EPC物流系统论文

课题：智能卡在物联网概念下实际已有的系统简介

一、

物联网直观概念理解分析1.1物联网定义

物联网的概念起源于1995年比尔盖茨写的《未来之路》一书，但迫于当时无线网络等硬件和软件的发展，并未引起重视。时至2005年，国际电信联盟在突尼斯举行的信息社会世界峰会上正式发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，才有了正式的物联网概念。

物联网（TheInternetofthings）：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。按字面意思理解，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层含义：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

1.2物联网原理

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。通过RFID、GPS等技术，所有物品都将赋予生命，人们可以随时随地通过手中的终端了解到任何物品的状况等信息，也将使得人类生活水平越加高质量。此外，物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在物联网时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活等。

1.3物联网、RFID和EPC三者关系

EPC跟条码一样，产品电子码用一串数字代表产品制造商和产品类别。不同的是EPC还外加了第三组数字，标识每一件单品。存储在EPC标签微型晶片中的唯一资讯就是这些数字。EPC还可以与数据库里的大量数据相联系，包括产品的生产地点和日期，有效日期，应该运往何地等等。而且，随着产品的转移或变化，这些数据可以进行实时更新。由于技术与经济发展水平的限制，早期的RFID标签是由集成电路板卡制成。由于体积大，成本高，只能应用于托盘、货架和集装箱上，只有极少数的用户使用。而基于EPC的RFID标签采用微型芯片存储信息，并用特殊薄膜封装技术，体积大大缩小，随着技术改和推广应用，成本不断降低，且能够给每个物品唯一的身份。EPC系统（物联网）是在计算机互联网和射频技术RFID的基础上，利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的“Internetofthings”。它将成为继条码技术之后，再次变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。从以上分析可以看出，EPC是存储在RFID标签中的唯一信息，是RFID标签的编码基础，而RFID技术是EPC系统的技术构成之一，整个EPC系统构成了物联网。三者之间的关系如图1.2所示：RFID技术EPC系统，即物联网EPC图1.2三者关系图二

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中国现阶段物流产业情况分析2.1国内物流业现今面临的问题：（1）数据采集困难、（2）标准不统一，(例编码方式)（3）数据无法在物流各参与方之间共享和交换。（目前很多物流单证还采用人工输入或者两者结合\条码）（例：中通物流）三、现代物流3.1物流全过程的各个环节都会产生类型繁多的物流信息3.2现代物流具有多品种小批量生产和多额度小数量配送，库存和运输的特点．使得物流信息量大增，传统的信息处理技术已不能满足发展的需要3.3在现代物流活动中．物流信息动态性特别强，信息价值的衰减（为共享提供可能）速度很快．由此产生的大量新信息不断更新原有的数据库。因此．现代物流信息处理更加强调物流信息采集的及时性和信息加工处理的快速。

四、EPC系统分析

4．1系统设计典型的基于RFID技术的物联网应用方案应该包括硬件系统和软件系统两个方面，硬件系统由RFID自动识别系统、全球定位系统、激光扫描系统和通信系统等组成，软件系统包括RFID信息管理系统和与物流管理系统。货品电子标签可以记录固定信息，包括序列号、箱号、还可以记录可改写信息，如货品信息、运单号、起运港、目的港、船名航次等。

整个物联网应用可以分为三层：第一层是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对物流物品的识别；第二层是传输网络，即使通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算；第三层是应用网络，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。4.2EPC系统的构成

EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一集装箱等物品建立全球的、开放的标识标准。它由EPC编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成,主要包括6个方面：表1EPC系统的构成EPC系统的构成系统构成名称EPC编码体系EPC编码标准

射频识别系统EPC标签射频读写器EPC中间件信息网络系统对象名称解析服务实体标记语言

1．EPC编码标准。EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化，通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。EPC编码是EAN.UCC在原有全球统一编码体系基础上提出的新一代的全球统一标识的编码体系,是对现行编码体系的一个补充。2．EPC标签：EPC标签由天线、集成电路、连接集成电路与天线的部分、天线所在的底层四部分构成。EPC码是存储在RFID标签中的唯一信息。3.射频读写器。在射频识别系统中,射频读写器是将标签中的信息读出，或将标签所需要存储的信息写入标签的装置。射频读写器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。4．EPC中间件(Savant)：每件产品都加上RFID标签之后,在产品的生产、运输和销售过程中,读写器将不断收到一连串的产品电子编码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是传送和管理这些数据。Auto-ID中心提出一种名叫Savant的软件中间件技术，相当于该新式网络的神经系统，负责处理各种不同应用的数据读取和传输5．对象名解析服务(ObjectNameService，简称ONS)，类似于互联网中的DNS。EPC标签对于一个开放式的、全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电子代码,计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务担当，它是一个自动的网络服务系统。6．实体标记语言(PhysicalMarkupLanguage，简称PML)，类似于互联网中的标记语言。EPC识别单品,但是所有关于产品有用的信息都用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。PML提供了一个描述自然物体，过程和环境的标准,并可供工业和商业中的软件开发、数据存储和分析工具之用。它将提供一种动态的环境,使与物体相关的静态的、暂时的、动态的和统计加工过的数据可以互相交换。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。4.3RFID物流网络”的理论模型我们可以看到，一个“RFID物流网络”的组成主要包括以下几个部分:1.电子产品码（EPCNumber:ElectricalProductCode）2．信息识别系统（RFID：RadioFrequencyIdentification）3．EPC中间件实现信息的过滤和采集（EdgeServer）4．EPC基础系统（EPCBackbone）5．信息发现服务（ONS：ObjectNameService及其配套服务）6．EPC信息服务（EPCIS：EPCInformationService）相关的业务系统（RFIDBusinessApplication

4.4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

4.5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标准。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，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。”

4.6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：1.读写器的设备管理2．业务事件逻辑3．应用事件过虑4．数据整理

4.7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。AUTO-ID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，AUTO-ID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4.8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。第三简单应用程序接口（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2.4EPC基础系统（Backbone）2.4.1从“RFID物流网络”中识别讯息储存位置（ONS）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。4.9记录货品有关数据、特性及物流去向（EPCIS）2.5EPC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。15五．RFID物流网络的总体设计5.1一个小型的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：RBL5.2业务分析MWC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M-EPCIS系统。

DXD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D-EPCIS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D-EPCIS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R-EPCIS系统。RBL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EPCIS数据库表中查找与输入标签EPC号相一致的所有信息。（此功能只在“DXD物流”页面中可用）；6．点击“退出”后，返回至WebPortal主页面。RBL查询物流过程情况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“物流历史查询”页面的链接，点击相应的链接后进入查询显示页面；3．点击“物流历史查询”后，输入查询时间段及标签EPC号，点击“查询”，将在EPCIS数据库表中查找与输入标签EPC号相一致的所有信息；4．点击“退出”后，返回至WebPortal主页面。五

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