3 物联网设备识别 3.1 EPC码

3.物联网设备识别物联网概论主讲教师：12物联网五大关键要素物联网关键要素及涉及的技术示例IoT关键要素涉及的技术示例识别命名电子产品代码（EPC）、泛在码（UCode）寻址IPv4、IPv6感知智能传感器、可穿戴设备、嵌入式传感器、执行器、射频识别标签通信射频识别通信（RFID）、近场通信（NFC）、超宽带通信（UWB）、蓝牙通信（BT）、蓝牙低功耗通信（BLE）、紫蜂通信（Zigbee）、Z-Wave、WiFi、LTE、LTE-A计算硬件Arduino、树莓派、MediaTekLinkItONE等物联网硬件平台软件Contiki、TinyOS、LiteOS、AndroidThings等物联网操作系统服务身份服务（如供应链管理）信息聚合服务（如智能电网）协作感知服务（如智能家居）3物联网设备识别（Identification）物联网识别功能：为构成物联网的设备/对象提供清晰的标识，以方便匹配物联网服务。命名（Naming）：为设备/对象给出全球唯一的标识号。EPC码，泛在码寻址（Addressing）：为对象匹配全球唯一的网络地址。IPv4,IPv6,6LowPAN43.物联网设备识别3.23.1EPC码53.3泛在码寻址现行产品条码体系：EAN条码和UCC条码中国目前主要使用的是EAN条码。EAN条码的标准版有13位标识数字，缩短版有8位标识数字。6信息容量受限：只能识别到类别，不能识别到单品。识读方式限制：光学识别。无法有效防伪。现行产品条码体系存在缺陷，并不适用于物联网“万物互联”的愿景现行条形码技术无法支持物联网应用场景超市顾客在超市推着满载商品的购物车时，无需收银员用扫码枪挨个扫码商品的条形码，而是以非接触式的方式一次性完成全部商品识别并给出结账金额。7现行条形码技术无法支持物联网应用场景仓库对每天进出仓库的大量产品完成非接触式数据采集，实现快速盘点。8现行条形码技术无法支持物联网应用场景机场在机场，一位中转的旅客过了登机时间仍未登机，广播通知也没有找到时，需要有一种技术，只要靠近就能够自动显示位置。9现行条形码技术无法支持物联网应用场景军事某次军事行动中，几列火车的军用物资已经送达，各部队的后勤人员要在最短时间内领到各自需要的弹药、装备与食品时，军需官通过非接触式阅读器装置就可以迅速获取每节车厢的物资种类、每件物品的确切位置。10EPC编码体系：实现一物一码EPC：是一种编码系统，基于EAN/UCC条形码进行扩充，可以实现对单品的标识；编码原则：唯一性、简单性、可扩展性、保密性、安全性；管理机构：由EPCglobal统一管理和实施。11采用64位（二进制）的编码结构，可以拓展到96位、128位、256位。以96位的EPC码为例，可以为2.68（≈228）亿公司赋码，每个公司可以有1600（≈224）万产品分类，每类产品有687（≈236）亿的独立产品编码。12EPC编码体系：实现一物一码EPC特性13科学性结构明确，易于使用、维护。兼容性与EAN/UCC编码标准兼容。全面性可在生产、流通、存储、结算、跟踪、召回等供应链的各环节全面应用。合理性由EPCGlobal以及各国EPC管理机构（中国的管理机构称为EPCGlobalChina）分段管理、共同维护、统一应用，具有合理性。

