RFID技术在我国铁路专业运输业务中的应用及效益分析.pdf

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1、西南交通大学硕士学位论文RFID技术在我国铁路专业运输业务中的应用及效益分析姓名：吴江伟申请学位级别：硕士专业：物流工程指导教师：张锦20100601西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页摘要R F I D 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它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。R F I D 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。本文从R F I D 技术的基本原理出发，分析了R F I D 系统的主要组成部分、R F I D 技术在物流与交通运输领域的应用现状，并提出了目前制约R F I D 技术推广的关键在于成本

2、、需求、安全、技术等方面。R F I D 技术在铁路运输业务中的应用主要体现在铁路物流中心的仓储、运输以及运输追踪等关键环节，首先，就R F I D 技术在仓储管理系统中的设计思想、业务实现的框架进行了分析，并对仓储系统中的货物管理及主要功能进行了设计。其次，针对铁路运输过程中常用的集装箱运输，引入R F I D技术进行了集装箱待识别信息的分类、模型的方案设计、模型的功能模块设计。铁路运输追踪问题是保障铁路运输安全的重要问题，R F I D 技术可以通过实时全程实时管理来实现对铁路运输货物的有效监督，文章设计了一种铁路运输追踪系统，并对其软硬件选择进行了分析。然后，针对R F I D 技术在铁

3、路运输中效益问题，首先对R F I D 相比景普通条码码的优越性进行了分析，然后结合已有统计数据说明了R F I D 的具体经济效益，最后在多个环节中说明了R F I D 实现的收益。计关键词：射频识别技术；铁路运输：仓储管理系统；货物追踪系统：设西南交通大学硕士研究生学位论文第1 I 页A b s t r a c tR F I Dr e c o g n i t i o ni san o n c o n t a c ta u t o m a t i ci d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g y,I tc a r li d e n t i f y

4、t a r g e to b j e c ta u t o m a t i c a l l yv i ar a d i of r e q u e n c ys i g n a la n do b t a i nr e l a t e dd a t aw i t h o u tm a n u a li n t e r v e n t i o n，i tC a nw o r ki nv a r i o u se n v i r o n m e n t s R F I Dt e c h n o l o g yC a l li d e n t i f yh i g h s p e e dm o v i

5、 n go b je c t sa n dc a ni d e n t i f ym u l t i p l et a g s，t h eo p e r a t i o ni sf a s ta n dc o n v e n i e n t F r o mt h eb a s i cp r i n c i p l eo fR F I Dt e c h n o l o g y,t h e i sp a p e ra n a l y z e dt h em a i np a r t so ft h eR F I Ds y s t e m，p r e s e n ts i t u a t i o n

6、o fR F I Dt e c h n o l o g yi nl o g i s t i c sa n dt r a n s p o r ta p p l i c a t i o n sa n dp r o p o s e dt h er e s t r i c t i o no fR F I Dt e c h n o l o g yl i e s i nc o s t，s a f e t ya n dt e c h n o l o g yr e q u i r e m e n t s，e t c T h ea p p l i c a t i o no fR F I Dt e c h n o

7、 l o g yi nr a i l w a yt r a n s p o r to p e r a t i o n sm a i n l ye m b o d i e si nr a i l w a ys t o r a g e，t r a n s p o r t a t i o na n dt r a c k i n g，e t c F i r s t，t h ed e s i g nt h o u g h to fR F I Dt e c h n o l o g yi nw a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e mw a sp r o p

8、 o s e da n dt h ef r a m e w o r ko fs t o r a g es y s t e mw a sa n a l y z e d，t h em a i nf u n c t i o no fc a r g om a n a g e m e n tw a sd e s i g n e d S e c o n d l y,f o rt h ec o n t a i n e r si nt h ep r o c e s so fr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n，t h i sp a p e ri d e n t i

9、f i e dt h ei n f o r m a t i o nc l a s s i f i c a t i o no fc o n t a i n e r，m o d e ld e s i g n，m o d e l so ff u n c t i o nm o d u l ed e s i g nb yu s i n gR F I Dt e c h n o l o g y R a i l w a yt r a n s p o r t a t i o nt r a c k i n gp r o b l e mi sa l li m p o r t a n tp r o b l e mo

