[硕士论文精品]基于rfid的新一代物流网络系统的设计与实现

I摘要经过十几年的努力，我国无可争议地成了全球制造业中心。但只是简单制造的话，还是不够的。因为配套的物流网络、仓储管理、客户分析等系统都是必不可少的重要组成部分。目前，国际物流巨头（包括制造商、物流商、分销商等）在业务信息化方面的建设已经基本完备。但仍存在一些局部的问题，比如“订单的不可视，物流的跟踪不明确，物流过程如何质保”等等。因此，国际上正在进行“基于RFID技术的新一代物流网络”技术的研究与探讨工作，甚至希望在“互联网”之后建立全球范围的“物联网”。我国在这方面也投入了大量的人力、物力，以其与世界保持同步先进水平。“基于RFID技术的新一代物流网络”是把原料供应商、生产商、分销商、零售商等在一条供应链上的所有节点企业都整合起来，优化人、财、物等诸多因素的配置，使商品以最快的速度，通过生产、分销环节变成增值的产品，送达消费者手中。今后几年，RFID技术将更加普及。在这个过程中，有关伸缩性、可用性、安全性、互操作性、集成、管理和消息传递等方面的技术问题会显露出来。本文将着重探讨如何在RFID应用规划阶段充分的考虑这些问题的存在，通过构建一个企业级的应用架构，有效解决这些问题，从而满足RFID应用系统的近、远期的多样化技术要求。本论文提出了物联网模型下的“基于RFID技术的新一代物流网络系统”一种实现模型。该模型由多种硬件与软件应用模块组成。电子产品码（EPCNUMBERELECTRICALPRODUCTCODE）、信息识别系统（RFIDRADIOFREQUENCYIDENTIFICATION）、EPC中间件实现信息的过滤和采集（EDGESERVER）、EPC基础系统（EPCBACKBONE）、信息发现服务（ONSOBJECTNAMESERVICE及其配套服务）、EPC信息服务（EPCISEPCINFORMATIONSERVICE）、相关的业务系统（RFIDBUSINESSAPPLICATION）等内容。本论文着重阐述了“基于RFID技术的新一代物流网络系统”的关键技术研究和实现。以一个试点项目的实践过程（从需求流程的梳理到物理架构的搭建，从应用设计的考虑到应用本身的编码，从投产试运行到业务价值的体现）为主线，详细叙述了各个部分的技术细节。从实践角度解决了模型与实践中的差距，为我国RFID技术的推广做了技术储备。关键词无线射频识别，对象名称服务，电子物品代码，电子物品代码服务，物流标识语言，可扩展标记语言IIABSTRACTAFTERDECADESOFDEVELOPMENT,CHINAHASDOUBTLESSLYESTABLISHEDITSELFASTHECENTEROFMANUFACTUREINTHEWORLDBUTASTHESUPPORTINGLOGISTICSNETWORKS,WAREHOUSEMANAGEMENTSYSTEM,CUSTOMERANALYSISSYSTEMBECOMETHEINDISPENSABLECOMPONENTS,CHINASHOULDHASMORETHANJUSTMANUFACTURECURRENTLY,THEINTERNATIONALLOGISTICSGIANTSINCLUDINGMANUFACTORIES,SHIPPERS,DISTRIBUTORS,ANDETC,HAVEALMOSTFINISHEDTHEIRITCONSTRUCTIONHOWEVER,THEREARESTILLSOMEPROBLEMS,FOREXAMPLE,INVISIBILITYOFTHESALESORDER,UNCERTAINTYINPRODUCTTRACKANDTRACE,QUALITYASSURANCEINSHIPPING,ANDETCTHUSTHEINTERNATIONALSOCIETYISCARRYINGOUTTHEDISCUSSIONANDRESEARCHON“THENEWGENERATIONLOGISTICSNETWORKSBASEDONRFIDTECHNOLOGY“,ANDEVENHOPESTOBUILDAWORLDWIDE“INTERNETFORTHINGS“AFTERTHEINTERNET“THENEWGENERATIONLOGISTICSNETWORKSBASEDONRFIDTECHNOLOGY“INTEGRATESALLNODESALONGTHESUPPLYCHAINSUCHASTHESUPPLIERS,MANUFACTORIES,DISTRIBUTORSANDRETAILERSITALSOOPTIMIZESTHECONFIGURATIONOFALLTHERESOURCES,ANDMINIMIZESTHETIMEFROMRAWMATERIALSTHROUGHPRODUCTION,DISTRIBUTIONTOVALUEADDEDCONSUMABLESRFIDTECHNOLOGYWILLBEMOREPOPULARINTHEFUTUREANDMEANWHILEMOREPROBLEMSABOUTSCALABILITY,USABILITY,SECURITY,INTEROPERATION,INTEGRATION,MANAGEMENT,MESSAGINGWILLCOMEOUTTHISTHESISDISCUSSESHOWTOFULLYUNDERSTANDTHOSEPROBLEMSINTHEPLANNINGPHASE,EFFECTIVELYSOLVETHOSEPROBLEMSTHISTHESISPROPOSESANIMPLEMENTATIONMODELOF“THENEWGENERATIONLOGISTICSNETWORKSBASEDONRFIDTECHNOLOGY“REFERRINGTOTHE“INTERNETFORTHINGS“MODELTHISMODELCOMPRISESMULTIPLEHARDWARE,SOFTWAREANDAPPLICATIONCOMPONENTS,SUCHASEPCELECTRICALPRODUCTCODENUMBER,RFIDRADIOFREQUENCYIDENTIFICATION,EPCEDGESERVER,EPCBACKBONE,ONSOBJECTNAMESERVICE,EPCISEPCINFORMATIONSERVICE,RFIDBUSINESSAPPLICATIONANDETCTHISTHESISFOCUSESONTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOF“THENEWGENERATIONLOGISTICSNETWORKSBASEDONRFIDTECHNOLOGY“ITDESCRIBESTHETECHNICALDETAILSINEVERYPHASEDURINGTHEIMPLEMENTATIONOFAPILOTPROJECTINCLUDINGREQUIREMENTWORKFLOWANALYSIS,PHYSICALINFRASTRUCTURECONSTRUCTION,ARCHITECTUREDECISION,CODING,PILOTRUN,ANDBUSINESSVALUEREALIZATIONITPRACTICALLYMAKESUPTHEGAPBETWEENTHETHEORYMODELANDTHEREALLIFE,ANDTECHNICALLYMAKESPREPARATIONFORTHEROLLOUTOFRFIDINCHINAKEYWORDSRFID,EPC,ONS,EPCIS,PML,XMLV缩略语RFIDRADIOFREQUENCYIDENTIFICATION无线射频识别ONSOBJECTNAMESERVICE对象名称服务EPCELECTRONICPRODUCTCODE产品电子代码EPCISEPCINFORMATIONSERVICEEPC信息服务PMLPHYSICALMARKUPLANGUAGE物理标记语言EDGESERVEREDGESERVER边缘服务器III上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名孙红伟日期2006年8月10日IV附件五上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名孙红伟指导教师签名李治柱日期2006年8月10日日期2006年8月10日上海交通大学工程硕士研究生学位论文1第1章绪论11背景RFID（RADIOFREQUENCYIDENTIFICATION）电子标签技术自上世纪第二次世界大战出现以来，已广泛应用于各个领域和环节。目前在我国，电子标签主要应用于铁路、邮政、公安、制造、物流、烟草、零售、医药、金融收费等诸多领域。当前我国应用电子标签技术最成功的案例当属铁路的车辆调度系统，被称作铁路车号自动识别系统ATIS。通过使用电子标签技术，仅货车使用费一项，每年可以增收近3亿元。随着沃尔玛、艾伯森和百思买等零售巨头发布命令，要求其顶级供应商在2005年底启用电子标签技术，RFID技术商用开始进入快车道。而来自全球最新的消息，多家电子标签供应商不约而同的发布了支持GEN2的标签市场价，可以看到，比起去年25美分的标签单件价格，标签价格降低了很多，某些品牌的标签单件价格已跌入到8美分以内。可以说，应用RFID技术的成本压力正逐步得到缓解，而这必将进一步激发RFID应用的普及。在RFID标准制定和推广方面，EPCGLOBAL做为一个受业界委托而成立的非盈利组织，由国际物品编码协会（EAN）和美国统一代码委员会（UCC）共同投资，主要负责EPC网络的全球化标准，以便快速、自动、准确地识别供应链中流通的商品。目前，该组织计划在全球建立起一个庞大的“物联网”，也就是所有参与流通的物品的编码网络，实现货物的全程跟踪和追踪，通过结合计算机互联网和无线通信网络，人、计算机、货物在供应链网络的行为规则将发生改变，这也预示着RFID的应用前景将影响人类生活的各个方面。中国作为世界的制造中心，每天都在参与世界范围内的商品流通。为提高效率、减少人为错误、消除人工流程，将“RFID应用于供应链管理，提高了查询和盘点精度，加快出、入库单的流转速度，减少出错率，增强处理能力，帮助企业加快物流速度”是一个好的方法。研究与建设“基于RFID技术的新一代物流网络”（以下简称“RFID物流网络”）是不可避免的课题。12国内外情况121技术发展现状RFID技术出现已经有60多年的历史了，但是由于技术和成本原因，一直没有得到广泛应用。