基于RFID技术的仓储管理系统研究与实现

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声明人（签名）．关尸廖权仍ｐ年ｆｆ月印日

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Ｙ２２５６０５７

厦门大学学位论文著作权使用声明

本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文（包括纸质版和电子版），允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：

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声明人（签名）：种怠叔Ｌ’

∞ｐ年ｆｆ月可日

摘要

随着经济全球化和一体化趋势的加快，国际物流行业得到了迅猛发展，对物流管理系统支撑平台信息化、自动化提出了更高的要求。传统的物流仓储管理系统大多采用条码扫描技术作为货物流和信息流同步的载体，条码技术由于存在信息无法更改、存储容量小、读取信息不方便等缺点已无法满足现代物流系统的要求。

ＲＦＩＤ作为一项新型识别技术，由于其识别速度快、环境适应性强、无需人工干预和信息存储等特点，在仓储管理系统中作为信息传递的载体，具有得天独厚的优势。ＲＦＩＤ引入仓储管理系统可以大大提高入库、出库、盘点、补货等工作的效率，既是提高企业自身效率的需要，也是国际化物流企业技术应用的趋势。

本文探讨基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统。首先，分析ＲＦＩＤ技术的国内外研究现状，阐述本系统研究所涉及的关键技术理论，包括ＲＦＩＤ工作原理、ＲＦＩＤ系统构成、ＥＰＣ架构与物联网。其次，针对传统仓储管理系统的问题，提出了基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统流程优化。最后，在需求分析基础上对系统进行总体和详细设计。其中，包括硬件层、软件层和网络拓扑结构的设计、数据库设计和系统功能模块的设计。系统设计采用Ｂ／Ｓ模式，基于ＪａｖａＥＥ平台，符合分层架构设计思想，具有高内聚、低耦合、可扩展、易维护等特点。

关键词：ＲＦＩＤ；仓储管理；ＪａｖａＥＥ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｔｈｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｇｌｏｂａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｌｏｇｉｓｔｉｃｓｉｎｄｕｓｔｒｙｄｅｖｅｌｏｐｓｒａｐｉｄｌｙ．Ｓｏｔｈｅｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｆｏｒｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏｇｉｓｔｉｃｓ

ｕｓｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ．Ｍｏｓｔｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｂａｒｃｏｄｅｓｃａｎｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｓｌｏｇｉｓｔｉｃｓｗａｒｅｈｏｕｓｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｔｈｅ

ｃａｒｒｉｅｒｏｆｇｏｏｄｓａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｌｏｗ．Ｂａｒｃｏｄｅ

ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｍｏｄｅｍ

ｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｅｎｕｎａｂｌｅｔｏｍｅｅｔａｓｌｏｇｉｓｔｉｃｓｓｙｓｔｅｍｄｕｅｔｏｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｓｕｃｈｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙ，ｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒｇｅｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．

ａＲＦＩＤｉｓｎｅｗｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｓｐｅｅｄ，ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ

ｔｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｉｔｈｏｕｔｈｕｍａｎｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ，ａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔｏｒａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ＲＦＩＤｈａｓｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅａｓｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎ

ａＷａｒｅｈｏｕｓｅｃａｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＲＦＩＤｉｎｗａｒｅｈｏｕｓｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ

ｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｏｒａｇｅ，ｗａｒｅｈｏｕｓｉｎｇ，ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ，ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔｗｏｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｉｔｉｓｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｌｓｏｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｌｏｇｉｓｔｉｃｓｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．

ＴｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｗａｒｅｈｏｕｓｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＲＦＩＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎａｌｙｓｉｓｏｆＲＦＩＤａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓａｔｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄａｂｒｏａｄ，ｑｕｏｔｅｄｔｈｅｋｅｙｋｎｏｗｌｅｄｇｅｗｈａｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｄｅｐｅｎｄｅｄｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＲＦＩＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＲＦＩＤｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ＥＰＣａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗａｒｅｈｏｕｓｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｆｏｒｔｈｅｗａｒｅｈｏｕｓｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＲＦＩＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｏｎｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｏｖｅｒａｌｌａｎｄｄｅｔａｉｌｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈａｒｄｗａｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ

ｄｅｓｉｇｎｅｄｄａｔａｂａｓｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｇｎ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｗｉｔｈＢ／Ｓｍｏｄｅｌ，ｂａｓｅｄＪａｖａＥＥｐｌａｔｆｏｒｍ，

ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｈｉｇｈｃｏｈｅｓｉｏｎ，ｌｏｗｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｓｃａｌａｂｌｅ，ｅａｓｙｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｆｅａｔｕｒｅｓ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＲＦＩＤ；ＷａｒｅｈｏｕｓｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔ；ＪａｖａＥＥ

目录

第一章绪论……………………………………………………………………………１１．１

１．２

１．３研究背景及意义………………………………………………………………………………１国内外研究现状分析………………………………………………………………………．２主要工作与章节安排…………………………………………………………………。３

主要工作…………………………………………………………………３

章节安排…………………………………………………………………３１．３．１１．３．２

第二章ＲＦＩＤ技术概述……………………………………………………………５２．１

２．２姗Ｄ工作原理…………………………………………………………………………５ＲＦＩＤ系统构成…………………………………………………………………………．６

ＲＦＩＤ标签………………………………………………………………６

阅读器…………………………………………………………………．．７

天线……………………………………………………………………．．８２．２．１２．２．２２．２．３

２．３ＥＰＣ架构与物联网………………………………………………………………８

ＥＰＣ编码…………………………………………………………………………………。１０

ＥＰＣ中间件…………………………………………………………………。１０

对象名解析服务（ＯＮＳ）……………………………………………１１

ＥＰＣ信息服务（ＥＰＣ．ＩＳ）……………………………………………１２２．３．１２．３．２２．３．３２．３．４

２．４本章小结………………………………………………………………………………。１３

第三章系统流程设计……………………………………………………………．．１４３．１

３．２

３．３仓储管理系统概念……………………………………………………………１４传统仓储管理系统的问题………………ｊ…………………………………．．１４系统流程设计………………………………………………………………。１５

入库流程………………………………………………………………１６

盘点流程………………………………………………………………１７

出库流程………………………………………………………………１８３．３．１３．３．２３．３．３

３．４本章小结……………………………………………………………………。１９

第四章系统需求分析……………………………………………………………．２０４．１

４．２需求概述…………………………………………………………………………………２０ＵＭＬ需求建模………………………………………………………………………２０

系统用例图…………………………………………………………………。２１

用例活动图…………………………………………………………………………。２２４．２．１４．２．２

４．３本章小结…………………………………………………………………………………３１

第五章系统设计实现…………………………………………………………．３２５．１总体架构设计…………………………………………………………………………．．３２

硬件层设计……………………………………………………………………………．３３５．１．１

５．１．２

５．１．３

５．２

５．３软件层设计…………………………。…………３７网络拓扑结构………………………………………………………………………．３９数据库表设计…………………………………………………………………………．４０功能模块设计…………………………………………………………………………。４４

仓储管理…………………………………………………………………………．４５

报表中心……………………………………………………………………………………４９

基础数据维护………………………………………………………………………４９

系统管理…………………………………………………………………………５２５．３．１５．３．２５．３．３５．３．４

５．４本章小结…………………………………………………………………………………．５３

第六章总结与展望………………………………………………………………５４参考文献………………………………………………………………………………５５致谢……………………………………………………………………………………………．５８

Ｃｏｎｔｅｎｔｓ

Ｃｈａｐｔｅｒ１

１．１

１．２

１．３Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ＲｅｓｅａｒｃｈＢａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄＭｅａｎｉｎｇ…………………………．………………………．．１Ｕｐ－ｔｏ－ｄａｔｅＲｅｓｅａｒｃｈＢｏｔｈＨｅｒｅａｎｄＡｂｒｏｒｄ………………………………．．……．．２ＴｈｅＭａｉｎＷｏｒｋａｎｄＣｈａｐｔｅｒＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ……………．………………………．．３】【．３．１

１．３．２ＭａｉｎＷｏｒｋ……………………………………………………………………………………３ＣｈａｐｔｅｒＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ……………………………………………………………………．．３Ｃｈａｐｔｅｒ２

２．１

２．２ＯｖｅｒｖｉｅｗｏｆＲＦＩＤＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ＯｐｅｒａｔｉｎｇＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＲＦＩＤ………………………………………………………………５ＳｙｓｔｅｍＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＲＦＩＤ…………………………．．…………………………………６

ＲＦＩＤＴａｇ……………………………………………………………………………………．。６

Ｒｅａｄｅｒ…………………………………………………………………………………………．７

Ａｎｔｅｎｎａ………………………………………………………………………………………．．８２．２．１２．２．２２．２．３

２．３ＥＰＣａｎｄｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ…………………………………………………………．８

ＥＰＣＣｏｄｅ……………………………………………………………………………………１０

ＥＰＣＭｉｄｄｌｅｗａｒｅ…………………………………………………………………………．１０２．３．１２．３．２

２．３．３

２．３．４

２．４ＯｂｊｅｃｔＮａｍｉｎｇＳｅｒｖｉｃｅ…………………………………………………………………１１ＥＰＣＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅ………………………………………………………………１２ＣｈａｐｔｅｒＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎ…………………………………………………………………………．１２Ｃｈａｐｔｅｒ３

