特色食品的RFID编码策略研究及应用

许吉斌，李少波，潘伟杰，刘 涛

(1.贵州大学计算机科学与信息学院，贵州贵阳550003;2.贵州大学教育部现代制造技术重点实验室，贵州贵阳550003;3.贵州大学管理学院，贵州贵阳550003)

0 引言

在仓储环节中，由于数据量大，操作频繁，货品存在查询、盘点、定位困难等问题，急需一种智能化、自动化的处理方式，批量的进行数据采集和信息处理。

仓储管理技术的发展，按信息采集的方式，分为3个主要阶段:人工记录数据阶段;利用条码进行半自动的数据采集阶段［1-2］;利用RFID进行自动化数据采集阶段［3］。

人工仓储管理方式，极易造成人力资源的浪费，且录入数据精度较低。采用条码技术，可在一定程度上提高信息采集的自动化程度和精度，但由于其自身不可擦写、易损坏、不可远程批量操作等缺陷，依然不能满足企业需要。RFID技术拥有非接触，可批量读写，可重复利用等特点，可大幅度提升仓储管理效率。

目前，RFID技术在我国农牧业得到了一定的应用，但由于缺乏完善的标签编码规则，其信息解析存在较大困难，各信息存储区域没有得到充分的利用［4-5］。而仓储行业主要采用的管理方案是将条码与RFID搭配使用，用于标识不同对象［6-7］，物品的固有信息及动态信息不能被自动提取，需要人工输入［8-10］，因此造成了大量重复劳动和信息录入错误。

本文通过对RFID标签存储区域的研究，提出了一种最优化标签编码策略，并且将其用于食品仓储，实现了智能化的仓储管理。

1 RFID标签存储区域

射频识别 (radio frequency identification，RFID)技术，是一种始于21世纪初期的自动识别技术，该技术通过使用无线射频信号对静止或者移动的目标进行自动的识别，从而获得相关的数据信息。一个简单的RFID系统包含4个主要的组成部分:标签 (tag)、阅读器 (reader)、天线 (antenna)和后台系统。标签作为信息的载体，在RFID系统中起到了极其重要的作用。

目前，在供应链中被广泛被采用的RFID标签是EPC第一类第二代 (C1G2)超高频标签，该类标签符合EPC/ISO 18000-6C标准，其存储区域分为四个部分:保留存储区、TID存储区、EPC存储区以及用户存储区［10］。其结构如图1所示。

图1 RFID标签存储区域结构

其中，保留存储区长度为64bit，主要存储杀死及访问口令，用户可以通过口令对标签进行锁存或者修改。TID存储区共64bit，由标签生产商固化于存储区域中，内含标签类型、厂家信息等内容，具有唯一性。EPC区域共96bit，用于全球范围内唯一标识单个实体对象，可由使用方根据需要进行编码。用户存储区，其存储空间大小可由使用方自行定制，主要功能是实现EPC区域扩展编码和其他用户信息编码存储。通过对标签存储区域的充分利用，可以减少人力资源的浪费，提高信息采集的精确度，提高信息安全性等。

2 RFID标签最优化标签编码策略

2.1 RFID标签EPC区域编码

国际EPCglobal组织对标签EPC区域的划分规则做出了一定的规定，将标签的EPC区域分为3个主要的区块，如图2所示，分别为头部区域、过滤和划分值区域以及识别域。

图2 RFID标签EPC编码区域

同时该组织还对EPC编码的特性进行了描述，要求其满足唯一性、通用性、可扩展性以及保密安全性等特性。

由于EPC编码是用以区分单个实体的编码，因此其最重要的特性是保证每个标签具有全球范围内的唯一编号，即要求其具有唯一性。而为了便于推广和统一管理，又对标签编码的标准化和简洁化进行了要求，即要求其具有通用性。

根据EPCglobal的编码要求和标准，本文将标签的EPC存储区域划分为6个主要区块，对其中部分区块又进行了二次划分，以满足实际需要，图3为RFID标签EPC区域编码规则设计。

图3 标签EPC区域编码规则

其中，公司标识代码由公司地址和公司编号组成，其中公司地址14bit，参照《中华人民共和国行政区划代码》［11］的相关规定，我国省市两级编码可以表示成四位十进制有效数字，通过对该区块数据的解析可以获得公司所在地。公司编号由当地企业注册部门授予，与食品生产许可证中的公司编号一致，通过解析可以获得公司名称及相关信息。而分类代码区域用于存储物品的种类，同样根据食品生产许可证 (QS)编码规则，分为产品类别及产品编号区域，用以标识食品的品种及具体类别。将公司地址、产品类别和公司编号区域编码进行组合，即可得到国家食品生产许可证编码。为了满足EPC编码唯一性的要求，本文将产品序列号区域分成了生产日期和产品编号两个子区域，其中生产日期，按照［年］［月］［日］的格式表示出来，通过对其解析可以获得产品的生产日期;而产品编号区域长度为17bit，可有效地表示超过十万个单品，足以标识单个食品生产企业单日生产的任一产品。

编码策略对食品的核心信息进行了记录，包括产品种类，公司所在地，生产日期，生产许可证编号等，该策略保证了EPC编码的唯一性和通用性，易于解析和映射。同时，为了适应不同公司的需求，本文在EPC区域编码的基础上增加了用户区域编码扩展。

2.2 RFID标签用户存储区域编码

目前主流标签的用户存储区域长度为256bit和512bit，因此，本文以256bit为例，对标签的用户存储区域进行编码，将其分为两个主要的区域，分别为:静态编码区 (预留EPC扩展区域)和动态编码区，其结构如图4所示。