近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID技术进入商业化应用阶段。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一。RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程。在过去十年间，共产生数千项关于RFID技术的专利，主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源、无源和半有源三种；按照工上海交通大学工程硕士研究生学位论文2作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）的标签。目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签开始规模生产，由于其具有可远距离识别和低成本的优势，有望在未来五年内成为主流；MW标签在部分国家已经得到应用。中国已掌握HF芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时UHF芯片也已经完成开发。目前RFID标签天线制造以蚀刻/冲压天线为主，其材料一般为铝或者铜，随着新型导电油墨的开发，印刷天线的优势越来越突出。RFID标签封装以低温倒装键合工艺为主，也出现了流体自装配、振动装配等新的标签封装工艺。中国低成本、高可靠性的标签制造装备和封装工艺正在研发中。RFID读写器产品类型较多，部分先进产品可以实现多协议兼容。中国已经推出了系列RFID读写器产品，小功率读写模块已达到国外同类水平，大功率读写模块和读写器片上系统（SOC）尚处于研发阶段。在应用系统集成和数据管理平台等方面，某些国际组织提出基于RFID的应用体系架构，各大软件厂商也在其产品中提供了支持RFID的服务及解决方案，相关的测试和应用推广工作正在进行中。中国在RFID应用架构、公共服务体系、中间件、系统集成以及信息融合和测试工作等方面取得了初步成果，建立国家RFID测试中心已经被列入科技发展规划。中国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。122标准现状RFID标准体系主要由空中接口规范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、应用规范、数据管理、信息安全等标准组成。目前国际上制订RFID标准的主要组织是国际标准化组织（ISO/IEC），ISO/IECJTC1负责制订与RFID技术相关的国际标准，ISO其他有关技术委员会也制订部分与RFID应用有关的标准，还有一些相关的组织也开展了RFID标准化工作。值得注意的是，相关标准之间缺乏达成一致的基础，国际标准化组织正在积极推动RFID应用层面上的互联互通。中国在RFID技术与应用的标准化研究工作上已有一定基础，目前已经从多个方面开展了相关标准的研究制定工作。制定了集成电路卡模块技术规范、建设事业IC卡应用技术等应用标准，并且得到了广泛应用；在频率规划方面，已经做了大量的试验；在技术标准方面，依据ISO/IEC15693系列标准已经基本完成国家标准的起草工作，参照ISO/IEC18000系列标准制定国家标准的工作已列入国家标准制订计划。此外，中国RFID标准体系框架的研究工作也已基本完成。如图11所示，目前国际上已经为ISO/IEC已制定的RFID相关标准。上海交通大学工程硕士研究生学位论文3图11ISO/IEC已制定的RFID相关标准6FIG11SPECIFICATIONOFRFIDFROMISO/IEC6123“RFID物流网络”研究现状随着RFID标准的完善，技术的成熟，标签成本的降低，以及识别技术成功率的提高，RFID已经具备了应用的基础。自2004年以来，与RFID技术相关的文章在各个媒体上不断涌现，相关的报道让这个历史其实并不短的技术在短时间内成为国际追逐的焦点。这两年来我们看到的新一轮RFID应用浪潮实际上是被RFID与互联网的结合及相应的行业标准推动的，世界范围的物流管理是其中最重要的应用，这个体系的网络与应用支撑实际上是互联网及IT技术，从此RFID应用成为一种开放性的、尊重标准的应用，而不会被专有技术垄断，从而为RFID的广泛创新使用提供了基础。从全球巨型商业帝国沃尔玛，到国际IT巨头IBM、HP、MICROSOFT等等，从美国国防部到中国国家标准委，都在谈论着RFID技术。中间件的领导厂商，BEA公司在2005年推出的RFID解决方案包括了RFID专用中间件、RFID集成中间件、门户、开发工具以及针对物流、移动资产追踪应用的通用组件，该解决方案可以为客户实施RFID应用提供完整的基础架构，用户可以围绕RFID进行业务流程创新，开发新的应用，从而提高RFID项目投资的回报率。在中国，RFID的应用也在不断升温，可视化物流管理是这一轮应用浪潮的推动者。将RFID应用于物流管理，可以提高查询和盘点精度，加快出、入库单的流转速度，减少出错率，增强处理能力，帮助企业加快物流速度。目前在物流行业RFID的应用需求呼声很高。几个试点项目也都先后悄然进行，甚至取得相当不错的效果。