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青島防空洞紅酒倉儲中RFID關鍵技術解析
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   青島防空洞紅酒倉儲中RFID關鍵技術解析彭霞(青島酒店管理職業技術學院信息工程技術學院,山東青島266100)擇了合適的電子射頻標簽來避免和人防警報頻率段相衝突,堤出了適合防空洞紅酒倉儲中的FSA防衝突算法,解決了RFID標簽進行紅酒信息采集識別和信息處理時產生的信息安全和個人財產隱私保護問題。
  基金項目2013-2014年山東省商業經濟學會研究課題“物聯網RFID技術在青島防空洞‘紅酒銀行’中的應用”
  彭霞(1975-),女,江蘇泰州人,青島酒店管理學院信息工程學院講師,工學碩士,主要研究方向:計算機應用和信息技術處理等。
  1新興事物-防空洞華麗升級為“紅酒銀行”
  防空洞是過去戰爭年代市民的避難所,在和平年代開發出了防空洞新用途:紅酒天然酒窖。位於香港深水灣壽臣山深水灣徑18號的防空洞酒窖會所-CrownWineCe丨丨ars,是二戰時期遺留下來,距地麵7m深、2m厚石牆的防空洞改裝而成,洞內540m2可用來存放12萬支紅酒。普通存儲環境不能保證紅酒的品質,紅酒必須在專業酒窖中收藏。經改造後的防空洞恒溫12C、恒濕、通風、防震、沒有異味,不被打擾的陰暗幽靜的原生態環境可使得紅酒能產生最令人舒適的味道和香氣。
  防空洞的創新用途開發還不僅限於存放紅酒。在青島,防空洞被進步華麗升級為“紅酒銀行”:紅酒收藏者在這裏購買總價3萬元以上的紅酒,就可在防空洞“紅酒銀行”中擁有1個酒架。活期存款一樣的紅酒被存放在酒架上,“儲戶”可以隨時支取。但“紅酒銀行”隻給收藏者1年的免費存放期,之後每年都要交費才有資格繼續存放。
  2RFID技術和防空洞紅酒倉儲結合RFID射頻識別相比於傳統的隻能識別一類物品,不能識別單品的二維條形碼技術擁有諸多優點:首先賦予了每件物品獨有的“身份證”信息,還可以大大提高物品識別速度和識別距離,降低誤讀率,減少了人力資源成本,降低了重複性勞動,提高了作業精確性。RFID識別係統通過通用數據接口,直接提供給計算機後台數據庫和應用程序更快速更準確的信息,更新、備份每件商品的即時動態信息向用戶提供即時查詢。
  防空洞“紅酒銀行”麵向的是高端紅酒,由於高端紅酒市場中造假嚴重,且紅酒的倉儲業務中為防止和降低人工操作過程中“竄貨”甚至貨物流失的機率,迫切需要用RFID這種能有效唯一標識所附著物體的防偽方式來確保每瓶紅酒的“身份證”信息,從而維護消費者利益。引進RFID射頻識別技術後,不僅可以大大提高紅酒倉儲中每瓶紅酒的識別效率和準確性,還可以做到及時有效的實現紅酒的溯源,保障商品的安全和防偽。紅酒價值高昂,需要這種內嵌RFID技術和計算機監控係統配合來實現全天候的實時精確監控和報警。
  3國外RFD標簽在紅酒領域中的應用法國的印rovenance公司在紅酒生產的整個過程中都應用了RFID標簽跟蹤技術來監管瓶裝紅酒的製作工藝。公司在紅酒運輸過程中也設置了內嵌溫度傳感器於RFID標簽的物聯網技術來監測運輸和倉儲環境中的溫度和濕度變化。購買了該公司紅酒的消費者可以進入公司網站,輸入紅酒瓶外的RFID標簽上的ID號,找到紅酒製作原料的產地信息、製作工藝信息和運輸存儲過程的信息及經銷商的詳細信息1.