３．１

３．２

３．３ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｃｅｓｓＤｅｓｉｇｎ………．．．．………．．．．．．．．．………………．．．．．．１４ＣｏｎｃｅｐｔｏｆＷａｒｅｈｏｕｓｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ………………………………．．……１４ＰｒｏｂｌｅｍｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＷａｒｅｈｏｕｓｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ…………………．．１４ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｃｅｓｓＤｅｓｉｇｎ………………………………………………………………………１５

ＩｎｂｏｕｎｄＰｒｏｃｅｓｓ…………………………………………………………………………．．１６

ＣｏｕｎｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ…………………………………………………………………………１７

ＯｕｔｂｏｕｎｄＰｒｏｃｅｓｓ．………．．．．．……………．……………………………………………．１８３．２．１３．２．２３．２．３

３．４ＣｈａｐｔｅｒＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎ…………………………．ｎ…………．ｎ………… ……………………… Ｃｈａｐｔｅｒ４ＳｙｓｔｅｍＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ２０４．１ＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔＯｖｅｒｖｉｅｗ……………………．．…………．．．………………………．．．…… ２０４．２ＵＭＬＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔＭｏｄｅｌｉｎｇ．…………．．．…………．．．………………………．．．…… ２０４．２．１ＳｙｓｔｅｍＵｓｅＣａｓｅ…………………………………………………………………………．２１４．２．２ＡｃｔｉｖｉｔｙＤｉａｇｒａｍｓ…………………………………………………………………………２２４．３ＣｈａｐｔｅｒＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎ……………．．……………………………………．．……………………３１Ｃｈａｐｔｅｒ５ＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ…．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３２５．１ＯｖｅｒａｌｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎ……………．．．…………．．．………………………．．．……．．３２５．１．１ＨａｒｄｗａｒｅＬａｙｅｒＤｅｓｉｇｎ………………………………………………………………．．３３５．１．２ＳｏｆｔｗａｒｅＬａｙｅｒＤｅｓｉｇｎ………………………………………………………………… ３７５．１．３ＮｅｔｗｏｒｋＴｏｐｏｌｏｇｙ………………………………………………………………………．３９５．２ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＤａｔａｂａｓｅＴａｂｌｅ…………．…………………………………４０５．３ＦｕｎｃｔｉｏｎＭｏｄｕｌｅＤｅｓｉｇｎ…………………………．

５．３．１ＷａｒｅｈｏｕｓｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔ………………………………………………………………．４５５．３．２ＲｅｐｏｒｔＣｅｎｔｅｒ………………………………………………………………………………４９５．３．３ＢａｓｉｃＤａｔａＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ………………………………………………………………．４９５．３．４ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ……………………………………………………………………．５２４．５ＣｈａｐｔｅｒＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎ．．．…………．………………………………………．………………… ５３Ｃｈａｐｔｅｒ６ＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｎｄＦｕｔｕｒｅＷｏｒｋ．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５４Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．．．…．．．．．．．．．．…．．．．．．……．．．．．．．．．．…．．．．．．．．．．．．．……．．．．．．．．．．．５５Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔｓ………．……．．…．．…．．．．．．．．．…．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．………．．．．．．．．５８

第一章绪论

第一章帚一早绪论珀化

１．１研究背景及意义

在经济全球化的背景下，现代物流也进入了一个快速发展的轨道。作为连接生产和消费的重要环节，物流被认为企业的“第三利润源”。仓储管理是对仓库及仓库内的物资所进行的管理，是仓储机构为了充分利用其具有的仓储资源，提供高效的仓储服务所进行的计划、组织、控制和协调过程。仓储管理是现代化物流的核心，保证了企业的及时进货、合理库存和发货的响应速度。

仓储管理系统（ＷａｒｅｈｏｕｓｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）是一个实时的计算机软件系统，它能够按照运作的业务规则和运算法则，对信息、资源、行为、存货和分销运作进行更完美地管理，使其最大化满足有效产出和精确性的要求。随着信息化技术的发展，大部分企业已经在使用仓储管理系统。仓储管理系统对于企业提高操作效率、降低库存、制定合理计划、降低成本和提供及时数据分析等方面起到了关键作用，是企业提高运营水平，保持核心竞争力的基础。

