜肉必须先到“肉类准入备案中心”登记备案后方可进入屠宰企业和肉类批发市场，所有到市区的蔬菜都必须先到“蔬菜准入备案中心”登记备案后方可到蔬菜批发市场。图5-16 基于RFID的肉类蔬菜流通追溯系统需求结构分析图 质量检测信息是肉类、蔬菜进场登记信息中的重要部分，外地蔬菜进入批发市场时，必须进行全面的农药残留检测，本地蔬菜进行抽检，检测不合格的蔬菜进入销毁程序。零售商(包括团体消费单位)携IC卡进入批发市场，

26、进行理货、过磅，肉类、蔬菜批发经营户利用智能溯源电子秤一体机进行刷卡交易，交易信息储存到中心数据库，并写入IC卡。零售商(包括团体消费单位)携卡进行资金电子结算，打印交易凭证后离场。蔬菜配送中心：在按配送对象(包括连锁超市)理货装筐时，将蔬菜来源信息与蔬菜周转筐的RFID芯片进行关联，当送达目的地时，由超市工作人员通过RFID读卡器，将蔬菜进货信息登记至系统中。零售端点的连锁超市和农贸市场：团体消费单位凭卡交易时，零售商的智能溯源电子秤自动采集交易数据上传到中心平台，并且由智能溯源电子秤直接将信息写入团体消费单位的IC卡中，普通消费者可以向零售商索要销售小票。数据中心系统每天汇总信息，进行核对

27、，产生统计分析报表，并通过网站系统向政府提供查询。市民可在农贸市场、超市大卖场安装的触摸查询终端上实时查询市场各摊位肉类、蔬菜的进货来源、屠宰、检疫检验、残检等方面的信息，也可通过短信、查询电话12312、网上查询肉类、蔬菜的进货来源。菜场一卡通系统消费涉及到菜场的各个经营者、各个消费者以及一卡通管理中心等，要全面实现菜场一卡通工程，应具备层次式体系结构及清晰的数据处理流程。菜场一卡通系统工程：设置菜场一卡通清算系统(称为一级平台)；下设菜场一卡通发卡充资系统和若干个菜场无线终端系统(称为二级平台)；同时分系统下设有三级平台，它们是POS机终端设备(包括POS消费终端和充资点)和IC卡用户。1

28、)一级平台在菜场一卡通系统中的一级平台含盖数据中心和管理中心，负责整个系统中软硬件基础平台和网络的正常运行。一级平台中设置了多个系统数据库，主要包括“充售数据库”、“回收数据库”、“清算数据库”和“查询数据库”。一级平台中的功能模块涵盖了菜场一卡通系统在管理过程中所涉及的业务流程，包括卡片档案管理、充售管理、数据回收管理、系统监控与管理、清算管理、结算与划拨管理、客户服务管理以及统计分析与查询等功能，这些功能支持菜场一卡通管理中心开展各项业务活动。一级平台中的接口以菜场为单位划分，每一接口都可以支持相应的代理银行网点。2)二级平台二级平台二级平台支持各应用单位开展菜场一卡通业务，配合一级平台进

29、行资金结算，提供消费数据信息，为应用单位在管理决策提供准确的数字依据，以降低成本、提高效率、提升服务质量。二级平台中对应的应用单位具有较复杂的组织结构，因此相应的信息需求和信息处理过程都比较复杂。3)三级平台三级平台三级平台(也可称为用户平台)为广大市民提供了丰富的菜场一卡通消费环境，通过这一平台可以完成IC卡与POS机的信息交换，实现“一卡在手，买菜无忧”。另外，结算中心在交易日的第二天将当日交易明细以短信形式发送给用户，同时将经营者的经营总额及交易笔数也以短信的形式发送给经营者。2信息流程信息流程当持卡人在菜场POS机上消费时，其交易数据被记录在消费POS机中；在充资机上充资时，其交易数据

