1、引言 在现代物流仓储企业中，货架具有非常重要的作用。合理使用货架可充分利用仓库空间，提高库容利用率，扩大仓库的储存能力。放入货架中的货物互不挤压，完整地保证物资本身的功能，减少了货物的损失。同时货架中的货物，存取方便，便于清点及计量，可做到先进先出。通过采取防潮、防尘、防盗、防破坏等措施，还可以保证存储货物的质量，提高物资存储的质量。随着信息化技术的不断发展，出现了各种智能型的货架，其中*接近企业实际业务同时也*广泛地为企业接受的，便是基于 RFID 的智能货架。
智能货架的功能不仅仅是保护摆放的物品，这种货架配置有一个 RFID 阅读器，货架上的每一个物体都附有一个电子标签，阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，然后通过计算机及网络实现对产品识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能，随时监控库存。
智能型货架的关键技术研究朱韶红王玉泉北京物资学院信息学院101149摘要基于RFID的智能货架其功能不仅仅是保护摆放的物品，货架上的每一个物品都附有一个电子标签，阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，通过计算机及网络实现对产品识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能，随时监控库存。
关键词智能货架；RFID技术；电子标签RFID 是自动识别技术的一种高级形式，它通过非接触方式读取数据，完成系统基础数据的自动采集工作，从而成为计算机信息处理所需原始数据快速而准确采集的有效工具。根据不同的应用目的和应用环境，RFID 系统的组成会有所不同，但至少应包括以下两个部分，一是电子标签，二是读写器或阅读器，另外还应包括天线，以及应用系统等。目前 RFID 技术已被应用到多个行业和领域。由于 RFID能够实时采集数据，将其和无线局域网结合使用，还能够实时传送数据，可以极大的提高物流仓储的作业效率。
2、电子标签电子标签也叫做射频卡，是数据的载体，在其中可以保存特定格式的电子数据。对于物流仓储企业来说，通过读取电子标签中的数据，管理中心可以实时了解货物的生产厂家、生产日期、货物的存放位置及货物的存储情况，对于提高仓储效率、反馈产品信息、指导生产都有很重要的意义。它不但提高处理货物的速度，还可以监看货物的一切信息。与条码技术相比，电子标签具有许多优势，如：可以存储更多数据，可以在标签中集成一定智能，能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。可以在一定距离外扫描，减少人为干预。按照不同的方式划分，电子标签有以下几种分类：（1）依据供电方式的不同，电子标签可分为有源式和无源式两种。有源式电子标签是指标签内装有电池作为能源，主动发生射频信号，其作用距离较长，可达几十米甚至上百米，可靠性也较高，但有源式标签本身成本较高，寿命受电池影响，体积较大，且不适合在恶劣环境下工作；无源式标签内无电池，它利用耦合的读写器发射的电磁场能量作为自己的能量，其作用距离相对有源式标签短，一般只有几十厘米，且需要有较大的读写器发射功率。但体积小、寿命长且对工作环境要求不高。
（2）依据电子标签使用频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。常见的低频电子标签的工作频率主要有 125kHz和 134.2kHz 两种，低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。常见的高频电子标签的工作频率为13.56MHz，而常见的超高频电子标签的工作频率为915MHz.高频系统主要应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。微波电子标签工作于 2.45GHz 以上的频段，具有识别距离远、识读率高、防冲突能力强、可扩展性好等特点，读卡距离达 3～10 米，每秒可读100 张卡。
（3）按调制方式的不同可分为主动式和被动式。一般来讲，有源标签为主动式，无源标签为被动式。主动式标签用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式标签使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适用于门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的电子标签主要用于有障碍物的应用中。
（4）按标签的读写性可分为只读标签、读写标签和一次写入多次读出标签。只读标签内部只有只读存储器（R O M ）和随机存储器（R A M ）。
ROM 用于存储发射器操作系统程序和安全性要求较高的数据，它与内部的处理器或逻辑单元完成内部的操作控制功能，如响应延迟时间控制、数据流控制等。