在现代化的供应链体系中，仓储管理是供应链管理的核心环节。作为供应链的一种平衡机制，对仓储管理系统也提出了更高的要求。随着自动化程度的高度集中，传统仓储管理系统的弊端也在逐步显现，其数据采集的方式和载体主要还是传统的条形码技术，甚至手工的票据形式。条形码技术虽然成本较低，但具有容易破损、丢失，存储容量小、信息无法更改等缺陷。另外，条形码必须通过人工扫描的方式，才能获取信息，对于大数据量的仓储系统，不能及时响应和数据共享。

ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ），即射频识别，是非接触式自动识别技术的一种。ＲＦＩＤ具有非接触性、存储量大、耐高温、信息可修改、高效和自动化等特点。ＲＦＩＤ系统通过读取电子标签中储存的信息，可实现物体的定位、识别和跟踪，整个过程不需要人工的干预。作为新兴的自动化识别技术，如今已经广泛应用于商业、交通、物流等多个领域。在仓储管理系统中引入ＲＦＩＤ技术，可以很好地解决数据采集的瓶颈。通过ＲＦＩＤ中间件、无线局域网与仓储管理系统实现无缝接入，数据及时推送，信息共享，使整个仓储管理系统数据得到透明

基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统研究与实现

传输。

１．２国内外研究现状分析

从全球范围来看，ＲＦＩＤ技术在各个领域得到了广泛应用，如：仓储管理，门禁识别、食品安全、交通运输等。在美国政府的积极推动下，美国在ＲＦＩＤ软硬件的开发、标准的建立、产品推广方面都走在世界前列。欧洲、日本、韩国等紧随其后，也在ＲＦＩＤ领域进行大量研究，形成了一系列成熟的ＲＦＩＤ产品、规范和解决方案，并在政府部门率先采用ＲＦＩＤ技术，以提高政府的管理效率和服务水平。在硬件层面，飞利浦、西门子等硬件设备厂商都推出了自己的ＲＦＩＤ芯片；在软件层面，各大软件厂商，包括微软、ＩＢＭ、Ｏｒａｃｌｅ、ＳＡＰ都推出了ＲＦＩＤ中间件产品和技术架构方案；在标准层面，目前主要有两大ＲＦＩＤ标准，一种是以美国ＥＰＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔＣｏｄｅ）环球协会提出的ＥＰＣ电子编码体系，另一种是由日本ＵＩＤ（ＵｂｉｑｕｉｔｏｕｓＩＤ）中心提出的ＵＩＤ标准体系，这两大体系都致力于ＲＦＩＤ技术的广泛运用与发展【１Ｊ。根据网舟咨询的市场分析，２０１１到２０１３年全球ＲＦＩＤ市场规模将平稳增长，每年达到１０％以上，国外ＲＦＩＤ行业呈现加速发展的趋势。

在我国，ＲＦＩＤ技术起步较晚，还没有形成完整的ＲＦＩＤ产业链。但是，ＲＦＩＤ近几年在国内的快速发展，已经在各个行业得到了广泛应用，比较典型案例有：全国铁路车号识别系统、航空行李处理系统、城市一卡通应用、二代身份证识别、上海世博会门票等。据赛迪顾问调查显示，２０１１年，在国内物联网应用广泛推动的带动下，中国ＲＦＩＤ市场持续大幅增长。２０１１年ＲＦＩＤ市场规模达到了１５７．１亿元，同比增长４９．２％。中国ＲＦＩＤ产业迎来了难得的发展机遇，已成为全球第３三大市场。而从ＲＦＩＤ的不同频段技术（低频、高频、超高频和微波）分析。我国低频和高频段ＲＦＩＤ技术相对成熟，超高频和微波频段产业链与国外技术有一定差距，超高频、微波ＲＦＩＤ领域还没有形成整体产业能力，但发展迅速。２００７．２０１１年中国ＲＦＩＤ市场规模与增长如图１－１所示【２１。２

第一章绪论

图１－１：２００７．加ｎ年中国ＲＦＩＤ市场规模与增长

１．３主要工作与章节安排

１．３．１主要工作

本文主要从以下几个方面进行研究：

１、研究ＲＦＩＤ技术国内外发展现状，提出在仓储管理系统中引入ＲＦＩＤ技术理论上的可行性和必要性。

２、对ＲＦＩＤ技术的ＥＰＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔＣｏｄｅ）编码标准、硬件基础层、中间件以及消息服务机制进行研究。

３、对基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统整体架构进行分析和设计，包括ＲＦＩＤ硬件基础层、中间件层、仓储管理系统层以及数据库层。