30、被记录在充资机中。一卡通系统的信息按以下流程传送：菜场开始营业时由售卖人员启动消费POS机开始工作，先刷参数卡进行“签到”。当消费者刷卡消费时，POS机将产生一次消费记录，并立即将此消费记录发送给管理中心，管理中心收到后返回交易上传成功指令。当售卖人员按“汇总”键时，POS机背面的液晶显示屏上将显示“汇总时间区间”、“交易笔数”、“交易总额”。由于菜场POS机属于固定POS机，所以发生在该菜场的消费交易数据可以通过ADSL、ISDN或PSTN拨号方式联机，并通过菜场无线终端实时转发到清算中心信息管理系统。充资可采用直联方式或管理单位代理方式(间联方式)，对于直联方式的充资交易，可以直接通过拨号

31、方式或专线方式实时发送到一卡通管理中心；对于间联方式的充资交易，由充资网点充资机通过拨号方式实时上传到代理单位结算系统中，再实时转发到管理中心。代理单位结算中心系统还可通过定时发送的方式将收集到的原始交易数据上传到清算中心信息管理系统中，以便一卡通管理中心及时清算。一卡通管理中心及时清算系统下发的主动充资交易转发到代理单位，如报表数据下发、黑名单下发等。一卡通管理中心在次日清晨将前一天的消费明细以短信形式告知相应的消费者，同时将经营者的银行到账信息发送至经营者的手机上，以便消费者与经营者校对账单。3资金流程资金流程因菜场一卡通业务主要采用代理制方式，所以一卡通管理中心清算系统和代理单位之间存在

32、应收、应付款的划拨问题。为了对资金进行统一管理，建议按以下方式实现资金的运转：管理中心、菜场经营者在结算银行设立一卡通专用对公账户，当代理充资交易发生时由代理单位代收资金；日终时，管理中心通过数据中心进行清算，根据原始的充资或消费交易数据对每个代理单位进行清算，完成资金划拨；当账务出现不平时，由管理中心与代理单位对账。4总体方案总体方案市级追溯管理平台的系统硬件运行架构是以市级为单位的应用集中处理，遵循“市级集中、分级运用”的指导思想，如图5-17所示。图5-17 市级追溯管理平台的系统硬件运行架构 在整个平台应用范围内，根据数据库数据存储类型的不同，分为两个数据库，分别用于不同的用途，面向不

33、同的应用：一是用于各流通节点子系统进行数据读写的实时事务处理型数据库，二是用于政府监管及消费者溯源查询的数据仓库型数据库。在应用服务层，服务器通过群集技术提供了冗余性和扩展性，一旦群集中的一台服务器发生故障，其他服务器就会接管并继续访问数据库服务器。在数据存储层，整合平台通过双机故障切换群集支持功能，以保证应用程序在发生灾难性故障时也能继续正常运行。支持流通节点各子系统正常运行的数据实时事务处理服务器集群(生产环境)主要由两台应用服务器和两台数据服务器组成，整个硬件平台具有较强的可用性、可靠性和可扩展性。其中，可用性强调系统能够提供724h服务，可靠性强调容错能力，而可扩展性强调整个系统是否能

34、随着项目用户数的发展而不断扩展。支持政府监管部门数据分析统计、消费者溯源查询以及同中央追溯管理平台对接的数据仓库服务器集群(热备环境)也同样由两台应用服务器和两台数据服务器组成，整个硬件平台同样具有较强的可用性、可靠性和可扩展性。数据仓库型数据库主要通过数据冗余系统，实时(分秒级)地从生产环境数据库同步数据至热备环境数据库。各流通节点子系统(屠宰、批发交易、零售等)由生产环境应用服务器集群提供服务，向政府数据分析平台、消费者溯源查询系统以及中央追溯管理平台上报数据，由热备环境应用服务器集群提供服务。上述设计既解决了数据安全性问题，又降低了数据访问瓶颈出现的机率。另外，热备环境的所有硬件设备由放