10、fr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ns a f e t y,R F I Dt e c h n o l o g yC a l lt h r o u g hr e a l t i m em a n a g e m e n tt or e a l i z er e a l t i m ep r o c e s so fr a i l w a yt r a n s p o r tg o o d s，t h i sp a p e rd e s i g nar a i l w a yt r a n s p o r t a t i o nt r a c k i

11、n gs y s t e m，a n dt h eo p t i o no fc o m p u t e rs o f t w a r ea n dh a r d w a r ew e r ea n a l y z e d 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页T h e n，b a s e do ne f f i c i e n c yo fR E I D t e c h n o l o g yi nr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n，t h es u p e r i o r i t yo fR F I Dc o m p a r e dt ob

12、a rc o d ea d v a n t a g e sa r ea n a l y z e d，t h ee x i s t i n gs t a t i s t i c a ld a t as h o w st h es p e c i f i ce c o n o m i cb e n e f i t so fR F I Dt e c h n o l o g ya n dt h e s sb e n e f i t sc a nr e f l e c to nm u l t i p l el i n k si nm u l t i p l el i n k sK e yw o r d

13、s：P-o l d i oF r e q u m c yI d e n t i f i c a t i o nD e v i c e s，R a i l w a yt v a n s p o r 乞W a r e h o u s e西南交通大学四南父逋大罕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。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密，在五年解密后适用本授权书。2、不保

14、密团，使用本授权书。学位论文作者签名；复乃L日期：勿(，、6指导老师签名：瞥日期2 口1 0。6西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。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研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：本论文结合铁路物流电子商务的发展对铁路物流电子商务战略进行了研究，内容包括铁路物流内外环境分析、信息需求分析、业务战略分析、铁路物流电子商务总体规划、应用系统规划、组织和资源配置规划等

15、几个部分。学位论文作者签名：襄孑z，讳日期：另夕6。G西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页1 1 研究背景第1 章绪论继自然资源、人力资本之后，物流被称为企业的“第三利润源。现代物流是传统物流发展的高级阶段，以先进的信息技术为基础，注重服务、人员、技术、信息与管理的综合集成，是现代生产方式、现代经营管理方式、现代信息技术相结合在物流领域的体现。它强调物流的标准化和高效化，以相对较低的成本提供较高的客户服务水平。快速、实时、准确的信息采集和处理是实现物流标准化和高效化的重要基础。由此可见，信息化是现代物流的灵魂和关键，高信息化成就高效现代物流，低信息化锁住现代物流手脚。目前我国物流各个环节的成

16、本以及劳动力和设备成本都远远低于发达国家，而整个物流过程的综合成本却大大高于发达国家，其主要原因，就是物流各环节信息化程度低，造成库存大，运力浪费。与其他行业相比，我国物流信息化起步较晚，但发展得很快，目前现代物流信息化的核心地位已经凸显。回顾近年来在物流信息化方面的进展，以九部委关于促进我国现代物流业发展的意见一文为代表，各级政府已把物流信息化作为一项基础建设纳入规划。在国家的中长期科技规划研究中，把信息化和标准化列为物流科技最主要的两大关键技术。物流信息化是指物流企业以业务流程重组为基础，广泛使用现代物流信息技术，控制和集成企业物流活动的所有信息，实现企业内外信息资源共享和有效利用，以提高

17、企业的经济效益和核心竞争力。应用是物流信息化的关键，将先进的信息技术有效地应用于实际的物流业务之中是物流信息化的最大特点。随着公共信息西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页平台的开发和信息整合技术的发展，以R F I D 为代表的新技术(R F I D、高架库、条码技术、G P S、G I S)显示出了强大的冲击力。R F I D 是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 的缩写，即射频识别，俗称电子标签。R F I D 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它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，

18、可工作于各种恶劣环境。R F I D 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。被认为是近年来最有市场前景、最让人兴奋、最具改变人类生活方式和高科技产业面貌的巨星级技术。埃森哲实验室首席科学家弗格森认为R F I D 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，可以透过外部材料读取数据，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。弗格森的话揭示了R F I D 比条形码具有优势的地方：一是可进行远距离读写；二是它不受环境影响，在一般恶

19、劣环境下仍能保持其工作性能；三是可进行信息的存储和修改；四是可以反复使用。而且识别工作无需人工干预，这就有利于提高物流系统的效率、准确度和安全性等要素。由于R F I D 芯片内部的数据是可以更改的，这意味着不同流程的操作人员可以对R F I D 添加记录，从而得到更加完整的信息。同时，R F I D 芯片可以做得非常小巧，这使得它可以方便地同很多物体集成。因而R F I D 芯片能够监测每一种运动、生长、发声或发热的物体，最小的R F I D 芯片甚至可以安置在手镯、卡片或者其他物体里。由此可见，R F I D 产业的潜力无穷，应用的范围将遍及物流、制造、医疗、运输、零售、交通、国防等各个领

