农产品EPC编码系统设计.docx
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农产品EPC编码系统设计
图书分类号：
密级：
毕业设计（论文）
农产品EPC编码系统设计
EPCCODINGSYSTEMDESIGNOFAGRICULTURALPRODUCTS
学生姓名
xxx
学院名称
xxx
学号
xxx
班级
xxx
专业名称
xxx
指导教师
xxx
2016年
4月
6日
徐州工程学院学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
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本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
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日期：
年 月 日
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日期：
年 月 日日期：
年 月 日
摘要
近年来食品安全越来越受到人们关注，通过产品电子代码（lectronicProductCode简称EPC）架构，以物联网为基础来实现对农产品的信息就行跟踪分析，对解决食品安全问题具有重要帮助。
本次设计主要建立在以农产品仓库存储过程中的信息跟踪，从而实现对食品来源、成分、价格、日期的追踪。
依托射频识别技术对出入库的农产品信息查询，通过RFID阅读器扫描农产品标签，读取出入库数量以及库存量。
同时利用VB建立上位机系统，能够让工作人员进行查询仓库农产品的信息，从而进行有效的农产品仓库管理系统。
简化了管理，同时增强了精确性。
关键词EPC；仓库管理；RFID；VB
Abstract
Foodsafetybypeoplemoreandmoreattentioninrecentyears,throughtheelectronicProductCode（lectronicProductCodereferredtoasEPC）architecture,basedontheInternetofthingstoimplementinformationlinetrackanalysisonagriculturalproducts,tosolvetheproblemoffoodsafetyhaveimportanthelp.Thisdesignismainlybasedonwarehousetoagriculturalproductsstoredinformationintheprocessoftracking,soastorealizethefoodsource,composition,price,dateoftracking.BasedonRFIDtechnologyforinsandoutsoftheagriculturalinformationquery,bytheRFIDreaderscanningproducelabel,readthenumberofin-outwarehouseandinventory.AtthesametimetheuppermachinesystemwasestablishedbasedonVB,canletstaffquerywarehouseinformationofagriculturalproducts,thuseffectivelywarehousemanagementsystemofagriculturalproducts.Simplifiedthemanagement,enhancetheaccuracyatthesametime.
KeywordsEPCstoremanagementRFIDVB
1绪论
1.1选题的背景及意义
产品电子代码架构是以互联网为基础，依托能够唯一标识每一个物品的电子商品码的编码技术，结合了射频识别无限射频和泛在通信等技术，实现全球范围内能对单一对象的跟踪和信息查询。
在应用于物流领域时，达到了降低物流成本、提高物流效率、提高物流自动化和信息化管理水平的作用。
本项目在研究EPC编码原理的基础上，构建一个农产品EPC编码体系，为每一批农产品进行EPC编码，可以实时获得该农产品的生产、加工、流通等信息。
