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浙江工业大学硕士学位论文 基于r f i d 技术的高档酒类防伪系统研究 摘要 现今葡萄酒扩展成全球性的饮品，越来越普及，经研究发现装在橡木桶的葡萄酒 会变得更好喝，使得橡木桶成为酿造与培养葡萄酒重要工具。现在，几乎所有作为酒 类培养的木桶都是用橡木桶制成的。橡木桶酿制葡萄酒的熟化过程中，常需移动翻转 橡木桶的存放位置。因此橡木桶的管理信息系统开发，变为一新创的研究主题。 目前r f i d 技术应用范围相当广泛，中国已有越来越多的企业及研究、学术机构投 入r f i d 的研发、制造及创新应用，以创造我国r f i d 产业竞争力。经研究调查发现， 对酿酒商来说，酒桶库存管理与酒的酿酒制造过程及酒类质量安全上的管理是酿酒商 尝试创新解决的问题。 针对目前制酒厂对于酒桶库存管理、酿酒过程信息建立的迫切需求，本文结合 r f i d 技术及数据库管理展开了如下工作： ( 1 ) 深入研究橡木桶酿酒过程，订立数据库重要参数。用以管理高级葡萄酒的生 产制造过程的一些重要参数( 如采摘、破皮去梗及浸皮发酵、榨汁、酒槽培养、橡木 桶培养及澄清) 。 ( 2 ) 建立高级酒类r f i d 识别管理。以r f i d 无线通信科技技术，开发高级葡萄 酒信息管理系统，提供酿酒制造商制造过程的管理，让消费者能充分获得高级酒类制 造过程信息，提高产品特色和附加价值。 ( 3 ) 运用数据库精确掌控每个橡木桶培养过程中的酒类质量，建置识别与管理系 统。将繁琐的高级酒类产销履历记录过程，建置成在线记录系统，其目的是提供给消 费者信息透明化及制造商橡木桶能有效管理。 本研究的系统功能包括信息展示平台、防伪平台及生产管理平台。通过这三个平 台，可以发挥识别防伪、产品信息显示及远程多元查询的优点。 整体而言，此系统的建立，可以提高高级酒类的预防假酒功能，亲和人机接口即 可显示的高级酒类产品信息可以提高客户对产品高级及质量保证的认同感，进而增加 了高级酒类的附加价值及营销效益。 关键词：射频识别，数据库，橡木桶，葡萄酒，网页查询功能 浙江工业人学硕士学位论文 r e s e a r c ho fh i g h g r a d ew i n ea n t i f a k es y s t e m b a s e do nr f i dt e c h n o l o g y a b s t r a c t n o w a d a y s w i n ei sm o r ea n dm o r ep o p u l a ra n dh a sb e e nag l o b a l “n k r e s e a r c hf o u n d t h a tt h et a s t eo fw i n ei no a kw i l lb eb e t t e r , w h i c hm a k e st h eo a kb ea ni m p o r t a n tt o o lf o rw i n e b r e w n o wa l m o s ta l lo ft h eb a r r e lf o rw i n ei sm a d eb yo a kb a r r e l s d u r i n gt h ea g i n gp r o c e s s o fw i n ew i t ho a kb a r r e l s ，l o c a t i o no ft h eo a kb a r r e l so f t e nb ec h a n g e d a l s ot h em a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mf o ro a kb a r r e l sr u m si n t ob ean e wr e s e a r c ht o p i c a p p l i c a t i o ns c o p eo fr f i dt e c h n o l o g yi sq u i t ew i d e s p r e a da tp r e s e n t m o r ea n dm o r e e n t e r p r i s e sa n di n s t i t u t i o n so fr e s e a r c ha n da c a d e m i c sg i v et h e i rr e s e a r c ho nr f i d ，t oe n h a n c e t h er f i di n d u s t r i a lc o m p e t i t i v e n e s si nt h e i rc o u n t r y t h es u r v e yf o u n dt h a tt h em a n a g e m e n t o fw i n eb r e w i n ga n dt h eq u a l i t ys a f e t yi sa ni m p o r t a n tp r o b l e m c o n s i d e r i n go fu r g e n tn e e d sf o