图4 标签用户存储区域编码规则

(1)静态编码区 (预留EPC扩展区域):其主要作用是存储除EPC区域已记录的信息之外的其他重要信息，如产地信息和保质期等。其产地信息依然精确到4位十进制有效数字［11］。而由于食品的保质期从数日到几年不等，需要对其信息进行灵活的编码，因此又将该区域分成两个子区域:滤值区 (2bit)与保质值区 (10bit)，其中滤值区满足表1所示编码规则，通过该编码方式可以灵活表示食品的保质期长度。除此之外，本编码方式还预留了70bit的存储空间，供用户根据自己的需求扩展。

表1 保质期单位解析表

(2)动态编码区:不同的仓库通过对EPC区域和用户存储区域中的静态区域编码的读取和解析，可获得食品的相关信息，避免重复的信息录入工作。但是仅仅对产品的固化信息进行记录和解析是不够的，还需要对产品的流通信息进行记录，因此本文设计了动态编码区域。

动态编码区域分为3个主要区块，分别是起始地址区块、目标地址区块和当前状态区块，由于该区域地址编码细化到仓库编号，因此将其编码区域设置为30bit，可以记录我国每个县区级行政区域内的千余个仓库信息，将该字段信息与8bit的货架号编码信息组合，可以较为精确的确定产品位置。对于大型仓储而言，每日进出的产品可能包含多个批次，因此将存储入库时间的编码长度设置为32bit，记录的精度为分，与30bit的货单号组合，可以很好地表示出仓库内各批次物品的流通信息。

3 基于最优化标签编码策略的仓储系统设计

与传统的仓储管理方案相比，RFID仓储方案能自动、高效的采集部分仓储信息，从而减少了管理者的工作量。而基于标签编码策略的仓储管理方案与当前普遍使用的RFID仓储管理方案相比，充分利用了RFID标签的信息存储功能，进一步提高了仓储管理的灵活性和高效性。

为实现入库信息的自动化、智能化、精确化录入，本文在以往的信息录入方式基础上进行改进，利用RFID的可读写、非接触等特性，采用标签信息自动化录入和解析的方式代替人工输入信息方式。其基本流程如图5所示。

图5 物品入库流程

在传统的仓储环节中，物品盘点主要依靠人工完成，一旦需要进行较大规模的仓储盘点，则需要耗费大量的人力资源。而由于以往的RFID仓储管理方案未采用有效地编码策略，因此同样无法实现物品信息的实时更新。基于最优化标签编码策略，本文提出了一种可实时校对、更新物品信息的盘点方法，其流程如图6所示。

步骤1 选择需要匹配的数据类型，并且输入匹配数据。

步骤2 系统根据数据类型确定需要匹配的数据在标签中的信息存储位，并且将该数据进行编码。

图6 仓储盘点方案流程

步骤3 读取RFID标签信息。

步骤4 判断读到的标签相应信息存储位的值是否与编码后的匹配数据相同，若相同转至步骤5，若不相同转至步骤3。

步骤5 将此时的标签信息以及读取到该标签的天线位置存入数据表中。

步骤6 判断标签中存储的位置信息是否与读取到该标签天线的位置所对应的区域一致。如果一致则转至步骤8，若不一致转至步骤7。

步骤7 将标签EPC编码、其当前位置及其应在位置信息存入相应数据表中。

步骤8 判断轮询是否结束。若未结束转至步骤3，若结束，则停止本次盘点。

该方法通过比较标签信息中的物品位置信息与当前读卡天线所覆盖的位置是否一致，判断物品是否在规定的位置上，同时可以准确的记录各类物品数量以及各个物品当前的位置等信息。

4 最优化标签编码策略的仓储应用示例

本文设计了一个基于最优化标签编码策略的仓储管理系统，以实现标签信息解析与实时信息更新。该系统基于B/S构架，结合Flex、java、XML进行程序的编写，采用MySql作为中心数据库，实现其典型应用功能的用户界面如图7、图8所示。

图7为标签解析功能界面，用于实现标签编码信息的解析。该界面包含4个按钮触发相关的功能。其中“读标签”按钮可以控制RFID标签信息的读取，并且显示出读取到的标签EPC以及静态信息编码区的编码;通过选择标签编码，点击“信息解析”按钮，可以控制后台实现对数据字典的查询，从而解析出标签中存储的基本信息，并可通过“入库”按钮将解析得到的标签信息存入数据库，从而持久化数据。

图7 标签编码解析/标签信息入库界面

图8 为食品盘点界面示例图，管理者可以通过选择匹配信息类型和输入匹配信息对匹配规则进行定义，通过点击“运行”按钮对仓库中的食品进行盘点，既可以实时更新标签信息，又可以找出位置错误的仓储物品并且提示出正确的位置信息，为管理者简化工作。

图8 仓储盘点界面

5 结束语

本文以提升仓储管理技术为目的，对各种信息采集技术进行了比较，得出使用RFID技术可以提高仓储管理效率的结论。进而对现有的RFID信息管理技术进行分析，找出了其中亟待解决的智能化、信息化、高效化的问题。针对问题，提出一种基于RFID的最优化标签编码策略仓储管理方案，该方案针对企业需求，充分的利用了标签的存储区域，便于信息的自动化采集与解析，极大地提高了仓储信息的录入、读出精度以及管理的灵活性和高效性，减少了管理者的工作量。

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