35、心肉项目原有的基础上改造而来，从而节约了整体项目的投入。采用负载均衡设计，接入点规模可以通过负载均衡扩展，从而提高对外服务的吞吐量，实现应用处理能力的扩展。当一台服务器出现意外停机时，另一台服务器能分担故障服务器的负载，继续对外提供服务。另外，在所有对外业务的出口统一配置防火墙，用来保护关键业务主机(应用服务器)、数据库服务模块和网管模块的安全。防火墙的安全策略应遵循安全防范的基本原则，即“除非明确允许，否则就禁止”，并应涵盖对所有出入防火墙的数据包的处理方法。图5-18是整个RFID系统的解决方案框架。传感器终端节点组成前端采集网络无线读卡传感器网络，这些终端设备通过无线智能方式将摊主、买主

36、和交易物品等传感器采集数据周期性地发送到数据汇聚设备，汇聚层设备之间通过现场总线相连，总线终端连接有485总线转以太网的协议转换器，最终通过TCP/IP有线网络将信息发送给指控中心系统和感知联动系统。视频采集系统也通过有线网络将现场图像信息发送给指控中心。指控中心根据前端传感器网络采集上来的信息，根据智能判决算法通过逻辑控制终端判断异常情况，以达到智能监控的目的，使得传感器网络真正得到应用。图图5-18 系统整体方案关系框架系统整体方案关系框架 图5-19 总体方案网络传输原理图 1)监控系统软件设计监控系统软件按照功能划分，如图5-20所示。图图5-20 监控系统软件功能框图监控系统软件功能

37、框图 指控中心主要完成以下功能：(1)数据采集：对指控中心各大棚进行实时数据采集；对温度、湿度等信息实时监控；若出现大棚节点丢失或大棚温度、湿度超标，则软件给出报警提示。(2)流程图：图形界面展现，对温度、湿度等状况用曲线的形式展现出来。(3)数据报表：系统提供日报、月报等报表，可以方便地查询历史报表，并可以进行报表的打印等。(4)数据存储：监控系统可以对历史数据存储，并形成知识库，可对选定时间段内的数据进行任意的查询。(5)异常报警：针对系统设定的报警限制，快速地发现问题并通知管理员。(6)网络浏览：可以实现整个互联网的浏览，即使出差在外也可以实时了解大棚的情况。(7)控制功能：可以通过软件

38、实现远端控制，当温度超过设定值的时候自动开启或关闭风机。2)肉类蔬菜流通追溯系统外设方案系统外部设备包括非接触IC卡和读卡器、智能溯源电子秤、用于消费者溯源的查询终端、标准化蔬菜周转框等，其主要特点为：(1)容量为4 KB的EEPROM，分为40个扇区，其中32个扇区为4个块，8个扇区为16个块，每块16个字节，以块为存取单位。(2)每个扇区有独立的一组密码及访问控制。(3)三重密码验证。(4)每张卡有唯一的序列号，为32位。(5)典型交易过程时间小于100 ms。(6)非接触传送数据和无源(卡中无电源)。(7)读写距离在100 mm以内(与天线有关)。(8)数据可保留10年。(9)可循环改写

39、100 000次。备注：后期主要根据全国统一建设规范来设计IC卡版面及技术选型。(1)非接触式IC卡和读卡器。射频读卡器是一种非接触IC卡读写设备，如图5-21所示。该读卡器和射频卡之间的数据传输采用加密算法，同时读卡器和射频卡双向验证，防止通信错误。特点：自动侦测；连接；既支持单机操作，又可联网使用；可读写符合MIFARE及MIFAREPRO标准的射频内存卡和CPU卡。图5-21 非接触式IC卡和读卡器(2)智能溯源电子秤。智能溯源电子秤如图5-22所示，其主要特点为：可根据追溯批次的进货量，控制销售量，每个品种(肉类或蔬菜)最多支持八个追溯批次(不同产地等)。可以打印具有追溯条形码(一维)