rt h eb a r r e li n v e n t o r ym a n a g e m e n ta n dt h ew i n eb r e w i n g i n f o r m a t i o ns e a i n g ，t h ef o l l o w i n gw o r k sh a v eb e e nf i n i s h e db a s eo nt h er f i dt e c h n o l o g ya n d t h ed a t a b a s em a n a g e m e n tm e t h o d ( 1 ) p r o c e s so fo a kb a r r e l sb r e w i n gw a sa n a l y s i s e d ，t h e nt h ek e yp a r a m e t e r so fw i n e m a n u f a c t u r ew a ss e tu p t h e s ei m p o r t a n tp a r a m e t e r sw e r em a n a g e d ，s u c ha sp i c k i n g ，b r e a k t h es k i nt oi n f a r c t i o na n dl e a c h i n gf e r m e n t a t i o n ，j u i c ep r o c e s s i n g ，w i n es k i ns l o tt r a i n i n g ，o a k b a r r e l sc u l t i v a t i o na n d c l a r i f y ( 2 ) n e ws e n i o rw i n el 讧i d i d e n t i f i c a t i o n m a n a g e m e n tw a se s t a b l i s h e d a d v a n c e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mw a sd e v e l o p e dw i t hw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nf r i d t e c h n o l o g y , t h es y s t e mm a k et h eb r e w e rm a n a g ef o rw i n em a n u f a c t u r ea n dt h ec o n s u m e r o b t a i nt h em a n u f a c t u r ei n f o r m a t i o ne a s i l y , a l s oi tc o u l db eh e l p f u lt oi m p r o v ep r o d u c tf e a t u r e s a n dv a l u ea d d e d ( 3 ) b yu s i n gt h ed e v e l o p e dd a t a b a s e , t h eq u a l i t yo fe a c ho a kb a r r e lw i n ec o u l db e c o n t r o l l e de f f i c i e n t l yd u r i n gm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ，t h e na ni d e n t i f i c a t i o na n dm a n a g e m e n t s y s t e mw a sd e v e l o p e d i no r d e rt o p r o v i d ec u s t o m e r sw i t hg r e a t e rt r a n s p a r e n c ya n d m a n u f a c t u r e ro a kb a r r e l sf o rm a n a g ep r o c e s s ，趾r e s u m er e c o r dw a si n s e r t e dt oo n l i n er e c o r d s y s t e m ，t h i sm a d es e n i o rw i n ep r o d u c t i o na n dm a r k e tw i l lb eat e d i o u sp r o c e s s d e v e l o p e ds y s t e mi nt h i sw o r ki n c l u d e st h r e ep l a t f o r m sa st h ef u n c t i o n so fw e b p a g e d i s p l a y , a n t i c o u n t e r f e i td e t e c t i o n ，a n dm a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n