中国应用RFID来自于几个关键的推动力，几个推动力主要来自于NULL中国制造业中心的地位及相应的物流需求；NULL政府将RFID作为一个产业的政策推动力；NULL经济增长带来的各个行业降低运营成本并提高；NULL客户服务的创新需求。上海交通大学工程硕士研究生学位论文413本文工作本论文提出了“物联网理论”模型下的“基于RFID技术的新一代物流网络系统”一种实现模型。该模型由多种硬件与软件应用模块组成。电子产品码（EPCNUMBERELECTRICALPRODUCTCODE）、信息识别系统（RFIDRADIOFREQUENCYIDENTIFICATION）、EPC中间件实现信息的过滤和采集（EDGESERVER）、EPC基础系统（EPCBACKBONE）、信息发现服务（ONSOBJECTNAMESERVICE及其配套服务）、EPC信息服务（EPCISEPCINFORMATIONSERVICE）、相关的业务系统（RFIDBUSINESSAPPLICATION）等内容。本论文着重阐述了“基于RFID技术的新一代物流网络系统”的关键技术研究和实现。以一个试点项目的实践过程（从需求流程的梳理到物理架构的搭建，从应用设计的考虑到应用本身的编码，从投产试运行到业务价值的体现）为主线，详细叙述了各个部分的技术细节。从实践角度解决了模型与实践中的差距，为我国RFID技术的推广做了技术储备。尤其是RFID标准以及EPC公共系统（ONS和EPCIS）的建设，为全球的EPC网络建设做了试验工作。14论文组织以下的章节，本文将如下安排第2章介绍了新一代物流网络的理论模型、关键部件及技术。第3章阐述了新一代物流网络的总体设计，这包括新一代物流网络的业务需求、应用架构、及相关的非功能方面的设计等。第4章详细描述了某一试点项目的具体实现，并且详细介绍了该试点项目的实现方法。第5章说明了RFID技术的未来应用远景。第6章是本文回顾，并将提出系统的不足和展望。上海交通大学工程硕士研究生学位论文5第2章“RFID物流网络”的理论模型“物联网INTERNETFORTHINGS”最早是EPC组织的前身AUTOIDCENTER提出来的，EPC组织技术架构的理想是利用一个类似INTERNET的参考架构实现对物品的联网。现有的INTERNET架构的对象是人，所有的信息最终都是通过人与INTERNET进行交互的，“物联网”的含义就是力图使得物理世界的所有事件不通过人工的干预而直接进入互联网世界。条码时代的输入必须有人工干预，而使用RFID，物品信息的输入或者叫数据采集过程就是自动的，从而使得人工这个瓶颈被短路，因此也避免了人工效率低，容易出错，成本较高等问题。由此，物理世界的可视化管理成为可能。物流行业的公司（包括制造业、物流公司、分销商等）采用RFID，用于减少缺货库存、假冒和破损现象，可以提高跨国货物运送的安全性，跟踪高价值资产以及用于其他用途。“RFID物流网络”正是基于“物联网”模型的应用产物。“RFID物流网络”的理论模型包括很多内容从硬件标签，读写器，到中间件，基础系统，再到应用系统。因此包括很多技术细节。本章对这些技术加以简单描述。EPC信息服务EPC中间件EPC阅读器本地ONS企业内部系统（ERP,WMS,ETC）EPC信息服务EPC中间件EPC阅读器本地ONS企业内部系统（ERP,WMS,ETC）ONS认证与发现服务INTERNET信息交换企业内部网络企业间网络互联网范围内的物流跟踪图21“RFID物流网络”的理论模型FIG21CONCEPTUALMODELOF“RFIDNETWORK”图21是“RFID物流网络”的理论模型，可以看到，其技术架构采用的是分布式网络架构，运行在全球互联网上，而参与其中的建设者不但是标准制定机构和其委托单位，更是物流网络中的各个供应商、物流服务提供商、零售商、或EPC服务托管提供商。因此NULL这一跨组织、跨行业、全球化的部署方式决定了系统对安全性的要求极高；上海交通大学工程硕士研究生学位论文6NULL为能够支撑全球物流网络的EPC数据，需要系统有很好的伸缩性，满足在多层面、多节点上实施灵活的伸缩能力；NULL更要提供足够的可用性，使得这一系统能够全面商用；NULL提到维护和管理如此庞大的跨全球的物联网，如何简化系统管理也是系统建设者所需要面对的；NULL分布环境下的信息交互和同步需要可靠的消息传递功能；NULL如何更有效的使用这些EPC数据，发挥数据的最大业务价值，则需要与企业内部业务系统整合。根据图21的远景描述，我们可以看到，一个“RFID物流网络”的组成主要包括以下几个部分NULL电子产品码（EPCNUMBERELECTRICALPRODUCTCODE）NULL信息识别系统（RFIDRADIOFREQUENCYIDENTIFICATION）NULLEPC中间件实现信息的过滤和采集（EDGESERVER）NULLEPC基础系统（EPCBACKBONE）NULL信息发现服务（ONSOBJECTNAMESERVICE及其配套服务）NULLEPC信息服务（EPCISEPCINFORMATIONSERVICE）NULL相关的业务系统（RFIDBUSINESSAPPLICATION）21独一无二的货品识别标准（EPC）电子产品码用来唯一识别供应链网络中流通的商品。目前，EPCGLOBAL已制定了其编码标准来命名这些电子产品码。