国际性不以具体国家、企业为核心，编码标准全球协商一致，具有国际性。无歧视性编码采用全数字形式，不受地方色彩、语言、经济水平、政治观点的限制，是无歧视性编码。14EPC射频识别系统EPC射频识别系统是实现EPC码自动采集的功能模块，主要由RFID标签和阅读器组成。EPC射频识别系统为数据采集最大限度的降低了人工干预，实现完全自动化的数据采集，是以“物品标签化”为特征的第一代物联网形成的重要环节。RFID标签广泛应用于生产生活RFID标签是EPC的物理载体，附着于可跟踪的物品上，主要由天线和芯片组成，可全球流通并对其进行识别和读写。所存储的唯一信息是电子产品代码。为降低成本，通常采用被动式射频标签。15身份证餐饮仓储/物流图书馆小区门禁景区/医院/娱乐动物溯源零售货架阅读器16识别RFID标签的电子装置，与信息系统相连，可以无线感应的方式读取RFID标签中的EPC码并将其输入后端的信息系统。支持非接触式识别、识别快速移动物品、以及同时识别多个物品。常见的方法是用电感耦合的方式近距离读取被动式射频标签。RFID标签利用标签与阅读器天线之间的磁场发送携带EPC码信息的电磁波给阅读器，返回的电磁波被转换为数据信息，即获取了标签中存储的EPC码可以工作在低频、高频和超高频的不同频段，不同频段对应不同专业领域和符合不同标准的产品。频率越高，读取距离越远。阅读器的软件提供网络连接能力，包括web设置、动态更新、TCP/IP阅读器界面、内建兼容SQL的数据库引擎。功能信息读取方式工作频段软件17EPC信息网络系统在全球互联网的基础上，通过EPC中间件对象名称解析服务（ONS）EPC信息服务（EPCIS）来实现全球“实物互联”。EPC信息网络系统构成之1：EPC中间件18是连接阅读器和企业应用程序的软件，能加工和处理来自阅读器的所有信息和事件流，在数据被送往上层的应用程序之前，EPC中间件负责对标签数据进行校对、阅读器协调、数据传送、数据存储和任务管理等。是具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并能被集成以满足来自用户的特定需求。能屏蔽不同厂家的RFID阅读器硬件设备、应用软件系统以及数据传输格式之间的异构性，从而实现不同硬件（阅读器等）与不同应用软件系统间的无缝连接与实时动态地集成。EPC信息网络系统构成之2：ONS19对象名称解析服务(ONS)：一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务(DNS),给EPC中间件指明了存储产品相关信息的服务器。

是联系EPC中间件和EPC信息服务的网络枢纽。ONS设计与架构都以DNS为基础，因此，可以使整个EPC网络以因特网为依托，迅速架构并顺利延伸到世界各地。EPCIS在EPCGlobal网络架构中的位置EPCIS提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享。20EPC信息网络系统构成之3——EPCISEPCIS数据——EPCIS携带什么信息？时间地点方式状态从时间、地点、方式、状态等多个角度定义一个产品的行为。提供一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享。静态数据：产品生命周期内不改变类别层静态数据实例层静态数据颜色、尺寸、生产日期等22EPCIS数据：静态数据+交易数据交易数据：随着交易的发生动态变化实例观测报告数量观测报告商业交易观测报告交易数据举例交易数据分类描述内容举例实例观测报告EPC特定产品在生命周期内事件发生的相关记录。2019年9月1日下午8点EPCX从Y地点被运走。数量观测报告一个特定产品的类别数量相关的时间记录。包括五个要素：时间、地点、对象类别、数量和商业步骤。2019年9月1日上午11点从Z地点（仓库）观测到C类别的产品300件。商业交易观测报告EPC产品和商业交易之间的相关记录。包括四个要素：时间、EPC产品（一个或多个）、商业步骤和交易标识。根据M公司的N号订单，EPCX的货盘在2019年9月1日下午6点被运走。23EPC系统——构建“让产品说话”的系统目标：为每一单品建立全球的、开放的标识标准。设计核心思想：一物一码：为每一个产品（而不是每一类产品）分配唯一的电子标识符——EPC码；依托RFID标签存储：EPC码存储在RFID标签的芯片中；依托无线传输实现非接触采集：借助无线数据传输技术，RFID阅读器以非接触的方式自动采集EPC码；依托互联网实现全球化：连接在互联网中的服务器可以完成对EPC码所涵盖内容的解析。24EPC系统构成25系统构成名称注释EPC编码体系EPC码用来标识目标的特定代码射频识别（RFID）系统RFID标签贴在物品上或内嵌在物品中，存放EPC码阅读器识读RFID标签中的EPC码EPC信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务（ONS）EPC信息服务（EPCIS）EPC系统工作流程26阅读器从RFID标签中读取产品的EPC码，将EPC码提供给EPC中间件。EPC中间件将EPC码提供给ONS，这个EPC码并未存放详细的产品信息，但可以看做是产品详细信息的指针。ONS以EPC码作为指针指示EPC中间件到EPCIS服务器上查找保存的产品详细信息，存有产品详细信息的产品文件将被EPC中间件复制，从而产品详细信息就能传到供应链上。EPC系统的典型特征可以把EPC系统看做一个基于RFID感知技术的物联网应用原型系统。基于EPC系统，可以构建和产品生产、产品销售紧密结合的各类应用。EPC系统的典型特征开放的结构体系：基于全球因特网系统构建，接口开放、数据类型标准化，实现相对简单，成本低、收益大。独立的平台与高度的互动性

：能容纳不同的射频识别技术标准，从而实现针对最广泛的产品实体的识别。

灵活的可持续发展的体系：可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。27EPC系统的价值实现全自动的产品流动监测：一个带有射频标签的产品，标签中有这个产品的EPC编码，当这个带有标签的产品通过一个阅读器时，这个产品的信息就会通过互联网传输至指定的计算机内，这是一个全自