每個酒桶所用木材的來源、木紋和其年輪及其中所存儲的葡萄酒的類型,對成品白蘭地的風味和質量來說是至關重要的信息。白蘭地的釀製過程長達10年或20年,期間需經過8至10次不同酒桶中的分別釀製,以利於白蘭地在瓶裝前提高酒的風味。南非的KWV公司經過約一年的RFID係統安裝和測試,幫助南非白蘭地製造商跟蹤酒桶的位置信息。KWV公司在新桶入庫時,員工首先為每隻新桶貼上枚記錄有木桶基本信息的射頻標簽,接著員工用手持讀寫設備來識別每個標簽上的信息,並通過WiFi無線網絡將識別出的信息發送到公司的數據庫,係統軟件為每個酒桶在數據庫中建立一條記錄,ID碼能為KWV員工提供信息幫助查詢木桶使用中發生的各種情況,並能快速定位每個木桶。
  4國內酒類企業中RFID的應用五糧液在保護中國酒類品牌,防偽打假方麵直在不懈努力,並取得了卓越的成就:第一家成功地將RFID防偽物流溯源係統應用於酒類產品中的中國酒業集團,該溯源係統能更好地保護中國酒業品牌、保護消費者利益。四川省宜賓普什集團有限公司是五糧液集團下屬子公司,該公司研發並實施的“五糧液名酒RFID防偽追溯”項目被列入國家863計劃,五糧液集團也因RFID防偽溯源技術的成功應用被國家授予食品安全溯源示範企業2. 2009年4月,張裕酒莊由東方電子公司設計實施的RFID技術生產線投入使用,這是國內葡萄酒行業應用RFID溯源係統的第一家。原本普通的一瓶葡萄酒采用了RFID追溯係統後可查詢其原料出產地、葡萄采摘時間及灌裝這瓶葡萄酒的生產線和儲存該葡萄酒的倉庫和經銷商等全部供應鏈信息。
  2011年1月在山東青島華東百利酒莊中舉行了華東葡萄酒溯源暨物流物聯網示範基地啟動儀式,示範基地采用RFID技術為每瓶高品質華東葡萄酒賦予“全球唯碼”的電子標簽,實現全程的質量安全監控3. 5防空洞“紅酒銀行”中的RFID係統基本結構防空洞“紅酒銀行”中的RFID係統基本結構如所示。RFID信息的數據采集工作集中在對盛放紅酒的托盤、紅酒本身和擺放紅酒的貨架進行標簽的數據讀取工作。具體操作中,紅酒的RFID標簽會被手持讀寫器和門禁貨物標簽讀寫器讀取,而托盤RPID標簽會被門禁托盤標簽讀寫器和車載托盤讀寫器進行讀取,貨架RFID標簽會被車載貨架標簽讀寫器所讀取,這些讀寫器設備可以通過具有即插即用、便於實施的BiztakRFID基礎構架構建出RFID應用軟件必備的模塊和組件,在BiztakRFID的設計工具中包含了支持用友ERP軟件的相應開發包,可以方便地將用友ERP管理軟件和Biztak RFID的中間件進行對接。係統可以通過遠程數據接口實現對紅酒信息數據進行遠程訪問和遠程控製。
  基於RFD係統的紅酒防空洞存儲基本結構防空洞“紅酒銀行”特殊環境中的RFID係統關鍵技術問題6.1防空洞“紅酒銀行”環境中所選用RFD標簽類型人民防空警報係統是戰時向市民發出防空襲警報信號,預警敵方空襲信息的一級重要通信係統,是人防部門所特有的通信設施,具有特殊的地位,在人防警報通信係統中最基本的保障要求就是係統的信息抗千擾性。
  青島人防警報的工作頻率要求是在453MHz到463MHZ頻率段上,所以選擇RFID標簽時要注意射頻標簽的頻率段範圍。第二代被動式RFID標簽采用超高頻通信方式,其通信頻率段為860MHz至960MHz,可以避免在防空洞中采集紅酒標簽信息時與人防警報的頻率相衝突。
  盛放紅酒托盤上的標簽及紅酒本身和擺放紅酒貨架上的標簽分別采用不同的頻段標簽,所以不會存在誤讀和混頻的現象,也有利於數據庫中對不同頻段的標簽進行管理。
