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Zigbee与RFID在物流管理系统的应用

作者:上海顺舟网络科技有限公司 来源:RFID世界网 2007-08-25 21:42:35

摘要:数字化管理是提高物流管理水平的关键所在,然而,对物流管理而言,数字化管理的概念应该包括,A. 所运货物单据管理电子化(包括建挡和传输);B. 货物在运输途中位置的信息化。前者,主要是通过读取所运货物的识别码(条码或RFID)的方式来实现的;而后者则是通过GPS定位系统,和无线移动网络来实现。因此在物流管理系统的数据采集和传输来说,保证有效数据识别和数据的传输是整个系统的关键所在。ZIGBEE无线通信具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性;可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输;可组MESH型的网状网络结构。

关键词:ZIGBEE[2篇]  RFID[97篇]  物流管理[3篇]  

一、应用需求 
    数字化管理是提高物流管理水平的关键所在,然而,对物流管理而言,数字化管理的概念应该包括,A. 所运货物单据管理电子化(包括建挡和传输);B. 货物在运输途中位置的信息化。前者,主要是通过读取所运货物的识别码(条码或RFID)的方式来实现的;而后者则是通过GPS定位系统,和无线移动网络来实现。因此在物流管理系统的数据采集和传输来说,保证有效数据识别和数据的传输是整个系统的关键所在。 

二、行业现状 
    对条码标签和RFID,许多人应该都非常熟悉,前者使用的是光扫描,扫描器和条码之间,不能有任何物理遮挡;后者使用的“电磁场扫描“,两者之间可以有遮挡。但归根到底,两者所读取的数据,都仅仅是一个身份码而已。真正的数据资料,必须通过读码器所读出的身份码,到预先建立好的数据库中进行查阅。其次,由于条码和RFID的读取方式,都是通过条码和RFID标签微弱的反射或被动耦合的信号来实现的(那些有源和可储存少量数据的RFID实际已经超出RFID本身的定义范围),因而读取距离都非常有限。另外,由于这两种标签本身都不储存数据,信号读取器必须要与数据库相连,因而灵活性差。这些局限性,大大限制了它的作用的发挥。 

因此基于ZIGBEE和RFID结合的物流管理系统,是基于通信领域一种最新无线通信技术Zigbee和RFID结合使用的一种应用系统。它的主要特点如下:远距离信息读取;自带数据;远距离数据写入;读写设备十分简单可靠,价格也十分低廉。因而,使用灵活方便,建设成本低的优点。 

三、Zigbee、RFID技术简介 
zigbee是一种无线连接技术的商业化命名,该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。  

    ZigBee标准基于802.15.4协议栈而建立,具备了强大的设备联网功能,它支持三种主要的自组织无线网络类型,即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree),特别是网状结构,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。 

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                       图一  ZIGBEE星型网络结构 
星型网络结构特点 
  支持点对点、点对多点通信 
  中心节点为ZIGBEE协调器,终端节点为ZIGBEE终端设备 
  所有数据经过中心节点 
  适合圆形分散、距离较近的设备联网 

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                          图二  ZIGBEE网状网络结构 

MESH网状网络结构特点 
  系统采用多跳式路由通信 
  网络容量很大 
  可以跨越很大的物理空间,适合距离较远比较分散的结构 
 MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能,网络的所有实体只有要通信范围之内,都可以互相通信,如果没有直接通路,还可以通过“多级跳”的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;除此之外,网络还具备自组织、自愈功能。 

    射频识别系统(RFID)按照能量供给方式的不同,RFID标签可以分为被动标签,半被动标签,半主动标签和主动标签,其中被动标签与读写器之间的通信,都依赖于读写器天线所发出的能量;而主动标签与读写器之间通信所需的能量则由标签所附的电池提供,主动标签可以主动发出射频信号。 

四、Zigbee技术特点 
设备省电  
zigbee技术采用了多种节电的工作模式,可以确保两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间;  
通信可靠  
zigbee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突;MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息;  
网络的自组织、自愈能力强 
zigbee的自组织功能:无需人工干预,网络节点能够感知其他节点的存在,并确定连接关系,组成结构化的网络;  
zigbee自愈功能:增加或者删除一个节点,节点位置发生变动,节点发生故障等等,网络都能够自我修复,并对网络拓扑结构进行相应地调整,无需人工干预,保证整个系统仍然能正常工作。  
具备自组织、自愈能力的无线通信网络才是自动抄表系统最理想的通信方式。 
成本低廉  
设备的复杂程度低,且Zigbee协议是免专利费的,这些可以有效地降低设备成本; 
 Zigbee的工作频段灵活,为免执照频段的2.4GHz,就是没有使用费的无线通信。 
网络容量大  
一个ZigBee网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在200多个ZigBee网络;  
数据安全  
ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用AES-128,同时各个应用可以灵活确定其安全属性。 

五、基于ZigBee、RFID技术物流管理系统 

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                      图一 汽车进场时读取RFID数据 

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                        图二  货物堆场读取RFID数据 


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                             图三  超市卖场读取RFID数据
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