图22电子产品码的编码示意（EPC96）5FIG22ELECTRONICPRODUCTCODE96BITSVERSION5上海交通大学工程硕士研究生学位论文7目前已经标准完备的是第二代电子产品码标准（GEN2），其存储空间是96位表21电子产品码的分段示意（EPC96）EPC96版本号厂商识别代码对象分类系列号位数8BITS28BITS24BITS36BITS解释“电子产品码所使用的标准”的版本号EPC为某一制造商所分配的全球唯一的企业代码，由EPC分配该制造商内部的产品分类，由企业内部分配该制造商某一类型产品中的某一个产品取值范围最多可以有268M个企业被EPC分配企业代码任一企业最多可以有16M个产品类别任一企业，任一产品分类最多可以生产68M个单品22侦测及识别标签的技术（RFID）电子标签识别系统包括电子标签和读写器。电子标签做为电子产品码载体，通过RFID无线射频识别技术，和读写器之间进行电子标签信息交互。目前，涉及这部分的标准也已制定，包括电子标签的封装标准，电子标签和读写器间数据交互的标准。图23RFID标签由基片、天线、芯片等部分组成FIG23ELEMENTSOFRFIDTAG读写器与标签之间是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID是一种突破性的技术“第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，芯片天线基片上海交通大学工程硕士研究生学位论文8可以透过无线电波方式（类似于“听”）读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。”图24RFID标签的组成FIG24ELEMENTSOFRFIDTAG23在网络内传送讯息（EDGESERVER）EPC中间件实现RFID读写器和后端应用系统之间的信息交互，捕获实时的信息和事件，或上行给后端系统，或下行给读写器。EPC中间件采用标准的协议和接口，是连接读写器和信息系统的纽带，目前有应用级别事件ALE（APPLICATIONLEVELEVENT）标准在制定。目前，大多数的EPC中间件基本功能是，将各种RFID硬件设备生成的数据采集、过滤、转换成为传统IT架构可以处理的业务事件。同时该软件需提供通信、安全、策略和设备管理等服务。通过它，可以把RFID设备集成到一系列应用当中，因为该RFID基础结构软件主要部署在企业的边缘，比如仓库、货场、零售店，所以也被称为RFID边缘服务器（EDGESERVER）。其主要功能包括在“边缘”负责过滤读写数据的软件，本地商店、制造厂或配送中心的设备管理，用于RFID数据集中管理的企业级软件，符合EPC标准的入门级适配套件等。边缘服务器（EDGESERVER）主要完成的任务包括NULL读写器的设备管理NULL业务事件逻辑NULL应用事件过虑NULL数据整理上海交通大学工程硕士研究生学位论文9231读写器与边缘服务器间的数据传输（PML）EPC码识别单品，但是所有关于产品有用的信息都用一种新型的标准的计算机语言物理标记语言（PML）所书写，PML是基于为人们广为接受的可扩展标识语言（XML）发展而来的。因为它将会成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准，PML的应用将会非常广泛，并且进入到所有行业。AUTOID中心的目标就是以一种简单的语言开始，鼓励采用新技术。PML还会不断发展演变，就像互联网的基本语言HTML一样，演变为更复杂的一种语言。PML将提供一种通用的方法来描述自然物体，它将是一个广泛的层次结构。例如，一罐可口可乐可以被描述为碳酸饮料，它属于软饮料的一个子类，而软饮料又在食品大类下面。当然，并不是所有的分类都如此的简单，为了确保PML得到广泛的接受，AUTOID中心依赖于标准化组织已经做了大量工作，比如国际重量度量局和美国国家标准和技术协会等标准化组织制定的相关标准。除了那些不会改变的产品信息（如物质成分）之外，PML将包括经常性变动的数据（动态数据）和随时间变动的数据（时序数据）。在PML文件中的动态数据包括船运的水果的温度，或者一个机器震动的级别。时序数据在整个物品的生命周期中，离散且间歇地变化，一个典型的例子就是物品所处的地点。通过使所有这些信息通过PML文件都可得到，公司将能够以新的方法利用这些数据。例如，公司可以设置一个触发器，以便当有效期将要结束时，降低产品的价格。PML文件将被存储在一个PML服务器上，此PML服务器将配置一个专用的计算机，为其它计算机提供他们需要的文件。PML服务器将由制造商维护，并且储存这个制造商生产的所有商品的文件信息RFID阅读器1、2边缘服务器RFID阅读器发现电子标签的信息后，向边缘服务器发送数据，采用PML格式，如下例子WALTONEDGESERVER20050816T1611000930500OUT08000081EA15278E800038CA72000001COMPLIANCEREADER800370002222222224图25PML示意图FIG25PMLSAMPLES上海交通大学工程硕士研究生学位论文10232边缘服务器与应用系统间的数据传输（XML）可扩展标记语言（EXTENSIBLEMARKUPLANGUAGE,XML）8是标准通用标记语言（STANDARDGERNERICMARKUPLANGUAGE,SGML）的一个子集。