20、域。根西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页据德勤咨询公(D e l o i t t eC o n s u l t i n g)2 0 0 5 年在一份产业报告中指出：“2 0 0 5年R F I D 最终将走出实验室，进入商业领域。2 0 0 5 年年底时，将有超过1 0 0亿个R F I D 标签被售出并投入使用。从2 0 0 6 年开始，R F I D 市场快速升温。据业界的调查表明，8 8 1 的调查对象认为物流将是R F I D 最有应用潜力的领域，直接涉及到交通运输、仓储技术与设备、物流信息技术、供应链管理等各方面。近年来，我国物流经济呈快速发展态势，而物流产业在科技进步和管理技术

21、创新的驱动下，全球物流已经进入供应链时代。现代国际市场的竞争，并非单个产品或企业的竞争，而是供应链与供应链的竞争。物流供应链范围涵盖的很广，从原料供应到顾客购买的产蜀的全生命周期。在这过程中包含很多物流活动，主要包括采购，仓储，配送，包装运输，零售等。其中由于R F I D 具备从生产点到最终消费点的供应链的全程跟踪、操作管理能力，能够实现物流操作工具的标识和操作的自动识别，使仓储管理、存货管理、货位指派管理、供应商存货管理、贵重商品管理等实现自动化，并可实现全程供应链安全监控，具有广阔的应用前景。传统物流很多环节需要人工干预，而且不同的公司可能使用不同的标准和不同的系统，因此通过使用电子标签

22、和推广相应的国际标准，使得物流数字化成为可能。数字物流的意义在于通过信息共享，使得供应链上各环节联系更加紧密，管理更加高效，从而带来更多的利润。近几年不少企业将R F I D 技术应用到供应链的各个环节中，收效非常明显，极大的提高了企业的竞争力，降低了生产成本。但是在整个供应链管理中引入R F I D 技术却是一件极其复杂的系统工程，不仅涉及企业现有流程的优化、信息系统的改造，更可能引发企业内部经营管理模式的改变以及企业间合作模式的改变，另外世界上R F I D 技术尚处在应用研究阶西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页段，还没有供应链全过程成功引入R F I D 技术的案例，但是通过分析R

23、F I D技术在供应链某些环节应用的成功案例，理论上系统研究R F I D 技术在供应链整个环节上的应用从而提高供应链物流管理水平是完全可行的。早在2 0 世纪9 0 年代中期，铁道部在中国铁路车号自动识别系统建设中，就最终确定R F I D 技术为解决“货车自动抄车号”的最佳方案，目前作为射频自动识别技术的具体应用一一铁路车号自动识别系统已安装遍布全国1 4个铁路局。2 0 0 1 年3 月1 日，铁道部正式联网启用车号自动识别系统，为自备车企业、合资铁路和地方铁路实现信息化智能运输管理提供了重要良机。在铁路货运全面信息化的背景下，如何将R F I D 技术全面运用于铁路专业运输业务中，提高

24、铁路运输业务的安全性、可靠性，提高货运效率，具有积极的显示意义。1 2 国内外研究现状1 2 1 国外研究现状1 9 4 8 年，美国学者H a r r y S t o c k m a n 首次提出R F I D 的概念。至今，R F I D的发展已经历了半个多世纪。Kl a u s eF i n k e n z e l l e r 指出R F I D 是一种基于射频信号和空间耦合原理的自动识别技术，它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。R F I D 技术作为新一代的自动识别技术，应用于物品的流通环节，彻底改变了传统的供应链管理模式，极大地

25、提高企业运行效率。而现今的供应链管理大多以E R P(E n t e r p r i s eR e s o u r c eP l a n n i n g，企业资源管理)为主，涵盖生产管理、采购管理、销售管理、库存管理、帐款管理等多个环节，并能较为有效地整合企西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页业内部的信息流。R F I D 技术的引入，除了能使物品信息的采集更高效，更带来了新一代企业信息交互模式，实现供应链中物品跟踪与信息共享，让物品的信息在其生命周期内“随处可见”。从全球的范围来看，美国已经在R F I D 标准的建立、相关软硬件技术的开发、应用领域走在世界的前列。欧洲R F I D 标准

