物流信息管理第三章 物联网技术基础

单元一了解物联网一、物联网定义物联网概念是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。单元一了解物联网一、物联网定义单元一了解物联网（一）中国定义物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。对物联网的定义各国有一些不同的解释：一、物联网定义单元一了解物联网对物联网的定义各国有一些不同的解释：二、物联网特征单元一了解物联网这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。（1）要有数据传输通路；（2）要有一定的存储功能；（3）要有CPU；（4）要有操作系统；（5）要有专门的应用程序；（6）遵循物联网的通信协议；（7）在世界网络中有可被识别的唯一编号。三、物联网的历史溯源单元一了解物联网三、物联网的历史溯源单元一了解物联网2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在物联网时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。故也有业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。三、物联网的历史溯源单元一了解物联网四、物流网的发展趋势单元一了解物联网物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如：一家物流公司应用了物联网系统的货车，当装载超重时，汽车会自动告诉你超载了，并且超载多少，但空间还有剩余，告诉你轻重货怎样搭配；当搬运人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野蛮，可以吗？”；当司机在和别人扯闲话，货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋，该发车了！”四、物流网的发展趋势单元一了解物联网四、物流网的发展趋势单元一了解物联网条码技术无线射频(RFID)技术全球定位系统(GPS)技术地理信息系统(GIS)电子数据交换(EDI)物联网的实质其实就是在诸多行业和领域已有应用的无线传感网(WirelessSensorNetworks，WSN)。无线传感网按其功能抽象可以分为五个层次:基础层（传感器集合）网络层（通信网络）中间件层数据处理和管理层应用开发层物联网中的“物”，即物品。通过对物品进行编码，实现物品的数字化。物品编码是物联网的基础，建立我国物联网编码体系对于保障各个行业、领域、部门的应用，实现协同工作具有重要的意义。1.条形码编码条形码种类很多，常见的大概有二十多种码制，其中包括：Code39码（标准39码）、Co—debar码（库德巴码）、Code25码（标准25码）、ITF25码（交叉25码）、Matrix25码（矩阵25码）、UPC-A码、UPC-E码、EAN一13码（EAN一13国际商品条码）、EAN一8码(EAN一8国际商品条码)、中国邮政码（矩阵25码的一种变体）、Code-B码、MSI码、Code11码、Code93码、ISBN码、ISSN码、Codel28码(Codel28码，包括EANl28码)、Code39EMS（EMS专用的39码）等一维条码和PDF417等二维条码。2．产品电子代码（EPC）编码全球统一标识系统是由国际物品编码协会开发，是以对贸易项目、物流单元、贸易方位置、资产、服务关系等进行编码，服务于物流供应链的开放的标准体系，是全球统一标识和通用商业语言。3．UbiquitousID（UID）编码在物联网时代，作为代表物品的标签数量是万亿数量级。如此大量的数据需要通过数据库管理。数据存储在当地数据库中，标签阅读器与当地数据库相连接。经过授权，数据库可以经由网络存取。针对物联网的特征，用于存储物品信息的数据库应具备如下功能：1．数据校对2．解读器协调3．数据传送4．数据存储5．任务管理根据物联网自身的特点，物联网除了面对移动通信网络的传统网络安全问题之外，还存在着一些与已有移动网络安全不同的特殊安全问题。这是由于物联网是由大量的机器构成的，缺少人对设备的有效监控，并且数量庞大。1．物联网机器／感知节点的本地安全问题2．感知网络的传输与信息安全问题3．核心网络的传输与信息安全问题4．物联网业务的安全问题这些特殊的安全问题主要有以下几个方面：（1）物联网中的业务认证机制（2）物联网中的加密机制物联网软件和中间件处于物联网三层架构的中上层和顶层，如果把物联网系统和一个人体做比较，感知层好比人体的四肢，传输层好比人的身体，那么应用层就好比人的大脑。软件和中间件是物联网系统的灵魂和中枢神经。