４、采用Ｂ／Ｓ架构，ＪＳＰ技术和ＭｙＳＯＬ数据库对基于ＲＦＩＤ的仓储管理系统进行编码实现。

５、对后续遗留问题的总结，并对系统应用做出展望。

１．３．２章节安排

本文分为六章，具体内容安排如下：第一章绪论，讲述本文的研究背景及意义，国内外的研究现状分析，以及

基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统研究与实现

本文的主要工作和章节安排。

第二章从ＲＦＩＤ的工作原理入手，介绍了ＲＦＩＤ系统构成的各个要素及其功能特点，阐述了ＲＦＩＤ编码体系，对ＥＰＣ编码与物联网架构模式进行分析。

第三章介绍了仓储管理系统的概念，对传统仓储管理系统的问题进行分析，提出了基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统流程优化，包括入库、盘点和出库流程的优化。

第四章系统需求分析，阐述了系统功能需求和非功能需求，并用ＵＭＬ进行需求建模，采用用例图和活动图对需求进行描述，为后续的系统设计实现提供依据。

第五章系统设计实现，在需求分析基础上对系统进行总体和详细设计。其中，包括硬件层、软件层和网络拓扑结构的设计、数据库设计和系统功能模块的设计。

第六章对本文研究进行总结，指出其中不足之处，并对下一步研究指明方向。４

第二章ＲＦＩＤ技术概述

第二章ＲＦＩＤ技术概述

２．１ＲＦＩＤ工作原理

Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技术，又称电子标签、无射频识别即Ⅺ１Ｄ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ

线射频识别，是一种非接触式自动识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。从概念上来讲，ＲＦＩＤ类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而ＲＦＩＤ则使用专用的ＲＦＩＤ读写器及专门的可附着于目标物的ＲＦＩＤ标签，利用频率信号将信息由ＲＦＩＤ标签传送至ＲＦＩＤ读写器。

ＲＦＩＤ系统通常由电子标签（Ｔａｇ）、阅读器（Ｒｃａｄｃｒ）和天线（Ａｎｔｅｎｎａ）三部分组成。其工作原理是：当附着ＲＦＩＤ标签的物体进入识别区域后，读写器发出射频信号，ＲＦＩＤ标签接收到射频信号后，发送存储在芯片中特定格式的信息给读写器，读写器读取信息并解码，将信息发送到后台管理系统进行处理。ＲＦＩＤ系统工作原理如图２．１所示。

读写器天线

◇

计算机控制端电子标签

图２－１：姗Ｄ系统工作原理

基于ＲＦｌＤ技术的仓储管理系统研究与实现

２．２ＲＦＩＤ系统构成

２．２．１ｌ唧Ｄ标签

ＲＦＩＤ标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，可以透过无线电波与读取器之间互相传递资讯，用来回应识别资料给读取器，整个过程无须人工干预。

ＲＦＩＤ标签中的芯片存储一定格式的数据信息，按照不同分类方式，主要有以下类别：

１、按ＲＦＩＤ标签供电形式划分

依据ＲＦＩＤ标签工作所需能量的供给方式的不同，可分为无源标签（也叫被动标签）、有源标签（也叫主动标签）和半有源标签。无源标签本身没有电源，通过线圈与读写器之间的电磁感应供电，使用寿命较长，但信号较弱，传输距离短。有源标签使用内部自带电池供电，传输距离较长，可靠性高，但使用寿命受到电池的限制。半有源标签也自带电池，但是此电池只起到激活系统的作用，标签一旦被阅读器激活，即无需标签内的电池供电，进入无源标签工作模式。

２、按ＲＦＩＤ标签读写性能划分

根据内部使用存储器类型的不同，ＲＦＩＤ标签可以分成只读标签与可读可写标签。只读标签内部只有只读存储器ＲＯＭ（ＲＥＡＤＯＮＬＹＭＥＭＯＲＹ）。ＲＯＭ中存储有标签的标识信息。这些信息可以在标签制造过程中由制造商写入ＲＯＭ中，也可以在标签开始使用时由使用者根据特定的应用目的写入特殊的编码信息。可读可写标签内部的存储器除了ＲＯＭ、缓冲存储器之外，可能有ＲＡＭ（凡蝌ＤＯＭＡＣＣＥＳＳＭＥＭＯＲＹ），用于存储标签反应和数据传输过程中临时产生的数据。

３、按ＲＦＩＤ标签频率划分

按照工作频率的不同，ＲＦＩＤ标签可以分为低频（ＬＦ）、高频（ＨＦ）、超高频（ＵＨＦ）和微波等不同种类。低频标签，其工作频率范围为３０ｋＨｚ～３００ｋＨｚ。典型工作频率有１２５ｋＨｚ和１３３ｋＨｚ。其具有标签成本较低、阅读距离较短、阅读天线方向性不强、外形多样化等特点，主要应用于电子防盗和各种识别系统。中高频标签的工作频率一般为３ＭＨｚ～３０ＭＨｚ。典型工作频率为１３．５６ＭＨｚ。其与阅读器的距离一般小于１米，采用无源方式，其工作能量同低频标签一样，也是通过