26、追随美国主导的E P Cg l o b a l标准。在封闭系统应用方面，欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经有U I D 标准，但主要得到的是本国厂商的支持，如要成为国际标准还有很长的路要走。R F I D 产品在国外的发展十分快，种类也较免如德州仪器公司(T I)、M o t o r o l a，E M，i P i c o，A l i e n 等世界著名的厂家都生产R F I D 读写设备；世界多家著名的手机制造商如诺基亚、三星、N E C、松下、夏普、索尼爱立信等都相继进入带有R F I D 功能的手机的研发；C h e c k p o i n t，S y m b o l，P r o

27、g r e s s，I B M 等公司都在研制不同领域的R F I D 解决方案，以满足企业对于效率、成本以及安全方面的需求；S u n，M i c r o s o f t 等大型软件公司为企业的R F I D 应用提供软件技术支持。1 2 2 国内研究成果在国内，中国己初步开展了R F I D 相关技术的研发及产业化工作，并在部分领域开始应用，但相对基础薄弱，缺乏核心技术，应用分散，不具备规模优势。2 0 0 6 年6 月出台的中国射频识别(R F I D)技术政策白皮书，为中国R F I D 技术与产业未来几年的发展提供系统性指南信息产业部确定的“十一五期间六大专项工程中，其中一项就是基于

28、R F I D 的综合管理信息系统西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页工程我国政府在“十一五计划”中提出要“以信息化改造制造业，推进生产设备数字化、生产过程智能化和企业管理信息化，促进制造业研发设计、生产制造、物流库存和市场营销变革”。目前，R F I D 技术已经在中国很多领域展开了广泛的应用并取得了显著的成果：安全管理领域中门禁管理系统、会展人员登记查询系统有效的保障了与会员的安全管理工作；畜牧管理领域中，为了确保普通人民吃上“放心肉，国家启动了金卡工程“四川R F I D 生猪项目”；上海运用R F I D 技术对市内宠物狗进行健康监测管理，将米粒大小的电子芯片植入宠物皮下，电子标签里

29、载有全球唯一的编码，健康检查、防疫情况等信息都会记录其中；商品流通方面领域中，国家烟草管理局启动并实施了(E P CR F I D 在烟草行业的应用方案研究，使国家管理部门有效的实现对卷烟进行物流信息跟踪。全面、及时、准确地掌握生产环节的卷烟牌号、规格、产量、价格、库存、成本、利润和流向等信息，以及商业经营环节的各种卷烟牌号、规格、销量、库存、调批价、零售价和合同执行情况。为国家的决策制定部门提供了必要的参考依据；中国的铁路调度和统计系统堪称目前国内最大的R F I D 应用系统。据了解，国内有5 5 万辆车厢、机车都安装了R F I D 标签，网络遍布全国。机车底部的标签上写有该列车的车种、

30、车型、车号及所载货物等信息，铁路沿线有读取器，列车在行驶过程中，车辆信息就能够被读取到，读取到的数据被传到国家铁道部的中央服务器。通过R F I D，铁路局提高了统计调度水平，减少了人工，但它不对外开放，标准是封闭的；在商品防伪领域，清华同方应用R F I D(电子标签)技术，开发推出了“R F I D 特殊物品防伪追踪系统”应用方案，而且在军队物资方面己经实现了成功应用；在交通运输领域，北京公西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页交系统所实施的市政、公交“一卡通”项目有效地缓解了公交司乘人员售票环节人工效率低下的问题：另外，在高速公路实施应用了不停车收费系统，大大提高了高速公路收费站的通过率

31、，有效地缓解了高速公路堵塞现象的发生；在仓储物流领域，中国邮政采用R F I D 技术追踪大型包裹的试点研究。海尔集团通过部署R F I D 技术，不仅减少了2 0 万平方米仓库，还使呆滞物资降低了9 0，库存资金减少了6 3，极大地降低了运营成本；在医疗卫生领域，医药界相关部门己经开始研究将R F I D 标签应用到药品的检测过程，迸一步加强药品的检查力度；在国防安全领域，广泛使用的第二代中国居民身份证通过使用R F I D 技术大大加强了我公安部门对全国人口的监测力度。2 0 0 5 年后，中国R F I D 技术应用与发展进入了理性阶段，真正的实践应用己经在各行各业中广泛的开展起来，各种