EPCglobal（全球产品电子代码管理中心）是目前全球实力最强的RFID标准组织，其前身是北美UCC（统一编码组织）和欧洲EAN产品标准组织，合并后称为EPCglobal。（一）EPC简介（一）EPC简介EPC信息系统RFID协议等级0等级1UHFGen2应用层事件目标命名业务物品编码分配管理EPC信息业务层读写协议电子产品编码：EPC标签数据规范软件EPCglobal业务EPCglobal定义的RFID标准总体结构（一）EPC简介EPC具有如下特点：EPC具有如下特点：（1）开放的结构体系。（2）独立的平台与高度的互动性。（3）灵活的可持续发展体系。（二）EPC系统的构成及特点1．EPC系统的结构

EPC系统的目标是为每一个物品建立全球的、开放的标识标准。EPC系统的组成如图所示。·······因特网ONS服务器EPCIS服务器路由器数据库本地服务器（含Savant）计算机阅读器应答器阅读器应答器RFID…………本地网络因特网网络EPC系统的组成（二）EPC系统的构成及特点表7-1为EPC系统各组成部分的解释说明系统构成名

称注

释EPC编码体系EPC代码用来标识目标的特定代码射频识别系统EPC标签贴在物品之上或者内嵌在物品之中读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务(ObjectNamingService：ONS)进行物品解析EPC信息服务(EPCIS)提供产品相关信息接口，采用可扩展标记语言（XML）进行信息描述表

EPC系统的构成

EPC系统由应答器、阅读器、Savant（专家软件、中间件）服务器、对象名称解析服务器（ONS）和EPC信息服务器（EPCIS）与网络组成。（二）EPC系统的构成及特点2．EPC系统的特点（二）EPC系统的构成及特点3.EPC编码体系

EPC编码体系是新一代的与GTIN兼容的编码标准，它是全球统一标识系统的延伸和拓展，是全球统一标识系统的重要组成部分，是EPC系统的核心与关键。（二）EPC系统的构成及特点（1）兼容性（2）科学性（3）全面性（4）合理性（5）无歧视性

EPC编码具有以下特性：（二）EPC系统的构成及特点4.EPC射频识别系统

EPC射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，主要由射频标签和射频读写器组成。射频标签是产品电子代码(EPC)的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。射频读写器与信息系统相连，是读取标签中的EPC代码并将其输入网络信息系统的设备。EPC系统射频标签与射频读写器之间利用无线感应方式进行信息交换。（1）EPC标签。（2）读写器（二）EPC系统的构成及特点（1）EPC中间件（2）对象名称解析服务（ONS）（3）EPC信息服务(EPCIS)5.EPC信息网络系统（一）UID中心简介（二）泛在ID泛在ID（UbiquitousID）概要如图所示。任务（位置）安全（认证）内容管理读写器/传感器装贴在物品上商品药品读写器/传感器装贴在场所中读写器/传感器由人携带路灯汽车身份证服装泛在ID概要信息系统服务器

(uTAD）UC(泛在通信器)uCode(泛在识别码)电子标签eTRON认证机构uCode解析服务器泛在识别技术体系

uCode是统一识别“物品”和“场所”的ID，是在大规模泛在网络中识别对象的一种手段。uCode的基本码长是128bit，也可根据需要以128bit为单位进行扩充。在使用时，将uCode赋予各个“物品”或“场所”，计算机通过读取信息对每个“物品”和“场所”进行识别。目前，设置在“物品”上的编码包括条码使用的JAN，书刊上使用的ISBN等，但需要注意的是，这些编码是针对不同类型的物品，并不是识别每个“物品”的通用编码。1．uCode

uCode是能够包含各种现存码制的编码体系。现存的编码中包括条码中使用的JAN、EAN和UPC，书刊上使用的ISBN和ISSN，以及互联网的IP地址等。泛在通信器UC由电子标签、读写器和无线网络等部分构成，用于将读取到的uCode码信息传送到uCode解析服务器，并从信息系统服务器获取有关服务。2．泛在通信器

