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1、 有源RFID技术在军队物资管理中的应用1. 项目背景1.1. 军用RFID的迫切性未来信息化战争空前剧烈，战场物资消耗猛增剧涨，军事物流保障的任务更加繁重、责任更加重大，军事物流活动的结果直接影响着战争的胜负。信息化的战场环境要求军事物流必须适时、适地、适量的为作战部队提供物资保障，即在准确的时间与地点向作战部队提供数量适当的军用物资，这给军事物流保障的快速性、机动性和准确性等提出了更高要求，要求军事物流信息准确、可靠、快速、高效的传输、采集、处理和交换，对物资保障的全过程实施指挥控制，建立“精确型”战场物资保障系统，实现物资保障决策的科学化和快速化，提高战场物资保障效率和效益。 RFID技
2、术利用无线射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到自动识别目的，具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如、可识别高速运动物体并可同时识别多个标签等优点，操作快捷方便，特别适合于实现军事物流系统的自动化管理。 为了适应未来信息战的要求，我军正在积极的致力于物流信息化建设。但是对RFID技术在军事物流系统的应用范围和潜力还缺乏明确的认识，对于军事物流系统中物资管理和跟踪的研究尚处于起步阶段，总体水平较低，突出表现为：一方面，库存物资管理信息化程度普遍不高，大部分仓库管理主要依赖人工操作，无法很好的适应未来战争对于快速准确保障的要求；另
3、一方面，由于保障物资种类和数量繁多，因而当物资发出后，无法实时跟踪了解在途物资的位置、状态等信息；同时，在瞬息万变的战场环境下，当部队的实际需求发生变化时，也无法及时将在途物资重新调配。 存在这些问题的原因，主要是现在的管理方式难以实现军事物流信息的实时采集和传输。在军事物流保障中应用RFID技术，将实现真正的自动识别，能很好的解决物流信息的实时采集和传输问题，而且迅速准确，大大加快了各项业务的处理速度，实现物资保障从供应地到需求地的全程可视，实现对战场在途物资的实时追踪和指挥控制，必将大大改善我军的物资保障现状，提高军事物流保障能力。 相对于我军，目前外军中对RFID技术应用最具代表性的是美
4、军。美国国防部对RFID技术的应用源于现代战争的需要：1991年海湾战争中，美国向中东运送了约4万个集装箱，但由于标识不清，其中2万多个集装箱不得不重新打开、登记、封装并再次投入运输系统。战争结束后，还有8000多个打开的集装箱未能加以利用。后来美军估计，如果当时采用了RFID技术来追踪后勤物资的去向并获得集装箱的内容清单，将可能为国防部节省大约20亿美元的支出。海湾战争后，美军为解决物资在请领、运输、分发等环节中存在的严重现实问题，给作战部队提供快速、准确的后勤保障，提出了全资产可视性计划，要实现后勤保障中资产的高度透明化。而RFID技术的应用使美军实现后勤物资透明化成为可能，为自动获取在储
5、、在途、在用资产可视性信息用提供了方便灵活的解决方案。 RFID技术已经被美军广泛应用于军事物流保障领域，如特定物品寻找系统、运输途中物资可见性系统、单兵电子病历卡、生理状态监测器和服装发放装置等，极大的改革了传统物流跟踪方式，并在欧洲回撤、索马里维和、阿富汗战争和伊拉克战争等实战活动中取得了理想的效果。通过采用RFID技术，使美军的平均后勤补给时间大大缩短。 伊拉克战争中，美军通过给每个运往海湾的集装箱上加装SAVI科技的射频卫星芯片，准确地追踪了国防部发往海湾的 4万个集装箱，从而实现对“人员流”、“装备流”和“物资流”的全程跟踪，并指挥和控制其接收、分发和调换，使物资的供应和管理具有较高
6、的透明度，大大提高了军事物流保障的有效性。RFID技术的应用，使得美军后勤补给能力变得前所未有的强大，可以轻松掌握所有后勤补给的实时信息，实现对后勤物资从工厂到士兵的全程追踪，也使美军实现了由“储备式后勤”到“配送式后勤”的转变。与海湾战争相比，伊拉克战争中的海运量减少了87，空运量减少了88.6，战略支援装备动员量减少了89，战役物资储备量减少了75。这种新的运作模式，为美国国防部节省了几十亿美元的开支。1.2. 仓储、物流作业控制问题传统的物流系统中，仓储作业一直扮演着最主要的角色，但是在现今生产制造技术及运输系统都已相当发达的情况下，储存作业的角色也已起了质与量的变化。虽然其调节生产量与
7、需求量的原始功能一直没有改变，不过为了满足现今市场少量多样需求的型态，使得物流系统中之拣货、出货、物流的重要性已凌驾在仓储保管功能之上。现代仓储、物流配送不仅要实现对货品的存放功能，还要对库内货品的种类、数量、所有者以及储位等属性有清晰的标记，存放的货品在供应链中应该有清晰的上下游数据衔接，还要能实现产品信息反查功能。同时，防止非法利益，仿造、假冒产品的大量出现，保证消费者、用户以及生产企业的利益。尤其是那些关乎国计民生的特殊产品和物品，如铁路物资、医药产品及设备、枪支弹药等军用物资、液化气瓶等工业压力容器，一旦出现产品仿冒和不合格现象，将给社会和个人带来不可估量的损失。这些特殊物品的生产、流
8、通、使用及维修，需要有更加安全、有效的防伪及追踪保障措施。1.3. 仓储计划、产品流通管理问题企业需要尽量降低每个订单的作业时间来满足客户越来越复杂的精细的产品要求和服务，同时所能提供给生产企业的价格却在不断降低，这是当前生产企业面临的共同难题。而现在很多企业的仓库作业中，面对的问题是计划性差、库存不明确、收发货没有预通知，以及库存量的上下限没有自动预警的方法，诸如此类的问题带来了仓储作业实施变革的要求。还有，必须阻止假冒伪劣产品流放到市场中继续危害消费者、用户以及生产企业的利益。针对上述问题，我们利用RFID产品在仓储、物流、防伪控制的优势，整合出一套用RFID对产品全过程进行有效控制的产品