32、应用和试点不断出现。G e r a n dE C a c h o n 和H a uL e e 的研究指出将R F I D 技术应用于供应链管理要建立有效的数据获取和数据集成平台，通过先进的自动识别技术和数据采集技术，加快供应链中各种信息的采集，通过建立数据交互平台，实现对供应链中各种数据资源的快速响应及统一共享，提高供应链的运作效率，从而为企业争取更多的经济效益，而基于R F I D 技术的应用平台的建设目标是：以R F I D 技术为基础，以数据获取和数据集成为核心，面向企业应用，面向决策支持。张红星、傅杰指出由于R F I D 标签具有可读写能力，对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用，它

33、发挥的作用是数据采集和系统指令的传达，广泛用于供应链上的仓库管理、运输管理、生产管理、物料跟踪、运载工具和货架识别、商品防盗等，而R F I D 在物流的诸多环节(采购、存储、生产制造、包装、装卸、运输、流通加工、配送、销售到服务)也将发挥重大的作用。谢爱丽等西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页研究了R F I D 在零售环节的应用，指出R F I D 可以改进零售商的库存管理，实现适时补货，有效跟踪运输与库存，提高效率，减少出错；廖中华等研究了R f I D 在存储环节的应用，提出在仓库里，射频技术最广泛的使用是存取货物与库存盘点，它能用来实现自动化的存货和取货等操作。在整个仓库管理中，将

34、供应链计划系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，如指定堆放区域、上架取货和与补货等。这样，增强了作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间，同时减少了整个物流中由于商品误置、送错、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗，并在库存盘点时降低了人力；张尧辰、徐大亮等研究了R F I D 在运输环节的应用，介绍了在运输管理中R F I D 的应用流程：在途运输的货物和车辆贴上R F I D 标签，运输线的一些检查点上安装上R F I D 接收转发装置，接收装置收到R F I D 标签信息后，连同接收地的位置信息上传至通

35、信卫星，再由卫星传送给运输调度中心，送入数据库中；李万秋、孙红等研究了R F I D 在配送和分销环节的应用，提出了在配送环节采用射频技术能大大加快配送的速度和提高拣选与分发过程的效率与准确率，并能减少人工、降低配送成本；陈美华、陈福集等研究了R F I D在生产环节的应用，指出在生产制造环节应用R F I D 技术，可以完成自动化生产线运作，实现在整个生产线上对原材料、零部件、半成品和产成品的识别与跟踪，减少人工识别成本和出错率，提高效率和效益。特别是在采用(J u s t i n t i m e)准时制生产方式的流水线上，利用R F I D 技术就能通过识别电子标签来快速从品类繁多的库存中

36、准确地找出工位所需的原材料和零部件。R F I D 技术还能帮助管理人员及时根据生产进度发出补货信息，实现流水线西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页均衡、稳步生产，同时也加强了对质量的控制与追踪。1 3 研究内容、方法和技术路线1 3 1 研究内容本文主要研究内容如下：(1)对R F I D 技术的基本原理及系统构成进行，对并R F I D 技术在物流与交通运输领域中的应用进行全面剖析，并提出制约R F I D 技术推广中的主要因素。(2)对铁路运输运输业务中的关键环节，运用R F I D 技术，对仓储管理系统、集装箱运输管理模式、铁路运输追踪系统中的软硬件选择、流程设计等关键问题进行分析。

37、(3)对R F I D 技术应用产生的经济效益和其它社会效益进行评估。1 3 2 研究方法本课题研究主要采用文献研究、社会与企业调查、案例分析、系统设计等方法。(1)通过文献研究，了解R F I D 技术在国内外的研究现状、应用现状，并了解R F I D 的基本原理与系统构成。(2)通过社会与企业调查，案例分析，了解R F I D 在物流、交通运输领域的典型应用和经验教训。(3)通过系统设计，基于R F I D 技术设计仓储管理系统、集装箱运输管理模式、铁路运输追踪系统。(4)对系统设计方案的实施进行经济效益、社会效益分析。西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页1 3 3 技术路线本论文的