UC可以实现两种通信功能：第一种通信功能是与周围的uCode电子标签进行通信的局部功能，UC可以通过这一功能实现uCode的读写；第二种通信功能是UC与通信网之间的广域通信功能，可实现UC与公众电话网、互联网、W-LAN、蓝牙等网络的广域通信。3．uCode解析服务器

uCode解析服务器具有如下特征：分散管理，不是单一组织进行管理，而是进行分散管理的分散数据库，方法与互联网的DNS相近；与已有的ID服务统一，在解决过程中，也可以使用某些已有的解决服务器；安全协议，关于uCode解析协议，uCodeRP（uCodeResolutionProtoc01）在eTRON结构的ETPSession上进行密码认证通信；与多重协议对应。信息系统服务器存储并提供与uCode相关的各种信息。用户通过UC读取的uCode作为关键字，向uCode解析服务器查询信息系统服务器的地址，可以连接到各种信息服务器。4．信息系统服务器在UID结构中，从信息系统服务器获取的内容是以被称为uTAD（ubiquitousTRONApplicationDatabus）的以XML为基础的数据形式来表述的，这一数据形式不受信息系统服务器的数据格式所限。也就是说，在信息系统服务器中存储的数据格式可以是uTAD，也可以是其他格式，但其他格式的数据在从信息系统服务器向网络传送时，应变换为uTAD数据格式，除此之外，还有存储在RFID电子标签或非接触型IC卡中的二进制压缩码等形式。1．UID编码结构（三）UID编码体系编码类别标识编码的内容（长度可变）物品唯一标识表

UID编码规范1．UID编码结构（三）UID编码体系ISBN类别标识ISBN码一本图书的唯一标识表

13位ISBN码经转换形成的uCode码（三）UID编码体系

uCode标准的主要特点包括确保厂商独立的可用性、确保安全的对策、uCode标识的可读性和使用频率不做强制性规定。2．UlD编码特点用于识别“物品”和“场所”的电子标签分类如表所示。3.UID电子标签分级（三）UID编码体系等级

名称

内容Class0

光学ID标签条码和平面条码等Classl低档RFID标签读取专用电子标签，代码已在工厂烧制在商品上，不可改变，如muChip和T-Junction等Class2高档RFID标签能够读、写的电子标签，通过简易认证方式，具有防止识别协议的标签；代码通过认证状态后，可以写入；而且，通过控制命令，保持控制用的状态Class3低档智能标签具有抗破坏性，在内置CPU内核和加密处理电路等元件的电子标签中，具备专用密钥加密处理功能的产品，如eTron／8Class4高档智能标签具有抗破坏性，在内置CPU内核和加密处理电路等元件的电子标签中，具备通用密钥加密处理功能的产品，如eTron／16Class5低档主动标签可通过不可识别的简易认证通信访问，其代码通过了认证的状态，是可写入标签；在内置电池和发电装置能够自行发送信息的电子标签中，没有嵌入CPU内核和加密处理电路等元件的产品Class6高档主动标签具有抗破坏性，是与公开键密码认证通信网络对应的、具有端到端的访问保护功能的标签；在内置电池和发电装置能够自行发送信息的电子标签中，嵌入了CPU内核和加密处理电路等元件的产品，可编程Class7安全盒能够保存大容量信息的服务器等。具备防篡改功能的架构、有线通信功能和支持eTRON规格的安全处理功能等Class8安全服务器除Class7中的安全功能外，还具有根据保安手续运行的服务器等四、物联网中间件在物联网系统中，编码后的标签经过读写器捕获，再将标签中的信息传送给物品管理网络，除了进行必要的多标签识别和防碰撞控制、解析域名及发布信息外，RFID中间件在整个结构及运转过程中起着类似桥梁的作用，它贯通了读写器与名称解析服务及信息发布系统。