9、仓储物流管理解决方案。下面我们针对军用物资库存和流通用RFID管理进行阐述。1.4. 项目需求RFID电子标签是目前最为先进的非接触感应技术，它具有全球唯一ID码，并且有封装任意性、内存量大、可读可写、防碰撞等特性，适合应用于自动识别、数据采集、供应链、零售、物流、国防等领域。尤其在军需物资的管理方面，RFID的应用价值非凡。我国物流信息化建设从“大干赶上”的“大跃进”式热潮中理性回归，依靠成熟的通用性信息技术，正有效地改善内部库存、仓库定位、配送安全控制管理，有效地降低了人工管理的一些弊端。利用RFID对军需产品管理需要做到以下几点：1、 军需物资的库存数量准确性管理；2、 军需物资的库存定
10、位管理；3、 军需物资的配送管理；4、 配送过程中安全管理。2. 技术解决方案2.1. RFID概述2.1.1. RFID基本概念RFID是英文Radio Frequency Identification的缩写，中文称为无线射频身份识别、感应式电子芯片或是近接卡、感应卡、非接触卡等等，是非接触式自动识别技术的一种。RFID技术是一种无接触自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。2.1.2. 工作原理和系统构成 1) RFID工作原理RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获
11、得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。2) RFID系统构成RFID系统至少包含电子标签、阅读器和应用软件三部分。（1）电子标签电子标签是射频识别系统真正的数据载体。一般情况下，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)和无源电子标签(Passive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池。 （2）阅读器典型的阅读器包含有高频
12、模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。此外，许多阅读器还有附加的接口(RS232、RS485、以太网接口等)，以便将所获得的数据传向应用系统或从应用系统接收命令。（3）应用软件应用软件完成客户对特定目标物体的控制、信息采集和处理等功能。2.1.3. RFID技术特点及优势1) 读取方便快捷数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。采用有源电子标签时，有效识别距离可达到80米；2) 识别速度快标签一进入磁场或电磁波发射范围内，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别；3) 数据容量大数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字
13、；若包含字母，存储量则会更少；RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数万字节；4) 使用寿命长，应用范围广其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码；5) 标签数据可动态更改利用编程器可以向写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少；6) 更好的安全性不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；7) 动态实时通信标签以与每秒50100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，
14、就可以对其位置进行动态的追踪和监控。2.1.4. RFID的工作频率及应用范围 射频识别系统的工作频率主要有125KHz、13.56MHz、433MHz、860960MHz、2.45GHz等，允许的最大发射功率电平和频率分配因国家和地区的不同而有所不同。其中125KHz系统主要应用在动物识别和商品流通等领域.13.56MHz系统一般应用在公共交通和门禁系统等领域,其识别距离较近,一般为几厘米到几十厘米，采用特殊制作的天线最大识别距离为1.5米左右。在UHF频段，系统的识别距离远，可从几米到几十米。433MHz 频段主要用在集装箱跟踪管理；860960MHz和2.45G频段（统称“超高”频段）主
15、要应用在物流供应链、仓储管理、资产安全管理等业务中。2.2. 有源RFID技术在资产追踪应用的独特优势所谓资产追踪，是指物资进入仓库存储、盘点、移位、运送出库、运输过程以及到达目的地之后的状态等进行全程跟踪和记录，以使该项物资在使用前的位置和状态信息都被后台透视监控。要做到对大量物资的全程跟踪，要满足两个基本条件，即所有物品或物品组合都是唯一编码，目的是保证唯一性；同时，所有物品的数据采集都是自动完成的，目的是保证数据处理速度，显而易见，RFID技术恰好满足这两个条件。根据标签工作模式的不同，RFID技术分为无源标签和有源标签两种，无源标签依赖阅读器提供的能量工作，体积小、感应距离短并且成本低
16、，非常适合于小件物品或包装箱的近距离个体识别；有源标签内嵌高能电池、体积较大、感应距离远，成本相对较高，适合于附加值高、体积大或者应用环境极度恶劣的物品上。在美国，美军物资的全球投送均采用有源标签，当然，根据具体的应用，有源标签会有多种不同的外在形式，也整合了多种安全技术和传感技术。那么，我们在资产追踪应用中为何要选择有源RFID技术呢，或者，有源RFID技术具有哪些不可替代的优势呢？我们就资产追踪的几个重要因素分别展开探讨。2.2.1. 标签与阅读器的感应距离有源RFID技术下，阅读器和标签的感应距离可以轻松做到100米，经过改进和增强，可以达到200米以上。而无源技术下，其最佳的感应距离在6米左右，一些无源厂商通过放大阅读器输出天线的功率勉强做到10米