40、、产地、加工单位等信息的零售凭证。支持追溯肉类的分割销售。可将销售流水(包括追溯信息)上传至上位机系统。在断电情况下，可手工输入追溯信息。备注：后期对上述设备功能进行进一步增强，支持无线通信及IC卡读写。图5-22 智能溯源电子秤(3)消费者查询终端。消费者查询终端如图5-23所示，其主要特点为：支持自动读取零售凭证上的追溯码(一维条形码)。支持手工输入追溯码取得肉类或者蔬菜的追溯信息。(4)标准化蔬菜周转筐。标准化蔬菜周转框如图5-24所示，下面对它的使用环节、使用范围、使用流程、管理及特点进行介绍。图5-23 消费者查询终端 图5-24 标准化蔬菜周转筐 使用环节：标准化蔬菜周转筐主要用于

41、本地蔬菜种植户的蔬菜整理装筐、配送中心的收购和配送、连锁超市的进货验收环节。使用范围：为了保证试点工作的顺利完成，根据实际情况，首先在办理市场准入证的本地蔬菜种植户、蔬菜配送中心、连锁超市范围内使用，在试点效果明显的情况下，再有计划地推广到部分可配送的农贸市场摊位或团体消费单位。使用流程：持有市场准入证的本地蔬菜种植户，向蔬菜配送中心申请供应商资格，经过资格审查(重点考察种植规模、环境、质量自检措施等)后，种植户与蔬菜配送中心签定供货协议，配送中心对种植户的基本信息进行系统备案，根据计划供货量及种植面积，向种植户发放标准化蔬菜周转筐(编号且写入种植户标识)。种植户每天向配送中心供应的蔬菜需要按

42、照要求进行初步加工且抽检达标后，装入标准化蔬菜周转筐，一个筐中不能同时放入多个品种。配送中心在收购蔬菜时，通过交易一体机及RFID读写设备将蔬菜品种信息、追溯批次及秤重信息关联至每个蔬菜周转筐，并且打印交易凭单完成收购工作。在配送环节，通过系统可以根据配送单位的供货要求(品种及重量)，自动匹配发货的蔬菜周转筐，打印配送发货单(带每个配送单位的周转筐编号)。当蔬菜通过物流系统送达每个连锁超市时，工作人员通过无线手持终端，根据配送发货单，扫描每个蔬菜周转筐，由系统自动地将蔬菜的产地、品种、重量、追溯批次等信息上传到连锁超市追溯子系统备案，并且发送至超市可追溯电子秤。使用管理：标准化蔬菜周转筐由蔬菜

43、配送中心统一管理，所有权归属配送中心。实际使用过程中，每个周转筐都有唯一的编号并且在某一阶段能与蔬菜种植户一一对应。每个蔬菜种植户申领的周转筐数量是一天使用量的一倍。种植户在配送中心送货完成交易后，拿回前一天的空筐。在配送过程中，连锁超市将前一天的空筐交给物流系统，由物流系统回收至配送中心。主要特点：(a)RFID一次性封装于标准化周转筐中。(b)RFID采用无源低频，投入成本较低。(c)通过固定式和手持式RFID读卡器与可追溯系统进行整合，实现蔬菜追溯信息在批发市场与本地超市大卖场、农贸市场、团体消费单位之间的高效流转。(d)能够提高识别与跟踪每一批蔬菜的准确性，同时方便政府相关部门进行监管

44、。5.3 RFID在物流控制系统中的应用在物流控制系统中的应用5.3.1 RFID在物流业中发挥的作用在物流业中发挥的作用从采购、存储、生产制造、包装、装卸、运输、流通加工、配送、销售到服务，是供应链上环环相扣的业务环节和流程。在供应链运作时，企业必须实时地、精确地掌握整个供应链上的商流、物流、信息流和资金流的流向和变化，使这四种流以及各个环节、各个流程都协调一致、相互配合，才能发挥其最大的经济效益和社会效益。然而，实际上各个环节都是处于运动和松散的状态，信息和方向常常随实际活动在空间和时间上变化，从而影响了信息的可获性和共享性，而RFID正是有效解决供应链上各项业务运作数据的输入/输出、业务

