基于rfid智能仓储管理系统设计的开发与实现

基于rfid智能仓储管理系统设计的开发与实现内容摘要：

LS JGKJ KJ SKJ KJSKLGJKSJLKSJKL KSGK JKLGJSLSK JSGKL JLSGJSLJ GJGKL JLSJ KL JGKL JGKL JKL 作用距离可达到 3～ 10m。 更高频段的系统一般均采用有源标签。 采用有源标签的系统有达到作用距离至 100m 左右的报道。 射频识别技术发展历史 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型 (初级与次级之间的能量传递及信号传递 )，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型 (雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机 )。 1948 年哈里斯托 克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。 射频识别技术的发展可按十年期划分如下： 19401950 年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术， 1948 年奠定了射频识别技术的理论基础。 19501960 年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 19601970 年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 19701980 年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。 出现了一些最早的射频识别应用。 19801990 年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 19902020 年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。 2020 年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。 至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。 单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产 品正在成为现实并走向应用。 特别值得一提的是在 1998 年美国麻省理工学院的 David Brock 博士和 Sanjay Sarma教授在喝咖啡聊天时，谈及物品自动识别技术手段问题时产生的从系统的角度来解决物品自动识别问题的灵感，由此导致了供应链中物品自动识别概念的一次革命，并最终在 1999年 10 月 1 日正式创建 AutoID Center 非盈利性的开发组织。 AutoID Center 诞生后，迅速提出了产品电子代码 EPC(Electronic Product Code)的概念以及物联网的概念与构架，并积极 推进有关概念的基础研究与实验工作。 可以说， EPC 与物联网的概念将射频识别技术的应用推到了极致，对射频识别技术的发展与应用的推广起到了极大的推动作用。 射频识别技术的发展 射频识别技术的发展，一方面受到应用需求的驱动，另一方面射频识别技术的成功应用反过来又将极大地促进应用需求的扩展。 从技术角度说，射频识别技术的发展体现在若干关键技术的突破。 从应用角度来说，射频识别技术的发展目的在于不断满足日益增涨的应用需求。 射频识别技术的发展得益于多项技术的综合发展。 所涉及的关键技术大致包括：芯片FGSJJLKSJGKLJG JLS JGKJ KJ SKJ KJSKLGJKSJLKSJKL KSGK JKLGJSLSK JSGKL JLSGJSLJ GJGKL JLSJ KL JGKL JGKL JKL 技术、天线技术、 无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播特性。 随着技术的不断进步，射频识别产品的种类将越来越丰富，应用也越来越广泛。 可以预计，在未来的几年中，射频识别技术将持续保持高速发展的势头。 射频识别技术的发展将会在电子标签 (射频标签 )、阅读器、系统种类等方面取得新进展。 在电子标签方面，电子标签芯片所需的功耗更低，无源标签、半无源标签技术更趋成熟。 其作用距离将更远，无线可读写性能也将更加完善，并且能够适合高速移动物品识别，识别速度也将更加快，具有快速多标签读写功能。 与此同时，在强场强下的自保护功能也会更加完善、智 能性更强，成本更低。 在读写器方面，多功能读写器，包括与条码识别集成、无线数据传输、脱机工作等功能将被更多的应用。 同时，多种数据接口包括 RS232，RS422／ 485， USB，红外，以太网口也将得到应用。 而读写器将实现多制式多频段兼容，能够兼容读写多种标签类型和多个频段标签。 读写器会朝着小型化、便携式、嵌入式、模块化方向发展，成本将更加低廉，应用范围更加广泛。 在系统方面，低频近距离系统将具有更高的智能、安全特性；高频远距离系统性能将更加完善，成本更低。 而 和 系统将更加完善。 同时，无芯片 系统将逐渐得到应用。 总而言之，射频识别技术未来的发展中，在结合其它高新技术，比如 GPS、生物识别等技术，由单一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信及计算机技术，实现跨地区、跨行业应用。 RFID 系统的分类 根据标签的供电形式分类 依据射频标签工作所需能量的供给方式，可以将 RFID 系统分为：有源、无源和半有源系统。 根据标签的数据 通信 方式分类 标签的数据调制方式即标签是通过何种形式方法与读头之间进行数据交换，据此RFID 可分为主动式、被动式和半主动式。 根据工作频率分类 RFID 系统的工作频率即为读头发送无线信号时所用的频率，一般可以分为低频、高频、超高频和微波。 低频 135KHz 以下、高频 、超高频 860M~960MHz、微波 ，。 根据标签的可读性分类 射频标签内部使用的存储器类型不一样，可以分为可读写卡 (RW)，一次写入多次读出卡 (WORM)和只读卡 (RO)，只读卡标签内一般只有只读存储器（ ROM）和随即存储器（ RAM）和缓冲存储器，而可读写卡一般还有非活动可编程记忆存储器。 这种存储器除了存储数据功能 外，还具有在适当条件下允许多次写入数据的功能。 根据 RFID 系统标签和读头之间的通信工作时序分类 FGSJJLKSJGKLJG JLS JGKJ KJ SKJ KJSKLGJKSJLKSJKL KSGK JKLGJSLSK JSGKL JLSGJSLJ GJGKL JLSJ KL JGKL JGKL JKL 时序指的是读头和标签的工作次序问题，即是读头主动唤醒标签（ RTF,Reader Talk First）还是标签首先自报家门（ TTF， Tag Talk First）的方式。 一般来说，无源标签一般是 TTF 方式， TTF 系统通信协议比较简单，防冲撞能力更强，速度更快。 RFID 技术的优势 作为一项新技术，和传统的条形码技术相比较，其具有非常明显的技术和应用上的优势，具体表现在： ：数 据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行，有效识别距离更长；自带电池的主动标签，有效识别距离可达到 30 米以上。 ：标签一进入磁场，阅读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别。 ：一维条形码的容量是 50 字节，二维条形码最大的容量可储存 2～ 3000字符， RFID 最大的容量则有数百万字节。 ，应用范围广：其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码。 ：利用编程器可以向电子标签里写入数据，从而赋予 RFID 标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间比打印条形码更短。 ： RFID 电子标签不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性。 ：标签以每秒 50～ 100 次的频率与阅读器进行通信，所以只要 RFID标签所附着的物体出现在阅读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。 RFID 技术的应用 目前定义 RFID 产品的工作频率有低频、高频和超高频的频率 范围内的符合不同标准的不同的产品 ,而且不同频段的 RFID 产品会有不同的特性。 其中感应器有无源和有源两种方式。 无源 RFID 技术 一、低频 (从 125KHz 到 134KHz) 其实 RFID 技术首先在低频得到广泛的应用和推广。 该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作 , 也就是在 读写器 线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用 .通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被 整流 ,可作供电电压使用 . 磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。 特性： 1. 工作在低频的感应器的一般工作频率从 120KHz 到 134KHz, TI 的工作频率为。 该频段的波长大约为 2500m。 2. 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。 FGSJJLKSJGKLJG JLS JGKJ KJ SKJ KJSKLGJKSJLKSJKL KSGK JKLGJSLSK JSGKL JLSGJSLJ GJGKL JLSJ KL JGKL JGKL JKL 3. 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。 4．低频产品有不同的封装形式。 好的封装形式就是价格太贵，但是有 10 年以上的使用寿命。 5．虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能 够产生相对均匀的读写区域。 6．相对于其他频段的 RFID 产品，该频段数据传输速率比较慢。 7．感应器的价格相对与其他频段来说要贵。 主要应用： 1． 畜牧业的管理系统 2． 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用 3． 马拉松赛跑系统的应用 4． 自动停车场收费和车辆管理系统 5． 自动加油系统的应用 6． 酒店门锁系统的应用 7． 门禁和安全管理系统 符合的国际标准： a) ISO 11784 RFID 畜牧业的应用－编码结构 b) ISO 11785 RFID 畜牧业的应用 －技术理论 c) ISO 142231 RFID 畜牧业的应用－空气接口 d) ISO 142232 RFID 畜牧业的应用－协议定义 e) ISO 180002 定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议 f) DIN 30745 主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准 二、高频 (工作频率为 ) 在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀活着印刷的方式制作天线。 感应器一般通过负载调制的方式进行工作。 也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变 化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。 如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。 特性： 1. 工作频率为 ，该频率的波长大概为 22m。 2. 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。 感应器需要离开金属一段距离。 3. 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。 4. 感应器一般以电子标签的形式。 5. 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。 6. 该系 统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。 7. 可以把某些数据信息写入标签中。 8. 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。 FGSJJLKSJGKLJG JLS JGKJ KJ SKJ KJSKLGJKSJLKSJKL KSGK JKLGJSLSK JSGKL JLSGJSLJ GJGKL JLSJ KL JGKL JGKL JKL 主要应用： 1． 图书管理系统的应用 2． 瓦斯钢瓶的管理应用 3． 服装生产线和物流系统的管理和应用 4． 三表预收费系统 5． 酒店门锁的管理和应用 6． 大型会议人员通道系统 7． 固定资产的管理系统 8． 医药物流系统的管理和应用 9． 智能货架的管理 符合的国际标准： a) ISO/IEC 14443 近耦合 IC 卡，最大的读取距离为 10cm。 b) ISO/IEC 15693 疏耦合 IC 卡，最大的读取距离为 1m。 c) ISO/IEC 180003 该标准定义了 系统的物理层，防冲撞算法和通讯协议。 d) ISM Band Class 1 定义 符合 EPC 的接口定义。 三、超高频 (工作频率为 860MHz 到 960MHz 之间 ) 超高频系统通过电场来传输能量。 电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。 该频段读取距离比较远， 无源可达 10m 左右。 主要是通过电容耦合的方式进行实现。 特性： 1． 在该频段，全球的定义不是很相同－欧洲和部分亚洲定义的频率为 868MHz，北美定义的频段为 902 到 905MHz 之间，在日本建议的频段为 950 到 956 之间。 该频段的波长大概为 30cm 左右。 2． 目前，该频段功率输出目前统一的定义 (美国定义为 4W，欧洲定义为 500mW)。 可能欧洲限制会上升到 2W EIRP。 3． 超高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物资。 相对于高频的电子标签来说，该频段的电子标 签不需要和金属分开来。 4．。