t b yu s i n gt h e s ep l a t f o r m s ， i tc o u l db r i n gt h ea d v a n t a g e so fc o u n t e r f e i tw i n ep r e v e n t i o n ，e a s ya c c e s si n f o r m a t i o n , a n d r e m o t em u l t i - q u e r y i i 浙江丁业大学硕士学位论文 g e n e r a l l y , t h i ss y s t e mh e l p st oe s t a b l i s hi nt h ec u s t o m e r 8 1 1u n d e r s t a n d i n go ft h ef i n e n e s s a n dq u a l i t yc o n t r o lo ft h ep r o d u c t ，w h i c hi n c r e a s e st h ea d d - o nv a l u e , a n dm a r k e t i n g e f f e c t i v e n e s s k e y w o r d s ：r f i d ，d a t a b a s e ，o a kb a r r e ，w i n e ，w e b p a g es e a r c hf u n c t i o n i i i 浙江工业大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 前言 全世界有近8 0 0 万公顷的葡萄园，其中酿酒葡萄的种植面积超过6 0 0 万公顷，每 年生产2 9 0 亿公升的葡萄酒。现今葡萄酒扩展成全球性的饮品，越来越普及，全世界 葡萄酒产值达2 0 0 亿美元。经研究发现装在橡木桶的葡萄酒会变得更好喝，使得橡木 桶成为酿造与培养葡萄酒重要工具。现在，几乎所有作为酒类培养的木桶都是用橡木 桶制成的。橡木桶酿制葡萄酒的熟化( a g i n g ) 过程中，常需移动翻转橡木桶的存放位 置。因此橡木桶的管理信息系统开发，变为一新创的研究主题。 目前r f i d 技术应用范围相当广泛，其应用领域包含门禁管制、医辽应用、仓储管 理、防伪应用、交通运输、军方应用等等各种产业。而中国已有越来越多的企业及研 究、学术机构投入r f i d 的研发、制造及创新应用，以创造我国r f i d 产业竞争力。经 研究调查发现【l - 4 1 ，对酿酒商来说，酒桶库存管理与消费者对酒的酿酒制造过程及酒类 质量安全上的管理是酿酒商尝试创新解决的问题。 1 2 葡萄酒的背景介绍 1 2 1 酿酒葡萄的地理分布 因历史的因素，葡萄酒的生产和消费主要集中于欧洲。特别是在西欧，葡萄酒的 生产与消费占全球的三分之二。其中前三大生产国意大利、法国、和西班牙的产量就 超过全球产量的半数。9 0 年代中期开始葡萄酒流行风靡全球，葡萄酒成为餐宴中常备 的美酒文化。 欧洲是全世界最重要的葡萄园生产地。气候温和的环地中海区是欧洲葡萄园的主 要集中地。在法国东南部、依比利半岛、意大利半岛以及巴尔干半岛上，葡萄园几乎 随处可见。法国除了沿地中海地区外，南部各省气候温和、葡萄园密布。中欧多山 地，种植区多限于向阳斜坡。东欧各国中，保加利亚、罗马尼亚和匈牙利是主要生产 国。俄罗斯和乌克兰的葡萄酒产区主要集中在黑海沿岸。北美的葡萄园几乎全部集中 在美国的加州、纽约州以及西北部，墨西哥和加拿大只有零星的种植。亚洲葡萄酒的 生产以中国最为主要，酿酒葡萄集中在山东、河北两省。另外日本、土耳其、黎巴嫩 和印度也有产少量的葡萄酒【2 1 。 1 2 2 葡萄酒的储存 橡木桶使用在葡萄酒的储存和熟成已有2 0 0 0 年的历史。长久以来酿酒师深知橡木 桶除了能突显葡萄酒原有的果香，且因橡木桶本身的作用，使得葡萄酒的口感较柔 顺，风味更为复杂，结构更为平衡【1 3 1 引。 浙江工业人学硕士学位论文 橡木桶除了能帮助葡萄酒成熟，从橡木中吸取单宁与香气，也可以加速杂质的排 除。酿酒师每年为葡萄酒换桶四次，通常是3 个月换1 次，其目的是将纯净的酒与底 部的沉淀杂质分开【1 9 - 2 4 。发酵过后的葡萄酒含有二氧化碳，装桶后的第一年，通常不 会塞住桶孔，以便让新酒中的气体慢慢散尽，经过些许时日，橡木桶才会完全密封起 来。而这段过程中，桶中的酒逐渐渗入橡木板中，并从橡木板的毛细孔中吸取空气中 的氧气，极微量的氧气有效地帮助新酒成熟老化，改善葡萄酒的质量。但一年下来的 蒸发作用及去除杂质作业也会使桶中的葡萄酒损失1 5 左右 2 4 - 2 9 1 。 1 3r f i d 技术探讨 r f i d 的中文名称为无线射频识别系统( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) ，是一种 非接触式自动识别系统，利用无线电波来传送识别资料。r f i d 系统架构可分为标签 ( 标签) 、读取器( r e a d e r ) 与应用程序数据库计算机系统三大部分。标签上装有电 路，不需要电池。由于读取机从一段距离外问歇发射能量给标签时，标签上的电路即可 感应通电，与读取机交换讯息。