浅议物联网与EPC／RFID技术

1 引 言

　　随着全球经济一体化和信息技术的发展，顾客个性化需求日益增长，不确定性也大大增加，在贸易物流、生产制造等领域对供应链效率提出了越来越高的要求。由于物品标识和识别技术的落后，造成信息不对称，严重地影响到社会物流效率。

　　1998年麻省理工学院(MIT)的两位教授提出，以射频识别技术(REID)为基础，对所有的货品或物品赋予其唯一的编号方案，来进行唯一的标识。这一标识方案采用数字编码，并且通过实物互联网来实现对物品信息的进一步查询。这一技术设想催生了EPC (产品电子代码)和物联网概念的提出。即利用数字编码，通过一个开放的、全球性的标准体系，借助于低价位的电子标签，经由互联网来实现物品信息的追踪和即时交换处理，在此基础上进一步加强信息的收集、整合和互换，并用于生产和物流决策。

　　2 EPC／RFID物品识别的基本模型

　　EPC／RFID物品识别功能的实现主要由EPC编码标准、RFID电子标签、识读器、Savant网络、对象名解析服务以及EPC信息服务系统等六方面组成。

　　(1)EPC编码。EPC提供对物理对象的唯一标识。储存在EPC编码中的信息包括嵌入信息(Embedded Information)和参考信息(Information　Reference)。嵌入信息可以包括货品重量、尺寸、有效期、目的地等。其基本思想是利用现有的计算机网络和当前的信息资源来存储数据，这样EPC就成了一个网络指针，拥有最小的信息量。参考信息其实是有关物品属性的网络信息。

　　(2)RFID电子标签。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。RFID电子标签中存储EPC码。RFID电子标签有主动型、被动型和半主动型三种类型。主动和半主动标签在追踪高价值商品时非常有用，它们可以远距离的扫描，但这种标签每个成本也较高。被动标签相对便宜，正在被积极地研究和推广。

　　(3)识读器。使用多种方式与标签交互信息，近距离读取被动标签中的信息最常用的方法就是电感式耦合。标签利用这个磁场发送电磁波给识读器。这些返回的电磁波被转换为数据信息，即标签的EPC编码。识读器读取信息的距离取决于识读器的能量和使用的频率。通常来讲，高频率的标签有更大的读取距离。一个典型的低频标签必须在一英尺内读取，而一个UHF标签可以在3．05～6．10 rn的距离内被读取。

　　(4)Savant系统。每件产品都加上RFID电子标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，识读器将不断收到一连串的EPC码。为了在网上传送和管理这些数据，Auto-ID中心开发了一种名叫Savant的软件系统，它是一个树状结构，这种结构可以简化管理，提高系统运行效率，如图1所示。它可以安装在商店、本地配送中心、区域甚至全国数据中心中，它的主要任务是数据校对、识读器协调、数据传送、数据存储和任务管理。

图1 典型的Savant系统结构

　　(5)对象名解析服务系统(0NS)。通过将EPC码与相应物品信息进行匹配来查找有关实物的参考信息。比如：当一个识读器读取到EPC标签的信息时，EPC码就传递给Savant系统，然后再在局域网或因特网上利用ONS找到这个产品信息所存储的位置。由ONS给Savant系统指明了存储这个产品的有关信息的服务器，并将这个文件中的关于这个产品的信息传递过来。

　　(6)EPC信息服务。在物联网中，有关产品信息的文件存储在EPC信息服务器中。这些服务器往往由生产厂家来维护。所有产品信息将用一种新型的标准计算机语言——物理标记语言(PML)书写，PML是基于为人们广为接受的可扩展标识语言(Ⅺ L)发展而来的。PML文件将被存储在EPC信息服务器上，为其它计算机提供他们需要的文件。

　　(7)EPC码的识读流程。解读器读取一个EPC码，将信息传送给Savant系统，并通过ONS获取与当前所探测到的远程EPC信息服务器的地址，此后Savant向远程的EPC信息服务器发送读取PML数据的请求，EPC信息服务器返回给sa—vant它所请求的PML数据，再由Savant处理新读取的EPC码的内容，其识读流程如图2所示。