45、过程的控制与跟踪，以及减少出错率等难题的一种新技术。由于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。电子标签的作用是数据采集和系统指令的传达，它广泛应用于供应链上的仓库管理、运输管理、生产管理、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。RFID在物流的诸多环节上发挥了重大的作用，其具体应用价值主要体现在以下几个环节：(1)零售环节。RFID可以改进零售商的库存管理，实现适时补货、有效跟踪运输与库存，可提高效率，减少出错。同时，智能标签能对某些时效性强的商品的有效期限进行监控；商店可以利用RFID系统在付款台实现自动扫描和计费，从而取代人工收款。电子标

46、签在供应链终端的销售环节，特别是在超市中，免除了跟踪过程中的人工干预，并能够生成100%准确的业务数据，因而具有巨大的吸引力。(2)存储环节。在仓库里，射频技术最广泛的应用是存取货物与库存盘点，它能用来实现自动化的存货和取货等操作。在整个仓库管理中，将供应链计划系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等与RFID技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，如指定堆放区域、上架取货与补货等。这样不仅增强了作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间，同时又减少了整个物流中由于商品误置、送错、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗。RFID技术的另一个好处是可在库存盘点时降低

47、人力。RFID的设计就是要让商品登记自动化，盘点时不需要人工检查或扫描条形码，使商品登记更加快速准确，同时也减少了损耗。RFID解决方案可提供有关库存情况的准确信息，管理人员可由此快速识别并纠正低效率运作情况，从而实现快速供货，并最大限度地减少储存成本。(3)运输环节。在运输管理中，给在途运输的货物和车辆贴上电子标签，并给运输线的一些检查点上安装RFID接收转发装置。接收装置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。(4)配送/分销环节。在配送环节，采用射频技术能大大加快配送的速度和提高拣选与分发过程的效率与准确率，并能减少人工、降低配送

48、成本。如果到达中央配送中心的所有商品都贴有电子标签，在进入中央配送中心时，通过一个读卡器读取托盘上所有货箱上的电子标签的内容。系统将这些信息与发货记录进行核对，以检测出可能的错误，然后将电子标签更新为最新的商品存放地点和状态。这样就确保了精确的库存控制，甚至可确切了解到目前有多少货箱处于转运途中、转运的始发地和目的地，以及预期的到达时间等信息。(5)生产环节。在生产制造环节应用RFID技术，可以完成自动化生产线运作，实现在整个生产线上对原材料、零部件、半成品和成品的识别与跟踪，减少人工识别成本和出错率，提高效率和效益。在采用准时制(Just-in-Time，JIT)生产方式的流水线上，原材料与

49、零部件必须准时送达到工位上。采用了RFID技术之后，就能通过识别电子标签来快速从种类繁多的库存中准确地找出工位所需的原材料和零部件。RFID技术还能帮助管理人员及时根据生产进度发出补货信息，实现流水线均衡、稳步生产，同时也加强了对质量的控制与追踪。以汽车制造业为例，目前在汽车生产厂的焊接、喷漆和装配等生产线上，都采用了RFID技术来监控生产过程。比如说，通过对电子标签读取信息，再与生产计划、排程排序相结合，对生产线上的车体等给出一个独立的识别编号，实现对车辆的跟踪；在焊接生产线上，采用耐高温、防粉尘/金属、防磁场、可重复使用的有源封装电子标签，通过自动识别作业件来监控焊接生产作业；在喷漆车间采

50、用防水、防漆电子标签，对汽车零部件和整车进行监控，根据排程安排完成喷漆作业，同时减少污染；在装配生产线上，根据供应链计划器编排出的生产计划、生产排程与排序，通过识别电子标签中的信息，完成混流生产。(6)食品质量控制环节。近年来涌现出的大量食品安全问题主要集中在肉类及肉类食品上。由于牲畜的流行病时有发生，如疯牛病、口蹄疫以及禽流感等，如果防控不当，将给人们的健康带来危害。采用了RFID系统后，可实现食品链中的肉类食品与其动物来源之间的可靠联系，从销售环节就能够追查到它们的历史与来源，并能一直追踪到具体的养殖场和动物个体。在对肉类食品来源识别的解决方案中，可以应用RFID芯片来记载每个动物的兽医史