标签基本上是在一块硅芯片上加装简单的天线，然后以 玻璃或塑料组件封装而成，所以进行识别工作时不需人工介入，可以在油渍、高粉尘 量的恶劣环境中运用 3 0 - 3 5 】。 1 3 1r f i d 通讯方式 r f i d 的原理是由传感器持续发射射频讯号，当r f i d 电子标签进入感应范围时， 就会产生感应电流以获得运转所需的电力，并响应消息给读取器【3 6 。3 8 1 ( 如图1 1 ) 。以被 动式的标签为例，未进入传感器的感应范围时，标签是完全静止的；当标签进入感应范 围时，才会转为启动的状态。感应器不只供给标签电力，像时间参数等资料也是通过传 感器来传送。 天线 图1 1r f i d 工作原理 1 3 2r f i d 系统组成介绍 ( 1 ) 读取器( r e a d e r ) 读取器是一种读或写只读装置，利用高频电磁波传递能量与讯号，一台典型的读 取器包含有高频模块( 发送器及接收器) 、控制单元，以及与应答器相运接的耦合组 2 磅臼 浙江工业大学硕七学位论文 件。电子标签的识别速率每秒可达5 0 个以上，可以利用有线或无线通信方式，与应用 系统结合使用。此外，许多读取器都还配有附加的接口( 如r s 2 3 2 ，r s 4 8 5 等) ，以便 将所得的资料迸一步传输给另外的系统( 如个人计算机、机器人控制装置等) 3 9 - 4 0 】。 ( 2 ) 电子标签t r a n s p o n d e r ( 标签) 种类 1 ) 只能读取不能作任何写入，这是最基本类型的电子标签，在出厂时就将e p c ( e l e c t r o n i cp r o d u c tc o d e ) 写入芯片，并且无法对e p c 做更改。 2 ) 只可写入一次这是可写入一次的电子标签，这一种标签在出产时不会写入资 料，购买的厂商可以利用编码器加入信息。像w a l m a r t 要求其供货商使用的就是这种 的电子标签。 3 ) 可读写这是可重复读写的电子标签，适合用来储存货品编码外的很多资料，例 如有效同期、产地或其他编号等。由于所写入的资料会较多，所以标签内存容量也较 大。 4 ) 内附c p u 是一种内附感应装置的电子标签，除了拥有读写功能外，感应装置 还可以感应外部环境数据。 5 ) 内附电池主动式标签又称为有源标签，内建电池，可利用自有电力在标签周围 形成有效活动区，主动侦测周遭有无读取器发射的呼叫信号，并将自身的资料传送给 读取器【”- 4 0 ，如表1 1 。 表1 - 1 标签种类及规格 主动式标签 被动式标签 规格 电源内建电池 电磁感应或微波 读取距离5 1 0 0 公尺3 公尺以下 内存 6 4 k - 12 8 k b i t s 体积大小 使用寿命 2 7 年 1 0 年 技术成熟度低高 价格 2 6 - 6 0 元1 0 3 0 元 r f i d 芯片标签在分类上可以按照供电方式、依频率分类和标准来做区分，分别如 下 4 1 - 4 3 i 1 ) 按供电方式区分 主动式标签( a c t i v e 标签) 主动式标签本身附带有电池，能够主动将电子讯号 通过无线电传递到读取器，读取距离较长，可储存较多资料。但由于生产成本较高， 因此大多运用在货柜、国防上，以高单价及远传输距离为主。 半主动式标签( s e m i a c t i v e 标签) 半主动式标签也装有电池，但是平常是以电 池维持标签内部芯片的工作，当与读取器通讯时，则会变更以读取器所传递的能量， 经过电容转换成所需电源后，再进行通讯。 3 浙江工业人学硕士学位论文 被动式标签( p a s s i v e 标签) 被动式标签则不具有电池，主要是利用读取器传输 到标签的能量，再经过电容器产生足够工作的电源，并将标签内部的信息以无线电波 回传给读取器。被动式标签为只读且不可重复使用，价格相对较便宜且使用寿命较 长。 2 ) 按标准区分 标签按照标准来做区分，可以依照e p cg l o b a li n c 和u b i q u i t o u si dc e n t e r 这两个组 织来做比较。早期的标签由于缺乏一致性的标准，所以各家厂商所生产出来的标签在 频率的使用上或者是其他特性上都无法互相沟通。近期许多组织针对这个问题开始制 定相关的标准，e p cg l o b a li n c 。u b i q u i t o u si dc e n t e r 则将标签更细分为九个等级。虽 然标签的分级目前仍未统一，但有了这两大组织的标准，厂商即可以选择适合的规范 来生产。而且消费者也能够选择所需要的标签来使用，不管是任何厂商所生产的标 签，只要符合规范的标准就能够达到不同系统可以互相沟通的目的。 ( 三) 应用程序( a p p l i c a t i o n ) 数据库 计算机系统应用系统为整个射频识别系统的主要核心即是射频识别的应用平台与 资料处理核心，用以进行较深入的资料区辨与后续运用，如把已读取的资料通过数据库 ( d a t a b a s e ) 整理、分析、决策等，或者通过后端的通讯网路传送给射频识别系统建构 外的装置或用户。 