  6.2防空洞紅酒倉儲中RFD標簽識別中的信息衝突解決方案隨著在防空洞內射頻標簽閱讀器通信距離的增加,其識別區域的麵積也逐漸增大,這常常引起多個標簽同處於閱讀器的識別範圍之內。但由於閱讀器和所有射頻標簽共有一個無線通道,當兩個以上的標簽在同時候向閱讀器發送標識信號時,信號將產生重疊而導致閱讀器不能正常解析射頻標簽發送的信號。這個問題被稱為射頻標簽的信號衝突問題或碰撞問題5.射頻標簽防碰撞解決方案對RFID係統識別能力尤為重要,采用防衝突算法(或防碰撞算;’法是解決防空洞紅酒倉儲中各種RFID係統的多個射頻標簽間產生衝突的主要方法。
  最常用的有四種解決衝突的算法:空間分多址SDMA、碼分多址CDMA、頻分多址FDMA、時分多址TDMA.從防空洞紅酒倉儲RFID係統的複雜性、通信形式和係統成本綜合考量,采用TDMA時分多址中的基於ALOHA機製的FSA算法的方式來解決射頻標簽的衝突問題方案最佳。
  FSA是基於幀的時隙ALOHA隨機接入方法。FSA算法中,固定幀的長度,每一幀初始,幀所含的時隙個數即RFID閱讀器廣播幀的長度f每個標簽在接收到幀之後各自在0到f-1中選擇一個整數作為自己發送標識符的時隙序號,並將這個序號存在寄存器SN中。如果SN的值等於零,閱讀器立即發送標識符號,如果發送成功即表示無衝突發生,則該標識進入休眠狀態,之後的時隙不再活動。如果發生衝突則該標簽進入等待狀態在下一幀中選擇一個時隙重新發送標簽,這個過程一直持續到閱讀器中所有的標簽都被識別出來,即在某個幀中已收不到任何的標簽信號。
  FSA中幀的長度等同於RFID標簽數目時,FSA算法的防衝突性能可以發揮到最優;標簽數目小於幀長時,會增加識別時間,造成時隙的浪費;標簽數目大於幀長時,會增大衝突的概率並大大地延長識別時間。幀長的設置是FSA發揮優勢的關鍵所在,流行的是采用動態自適應的方法來動態調整FSA中的幀長,最具有代表性的是EPCglobalGen2標準中設計的Q算法。Q算法中當某幀中出現過多的衝突時隙時,閱讀器f就提前結束該幀並發送一個更大的幀;當一個幀出現過多的空閑時隙時,說明也不是最佳的幀,也得提前結束幀,發送一個更小的幀。Q算法能在實際過程中根據發送標簽衝突的具體情況自適應的調整幀數,識別效率大大提高,在防空洞紅酒存儲係統中的超高射頻識別係統中得到應用。
  6.3物聯網紅酒防空洞存儲中的信息安全與隱私保護防空洞中存儲的高檔紅酒屬於私人貴重財產,具有定的隱私性,有必要安全地管理好這些信息,確保私密信息不泄露不被黑客攻擊篡改和濫用。RFID標準組織之一EPCgbbal全球電子產品編碼組織在超高頻第一類第二代標簽的接口規範中說明了包含有:kill(滅活)、bck(鎖和訪問控製密碼的功能組件來實現一定的安全和隱私保護。采用一定的物理安全機製或基於密碼學的安全機製也是實現RFID物聯網中隱私保護的途徑之1.常用的物理安全機製有:通過破壞RFID功能的滅活命令來防止黑客掃描和跟蹤保護消費者隱私,但缺點是一旦泄露出滅活命令中的PIN,攻擊者會通過這個PIN來殺死所有該類的RFID標簽,然後大搖大擺地偷走貴重的私人財產。基於密碼學的安全機製如:麻省理工學院和AutoHDCenter提出的哈希鎖(hash-bck隱私增強協議來抵製標簽未被授權的訪問,但在此模式下,效率和隱私保護是對立的,意味著用較長時間的密碼解鎖過程換取個人信息的隱私保護。
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