物聯(lián)網(wǎng)RFID作為一種新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，由于具有遠(yuǎn)距離識(shí)別、可存儲(chǔ)攜帶較多的信息、讀取速度快、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域開始逐步成功地推廣應(yīng)用，并且取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。若將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于商場(chǎng)的銷售和管理中，必然會(huì)進(jìn)一步提高商場(chǎng)的運(yùn)營效率。

引言

隨著人們對(duì)于識(shí)別技術(shù)的要求越來越高，以往的識(shí)別手段已經(jīng)逐漸滿足不了現(xiàn)代社會(huì)的需求，特別是在商店、超市等場(chǎng)合。由于商品種類、數(shù)量繁多，進(jìn)貨、出貨量大，商品的價(jià)格還需要根據(jù)市場(chǎng)的供需情況實(shí)時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，而傳統(tǒng)的識(shí)別方式由于其識(shí)別速度慢、識(shí)別信息量小，因此給商場(chǎng)管理帶來了諸多不便。隨著RFID射頻識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)，無論是識(shí)別的精度、速度，還是識(shí)別的信息量，都較以前有了很大的提高，如果在商業(yè)系統(tǒng)中引入RFID射頻識(shí)別技術(shù)，將會(huì)很大程度上提高其運(yùn)營效率。

1 射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1射頻識(shí)別的概念及特點(diǎn)

射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，英文名稱為Radio Frequency Identification (RFID)。簡(jiǎn)單地講，射頻識(shí)別是無線電技術(shù)在自動(dòng)識(shí)別中的應(yīng)用。

射頻識(shí)別技術(shù)具有識(shí)別速度快、精度高、信息量大等特點(diǎn)，同時(shí)，射頻識(shí)別技術(shù)可以穿透一定的介質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，比如木材、塑料、硬紙盒等。另外，射頻識(shí)別技術(shù)能同時(shí)對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行識(shí)別。

1.2射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成及其工作原理

射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成一般至少包括如下兩個(gè)部分：應(yīng)答器和RFID電子標(biāo)簽閱讀器。

應(yīng)答器：RFID電子標(biāo)簽是應(yīng)答器的一種，英文名稱為Tag或者Smart Labels。RFID電子標(biāo)簽主要由線圈和芯片組成，每個(gè)RFID電子標(biāo)簽都有約定格式的電子編碼，RFID電子標(biāo)簽附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。

RFID電子標(biāo)簽閱讀器：英文名稱為Reader，RFID電子標(biāo)簽閱讀器可以無接觸地讀取并識(shí)別RFID電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的，并可進(jìn)一步將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)和網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。

射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理:標(biāo)簽(Tag)進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收RFID電子標(biāo)簽閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，RFID電子標(biāo)簽憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)射出存儲(chǔ)在芯片中的信息(Passive Tag),或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率信號(hào)(Active Tag)，RFID電子標(biāo)簽閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

RFID電子標(biāo)簽和讀頭通過各自的天線構(gòu)建起二者之間非接觸信息的傳輸通道，這種空間信息傳輸通道的特性完全由天線周圍的場(chǎng)區(qū)特性決定，是電磁傳播的基本規(guī)律。通常可以根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)距離天線的距離將天線周圍的場(chǎng)劃分為3個(gè)區(qū)域：

①無功近場(chǎng)區(qū)。是天線輻射場(chǎng)中緊鄰天線口徑的一個(gè)近場(chǎng)區(qū)域，通常該區(qū)域的界限距天線口徑λ/2π處。從物理概念上講，該區(qū)域是一個(gè)儲(chǔ)能場(chǎng)，其中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換類似變壓器原理。其中λ為電磁波波長。

②輻射近場(chǎng)區(qū)。這個(gè)場(chǎng)區(qū)的電磁場(chǎng)已經(jīng)脫離了天線的束縛并作為電磁波進(jìn)入空間，輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，并且輻射場(chǎng)的角度分布和距離天線的口徑的距離有關(guān)。

③輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。該場(chǎng)中輻射場(chǎng)的角分布與距離無關(guān)，是最重要的一個(gè)場(chǎng)區(qū)，與近場(chǎng)區(qū)的分界距離為R=2D2/λ。其中為天線直徑，Dλ為電磁波波長。

射頻識(shí)別系統(tǒng)中標(biāo)簽與讀頭之間的作用距離是射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)重要指標(biāo)。通常情況下這種作用距離定義為標(biāo)簽與讀頭之間能夠可靠交換數(shù)據(jù)的距離。根據(jù)標(biāo)簽與讀頭之間的作用距離，標(biāo)簽天線與讀頭天線之間的耦合可以分為如下3類：

① 密耦合系統(tǒng)：范圍0~1cm，是無功近場(chǎng)區(qū)之間的電感耦合，頻率一般在30MHz以下，電磁泄露小，能量大，適合安全要求高的場(chǎng)合，例如電子門鎖。

② 遙耦合系統(tǒng)：分為近耦合系統(tǒng)(15cm)和疏耦合系統(tǒng)(1m)，利用無功近場(chǎng)區(qū)之間的電感耦合，典型工作頻率為13.56MHz。