第二章ＲＦＩＤ技术概述

电磁感应耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得，主要应用于电子身份证、电子车票等。超高频与微波电子标签，典型工作频率为：４３３．９２ＭＨｚ，８６２（９０２）～９２８ＭＨｚ，２．４５ＧＨｚ，５．８ＧＨｚ。典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用，读写器的发射功率容限，电子标签机读写器的价格等方面。主要应用场合有医疗科研、仓储物流系统、移动车辆识别等。

４、按ＲＦＩＤ标签信息注入方式划分

按ＲＦＩＤ标签信息注入方式的不同，可以将其分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类。集成电路固化式电子标签类的信息一般是在集成电路生产时即将信息以ＲＯＭ工艺模式注入，其保存的信息是一成不变的。现场有线改写式电子标签一般将电子标签保存的信息写入其内部的Ｅ２存储区中，改写时需要专用的编程器或写入器，改写过程中必须为其供电。现场无线改写式电子标签一般适用于有源类电子标签，具有特定的改写指令，电子标签内保存的信息也位于其中的Ｅ２存储区。一般情况下，改写电子标签数据所需时间远大于读取电子标签数据所需时间。通常，改写所需时间为秒级，阅读时间为毫秒级。

２．２．２阅读器

阅读器是指读取或写入ＲＦＩＤ标签信息的设备，其通过天线与ＲＦＩＤ电子标签进行无线通信，从而实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的ＲＦＩＤ读写器包含有ＲＦＩＤ射频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。阅读器天线负责发送数据信号给标签，同时接收标签发送过来的数据信号。另外，阅读器还提供复杂信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。阅读器和ＲＦＩＤ标签之间通过一定的协议进行信息的校验控制，有效防止欺骗问题的产生。

从具体的电路实现角度来说，阅读器可划分为射频模块和基带模块两大部分。射频模块的主要任务是将阅读器欲发往射频标签的命令调制成符合射频标签的工作频率的射频信号，由发射天线将该信号发射出去。另外，射频模块还要对ＲＦＩＤ标签返回的信号进行解调处理，并提取出标签中的数据信息。基带模块的主要任务是将阅读器计算控制单元ＣＰＵ或ＭＰＵ发出的命令编码为便于调制到射

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频信号上的编码调制信号。同时，对经过射频模块解调处理的标签回送数据信号进行解码等处理，并将结果送入读写器计算控制单元【３１。

２．２．３天线

天线（Ａｎｔｅｎｎａ）：它是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。它可以释放无线电信号激发ＲＦＩＤ标签，并且对它进行读写操作，在标签和阅读器间传递射频信号。它一般与阅读器整合在一起，成为手持设备和大型固定设备。

天线按工作频段可分为长波、短波、超短波以及微波天线等：按方向性可分为全向天线、定向天线等；按外形可分为线状天线、面状天线等。在ＲＦＩＤ系统中，天线分为标签天线和阅读器天线两种情况。当前的ＲＦＩＤ系统主要集中在ＬＦ、ＨＦ、ＵＨＦ和微波频段。天线的原理和设计在ＬＦ、ＨＦ和ＵＨＦ频段有根本上的不同。实质上，由于在ＬＦ和ＨＦ频段系统近场区并没有电磁波的传播，因此天线的问题主要集中在ＵＨＦ和微波频段【４Ｉ。

从ＲＦＩＤ芯片的供电方式来分，ＲＦＩＤ天线可以分为有源天线和无源天线两大类。有源天线用于需要电池供电的ＲＦＩＤ系统，系统对其性能的要求较无源天线要低一些，但是其性能受电池寿命的影响很大；无源天线能够克服有源天线的受电池限制的不足，但是系统对天线的性能要求很高。

２．３ＥＰＣ架构与物联网

ＥＰＣ的概念是由美国麻省理工学院的ＤａｖｉｄＢｒｏｃｋ博士和ＳａｎｉａｙＳａｒｍａ教授首次提出。２００３年９月，美国统一代码委员会（ＵＣＣ）和国际物品编码协会（ＥＡＮ）成立了ＥＰＣＧｌｏｂａｌ，许多跨国企业包括微软、ＩＢＭ、沃尔玛、飞利浦也加入了该组织，致力于制定一个全球统一的、开放的ＲＦＩＤ技术规范。ＥＰＣＧｌｏｂａｌ发布了一系列技术规范，包括电子产品代码（ＥＰＣ）、电子标签规范和互操作性、阅读器．电子标签通信协议、中间件软件系统接口、对象名称服务等。