另外，只读标签的 ROM 中还存储有标签的标识信息，这些信息可以在标签的制造过程中由制造商写入 ROM 中，也可以在标签开始使用时由使用者根据应用的目的写入特殊的编码信息。但这种信息只能一次写入，多次读出。只读标签中除了 ROM 和 RAM 外，一般还有缓冲存储制造器，用于暂存调制后等待天线发送的信息。可读可写标签内部的存储器除了ROM、RAM 和缓冲存储器外，还有非活动可编程记忆存储器。这种存储器除了存储数据以外，还具有在适当条件下允许多次写入数据的功能。EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）是比较常见的一种，这种存储器在加电的情况下，可以实现对原有数据的擦除以及数据的重新写入。
结合物流仓储业的实际应用，综合标签的价格和识别距离，在智能型货架中一般可采用无源、可一次写入多次读出、工作频率为 915MHz 的超高频电子标签。
3、阅读器阅读器又称为读头，其基本的功能是提供与标签进行数据传输的途径，根据所支持的标签类型不同及完成的功能不同，其复杂程度是各不相同的。为了保证阅读器与标签之间的正常通信，阅读器还提供复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定的附加信息，如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和译解后，阅读器通过特定的算法决定是否需要发射机对发送的信号重发一次，或者知道发射器停止发信号，这就是“命令响应协议”。利用该协议，即使在很短的时间、很小的空间阅读多个标签，也可以有效地防止“欺骗问题”的产生。
在早期的智能货架系统中，将阅读器安装在货架上来获得放置于货架上的货物信息，相对于采用传统非电子标签，RFID标签可以通过标签本身传递更丰富的信息，包括货物的生产商，保质期和各种按需定制的属性可直接通过读取得到，无需在业务系统中管理繁杂的数据。这种部署方案在形式上也接近传统的货架，一定基础上可由当前设施改造而成，从而成为RFID 应用初期*为广泛的选择方案。但是，这种方案具有较大的局限性：首先，由于此方案多采用读取距离小的被动式RF ID 标签，为了保证数据采集的正确率，在某种情况下需要使用多个阅读器来覆盖同一货架来，这样必然导致一定程度的资源浪费。其次，大规模地部署 RFID阅读器势必要增加大量的硬件投资。
为了克服早期智能货架的缺点，RFID 供应商提供了各种解决方案。一种思想是采用主动式的 RFID 标签。主动式标签和被动式标签的主要区别在于其采用内置的电池作为能源，主动发射射频讯号，从而可以采用密度小、接受敏感度较低的阅读器来读取。同时，主动式标签的可靠性比被动式标签高。但是主动式标签本身成本较高，寿命受电池影响，对应的阅读器价格也比较高，目前无法广泛应用。但随着大规模生产带来的成本降低，和其支持 802.11 标准的先天优势，主动式标签也会在智能型货架中占据一席之地。
另一种解决问题的思路是采用配置了方向性天线的长距离阅读器来替代固定的阅读器。大功率的方向性阅读器可以做到“扫过”货架即可完成识别，并可一次性处理大量的标签信息，使得数据采集工作的效率大大提高。但是，也正是由于这一特点给其应用带来了一定的不可控性。一是对标签信息的重复读取，在有关方面进行的一系列实验和应用中，发现在某种情况下，这类设备需要额外的工作将之前已经读取过的标签信息鉴别出来，以防止对标签的重复识别；同时，因为识别器的敏感度较高，区别标签信号和电子背景噪音也是一个必须考虑的问题。
让固定的阅读器“移动”起来是一个较好的解决办法。实际应用中只需要定时或者在需要的时候读取 RFID 信息即可。因此可以将阅读器安装在叉车上，当叉车通过货架时完成对货架上的各种标签信息进行采集，或人工持有便携式阅读器完成数据采集的工作。这种系统具有较大的灵活性，阅读器可以在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式实时地向计算机系统传输数据，也可以将数据暂时存储在阅读器中，再一批一批地将数据传输到计算机系统。基于如 Windows CE 等智能操作系统的便携电子设备将给该方案带来极其丰富的扩展可能。同时巧妙地利用阅读器的移动完成了原本需要复杂的阅读器部署方案才能解决的问题。
4、天线天线是电子标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置，是电子标签和阅读器之间传输数据的纽带。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收。改进天线模块也在不断地进行着。目前已经在使用的智能天线技术便是其中之一。这种技术采用并列的自适应天线组，在特别设计的处理器控制下工作。通过对不同天线接收到的信号的分析，该系统可准确地定位出标签所处的方向和距离，提供了多维的识别信息，可广泛应用于仓库管理等位置相关的领域。另外，采用导电墨水来印制 RFID电路和天线的技术也已经逐步走向应用。
目前韩国的ABC纳米技术公司已经研究成功了新型的导电墨水，这种纳米级的材料将不仅可以被用于印刷电路板，用其印刷的 RFID 天线也具有与传统铜线圈同样的性能。这一成果的普及将大幅度降低RFID的成本，带来更为广阔的应用前景。
5、结论使用 RFID 相关技术的智能型货架给物流仓储业描绘了一个美好的未来。同时，也给软件和硬件提供商提出了更多的新问题。目前RFID标签和阅读器的成本还不能被大多数用户接受，而RFID的读取准确率也需要进一步提高。但是，信息技术的不断发展，这些问题终将被解决，将会出现更多的应用模式，为现代物流仓储企业服务。