③ 遠(yuǎn)距離耦合系統(tǒng)：作用距離為1~10m，利用輻射源場(chǎng)區(qū)之間的電磁耦合。

2 RFID射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)系統(tǒng)的實(shí)施方案

目前，國內(nèi)商場(chǎng)中的商品均采用普通標(biāo)簽標(biāo)注，包含的信息量少，并且改動(dòng)不方便，這對(duì)于信息的動(dòng)態(tài)更新是非常不利的，同時(shí)，給貨物的倉儲(chǔ)管理也帶來了不少麻煩。例如，當(dāng)物品的價(jià)格變動(dòng)時(shí)，普通標(biāo)簽不能實(shí)時(shí)顯示和在線修改，只能通過營業(yè)員重新標(biāo)價(jià)，同時(shí)，數(shù)據(jù)庫中的物品價(jià)格也要進(jìn)行改動(dòng)，顯然，這種標(biāo)簽管理方式是非常麻煩的。

在商場(chǎng)貨物的銷售、倉儲(chǔ)和管理中應(yīng)用RFID射頻識(shí)別技術(shù)，可以大大提高商場(chǎng)運(yùn)營的效率，使得商品信息的實(shí)時(shí)顯示、在線更改、物品的倉儲(chǔ)管理以及商品的銷售都可以一氣呵成。

2.1 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

RFID系統(tǒng)包括前端的RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中間件以及根據(jù)一定的業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸、后臺(tái)的和RFID數(shù)據(jù)系統(tǒng)相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由分布于商場(chǎng)各處的RFID電子標(biāo)簽閱讀器構(gòu)成，RFID電子標(biāo)簽閱讀器分為有線和無線兩種，主要完成對(duì)商品信息的采集和修改。

數(shù)據(jù)中間件的功能主要是根據(jù)一定的傳輸協(xié)議來封裝數(shù)據(jù)，比如TCP/IP，封裝完的數(shù)據(jù)能在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。 外部網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)傳輸提供了媒介。后臺(tái)主要完成數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)。

2.2 商場(chǎng)RFID貨架的結(jié)構(gòu)

貨架由一定數(shù)量的格子組成(可以根據(jù)需要設(shè)定)，每個(gè)格子中裝有一個(gè)RFID電子標(biāo)簽閱讀器和一個(gè)推桿，此RFID電子標(biāo)簽閱讀器還帶有LCD顯示。商品和RFID電子標(biāo)簽閱讀器之間采用近耦合的方式，因此，格子與格子之間不會(huì)出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象。同一個(gè)格子中放置相同的商品，不同的格子中可以放置不同的商品。RFID電子標(biāo)簽閱讀器通過讀取RFID電子標(biāo)簽中的商品代碼，可以從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出商品的詳細(xì)信息，并顯示在LCD上，包括價(jià)格、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期等等。若商品的信息需要改動(dòng)，只需用中的無線手持RFID電子標(biāo)簽閱讀器去讀取對(duì)應(yīng)商品的代碼，調(diào)出數(shù)據(jù)庫中的信息，在線修改對(duì)應(yīng)商品在數(shù)據(jù)庫中的信息即可，一步到位，方便快捷。

對(duì)于顧客來說，可以直接從貨架的LCD顯示器上獲得商品的詳細(xì)信息，若顧客決定購買此商品，可直接從貨架上取出商品，貨架格子里的推桿會(huì)將剩下的商品往前推一定的距離，使商品到達(dá)RFID電子標(biāo)簽閱讀器近耦合讀取的距離，從而保持商品信息的顯示;若商品全部取走，則格子內(nèi)沒有任何商品的RFID電子標(biāo)簽，RFID電子標(biāo)簽閱讀器則不會(huì)顯示。

貨架結(jié)構(gòu)是針對(duì)外包裝比較規(guī)則，質(zhì)地比較硬，適合推桿作用的商品。而對(duì)于外包裝比較軟，不適合推桿作用在其上的商品，可以采用貨架結(jié)構(gòu)。

此貨架中沒有在格子里面安裝固定的RFID電子標(biāo)簽閱讀器和推桿，而是在貨架上掛載了一定數(shù)量的RFID電子標(biāo)簽閱讀器，此RFID電子標(biāo)簽閱讀器和商品標(biāo)簽之間的作用類型同樣是近耦合型，顧客可以通過手持掛載的RFID電子標(biāo)簽閱讀器來讀取貨架上商品的詳細(xì)信息，此信息可以顯示在RFID電子標(biāo)簽閱讀器的LCD顯示屏上。

若是要改變商品的信息，理貨員可以通過手持圖4中的無線RFID電子標(biāo)簽閱讀器來修改此商品在數(shù)據(jù)庫中的信息，非常方便。

此外，還設(shè)計(jì)一種購物籃，籃中裝有一個(gè)無線的RFID電子標(biāo)簽閱讀器，可以同時(shí)讀取多個(gè)商品的標(biāo)簽，并且商品名稱和價(jià)格都會(huì)顯示在購物籃的LCD顯示器上，可以方便顧客知道自己的消費(fèi)開支。

3 商業(yè)系統(tǒng)普及RFID射頻識(shí)別技術(shù)面臨的問題

①成本問題。當(dāng)前RFID電子標(biāo)簽及射頻RFID電子標(biāo)簽閱讀器的價(jià)格還較高，一次性投入較大。

②標(biāo)準(zhǔn)化問題。到目前為止，包括ISO和CEN頒發(fā)了有關(guān)RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但彼此并不完全兼容，換句話說，RFID還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

③個(gè)人隱私權(quán)問題。由于攜帶著嵌有RFID電子標(biāo)簽商品的顧客有遭到追蹤的潛在威脅，商場(chǎng)必須考慮此類問題，避免不必要的麻煩。