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青岛防空洞红酒仓储中RFID关键技术解析
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   青岛防空洞红酒仓储中RFID关键技术解析彭霞(青岛酒店管理职业技术学院信息工程技术学院,山东青岛266100)择了合适的电子射频标签来避免和人防警报频率段相冲突,堤出了适合防空洞红酒仓储中的FSA防冲突算法,解决了RFID标签进行红酒信息采集识别和信息处理时产生的信息安全和个人财产隐私保护问题。
  基金项目2013-2014年山东省商业经济学会研究课题“物联网RFID技术在青岛防空洞‘红酒银行’中的应用”
  彭霞(1975-),女,江苏泰州人,青岛酒店管理学院信息工程学院讲师,工学硕士,主要研究方向:计算机应用和信息技术处理等。
  1新兴事物-防空洞华丽升级为“红酒银行”
  防空洞是过去战争年代市民的避难所,在和平年代开发出了防空洞新用途:红酒天然酒窖。位于香港深水湾寿臣山深水湾径18号的防空洞酒窖会所-CrownWineCe丨丨ars,是二战时期遗留下来,距地面7m深、2m厚石墙的防空洞改装而成,洞内540m2可用来存放12万支红酒。普通存储环境不能保证红酒的品质,红酒必须在专业酒窖中收藏。经改造后的防空洞恒温12C、恒湿、通风、防震、没有异味,不被打扰的阴暗幽静的原生态环境可使得红酒能产生最令人舒适的味道和香气。
  防空洞的创新用途开发还不仅限于存放红酒。在青岛,防空洞被进步华丽升级为“红酒银行”:红酒收藏者在这里购买总价3万元以上的红酒,就可在防空洞“红酒银行”中拥有1个酒架。活期存款一样的红酒被存放在酒架上,“储户”可以随时支取。但“红酒银行”只给收藏者1年的免费存放期,之后每年都要交费才有资格继续存放。
  2RFID技术和防空洞红酒仓储结合RFID射频识别相比于传统的只能识别一类物品,不能识别单品的二维条形码技术拥有诸多优点:首先赋予了每件物品独有的“身份证”信息,还可以大大提高物品识别速度和识别距离,降低误读率,减少了人力资源成本,降低了重复性劳动,提高了作业精确性。RFID识别系统通过通用数据接口,直接提供给计算机后台数据库和应用程序更快速更准确的信息,更新、备份每件商品的即时动态信息向用户提供即时查询。
  防空洞“红酒银行”面向的是高端红酒,由于高端红酒市场中造假严重,且红酒的仓储业务中为防止和降低人工操作过程中“窜货”甚至货物流失的机率,迫切需要用RFID这种能有效唯一标识所附着物体的防伪方式来确保每瓶红酒的“身份证”信息,从而维护消费者利益。引进RFID射频识别技术后,不仅可以大大提高红酒仓储中每瓶红酒的识别效率和准确性,还可以做到及时有效的实现红酒的溯源,保障商品的安全和防伪。红酒价值高昂,需要这种内嵌RFID技术和计算机监控系统配合来实现全天候的实时精确监控和报警。
  3国外RFD标签在红酒领域中的应用法国的印rovenance公司在红酒生产的整个过程中都应用了RFID标签跟踪技术来监管瓶装红酒的制作工艺。公司在红酒运输过程中也设置了内嵌温度传感器于RFID标签的物联网技术来监测运输和仓储环境中的温度和湿度变化。购买了该公司红酒的消费者可以进入公司网站,输入红酒瓶外的RFID标签上的ID号,找到红酒制作原料的产地信息、制作工艺信息和运输存储过程的信息及经销商的详细信息1.每个酒桶所用木材的来源、木纹和其年轮及其中所存储的葡萄酒的类型,对成品白兰地的风味和质量来说是至关重要的信息。白兰地的酿制过程长达10年或20年,期间需经过8至10次不同酒桶中的分别酿制,以利于白兰地在瓶装前提高酒的风味。南非的KWV公司经过约一年的RFID系统安装和测试,帮助南非白兰地制造商跟踪酒桶的位置信息。KWV公司在新桶入库时,员工首先为每只新桶贴上枚记录有木桶基本信息的射频标签,接着员工用手持读写设备来识别每个标签上的信息,并通过WiFi无线网络将识别出的信息发送到公司的数据库,系统软件为每个酒桶在数据库中建立一条记录,ID码能为KWV员工提供信息帮助查询木桶使用中发生的各种情况,并能快速定位每个木桶。
  4国内酒类企业中RFID的应用五粮液在保护中国酒类品牌,防伪打假方面直在不懈努力,并取得了卓越的成就:第一家成功地将RFID防伪物流溯源系统应用于酒类产品中的中国酒业集团,该溯源系统能更好地保护中国酒业品牌、保护消费者利益。四川省宜宾普什集团有限公司是五粮液集团下属子公司,该公司研发并实施的“五粮液名酒RFID防伪追溯”项目被列入国家863计划,五粮液集团也因RFID防伪溯源技术的成功应用被国家授予食品安全溯源示范企业2. 2009年4月,张裕酒庄由东方电子公司设计实施的RFID技术生产线投入使用,这是国内葡萄酒行业应用RFID溯源系统的第一家。原本普通的一瓶葡萄酒采用了RFID追溯系统后可查询其原料出产地、葡萄采摘时间及灌装这瓶葡萄酒的生产线和储存该葡萄酒的仓库和经销商等全部供应链信息。