1 3 - 3r f i d 使用频率比较表 r f i d 传输频率可分为6 种，分别为低频l f ( 1 2 5 1 3 4 k h z ) 、高频h f ( 1 3 5 6 m h z ) 、超高频u h f ( 4 0 0 l ，0 0 0 m h z ) 、微波m i c r o w a v e ( 1 g h z 以上) ，以超 高频技术较先进，其应用效果、稳定度最好。1 3 5 k 以下在大数国家属于开放频段，不 涉及法规开放和申请的问题，因此使用最广泛，主要应用在防盗追踪、宠物、门禁管 制。 1 3 4r f i d 与条形码差异性比较 条形码型标签只有读取的功能，而没有写入的能力，并且需要对准读码机、一次 只能读一个、且条形码标签容易破损；而r f i d 具有可读写性、使用时不需对准标签、 同时可读取多个、坚固全天候使用，可不需人力介入操作，并且r f i d 可多次的重复使 用，如表1 2 。 传统的方法必须先一一将商品的条形码面对着读码机才能扫读资料；但是r f i d 仅 需在一定的距离范围内便可以快速地收到商品标签的无线讯号，经由此种传输方式将 资料送达遍布在卖场中各处( 包括货架、收银台) 的读取器，它们使检查商品的程序 变得很快，成为智能型货架( s m a r ts h e l f ) ，进而发展出立即自助结账( i n s t a n ts e l f - c h e c k o u t ) 。未来读码机还可能会被装在购物推手上、物流仓库中等处，使企业可以全 程追踪供应链当中的状况。r f i d 标签的功能可以在商品结账以后给予转变，例如可以 4 浙江工业大学硕士学位论文 自动提供家里的冰箱控制用多少温度来储存食物，成为新的智能型商品( s m a r t g o o d s ) 。 表1 - 2r f i d 与条形码比较 功能条形码式标签r f i d 电子标签 资料更新 印刷的后就无法更改 可不限制次数地新增、修改、删除储存的资料 在近距离而且没有物体阻挡f ， 无线电波的范同内，即可传递讯号。通信距离与 资料辨读 使扫描光源照射在条形码上才能 对环境变化的忍受度和耐污度都较条形码高。 辨读 重复性使用 常随着商品的寿命结束而结束本身资料可更新冈此可以重复不断地使h j 。 同时读取资料 一次只能读取单一条形码资料可同时间识别读取数个r f i d 标签 数 读取方面皆有密码保护高度安全性的保护措施使 安全性固定条形码( 较不安全) 的不易被伪造及变造 资料的储存容 一维条码的容量是数十b y t e s 二维条形码最人的容量可储存数 最大的容量可达数m e g a b y t e s 量大小 千b y t e s 条形俏而要靠人上读取所以可 资料正确性r f i d 标签可传递资料并作为货品的追踪与保全。 能会有人为疏失的可能性。 1 3 5r f i d 取代条形码的关键 r f i d 技术的开发包括有硬件、软件、与通讯协议( p r o t o c o l s ) 以及用来描述对象 信息的语言( l a n g u a g e ) 等，同时系统还需要一个开放的标准规格，若结合网际网路 的应用，则可以提供给各大企业者能够随时随地清楚掌握货物的数量信息与状况，掌握 物流与信息流。网路造就了企业内、外大量分享信息的便利环境，它也能延伸功能而提 升企业从商店货架、到库房与工厂来追踪产品状况的效率。通过读取器的设置，能自动 执行对象信息沟通，例如若在库房里的每一个装卸货月台门口装置读取器，就会即时自 动搜集进出货的状况。企业若能自动、精确地、搜集各地货品的资料时，则因省时省 力，并提高服务效率和质量，必可为企业带来大量的利益。 1 3 6r f i d 标准规格 目前r f i d 标签与读取器的标准并未统一，因此不同厂商的设备，所使用的通讯协 议、资料的格式等都不一定相同，这同时也导致各家厂商的设备无法兼容。另外，各 家厂商选择的r f i d 工作频率也不同，从早期的1 2 5 k 1 3 6 k h z 频段，到目前实际应用 较为广泛的1 3 5 6 m h z 频段也都有厂商使用。而很多厂商目前也开始往2 4 g h z 频段和 8 5 0 m h z 9 3 0 m h z ( u h f ) 频段发展，主要着眼在此频段的使用上传输距离较长而且抗 干扰性能较佳。 因此为了推广r f i d 的相关应用，订定共通的标准是必须的。目前有许多国际组织 积极参与并制定r f i d 的相关技术规范。在r f i d 的标准化规范中，主要区分有通讯协 浙江工业大学硕士学位论文 议、标签编码、应用系统接口等几个项目。现阶段r f i d 系统标准的制订组织中，以国 际通用的i s o 、美国的e p cg l o b a l 以及日本的u b i q u i t o u si dc e n t e r 这三个组织较为积 极。以下分别为三个r f i d 推广组织和所制定的标准。 ( 1 ) e p cg l o b a li n c e p c g l o b a li n c 于2 0 0 3 年1 1 月成立，主要e a ni n t c m a t i o n a l 和u c c ( u n i f o r m c o d ec o u n c i l ) 所合资的非营利组织。成立初期，接手了e p c ( e l e c t r o n i cp r o d u c t c o d e ) 的研发与管理。