物联网中的EPC系统结合EPC编码技术、RFID技术、网络通信技术等，实现了全球范围内产品的跟踪和追溯，不仅提高了货物运输的管理水平还降低了物流的成本。
通过这个项目的研究可以对农产品的生产及流通过程进行监管和追溯。
一旦发现在市场上有危害消费者健康的食品，就从市场中撤出该食品并切断来源。
通过追溯，对农产品生产过程管理要求进一步加强，清理安全责任，从而保障农产品的质量安全，从而帮助人们对食品抱有更大信心。
1.2物联网概述
1.2.1物联网概念
物联网是在互联网的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品，进行信息交换和通信的一种网络。
物联网最初在美国被提出时，还只是停留在全国每个物品一个代码，实现物品跟踪与信息传递的设想上。
如今，物联网已经成为全球最为关注的词语，物联网则被称为继计算机、互联网之后全世界信息产业的第三次浪潮。
IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个观点，认为计算机模式每隔15年发生一次变革。
1965前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后发生的变革以个人计算机为标志，1995年前后发生的变革以互联网为标志，这次将是物联网变革。
物联网描绘的是充满智慧化的世界。
在物联网中射频识别技术实现物联网的关键技术。
RFID技术是一种自动识别技术，它利用射频信号实现无接触信息传递，达到物品识别的目的。
RFID技术与互联网、移动通信等技术相结合，可以实现全球范围内物品的跟踪与信息共享。
1.2.2物联网在流通中的应用
物流业的存在，降低商品成本，提高流通速率。
通过应用RFID技术，利用无线电波来获取信息和数据通信，减少人为操作，通过无线电扫描收集标签内的数据信息，并且根据EPC技术确定产品的唯一性。
当商品进行识别范围，物品信息并转化成数字信息。
日益完善的物联网技术正在改变社会的生产流通方式，在此其中的各个环节都能得到优化。
如表1-1。
表1-1物联网对商品流通的优化
制造商
（1）追踪产品，及时发现问题产品并且及时找回；
（2）按需生产，及时获知产品需求了；
（3）节省成本，提高利用率。
运输商
（1）识别商品，确定合理库存，节省仓库空间；
（2）跟踪商品，提高运输安全性；
（3）提高送货效率。
消费者
（1）直接搜索，直接购买；
（2）明确产品来源信息，安全识别；
（3）获取厂家信息。
物流服务质量的提升。
早些年制约电子商务发展的有三大因素、物流建设、信用体系和支付体系，而如今仍然悬而未决的问题只剩下物流建设了。
在如今的电子购物中，很大部分的投诉都集中在了物流配送服务的质量上。
虽然和前几年相比，现代物流网络已经有了很大的改善，但是在物流的服务质量上仍然有很多有待改进的地方，如送错商品地址，物流状态更新不及时、送货不及时等。
产生这些现象的主要原因是企业和消费者对物流过程不能实时监控造成的。
物联网通过对商品和打包后的商品包裹进行统一的EPC编码，并在其中嵌入EPC标签。
在物流途中，企业就可以通过RFID技术读取EPC编码信息，并传输给企业的中央信息库，可以及时发现物流过程中出现的问题，有效提高物流的服务质量，增加消费者的满意程度。
完善产品质量监控。
在网络购物逐渐盛行的今天，仍有许多消费者对这种新兴的购物方式望而却步，究其原因，主要是对这种“看不见，摸不着”的商品的质量没有信心，相比而言，实体消费就更加安全可靠的多。
消费者这种对产品质量的疑问将在物联网技术的应用中得到完美的解决。
从商品生产开始，就可以在商品中嵌入EPC标签，记录商品生产、流通直至交付消费者的全过程。
消费者在购物时，就可以根据商品的EPC标签，查到商品这个从原始材料到进入消费者手中使用的全部历程。
这些信息不仅来自卖家的介绍，而是来自于商品整个生命周期的过程中，是不以卖家意志为转移的。
改善物流管理。
通过物联网技术，企业可以实现对其生产的每一件商品的实时监控，对物流体系进行管理，不仅可以对商品的流通过程进行监控和信息共享，还可对商品在供应链各个阶段的信息进行汇总，并可进行后期的数据挖掘工作，对商品当前所处阶段的信息进行分析和预测，评估出未来的发展趋势和可能的意外情况，提高企业对市场的反应速度和反应能力。