图2 EPC码的识读流程

3 基于EPC／RFID的物联网概念

　　EPC／RFID技术是以网络为支撑的大系统，它一方面利用现有的Internet网络资源，另一方面可在世界范围内构建出实物互联网。如图3所示为基于EPC／RFID的物联网系统。在这个由RFID电子标签、识别设备、Savant服务器、Internet、0NS服务器、EPC信息服务系统以及众多数据库组成的实物互联网中，识别设备读出的EPC码只是一个指针，由这个指针从Internet找到相应的IP地址，并获取该地址中存放的相关物品信息，交给Savant软件系统处理和管理。由于在每个物品的标签上只有一个EPC码，计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息，这就需要用ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，Savant将EPC码传给ONS，ONS指示Savant到一个保存着产品文件的EPC信息服务器中查找，Savant可以对其进行处理，还可以与EPC信息服务器和系统数据库交互。

图3 基于EPC／RFID的物联网系统

4 EPC／RFID与条码技术

　　EPC／RFID物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。它与传统条码技术相比有以下几方面的优点。

　　(1)唯一标识。条码只能识别一类产品，而无法识别单品，因此条码容易伪造。EPC却可以为单品提供唯一标识。

　　(2)读取方便。条码是可视传播技术。即扫描仪必须“看见”条码才能读取它，这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反，无线电识别并不需要可视传输技术，射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了，甚至可以穿过外包装进行识别。这大大减少了人的参与，提高了识别效率。

　　(3)长寿耐用。纸型条码容易破损和受到污染。而RFID电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。

　　(4)动态更改。条码信息一旦需要更改就必须重贴，而RFID电子标签中的信息可以编辑，便于更新。

　　(5)可扩展性。RFID电子标签存储的是电子数据。在需要的时候可以改变其中的编码结构，便于升级。

　　(6)RFID电子标签可以设置密码，保密性强。

　　(7)条码技术是为自动结算设计的，虽然现在已经在产品生产和流通的其他环节有一定的应用并取得一定的收益，但是其自身存在的一些问题限制了其在物流领域中发挥更大的作用。

　　虽然EPC/RFID与条码技术相比有巨大的优势，但是条码技术作为一项十分成熟的技术在物联网中仍然可以起到一定的作用。EPC代码实际上是一种编码手段，EPC并没有对其信息载体进行任何限制，我们现在有飞速发展起来的射频识别技术，也有成熟的条码技术，EPC码可以储存在RFID芯片中。同样可以储存在条码中。

　　电子标签广泛采用后的隐私问题和环保问题一直有争论。而EPC在某些产品上采用条码技术，可以有效的解决目前普遍关注的射频标签如何避免隐私的问题、磁污染问题和废弃标签中芯片的处理问题。

　　5 物联网与EPC/RFID技术应用展望

　　物联网技术的应用可以使电子商务变得更强大，它使消费者可以在网上查到任何一家商店的任何一件商品，选择起来得心应手。在物流领域，RFID电子标签可以应用于自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面。生产组织大量使用RFID电子标签可以提高整个供应链和生产作业管理水平。

　　(1)零售业。今后人们到商场去购物，可能只要将货架上的商品放进购物车，然后推车出门就可以了。因为商店使用了EPC／RFID技术，在商店的出口装有RFID识读器，当有人把商品带出去的时候，识读器自动列出所购商品清单并通过结算系统自动在该人的帐户上扣取相应的货款。这一技术还使得人们可以带着自己的物品进入超级市场，因为这些物品上的标签显示它们不属于这家商店，因此出门时也不会带来不必要的麻烦。

　　(2)物流业。货物的清点、查询、发货将变得非常简单和准确。仓库的管理效率更高，用人更少。车辆管理安装了相应系统之后，将有效降低空驶率，并为“智能交通”提供信息管理的平台。

　　(3)制造业。通过将EPC/RFID技术引入企业生产管理，可实现企业生产信息的自动实时录入，准确记录每一产品形成的全部过程和成本发生的因果信息，实现对物品在加工环节及以后的信息追踪和管理。

　　(4)有效防伪。由于消费者可以通过商品标签在网上查到有关商品的几乎全部信息，因此假冒产品将变得更加困难。这一技术对高值物品尤其有利。

　　(5)军事领域。一些国家已经开始在军需物资上使用RFID技术，以加强物资的管理、盘点和查询工作。美国军方早在2O世纪9O年代就开始采用RFID技术用于海湾战争中士兵个人信息识别，美国国防部要求2005年1月1日以后，所有军需物资都要使用RFID电子标签。

　　物联网与EPC/RFID技术的应用推广具有它的必然性、必要性和系统性，国际上已经开始了一些重要的实验性的应用。中国有关部门也已经看到了应用推广物联网与EPC／RFID技术的紧迫性和战略性，正在抓紧制定相关标准并在一些企业中进行试点。这一过程需要全社会各行各业的支持，尤其是大企业大公司的支持。