  2011年1月在山东青岛华东百利酒庄中举行了华东葡萄酒溯源暨物流物联网示范基地启动仪式,示范基地采用RFID技术为每瓶高品质华东葡萄酒赋予“全球唯码”的电子标签,实现全程的质量安全监控3. 5防空洞“红酒银行”中的RFID系统基本结构防空洞“红酒银行”中的RFID系统基本结构如所示。RFID信息的数据采集工作集中在对盛放红酒的托盘、红酒本身和摆放红酒的货架进行标签的数据读取工作。具体操作中,红酒的RFID标签会被手持读写器和门禁货物标签读写器读取,而托盘RPID标签会被门禁托盘标签读写器和车载托盘读写器进行读取,货架RFID标签会被车载货架标签读写器所读取,这些读写器设备可以通过具有即插即用、便于实施的BiztakRFID基础构架构建出RFID应用软件必备的模块和组件,在BiztakRFID的设计工具中包含了支持用友ERP软件的相应开发包,可以方便地将用友ERP管理软件和Biztak RFID的中间件进行对接。系统可以通过远程数据接口实现对红酒信息数据进行远程访问和远程控制。
  基于RFD系统的红酒防空洞存储基本结构防空洞“红酒银行”特殊环境中的RFID系统关键技术问题6.1防空洞“红酒银行”环境中所选用RFD标签类型人民防空警报系统是战时向市民发出防空袭警报信号,预警敌方空袭信息的一级重要通信系统,是人防部门所特有的通信设施,具有特殊的地位,在人防警报通信系统中最基本的保障要求就是系统的信息抗千扰性。
  青岛人防警报的工作频率要求是在453MHz到463MHZ频率段上,所以选择RFID标签时要注意射频标签的频率段范围。第二代被动式RFID标签采用超高频通信方式,其通信频率段为860MHz至960MHz,可以避免在防空洞中采集红酒标签信息时与人防警报的频率相冲突。
  盛放红酒托盘上的标签及红酒本身和摆放红酒货架上的标签分别采用不同的频段标签,所以不会存在误读和混频的现象,也有利于数据库中对不同频段的标签进行管理。
  6.2防空洞红酒仓储中RFD标签识别中的信息冲突解决方案随着在防空洞内射频标签阅读器通信距离的增加,其识别区域的面积也逐渐增大,这常常引起多个标签同处于阅读器的识别范围之内。但由于阅读器和所有射频标签共有一个无线通道,当两个以上的标签在同时候向阅读器发送标识信号时,信号将产生重叠而导致阅读器不能正常解析射频标签发送的信号。这个问题被称为射频标签的信号冲突问题或碰撞问题5.射频标签防碰撞解决方案对RFID系统识别能力尤为重要,采用防冲突算法(或防碰撞算;’法是解决防空洞红酒仓储中各种RFID系统的多个射频标签间产生冲突的主要方法。
  最常用的有四种解决冲突的算法:空间分多址SDMA、码分多址CDMA、频分多址FDMA、时分多址TDMA.从防空洞红酒仓储RFID系统的复杂性、通信形式和系统成本综合考量,采用TDMA时分多址中的基于ALOHA机制的FSA算法的方式来解决射频标签的冲突问题方案最佳。
  FSA是基于帧的时隙ALOHA随机接入方法。FSA算法中,固定帧的长度,每一帧初始,帧所含的时隙个数即RFID阅读器广播帧的长度f每个标签在接收到帧之后各自在0到f-1中选择一个整数作为自己发送标识符的时隙序号,并将这个序号存在寄存器SN中。如果SN的值等于零,阅读器立即发送标识符号,如果发送成功即表示无冲突发生,则该标识进入休眠状态,之后的时隙不再活动。如果发生冲突则该标签进入等待状态在下一帧中选择一个时隙重新发送标签,这个过程一直持续到阅读器中所有的标签都被识别出来,即在某个帧中已收不到任何的标签信号。
  FSA中帧的长度等同于RFID标签数目时,FSA算法的防冲突性能可以发挥到最优;标签数目小于帧长时,会增加识别时间,造成时隙的浪费;标签数目大于帧长时,会增大冲突的概率并大大地延长识别时间。帧长的设置是FSA发挥优势的关键所在,流行的是采用动态自适应的方法来动态调整FSA中的帧长,最具有代表性的是EPCglobalGen2标准中设计的Q算法。Q算法中当某帧中出现过多的冲突时隙时,阅读器f就提前结束该帧并发送一个更大的帧;当一个帧出现过多的空闲时隙时,说明也不是最佳的帧,也得提前结束帧,发送一个更小的帧。Q算法能在实际过程中根据发送标签冲突的具体情况自适应的调整帧数,识别效率大大提高,在防空洞红酒存储系统中的超高射频识别系统中得到应用。
  6.3物联网红酒防空洞存储中的信息安全与隐私保护防空洞中存储的高档红酒属于私人贵重财产,具有定的隐私性,有必要安全地管理好这些信息,确保私密信息不泄露不被黑客攻击篡改和滥用。RFID标准组织之一EPCgbbal全球电子产品编码组织在超高频第一类第二代标签的接口规范中说明了包含有:kill(灭活)、bck(锁和访问控制密码的功能组件来实现一定的安全和隐私保护。采用一定的物理安全机制或基于密码学的安全机制也是实现RFID物联网中隐私保护的途径之1.常用的物理安全机制有:通过破坏RFID功能的灭活命令来防止黑客扫描和跟踪保护消费者隐私,但缺点是一旦泄露出灭活命令中的PIN,攻击者会通过这个PIN来杀死所有该类的RFID标签,然后大摇大摆地偷走贵重的私人财产。基于密码学的安全机制如:麻省理工学院和AutoHDCenter提出的哈希锁(hash-bck隐私增强协议来抵制标签未被授权的访问,但在此模式下,效率和隐私保护是对立的,意味着用较长时间的密码解锁过程换取个人信息的隐私保护。
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