物流业中的物联网主要是以RFID为基础，结合现有的计算机网络通信技术，数据库技术，云计算技术等，融合能够为全球每一个物品加上唯一编码的EPC技术，组建可以跟踪和监控一个商品从最初的原始生产资料到最终出场商品的全过程的强大物联网系统。
国内和国外的许多这方面的专家和相关的企业都在积极地对物联网进行研究、应用和推广。
并希望借由其相应的技术作为物联网的官方标准，将世界的所单个对象都连接起来，从而实现整个物流过程可视、可跟踪。
如今的中国作为世界的工厂，是全球的密集制造产业的中心，更应大量投入人力物力，对物联网进行研究与探讨，以保持中国在制造业方面的优势。
1.3EPC在当前发展展望
物联网技术的应用可以使电子商务变得更强大，它使消费者可以在网上查到任何一家商店的任何一件商品，选择起来得心应手。
在物流领域，RFID电子标签可以应用于自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面。
生产组织大量使用RFID电子标签可以提高整个供应链和生产作业管理水平。
今后人们到商场去购物，可能只要将货架上的商品放进购物车，然后推车出门就可以了。
因为商店使用了EPC/RFID技术，在商店的出口装有RFID识读器，当有人把商品带出去的时候，识读器自动列出所购商品清单并通过结算系统自动在该人的帐户上扣取相应的货款。
这一技术还使得人们可以带着自己的物品进入超级市场，因为这些物品上的标签显示它们不属于这家商店，因此出门时也不会带来不必要的麻烦。
货物的清点、查询、发货将变得非常简单和准确。
仓库的管理效率更高，用人更少。
车辆管理安装了相应系统之后，将有效降低空驶率，并为“智能交通”提供信息管理的平台。
通过将EPC/RFID技术引入企业生产管理，可实现企业生产信息的自动实时录入，准确记录每一产品形成的全部过程和成本发生的因果信息，实现对物品在加工环节及以后的信息追踪和管理。
有效防伪。
由于消费者可以通过商品标签在网上查到有关商品的几乎全部信息，因此假冒产品将变得更加困难。
这一技术对高值物品尤其有利。
军事领域。
一些国家已经开始在军需物资上使用RFID技术，以加强物资的管理、盘点和查询工作。
美国军方早在2O世纪9O年代就开始采用RFID技术用于海湾战争中士兵个人信息识别，美国国防部要求2005年1月1日以后，所有军需物资都要使用RFID电子标签。
物联网与EPC/RFID技术的应用推广具有它的必然性、必要性和系统性，国际上已经开始了一些重要的实验性的应用。
中国有关部门也已经看到了应用推广物联网EPC/RFID技术的紧迫性和战略性，正在抓紧制定相关标准并在一些企业中进行试点。
1.4EPC在仓储的应用
EPC编码技术在现在仓储运输方面有着极大的应用空间，仓储是现代物流行业中重要的一部分。
应用EPC技术可以极大提高入库物品信息采集效率和准确性，在仓储信息管理中，每件物品都需要标识信息，比如农产品需要标识产地、日期、价格等信息，这些信息在以前手动录入时工作量大周期长，同时容易产生错误。
通过EPC技术可以提高工作速率，实现自动化的存货和取货，在整个农产品仓储物流过程中加强了农产品信息跟踪，降低了有害产品危害市场的安全性，提高了人们对食品安全的信心。
2EPC工作原理
2.1EPC编码
物联网中，每个产品都被赋予一个电子产品编码EPC，并作为此物品的唯一标识。
电子产品编码存储在物品的电子标签中，读写器对物品电子标签进行读取，标签与读写器构成一套识别物品信息的系统。
射频识别采用电子产品编码识别物品，全世界所有的商品都可以通过EPC序列号进行识别，全球每个制造商也可以用任何方式给每个商品进行分类编号。
EPC被认为会取代条码，对未来零售业产生深远影响，将广泛应用于商业、交通、存储、物流等领域，实现全球范围内物品跟踪和信息共享。
电子产品编码是由美国麻省理工学院1999年提出的，其核心思想是为全世界每个商品提供唯一的身份标识，通过射频识别技术完成采集物品信息的。
为了推广电子产品编码的发展，成了了Auto-ID中心，对产品的射频识别进行研究，创立了射频识别标准，并利用网络技术形成EPC系统。
2003年为了管理EPC国际物品编码协会EAN和美国统一编码委员会UCC联合收购EPC，共同成立了全球电子产品编码中心EPCGlobal。