e p cg l o b a li n c 的前身是麻省理工学院于1 9 9 9 年成立的a u t o i d c c n t e r 。该组织结合了全球主要的零售商业者，以零售业为出发点的构想下，延伸麻 省理工学院的自动化识别系统( a u t om a f i ci d e n t i f i c a t i o n ) 的研究，而这项技术主要是 扩大研发在第二次世界大战已使用的r f i d 科技，将相关技术应用于物流领域。而在 2 0 0 3 年1 0 月，a u t o i dc e n t e r 将e p c 移转给e p cg l o b a li n c ，e p c 也正式进入到商业 应用阶段，由e p cg l o b a li n c 。除了继续e p c 技术的研发与全球推广工作外，同时 e p cg l o b a li n c 。也负责管理维护e p c 编码和网路( 如图1 2 ) 以及e p c 的注册等工 作，期望可以将e p c 发展成为全球通用标准。 制造商 批准处访问控制服务中心 用户终端分销商 图1 2e p cn e t w o r k 架构图 e p cg l o b a li n c 在第五份文件中定义了读取器的架构，包含了界定标签读取器与符 合e p c 标准相关软件的间的协议，包括s a v a n t 在内的讯息沟通与协议方式。第六份文 翟 浙江工业大学硕士学位论文 件则定义s a v a n t 的架构，s a v a n t 服务器主要扮演e p c 的地区储存库与运接信息的角 色，支持使用p m l 语法，并负责收集、储存r f i d 读写器发射的e p c 信息并采取相对 应的行动。s a v a n t 系统就像是e p c 系统中的作业平台。因为e p c 的设计是让物流环节 中的每一项产品都拥有一个d ，而这些i d 信息就能够在一个共享的平台上相互沟 通，所以系统中必须设置一个可以处理大量数据，并提供快速的过滤和监控功能的平 台，这平台就是所谓的s a v a n t 。而s a v a n t 也可以作为后端系统的沟通接口，提供应用 软件如：e r p 、c r m 、s c m 等与系统沟通。 当网路上任何一个读取器读取到具有e p c 编号的标签时，e p c 号码即会被输入至 s a v a n t 主机中，而s a v a n t 主机接着就会运线到o n s 系统中查询出该项产品的信息存放 的j 下确位置。接着o n s 会将s a v a n t 主机运结到存放该项产品信息的档案库中，s a v a n t 主机再将资料送至e p c 主机。当资料送达后，e p c 主机即能够使用p m l 语言与后端 的应用系统进行沟通。另外，系统也可以通过o n s 的搜寻功能找到附有标签的物品所 在的位置，并进行相关的后续处理动倒4 卯。 ( 2 ) u b i q u i t o u si dc e n t e r u b i q u i t o u si dc e n t e r 是于2 0 0 2 年1 2 月所成立，主要是以东京大学阪村健教授所带 领的t r o n 项目计划为主而发展出来的组织。除了阪村健教授的网路研究所外还有 n e c 、大日本印刷、日立制造所等日本国内相关社团与组织结合而成【2 5 之7 】，其u i d 架 构图，如图1 3 。 u b i q u i t o u si dc e n t e r 的r f i d 系统的工作主要频段是以2 4 5 g h z 和1 3 5 6 m h z 为 主，并依照技术和功能将r f i d 标签做了更详细的分类。在u b i q u i t o u si dc e n t e r 所规 划的文件中，分别规范通信协议和频率等规格，以便进行认证。u b i q u i t o u si dc e n t e r 的目的在于能够确保不同厂商所生产的标签与读取器的间能够相互通信。而且在所规 范的c l a s s 5 和c l a s s 6 等级的规格中，还规划了内置电池和发电装置，不需要外部供电 就可以发送讯号的等级。另外，在编码方面，规范中提出u i d 的编码方式，u i d 编码 长度为1 2 8 位，根据使用者的需要可以依序扩充至2 5 6 、3 8 4 或5 1 2 位。o 肛1 1 这1 2 b i t s 主要是识别码，1 2 - - 6 3 这5 2 b i t s ，主要是存放j a n c o d e 。而6 4 1 2 7 这6 4 b i t s ，可以存放 唯一的识别码。另外，由于u i d 包括转换时的替代方法和标签以外的规则都有做适当 的规范，所以u i d 和e p c 比较起来，u i d 的规范较为完整。 ( 3 ) i s o ( i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r do r g a n i z a t i o n ) 目前有很多的r f i d 商品是依照i s o 通讯协议标准来制作。i s o 分别规划出 i s 0 1 0 3 7 4 、i s 0 1 1 7 8 4 1 1 7 8 5 、i s 0 1 4 4 4 3 、i s 0 1 5 6 9 3 、i s 0 1 8 0 0 0 等一系列有关r f i d 的 标准( 如表2 7 ) 。