38、技术如下如图1 1。图1 1 论文框架示意西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页第2 章R F I D 技术的基本原理及应用本章主要分析R F I D 的基本原理在物流领域，运输领域的应用情况，分析目前R F I D 技术应用存在的主要制约因素。2 1R R D 的原理及构成2 1 1R F I D 的基本原理射频识别技术(R F I D)是一种非接触的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，是集计算机软硬件、信息采集处理、无线传输、网络通信、机械电子、自动控制和智能卡制作等技术多学科综合应用为一体的自动识别技术，是通过对远距离高速移动或静止目标进行非接触式信息采集处理，

39、实现对人、车、物等目标在不同状态(移动或静止)下的自动识别，从而实现目标的自动化管理功能。可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体，可同时识别多个标签，操作快捷方便，是一种新型的、先进的信息采集传输设备和高安全性的智能身份识别技术。R F I D 根据工作频率的不同分为低频、中频及高频系统。低频系统一般工作在1 0 0 -5 0 0 k H z，中频系统工作在1 0 -1 5 M H z，它们主要用于识别距离短和低成本条件；而高频系统则可达8 5 0 -9 5 0 M H z 及2 4 -5 G H z的微波段，适用于识别距离长，读写数据率高的场合。目前应用的射频识别系统最主要的工作频率是O

40、1 3 5 k H z、I S M 频率6 7 8 M H z、1 3 5 6 M H z、2 7 1 2 5 M H z、4 0 6 8 M H Z、4 3 3 9 2 M H z、8 6 9 0 M H z、9 1 5 0 M H z、2 4 5 G H z、5 8 M H z 以及2 4 1 2 5 G H z。西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页2 1 2R F I D 系统的构成典型的R F I D 系统由电子标签、读写设备以及数据交换、管理系统等组成。读写器由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。电子标签也称射频卡，它具有智能读写及加密通信的能力。1 读写设备的组成读

41、写设备根据具体实现功能的特点也有其他的别称，如：阅读器、查询器、通信器、扫描器、编程器等。读写器是对应于射频标签的读写设备，通过空间信道向射频标签发送命令，射频标签接收命令后做出必要的响应，由此实现射频识别。此外，在射频识别应用系统中，通过读写器实现对射频标签数据的无接触收集或由读写器向射频标签中写入的标签信息回送到应用系统中，接收来自应用系统的信息，这就形成了射频标签读写设备与应用系统程序之间的接口A P I。一般情况下，要求读写器能够接收来自应用系统的命令，并且根据应用系统的命令或约定的协议作出相应的响应(回送收集到的标签数据等)。读写器本身从电路实现角度来说，又可划分为射频模块(射频通道

42、)与基带模块两大部分。读写器的结构如图2 1 所示。西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页图2 1 读写器的结构图(1)射频模块的任务主要有两项。第一项是将读写器欲发往射频标签的命令调制到射频信号(也称为读写器射频标签的射频工作频率)上，经由发射天线发送出去。发送出去的射频信号经过空间传送到射频标签上，射频标签对照射其上的射频信号作出响应，形成返回读写器天线的反射回波信号。第二项任务是将射频标签反回到读写器的回波信号进行必要的加工处理，并从中解调提取出射频标签回送的数据。(2)基带模块实现的任务也包含两项。第一项是将读写器智能单元发出的命令编码调制到射频信号的编码调制信号上。第二项任务是实

43、现对经过射频模块解调处理的标签回送数据信号进行必要的处理，并将处理后的结果送入读写器智能单元。一般情况下，读写器的智能单元也划归基带模块部分。智能单元是读写器的控制核心，通常采用嵌入式M P U，并通过编制相应的MPU 控制程序对收发信号进行智能处理。射频模块与基带模块的接口为调制与解调，射频模块通常包括调制与解调两部分，并且包括解调之后对回波小信号的必要加工处理(如放大、整形)西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页等：2 电子标签电子标签由标签和从标签搜集数据的阅读器两个部分组成。电子标签又分为无源标签和有源标签两种，每个标签含有一个储存数据的小集成电路和一个像天线一样从阅读器收发信号的

44、微型铜线圈。无源标签借助阅读器发出的信号发送信息，有源标签借助自带电池能够主动持续发出比无源标签更强的信号。使用电子标签搜集数据时，阅读器无须对准标签。无源标签的信号范围通常为6 l O m，而有源标签的信号范围为5 0 m 左右。电子标签的的内部结构如图5 2。图5-2 电子标签的内部结构按照不同的标准，标签有以下三种不同的分类。(1)主动式标签、被动式标签(有源或无源)主动式标签内部自带电池进行供电，但有使用寿命的限制，被动式标签要靠外界提供能量，电能比较弱，数据传输的距离和信号强度受到限制，但西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页有很长的使用期。表是主动式和被动式两种标签特性的比较。