ＥＰＣｇｌｏｂａｌ提出的“物联网”架构是整合现有ＲＦＩＤ技术、通信技术和计算机网络资源，实现供应链中的物品自动识别和信息共享的网络平台，其核心思想是为每一个产品提供全球唯一的电子标识符－ＥＰＣ：通过ＲＦＩＤ技术完成数据Ｒ

第二章ＲＦＩＤ技术概述

的自动采集；电子标签上只存储ＥＰＣ编码，而对应于ＥＰＣ编码的解析通过与互联网相连的服务器来完成［４１。

ＥＰＣ系统主要由ＥＰＣ标签、读写器、ＥＰＣ中间件、ＯＮＳ服务器和ＥＰＣ．ＩＳ服务器等几大模块组成，其基本工作原理如图２．２所示。

１、ＲＦＩＤ读写器通过与ＥＰＣ标签之间的磁场感应，自动读取ＥＰＣ标签的数

据。

２、ＥＰＣ中间件对读取到的ＥＰＣ编码进行过滤和容错等处理，ＥＰＣ中间件与

读写器之间采用通用接口实现，避免了不同厂商读写器的兼容性问

题。

３、ＥＰＣ中间件通过网络连接ＯＮＳ服务器，ＯＮＳ服务器解析ＥＰＣ编码，并

定位ＥＰＣ编码相关的信息储存于哪台ＥＰＣ．ＩＳ服务器。

４、通过ＯＮＳ服务器提供的ＩＰ地址，访问ＥＰＣ．ＩＳ服务器，获取ＥＰＣ编码

信息。

产品管理

图２．２：ＥＰＣ系统架构９

基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统研究与实现

２．３．１ＥＰＣ编码

ＥＰＣ编码是由标头、通用管理者代码、对象分类代码和序列号等数字字段组成的一组数字。其中，通用管理者由ＥＰＣ发布中心统一进行管理，通用管理者代码确保了ＥＰＣ整体系统的延展性。

ＥＰＣ编码基于ＥＡＮ．ＵＣＣ，并在其基础上进行扩展。根据ＥＡＮ．ＵＣＣ体系，ＥＰＣ编码体系分为５种【５ｌ：

１、ＳＧＴ玳：ＳｅｒｉａｌｉｚｅｄＧｌｏｂａｌＴｒａｄｅＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＮｕｍｂｅｒ

２、ＳＧＬＮ：ＳｅｒｉａｌｉｚｅｄＧｌｏｂａｌＬｏｃａｔｉｏｎＮｕｍｂｅｒ

３、ＳＳＣＣ：ＳｅｒｉａｌＳｈｉｐｐｉｎｇＣｏｎｔａｉｎｅｒＣｏｄｅ

４、ＧＲＡ：ＧｌｏｂａｌＲｅｔｕｒｎａｂｌｅＡｓｓｅｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ

５、ＧＩ触：ＧｌｏｂａｌＩｎｄｉｖｉｄｕａｌＡｓｓｅｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ

ＥＰＣ编码具有以下特点：

１、唯一性：ＥＰＣ提供对实体对象的全球睢一标识，一个ＥＰＣ代码只标识一个实体对象。

２、科学性：结构明确，易于使用、维护，又能同时提供实体对象的惟一标识。３、可扩展性：ＥＰＣ编码地址空间是可扩展的，具有足够的冗余，确保了ＥＰＣ系统的升级和可持续发展。

４、兼容性：ＥＰＣ编码标准与目前广泛应用的ＥＡＮ．ＵＣＣ编码标准是兼容的，ＧＴＩＮ是ＥＰＣ编码结构中的重要组成部分，目前广泛使用的ＧＴＩＮ、ＳＳＣＣ、ＧＬＮ等都可以顺利转换到ＥＰＣ中去。

５、国际性：编码标准全球协商一致，并采用全数字形式，不受地方色彩、语言、经济水平、政治观点的限制，具有国际性。

６、安全性：ＥＰＣ编码与安全和加密技术相结合，保证了安全传输、存储和实现，具有高度的保密性和安全性。

２．３．２ＥＰＣ中间件

ＥＰＣ中间件是一种基础软件，位于企业应用软件和ＲＦＩＤ基本系统之间，是连接读写器和应用软件的桥梁，为应用软件和ＲＦＩＤ系统之间提供具有标准程序接口和协议的通信服务。ＥＰＣ中间件能够屏蔽应用层和网络协议的差异，为各种１０