采用全球统一的标准，在各个行业建立维护EPC网络，通过监管和发展EPC网络标准，保障供应链各环节信息的自动、实时识别，提高全球范围内的物流效率。
EPCglobal组织提出了EPC网络如图2-1所示。
图2-1EPC网络结构
2.1EPC系统
EPC系统是一个非常先进、高效的综合性系统，它是由EPC编码体系、射频识别系统和网络系统部分组成见表2-1。
表2-1EPC系统的构成
系统的构成
各部分名称
备注
EPC的编码体系
EPC编码
用来标识目标物品的特定编码
射频识别系统
EPC标签
贴在物品上的标签
读取器
识别读取EPC标签的编码
网络信息系统
EPC中间件
EPC网络的信息支撑系统
对象名称解析服务
EPC信息服务
2.1.1EPC编码
EPC编码与EAN编码与UCC编码兼容，是一种新的编码标准。
子啊EPC系统中，EPC编码结合现行的GTIN。
因此EPC编码不会取代现在广泛使用的条码标准，它将由现在的条码标准慢慢过渡到EPC标准，或者在供应链中EPC编码标准与其他两大标准的系统共存。
EPC编码提供对物品的唯一性标识。
与IP地址在互联网中用来标识和通信相似，通过使用计算机网络，EPC编码可用来标识和访问单个物体。
射频标签中只存储EPC码的信息，做种做法已经得到UCC和EAN两个机构的大力支持。
下面简要讲解EPC编码的方案。
一个版本号与另外三段数据（依次为域名管理、对象种类、序列号）组合在一起，构成了EPC编码。
目前已经推出6种型号的EPC编码。
如：
EPC-256
型、
型、
型，EPC-96
型，EPC-64
型、
型、
型等编码方案，见表2-2
表2-2EPC的编码结构
类型
版本号
域名管理
对象分类
序列号
EPC-256
Type-1
8位
32位
56位
160位
Type-2
8位
64位
56位
128位
Type-3
8位
128位
56位
64位
EPC-96
Type1
8位
28位
24位
36位
EPC-64
Type-1
2位
21位
17位
24位
Type-2
2位
15位
13位
34位
Type-3
2位
26位
13位
23位
EPC-64
型编码提供了2位版本号的编码，提供了21位域名管理编码，提供了17位对象分类编码与24位序列号。
其中，域名管理者字段可以允许两百万个生产商使用该类型编码，同时可以容纳多个产品种类，能够满足基本上所有厂商需求。
因此普通厂商适合使用EPC-64
型编码。
2.1EPC标签
EPC标签一般是由天线和芯片组成，EPC标签芯片体积很小，却可以最多实现二进制96字节信息存储。
EPC芯片存储的信息量和信息类别是条形码无法达到的，可以对物品的多种信息进行描述。
射频识别系统可以通过EPC标签内的编码实现对产品的追踪，读写器可以发射低能量信号，这种信号激发电子标签。
EPC标签的电子产品代码的信息载体，其中存储的唯一信息是96位或者64位产品EPC代码，根据基本功能和版本号的不同，EPC标签有类（Class）和代（Gen）的概念，Class描述的是EPC标签的基本功能，Gen是指EPC标签规范的版本号。
2.2EPC读写器
EPC读写器的基本任务就是激活EPC标签，与EPC标签建立通信联系，并且在EPC标签与应用软件之间传递数据。
EPC读写器与网络之间不需要个人计算机作为过渡，EPC读写器提供了网络连接功能，EPC读写器的软件可以进行Web设置、TCP/IP读写器界面设置和动态更新等。
EPC读写器和标签与普通读写器和电子标签的区别在于，EPC标签必须按照EPC标准编码，并遵循EPC读写器与EPC标签之间的空中协议。
EPC读写器的构成如图2-2所示，由天线、空中接口电路、控制器、网络接口、存储器、时钟和电源构成。
图2-2EPC读写器的构成
空中接口电路是EPC读写器与EPC标签信息交换的桥梁，空中接口电路包括收发两个通道，主要包含编码、调制、调解和解码的功能。
EPC具有空中接口功能，为了读取EPC标签的数据，EPC读写器需要与对应的EPC标签有相同的空中接口协议。
如果一个EPC读写器需要读取多种EPC标签的数据，该EPC读写器还需要与多种EPC标签有相同的空中接口协议，这就要求一个读写器支持多种空中接口协议。
读写器防碰撞效果，EPC系统需要多个读写器，相邻的EPC读写器之间会产生干扰，这种干扰称为读写器碰撞。