45、其中主动式标签通常具有更远的通信距离，其价格相对较高，主要应用于贵重物品远距离检测等应用领域。被动式标签具有价格便宜的优势，但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。(2)只读标签和可读可写标签只读标签内部只有只读存储器和随机存储器，另外，只读标签中除了和，一般还有缓冲存储器，用于暂时存储调制后等待天线发送的信息。可读可写标签内部的存储器除了、和缓冲存储器之外，还有非活动可编程记忆存储器，可以实现对原有数据的擦除以及数据的重新写入。一(3)标识标签与便携式数据文件根据标签中存储器数据存储能力的不同，可以把标签分成仅用于标识目的的标识标签与便携式数据文件两种。对于标识标签来说，一个数字或者多个

46、数字字母字符串存储在标签中，为了识别的目的或者是进入信息管理系统中数据库的钥匙。便携式数据文件就是说标签中存储的数据非常大，足可以看作是一个数据文件。这种标签一般都是用户可编程的，标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项目其它的相关信息，如包装说明、工艺说明等。2 2I 心I D 在物流领域的运用I 强I D 具有极强的可读写能力，对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用，它发挥的作用是数据采集和系统指令的传达，广泛用于供应链上的仓库管理、运输管理、生产管理、物料跟踪、运载工具和货架识别、商店、特别是超市中商品防盗等场合。所以从采购、存储、生产制造、包装、装卸、西南交通大学硕士研究生学位论

47、文第1 6 页运输、流通加工、配送、销售到服务，R F I D 在物流的诸多环节上发挥了重大的作用。其具体应用价值，主要体现在以下几个环节。1 R F I D 在零售环节的应用R F I D 可以改进零售商的库存管理，实现适时补货，有效跟踪运输与库存，提高效率，减少出错。同时，R F I D 能对某些时效性强的商品的有效期限进行监控商店还能利用系统在付款台实现自动扫描和计费，从而取代人工收款。R F I D 在供应链终端的销售环节，特别是在超市中，免除了跟踪过程中的人工干预，因而具有巨大的吸引力。2 R F I D 在存储环节的应用在仓库里，射频技术最广泛的使用是存取货物与库存盘点，它能用来实

48、现自动化的存货和取货等操作。在整个仓库管理中，将供应链计划系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，如指定堆放区域、上架取货和与补货等。这样，增强了作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间，同时减少了整个物流中由于商品误置、送错、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗。R F I D 技术的另一个好处在于在库存盘点时降低人力。的设计就是要让商品的登记自动化，盘点时不需要人工的检查或扫瞄条码，更加快速准确，并且减少了损耗。解决方案可提供有关库存情况的准确信息，管理人员可由此快速识别并纠正低效率运作情况，从而实现快速供

49、货，并最大限度地减少储存成本。3 R F I D 在运输环节的应用在运输管理中，在途运输的货物和车辆贴上R F I D 标签，运输线的一些西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页检查点上安装上接收转发装置。接收装置收到标签信息后，连同接收地的位置信息上传至通信卫星，再由卫星传送给运输调度中心，送入数据库中。4 I 讧I D 在配送分销环节的应用在配送环节，采用射频技术能大大加快配送的速度和提高拣选与分发过程的效率与准确率，并能减少人工、降低配送成本。如果到达中来配送中心的所有商都贴有R F I D 标签，在进入中央配送中心时，托盘通过一个阅读器，读取托盘上所有货箱上的标签内容。系统将这些信息

50、与发货记录进行核对，以检测出可能的错误，然后将R F I D 标签更新为最新的商品存放地点和状态。这样就确保了精确的库存控制，甚至可确切了解目前有多少货箱处于转运途中、转运的始发地和目的地，以及预期的到达时间等信息。5 R F I D 在生产环节的应用在生产制造环节应用R F I D 技术，可以完成自动化生产线运作，实现在整个生产线上对原材料、零部件、半成品和产成品的识别与跟踪，减少人工识别成本和出错率，提高效率和效益。特别是在采用准时制生产方式的流水线上，原材料与零部件必须准时送达到工位上。采用了R F I D 技术之后，就能通过识别电子标签来快速从品类繁多的库存中准确地找出工位所需的原材料