RFID中间件(RFIDMiddleware，RFID-MW)，该概念最早由美国人提出，而后被广泛地沿用。在物联网系统中，RFID中间件也称为物联网中间件(IOTMiddle—ware，IOT-MW)。虽然物联网后台系统也可能涉及类似互联网应用中的中间件，但这里主要是针对RFID介绍物联网中间件的作用、特点及发展现状。四、物联网中间件物联网中间件负责实现与RFID硬件以及配套设备的信息交互和管理，同时作为一个软硬件集成的桥梁，完成与上层复杂应用的信息交换。它是RFID应用框架中相当重要的一环，总的来说，物联网中间件起到一个中介的作用，它屏蔽了前端硬件的复杂性，并把采集的数据发送到后端的IT系统。（一）物联网中间件的作用物联网/应用系统业务数据集成

EAI/BPMIOT中间件行业应用集成环境读写器RFID标签IOT中间件环境其他传感器中间件在系统中的作用和位置四、物联网中间件其一，操纵控制RFID读写设备按照预定的方式工作，保证不同读写设备之间很好地配合协调；其二，按照一定的规则筛选过滤数据，筛除绝大部分冗余数据，将真正有效的数据传送给后台的信息系统。具体来说，物联网中间件的作用主要包括两个方面：（一）物联网中间件的作用四、物联网中间件（二）物联网中间件的特点（1）独立于架构（InsulationInfrastructure）（2）数据流（DataFlow）（3）处理流（ProcessFlow）同时，物联网中间件有其自身的特色，可以从一般意义上概括如下：四、物联网中间件（三）物联网中间件的发展2.架构中间件（InfrastructureMiddleware）阶段3.解决方案中间件（SolutionMiddleware）阶段1.应用程序中间件（ApplicationMiddleware）阶段单元三物联网在物流管理中的应用一、物联网在物流管理中的应用概述物联网在物流诸多环节上发挥了重大的作用，其主要的一些应用如下：其主要的一些应用1.零售环节2.存储环节3.运输环节4.配送／分销环节单元三物联网在物流管理中的应用二、物联网在库存管理中的应用1.仓库内物品、货架、搬运工具的可视化管理，加快企业信息化进程提高客户服务水平。2.实现储存、出入库、盘存、拣选运输等环节的完全自动化，降低库存水平，提高库存管理能力。3.增加供应链的可视性，提高供应链的适应性能力。单元三物联网在物流管理中的应用二、物联网在库存管理中的应用主要业务流程是：基础资料管理收货入库管理库存盘点管理拣货出库管理（一）业务流程分析采购订单发货出入库分析库存分析需求预测报告采购部门供应商财务部门收货入库库存盘点基础数据处理拣货出库仓储部门销售部门管理部门客户客户订单入库出库订单现代库存管理业务流程单元三物联网在物流管理中的应用在收货入库管理模块处理入库单，对入库单的货物进行验收以及上架处理。主要步骤如图所示。（二）系统主要业务流程1．收货入库流程入库确认收货指令采购部门库存管理系统RFID读写器带RFID阅读器的叉车自动立库仓库RFID读写器财务部门货位安排信息采集核对采购订单发货通知单发货货位安排入库单供应商收货入库业务流程单元三物联网在物流管理中的应用（二）系统主要业务流程2．盘点流程更新库存数据库存管理系统制定盘点计划财务部门带RFID阅读器的堆垛机移动式RFID阅读器实地盘点盘点清单盘点数据盘点数据盘点业务流程单元三物联网在物流管理中的应用（二）系统主要业务流程3．拣货出库流程出库信息采集出货指令客户财务部门库存管理系统数据处理销售部门立体仓库数据处理叉车/堆垛机货位安排自动分拣系统包装线出库处固定式RFID阅读器数据读取订单客户订单取货结果拣货出库单数据采集拣货出库业务流程单元三物联网在物流管理中的应用三、物联网在物流配送中心的应用（一）传统物流配送中心存在的问题1.存货统计缺乏准确性2.订单填写不规范3.货物损耗4.清点货物5.劳动力成本单元三物联网在物流管理中的应用三、物联网在物流配送中心的应用（二）RFID物流配送中心的应用出货出货进货验收卸载入库接单配送需求订单处理出货计划库存管理补货拣货出货检验