XML是一种元标记语言，即可以定义标记语言的标记语言。用户可以定义自己需要的标记。这些标记必须根据某些通用的原则来创建，但是在标记的意义上，却具有相当的灵活性。标记可以有三类意义结构、语义和样式。结构定义了元素之间的层次关系，语义将单个的元素与外部的实际事物联系起来，而样式指定如何显示元素。XML独立于平台，它不仅提供一种描述内容的标准方法，而且提供了以灵活方式创建数据结构的方法，它的最大特点就是高度的灵活性和可扩展性。XML的这些特点使得它非常适合于数据表示和应用程序配置。XML文档的基本要求是必须是结构良好的，即XML文档和代码标志遵循XML语法规则，使得XML解析器能够正确解析。对XML文档的解析有两种机制11，一是基于节点树的文档对象模型（DOM）,二是基于事件驱动的简单应用程序接口（SAX）。下面简单介绍一下这两种解析机制。文档对象模型（DOM）DOM是W3C组织提出的推荐标准，用于访问和处理XML文档结构的标准方法。DOM解析器的原理是根据XML文档的层次结构，将XML文档转换成为一个节点树形式的抽象表示。XML文档的每个组件都被抽象成为相应的DOM节点对象，并且对象之间的联系还反映了文档的层次结构。DOM的优点是提供应用对XML文档随机访问的能力。缺点是对内存的需求比较高。简单应用程序接口（SAX）SAX提供了一种对XML文档进行顺序访问的模式，这是一种快速读写XML数据的方式。当使用SAX对XML文档进行顺序处理时，会激活相应的事件处理函数，从而完成对XML文档的访问。SAX的优点是为应用提供对XML文档的顺序访问机制，速度快、效率高。缺点是缺乏对XML文档处理的灵活性，事件必须在发生时处理，并且不能创建或修改XML文档的内容和内部结构。24EPC基础系统（BACKBONE）241从“RFID物流网络”中识别讯息储存位置（ONS）做为EPC物联网组成技术的重要一环，EPC信息发现服务包括对象命名服务ONS（OBJECTNAMINGSERVICE）以及配套服务。其作用就是通过电子产品码，获取EPC数据访问通道信息。目前，根ONS系统和配套的发现服务系统由EPCGLOBAL委托VERISIGN公司进行运维，其接口标准已步入到公示阶段。15做为EPC信息发现服务中的最重要组成部分，对象命名服务ONS，存储提供EPC信息服务的地址信息，主键是电子产品码；另外，其记录存储是授权的，只有电子产品码的拥有者可以对其进行更新，添加，删除等操作。单个企业维护的本地ONS服务器包括两部分功能，一是实现与产品对应的EPC信息服务地址信息的存储，二是提供与外界交换信息的服务，并通过根ONS服务器进行级联，组成ONS网络体系。这一网络体系主要完成以下两种功能NULLONS服务器网络，分层管理ONS记录，同时，负责对提出的ONS记录查上海交通大学工程硕士研究生学位论文11询请求进行响应。企业内部的本地ONS服务器实现其地址映射信息的存储，并向根ONS服务器报告该信息并获取网络查询结果。NULLONS解析器，完成电子产品码到DNS域名格式的转换，以及解析DNSNAPTR记录，获取相关的产品信息访问通道。对象命名服务（ONS）的技术原理对象命名服务（ONS）的技术实现采用了域名解析服务（DNS）的实现原理。大家知道，域名解析服务对客户端来说，基本上就是一个黑盒子，通过DNS提供的简单API，获取其MX地址解析信息，而无须关心DNS的具体实现。但实际上，DNS的实现需要提供一个足够健壮的架构，满足其对扩展性，安全性和正确性的要求。其实现是分层管理、分级分配的。图25ONS服务对电子产品码的分级解析机制FIG25DESCRIPTIONOFONSSERVICE由于ONS系统主要处理电子产品码与对应的EPCIS信息服务器PML地址的映射管理和查询，而电子产品码的编码技术采用了遵循EANUSS的SGTIN格式，和域名分配方式很相似，因此，借鉴互联网络中已经很成熟的域名解析服务（DNS）技术思想，并利用DNS构架实现ONS服务。15对象命名服务（ONS）的记录格式EPCGLOBAL提供的电子产品码由过滤位，公司索引位，产品索引位和产品序列号组成。基于公司索引位，确定具体的公司EPCIS信息服务器地址信息。其ONS记录格式如下图26ONS记录格式FIG26DATAFORMATINDATABASEOFONS上海交通大学工程硕士研究生学位论文12当前，ONS记录分为几类，对应于提供的不同服务种类NULLEPCWS，定位WSDL的地址，然后基于获取的WSDL，访问产品信息；NULLEPCEPCIS，定位EPCIS服务器的地址，然后访问其产品信息；NULLEPCHTML，定位报名产品信息的网页；NULLEPCXMLRPC，在EPCIS等服务由第三方进行托管时，使用该格式做为路由网管访问其产品信息。对象命名服务（ONS）的发现过程如图27所示，描述了如何基于EPC电子产品码搜索其产品信息的参考实现。