i s 0 1 1 7 8 4 和i s 0 1 1 7 8 5 主要是运用在动物识别领域：i s 0 1 0 3 7 4 运用 于容器识别标准。而在非接触式智能卡标准方面，i s 0 1 0 5 3 6 规范了近耦合卡( c l o s e c o u p l i n gc a r d ) ，i s 0 1 4 4 4 3 规范了近傍型卡( p r o x i m i t yc a r d ) 以及i s o l 5 6 9 3 规范了近 距型卡( v i c i n i t yc a r d ) ，i s 0 1 8 0 0 0 规范了货品供应链标准，而i s o 所制定的技术规范 主要集中在通讯协议的规范，表1 3 针对几种常用的标准作了解释。 7 浙江l ：业人学硕+ 学位论文 亘器照 ，：彳鬈一 一”1 ，熏黧趴 | ；农场 l医l 一浚虑 l生产确 l1 。旦l 静嬲l 簧” l 二| 基里| 耋 l5 赫 l 、姜献芯漱，| 嘲一融一l 麟 图1 3u i d 架构图 表1 3i s o 常 j 标准 序号标准名称运用范围 li s o l 0 3 7 4 航空货物标准 2i s 0 1 0 5 3 6 非接触式近耦合智能卡标准 3 i s o l l 7 8 4 1 1 7 8 5 动物识别标准 4i s 0 1 4 4 4 3 非接触式智能卡标准 5i s 0 1 5 6 9 3 近距卡标准 6 i s 0 1 8 0 0 0 个体对象识别标准 1 ) i s 0 18 0 0 0 i s o 规划了一系列的1 8 0 0 0 的标准，主要是规范物流的管理。例如以1 3 5 6 m h z 为 频段的i s 0 1 8 0 0 0 3 和以u h f 为频段的i s 0 1 8 0 0 0 6 属于同一系列。其中i s 0 1 8 0 0 0 6 和 e p c 的架构标准非常的类似，差别只在于i s o 目前只有定义彼此间所使用的a i r i n t e r f e r e n c ep r o t o c o l 而己，但并不规范标签、读取器和其它主机设备的标准，因此和 e p c 系统比较起来，较有弹性也有比较多的应用范围。 2 ) i s o 】4 4 4 3 浙江工业大学硕士学位论文 i s 0 1 4 4 4 3 主要是在规范非接触式r f i d 智能卡的标准。i s 0 1 4 4 4 3 详细规范了非接 触式近傍型智能卡的结构和参数，包含了特性、功率、信号接口、初始化协议和防碰 撞协议，并包含读取器和智能卡的间的传输协定。i s 0 1 4 4 4 3 使用的频段是 1 3 5 6 m h z - - e 7 k h z ，最大读取有效距离在l o 公分范围的内，属于超近距离r f i d 卡。目 前多运用在大众运输的通勤票卡方面，例如台北捷运悠游卡。另外在i s 0 1 4 4 4 3 2 还定 义了两种不同的通讯信号接e lt y p e a 和t y p e b 。t y p e a 使用的是曼彻斯特编码，t y p e b 则使用的是n r z 编码【4 2 - 4 6 ，t y p e a 是使用u i d 进行二进制搜寻法的侦测，t y p e b 则是 使用s l o t t e da l o h a 的方法。而在i s 0 1 4 4 4 3 3 更详细描述了防碰撞协议的标准( a n t i c o l l i s i o n ) 。 3 ) i s o l 5 6 9 3 i s 0 1 5 6 9 3 描述的则是非接触式近距型智能卡的结构和操作参数，包含了特性、传 输接口和初始化、防碰撞和读取器和智能卡的间的传输协定。i s 0 1 5 6 9 3 使用的频段也 是1 3 5 6 m h z - - l 7 k h z ，但最大读取有效距离可以到1 5 公尺左右，比i s 0 1 4 4 4 3 有效范围 长，属于短距离r f i d 卡。 目前在市场应用方面以i s 0 1 4 4 4 3 和i s 0 1 5 6 9 3 这两种标准较为盛行，i s 0 1 4 4 4 3 和 i s 0 1 5 6 9 3 在技术上的差异，主要在于读取距离、资料传输以及技术应用的扩展和成熟 度的不同。 1 4 酒类r f l l ) 标签相关运用 r f i d 应用市场日趋热络，不仅是零售业使用r f i d 系统、甚至制造产业或是运输 产业、农业、花卉业及医辽业者都积极开始规划导入r f i d 系统，不过由于每一个产业 的特性不同和营运方式的不同，因此在r f i d 应用方式上也就无法一体适用。而且 r f i d 包含了许多不同类型的标准与技术规格，因此企业在导入r f i d 系统时，必须要 有完整的导入策略来避免失败。 酒类r f i d 单品防伪，应满足唯一性、安全可靠、方便快捷、大规模使用、全球销 售、先进性等基本要求，如图1 4 所示。系统以r f i d 技术为核心，选用多重防伪技术 组合( 如r f i d 防伪、读写防伪、密码防伪等) ，以合理的设计和成本，满足防伪需 求；建立良好的防伪管理机制，从芯片生产、标签发卡、灌装生产、出入库、物流、 销售、消费、以及查验等环节杜绝人为的因素造成的假冒现象。 