第二章ＲＦＩＤ技术概述

具体应用提供多种通讯机制，并提供相应的平台以满足不同领域的需要。ＥＰＣ中间件的意义在于为上层的企业应用软件提供了统一的开发环境，避免了因应用软件直接面对各种不同的ＲＦＩＤ系统而造成的兼容、适配性问题。另外，ＥＰＣ中间件还可以对ＲＦＩＤ标签数据进行过滤、分组和计数，以减少网络传输的信息流量，并防止错误读取、漏读和多读信息。ＥＰＣ中间件模型如图２．３所示１６１。

应用程序层

么∑

弋夕

中间件层

（数据过滤与处理、阅读器控制）Ｉ｜

｛｝

读写器层

（协议处理、防碰撞）

｛｝

电子标签｛｝电子标签｛｝电予标签

图２．３：ＥＰＣ中间件模型

２．３．３对象名解析服务（ＯＮＳ）

对象名解析服务（ＯＮＳ）是一个分布式的网络服务系统，基本原理类似于域名解析服务（ＤＮＳ）。在ＯＮＳ系统中，ＥＰＣ编码被映射成一个或多个互联网地址，这些地址标识一个ＥＰＣ信息服务（ＥＰＣ．ＩＳ），在ＥＰＣ．ＩＳ中，可以获取ＥＰＣ编码对应的产品基本信息和更详细的一些服务资源，从而为供应链的各个环节提供决策分析和产品信息追溯等所需要的数据来源。ＯＮＳ提供静态和动态的两种内容服务。静态服务可以返回物品制造商提供的ＵＲＬ，动态服务可以顺序记录物品在供应链上移动过程的细节。ＯＮＳ体系结构基于Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ模式，主要由映射信息、０ＮＳ服务器和ＯＮＳ

基于ＲＦＩＤ技术的仓储管理系统研究与实现

解析器三部分组成。为了方便管理，映射信息分布式存储于不同层次的ＯＮＳ服务器中。ＯＮＳ服务器接受查询请求，并返回ＥＰＣ对应于ＥＰＣ．ＩＳ服务器的网络地址。ＯＮＳ解析器获取ＥＰＣ编码，并向ＯＮＳ服务器提交查询请求，以获取所需的ＥＰＣ．ＩＳ服务器的网络地址，ＯＮＳ工作原理如图２－４所示【９１。

器

图２．４：ＯＮＳ工作原理

ＥＰＣ信息服务（ＥＰＣ．ＩＳ）２．３．４

ＥＰＣ．ＩＳ是一种可以响应与ＥＰＣ相关的规范的信息访问和信息提交服务。ＥＰＣ．ＩＳ为ＥＰＣ数据提供了一个模块化、可扩展的数据和服务接口，促成单一标准的采集和分享信息的方式，并保持行业和组织特定应用的灵活性，使得ＥＰＣ的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享。

ＥＰＣ．ＩＳ与ＥＰＣ中间件进行数据交互，返回以实体标记语言（ＰＭＬ）表示的产品信息。ＰＭＬ（ＰｈｙｓｉｃａｌＭａｒｋｕｐＬａｎｇｕａｇｅ）是基于ＸＭＬ的物理标记语言，是产品静态和动态信息的载体。ＥＰＣ．ＩＳ的内部结构包括三个层次，即信息模型层，服务层和绑定层【６】。信息模型层指定了ＥＰＣ．ＩＳ中包含的数据类型，数据的抽象结构和数据的含义；服务层指定了ＥＰＣ网络组件与ＥＰＣＩＳ数据进行交互实际的接口；绑定层定义了信息的传输协议，比如ＳＯＡＰ或者ＨＴ＇Ｉ＇Ｐ。

ＥＰＣ．ＩＳ有两种运行模式，一种是ＥＰＣ．ＩＳ信息被已经激活的ＥＰＣ．ＩＳ应用程序直接应用；另一种是将ＥＰＣ．ＩＳ信息存储在资料档案库中，以备今后查询时进行检索。独立的ＥＰＣ．ＩＳ事件通常代表独立步骤，比如ＥＰＣ标记对象Ａ装入标

１２

第二章ＲＦＩＤ技术概述

记对象Ｂ，并与一个交易码结合。对于ＥＰＣ．ＩＳ资料档案库的ＥＰＣ．ＩＳ查询，不仅可以返回独立事件，而且还有连续事件的累积效应，比如对象Ｃ包含对象Ｂ，对象Ｂ本身包含对象Ａ。

２．４本章小结

本章对ＲＦＩＤ技术和理论进行了概述，为后续系统分析和设计提供理论依据。首先，从ＲＦＩＤ工作原理出发，引入对ＲＦＩＤ的认识。然后，介绍了ＲＦＩＤ系统构成，包括ＲＦＩＤ标签、阅读器和天线等。最后，对基于物联网的ＥＰＣ架构模式进行分析，包括ＥＰＣ编码、中间件、对象名解析服务、ＥＰＣ信息服务等元素。

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