RFID标签TAGREADERLOCALSYSTEMEPCISSERVICEHTMLPAGELOCALCACHINGNAMESERVERURICONVERSIONONSRESOLVER1TAGENCODEDEPCDNSSYSTEM81243567图27ONS技术框架FIG27STRUCTUREOFONS其查询过程如下1RFID阅读器从一个EPC标签上读取一个电子产品码；2RFID阅读器将这个电子产品码送到本地服务器；3本地服务器对电子产品码进行相应的URI格式转换，发送到本地的ONS解析器；4本地ONS解析器把URI转换成DNS域名格式；5本地ONS解析器基于DNS域名访问本地的ONS服务器（缓存ONS记录信息），如发现其相关ONS记录，直接返回DNSNAPTR记录；否则转发给上级ONS服务器（DNS服务基础架构）；6DNS服务基础架构基于DNS域名返回给本地ONS解析器一条或多条对应的DNSNAPTR记录，其格式如图26所示；7本地ONS解析器基于这些ONS记录，解析获得相关的产品信息访问通道；8本地服务器基于这些访问通道访问相应的EPCIS服务器或产品信息网页。上海交通大学工程硕士研究生学位论文13242记录货品有关数据、特性及物流去向（EPCIS）EPC信息服务，实现最终用户在物联网环境下交互EPC信息。关于EPCIS的接口和标准也正在制定中。EPCISCAPTUREINTERFACE（EPC信息捕捉接口）EPC信息捕捉应用EPCISCAPTUREAPPLICATIONEPC信息库EPCISREPOSITORYFILTERINGCOLLECTIONALEINTERFACE（ALE收集与过滤捉接口）EPCISQUERYINTERFACE（EPC信息查询接口）基于业务的事件基于设备的数据图28EPCIS示意图FIG28DESCRIPTIONOFEPCINFORMATIONSERVICEEPCIS提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享。它处理与EPC相关的各种信息，例如NULLEPC的观测值WHAT/WHEN/WHERE/WHY，通俗的说，就是观测对象、时间、地点以及原因，这里的原因是一个比较泛的说法，它应该是EPCIS步骤与商业流程步骤之间的一个关联，例如订单号、制造商编号等商业交易信息。NULL包装状态例如物品是在托盘上的包装箱内。NULL信息源例如位于Z仓库的Y通道的X识读器。EPCIS有两种运行模式，一种是EPCIS信息被已经激活的EPCIS应用程序直接应用；另一种是将EPCIS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EPCIS事件通常代表独立步骤，比如EPC标记对象A装入标记对象B，并与一个交易码结合。对于EPCIS资料档案库的EPCIS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。上海交通大学工程硕士研究生学位论文1425EPC应用系统（BUSINESSAPPLICATION）这里的应用系统主要是指各个节点自己内部的业务系统（例如订单管理系统、库存管理系统、生产管理系统）和跨整个物流网络的系统（例如产品物流历史记录等）。这些业务系统可以与边缘服务器合作，获取准确及时的信息，为企业的各种业务及管理系统服务。图29基于RFID技术的上层应用系统多种多样FIG29MULTIFORMITYOFAPPLICATIONBASINGONRFID上海交通大学工程硕士研究生学位论文15第3章“RFID物流网络”的总体设计从2005年秋初开始，笔者有幸参与了几个RFID试点项目的设计和实施。在这里，介绍一个小型的RFID应用系统，其业务需求就是认证物流环节的物品跟踪。这里对其设计与具体实现做详细陈述。为保护客户的私有信息，简单做如下编码生产商MWC；第三方物流DXD；分销商RBL；31业务描述311业务现状DXD是全国最大的零售企业旗下的以整合、优化企业供应链为核心，融项目投资管理、规划资讯、技术服务、软件研发、人员培训等功能为一体的综合性物流企业，为集团内部及集团供货商提供全方位的物流服务。而MWC做为一家供货商（生产商），采用了DXD提供的第三方物流服务，开展产品的仓储、运输、供货等业务。基于已有的经验和生产线的产能，安排产品的生产，从产品下线开始，直接交付给DXD，负责完成其产品的堆叠栈板，结合MWC的MIS系统，完成其产品出厂，在途运输，仓库入库、仓库管理、然后根据MWC收到的RBL的销售订单，安排其产品的出库，运送给RBL的分销中心或配送点。其出库业务流程参见31。上海交通大学工程硕士研究生学位论文16出库排单录入MIS系统MIS系统预出库生成、打印出厂证出厂证拣货（配货）信息核对预出库确认预出库删除重新预出库差异无误出库图31原有业务的出库流程图FIG31ORIGINALBUSINESSPROCESSOFWAREHOUSEIN由于目前DXD正在实施WMS系统，其业务流程正在重新梳理和改造过程中，使用RFID技术，可以让DXD更有效的优化其业务流程，提高运作效率，更好的服务于其客户。上海交通大学工程硕士研究生学位论文17312目标业务为满足改良的业务，这里建立了一个局部的EPC网络。其中包括MWC的EPCIS服务器MEPCIS，DXD的EPCIS服务器DEPCIS，RBL的EPCIS服务器REPCIS，和三家共享的ONS服务器。这里已经登记了三个EPCIS在OND服务器中作为初始数据。