1 ) 技术指标：无源，无需额外电池供电；频率范围：9 0 2 m h z - - 一9 2 8 m h z ：内容可 读写；使用寿命：大于l o 年；识别距离：0 5 1 米；使用于特殊封装；工作温度： 4 0 - - - - 7 0 ；特点：可用于金属、液体等包装使用。 2 ) 产品特点：注塑型r f i d 酒类防伪标签；离型层复合r f i d 酒类防伪标签；易 碎纸标签。 9 浙江工业大学硕士学位论文 图1 4 酒类l u i d 标签 1 5r f i d 的优点与目前所面临的问题 目前r f i d 系统的应用已经在各种领域上扩展，很多企业也开始思索如何通过 r f i d 这项热门科技提升企业竞争力。r f i d 与其他的自动识别技术相比较，可以归纳出 几项优点。由于是使用无线电波，因此没有方向的限制，另外识别距离长、识别速度 快，加上如果使用可读写的标签，更可以便于管理及应用标签的信息。另外r f i d 受到 业界的欢迎一个最大的优点，资料安全性高，因为标签的资料是存在芯片内，伪造不 容易。一项科技带来很多的便利但通常也会带来不同层面的挑战及限制，现阶段r f i d 仍旧有一些相关挑战及限制必须去克服，叙述如下【4 4 钠】： ( 1 ) 共通标准的制订及电磁波频段法规的管制 如果有一套标准的规范会使得新的技术可以广泛获得市场的接受不过r f i d 的系 统因为早期标准未统一，导致不同的厂商使用不同的通讯协定、无线频率去做开发， 因此彼此间无法相互使用。目前有三个组织e p cg l o b a l 、u b i q u i t o u si dc e n t e r 与i s o 针对r f i d 应用标准的制订积极在工作中。彼此间虽然仍有不同，不过对于厂商们而言 至少可以选择对自己有利的标准进行开发。 ( 2 ) 成本问题 目前r f i d 标签的价格虽有下降，但对于物流业及零售业等业者而言，标签的价 格仍旧过高，因为必须考虑整体的成本。所以如果标签价格可以更大幅度的下降，有利 于r f i d 的推展速度。目前已有厂商开发可以印刷的r f i d 标签，相信未来标签的成本 势必可以大幅降低。另外，r f i d 系统的设备价格也是影响厂商投入的基本考虑因素的 i 。所以如果能够通过统一的标准规范，设备商及系统商就更愿意积极参与研发，通过 制程的改善与标签价格的降低，对于市场规模量的扩大会有很大的帮助。 ( 3 ) 标签读取的问题与讯号干扰的问题 在目前r f i d 读取的技术来说，仍旧无法达到百分的百正确的读取r f i d 标签的信 息。因此，资料读取的正确性会对于一些需要得到精确资料来进行改善作业效率、提升 客户服务或者是降低成本的企业而言，是个必须严肃面对的问题，因为这可能会让企业 l o 浙江下业大学硕士学位论文 在某一方面得到了便利，但却必须在另一方面花大钱进行补救。而标签读取的问题有 很大部分来在讯号受干扰而导致读取率降低。r f i d 系统工作主要是通过无线电波， 但是当无线电波遇到金属或是液体时，讯号的传递会受到干扰而导致衰减，这也就影响 到标签资料读取的准确度。目前零售业会发现无法在装饮料的铝罐上，或者是计算机设 备的外壳贴上标签。不过目前已经有厂商正进行研发特殊封装的标签，以便将讯号干扰 的影响程度降低而达到更高的读取率。 ( 4 ) 隐私权的问题 随着r f i d 的普及后，有很多人会开始担心自己所购买商品的信息通过读取器是否 会被众人得知，如果是使用识别卡系统有关个人信息方面的，更是让人害怕自己的隐 私会随时随地曝光。e p cg l o b a l 的前身a u t oi dc e n t e r 在2 0 0 3 年1 0 月2 8 日在东京的 一项会议上就公布了防止r f i d 造成隐私权受损的纲领5 0 1 ，如表1 - 4 。 表1 - 4a u t oi dc e n t e r 隐私权纲领 项目说明 c u s t o m e r n o t i c e 告知顾客商品上附有r f i d c u s t o m c r c h o i c e 提供停止r f i d 功能的方法 c u s t o m e r e d u c a t i o n 努力使顾客了解r f i d 相关知识 r e c o r d u s e 、r e t e n t i o n a n d s e c u r i t y 公开隐私权政策 除了各组织提出的解决方案孙更需要全世界各国的主管机关在隐私权的相关法令 做严格的订定，明文的以一些流程或机制来作保障，这样不仅可以促进厂商开发应用 r f i d 技术，并可以让一般民众更为安心及提高愿意使用r f i d 技术的商品与服务。 1 6 本文的主要工作 针对目前制酒厂对于酒桶库存管理、酿酒过程信息建立的迫切需求，本论文以 r f i d 无线通信科技技术，开发高级葡萄酒信息管理系统，用以管理高级葡萄酒的生产 制造过程的一些重要参数( 如采摘、破皮去梗及浸皮发酵、榨汁、酒槽培养、橡木桶 培养及澄清) ，除可提供酿酒制造商制造过程的管理外，亦让消费者能充分获得高级酒 类制造过程信息，提高产品特色和附加价值。 本文结合r f i d 技术及