298543671MWCDXDRBLMEPCISDEPCISREPCIS图32产品从生产线到分销商的过程FIG32PRODUCTTRIPFROMMANUFACTURERTORETAILERMWC出库流程（如图32）；1MWC收到RBL的货品订单（在未来可以是电子订单）；2MWC在生产线上生产物品，直接在封装后，贴上EPC电子标签。同时，通知MEPCIS服务器已生产的产品信息；3MEPCIS自动登记工厂及产品信息到EPCDISCOVERYSERVICE；DXD入库流程（如图32）；4MWC发送订单货物给第三方物流DXD；5DXD在（WMC出库或DXD入库）时，通知DEPCIS服务器已收到的产品信息；6DEPCIS自动登记仓库及产品信息到EPCDISCOVERYSERVICE；RBL入库流程（如图32）7DXD发送订单货物给分销商RBL；8RBL在入库时，通知REPCIS服务器已收到的产品信息；9REPCIS自动登记分销商及产品信息到EPCDISCOVERYSERVICE。上海交通大学工程硕士研究生学位论文18231MWCDXDRBLMEPCISDEPCISREPCISRBLAPP图33分销商查询产品的原厂信息FIG33RETAILERRETRIEVEPRODUCTINFORMATIONRBL查询订单生产情况（如图33）；1RBL发送查询请求到ONS服务器（MWC标识）；2ONS服务器返回MWC的MEPCIS位置信息；3RBL可根据MEPCIS的位置情况查询自己的订单情况；231MWCDXDRBLMEPCISDEPCISREPCISRBLAPP3图34分销商查询产品的物流历史记录FIG34RETAILERRETRIEVEHISTORYOFPRODUCTMOVEMENTRBL查询物流过程情况（如图34）；1RBL发送查询请求到EPCDISCOVERY服务（某一产品的EPC电子标签）；上海交通大学工程硕士研究生学位论文192EPCDISCOVERY服务返回RBL的所有参与此产品的物流的EPCIS位置信息；3RBL可根据参与此产品的物流的EPCIS位置情况查询该产品的历史物流记录；313业务分析标签打印机在包装箱上粘贴RFID标签“成品下线”“码垛”/“暂存”打码软件及相关应用系统RFID阅读器1、2边缘服务器“出库”离线打印当日所需RFID标签MEPCIS服务器MWC旧有的WMS三家共享的ONS图35生产商MWC生产线下线/出库数据流分析FIG35DATAFLOWANALYSISFORPROCESSOFWAREHOUSEIN/OUTINMWCMWC出库1输出RFID标签基于产品编码规则，由打印机输出当天所需要的RFID标签；2粘贴货箱标签产品下线装箱时，手工依序将标签贴于包装箱上；3货品装入托盘码跺机取出托盘后，运送到货仓暂存；4货品出库采集手工输入出库单号/订单号，并扫描货品相关的RFID标签，并完成数据的保存。5提供原有WMS入库信息形成入库单，并提供给原有WMS，从而实现合格货品入库的操作及与原有WMS的接口；6通知MEPCIS系统。上海交通大学工程硕士研究生学位论文20DXD旧有的WMSDEPCIS服务器边缘服务器人工验货及手持阅读器RFID阅读器正常收货注异常收货缺失或有破碎要退货的情况码跺异常收货码跺入库三家共享的ONS图36第三方物流DXD出/入库数据流分析FIG36DATAFLOWANALYSISFORPROCESSOFWAREHOUSEIN/OUTINDXDDXD入库1入库前货品检验首先由物流的工作人员对货品进行检验，滤掉不合格品；2入库操作根据MWC提供的出库单号/订单号进行物流仓库入库操作时，系统将通过固定式采集系统完成货品签数据采集，通过已经建立的合格品，异常流程由人工清点入库，将相应的入库信息保存；3提供原有WMS入库信息形成入库单，并提供给原有WMS，从而实现合格货品入库的操作及与原有WMS的接口；4通知DEPCIS系统。DXD出库1货品装入托盘码跺机取出托盘后，运送出货仓；2货品出库采集手工输入出库单号/订单号，并扫描货品相关的RFID标签，并完成数据的保存。将订单传输到旧有的WMS系统，同时通知DEPCIS系统。RBL入库1入库前货品检验首先由分销商的工作人员对货品进行检验，滤掉不合格品；2入库操作根据MWC提供的出库单号/订单号进行物流仓库入库操作时，系统将通过固定式采集系统完成货品签数据采集，通过已经建立的合格品，异常流程由人工清点入库，将相应的入库信息保存；3提供原有WMS入库信息形成入库单，并提供给原有WMS，从而实现合格货品入库的操作及与原有WMS的接口；4通知REPCIS系统。上海交通大学工程硕士研究生学位论文21RBL查询订单生产情况1在IE浏览器内输入PORTAL的WEB地址，进入WEBPORTAL主页面；2在主页面上有进入“MWC公司”点击相应的链接后进入查询显示页面；3在查询显示页面中有“订单查询”、“EPC查询”、“退出”功能项。点击相应的功能项后，显示不同的工作区域；4点击“订单查询”后，输入查询时间段及订单号后，点击“查询”，将显示当前数据库内符合要求的所有订单的详细数据。如未输入订单号则显示数据库内在该时间段内的所有订单的详细数据；5点击“EPC查询”后，输入欲查询的标签EPC号，点击“查询”，将在E