读写器碰撞会产生读写的盲区或读写的错误，因此需要采用防碰撞措施，以消除或者减少读写器碰撞的影响。
2.3中间件
2.3.1中间件的作用
射频识别RFID中间件处于读写器与后台网络的中间，扮演RFID硬件和应用程序的中介角色，是RFID硬件和应用之间的通用服务。
RFID中间件是一个面向消息的中间件，信息是以消息的形式从一个程序传送到另一个或者多个程序，信息可以以异步的方式传送所以不用等待回应。
RFID中间件采用存储在转送的功能来提供顺序的消息流，具有数据流管理的能力。
RFID中间件支持标准化协议，支持不同应用软件对RFID数据的请求，能对读写器就行有效的管理与监控。
2.3.2中间件的结构
中间件是具有特定属性的程序模块，其一般由程序模块集成器、读写器接口、应用程序接口和网络访问接口构成。
图2-3中间件结构
程模块集成器具有数据的搜索、过滤、整合与传递等功能。
程序模块集成器由多个程序模块构成，分成标准程序模块和用户定义的程序模块两部分，标准程序模块由标准化组织定义用户定义的程序由用户自行定义。
读写器接口采用相应的通信协议，提供与读写器联系的方法。
应用程序接口提供模块集成器与应用程序之间的接口。
应用程序有很多形式，包括仓库管理系统（WMS）、订单管理系统（OMS）和物流管理系统（LMS）等，这些系统通过资源和供应链数据的实时手机和反馈，为决策层提供及时准确的企业信息。
网络访问接口提供与互联网的连接，用来构建物联网名称解析服务ION-NS和物联网信息发布服务IOT-IS的通道。
2.3.3中间件的应用
全球RFID市场整体呈高度成长状态，随着硬件技术日益成熟，整合服务收入将超越RFID产品收入，其中庞大的软件市场尤为引人注目。
RFID中间件在各项RFID产业中居神经中枢地位，因此受到国内外的特别关注，未来的中间件将主要在面向服务架构和信息安全两个方面发展。
目前EPC-Global也在研究安全机制，以配合RFID中间件的安全工作。
2.4EPC编码
2.4.1EPC编码规则
EPCGlobal是物联网的创建以及倡导者，在RFID的标准制定中处于全球第一的位置，EPC系统是一个全球化的RFID大系统。
EPC编码是与EAN/UCC编码兼容的新一代编码标准并且码段是由EAN和UCC共同管理和推进的。
母球EPC编码的特点有如下。
（1）唯一性。
当今EPC提供对物理对象的唯一标识，为确保实现唯一标识，EPCGlobal采取了措施。
巨大的编码容量，通过巨大的编码冗余来提供足够的空间来标识所以的对象。
通过全球管理，对各国的编码组织统一分配本国的EPC代码，增强管理。
在使用周期上，存在周期性的事物建立周期性的编码，有些特殊对象则采用永久性编码。
（2）永久性。
产品代码一经分配，就不再进行更改，不会重复分配给其他商品。
（3）简单性。
编码简单且提供实体对象的唯一标识。
（4）可扩展性。
EPC编码留有备用空间，具有可发展性。
（5）无含义。
编码有足够容量支持产品更新换代，但是采用没有含有的顺序码能更好EPC编码的发展。
2.4.2EPC编码结构
EPC代码是由一个版本号外加另外3段数据依次为域名管理、对象分类、序列号组成一段数字。
其中版本号用来标识EPC编码的版本次序，使EPC随后的码段有不同的长度。
域名管理描述生产厂商信息，对象记录产品类型信息，序列号标识最终产品代号。
EPC编码体系是和全球贸易项目代码兼容的编码体系，它是全球系统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的核心。
EPC代码是由标头、厂商识别代码、对象分类代码和序列号组成。
为了降低成本，EPC标签通常是被动式射频标签。
在本次设计中，编码设计中最理想的方式是将农产品以EPC-64
型编码，提供2位的版本号编码、21位的管理者编码、17位的库存单元和24位序列号。
对象种类分区可容纳131072个库单元，可满足绝大多数编码需求，24位序列号可以为1678万件产品提供空间。
前两位的版本号是固定的。
3到23位我们定义产品的全国各地产地，以地级市位标准。
24到40位为农产品代表信息，41到64位为农产品具体的一些信息，可以去表示某一批次蔬菜和价格等信息，可以空缺。
例如产品的编码的情况见图2-4.
图2-3产品编码
当一件农产品从产地出产之后，就有了唯一的身份标识，在农产品物流中应用RFID标签，能更好地控制食品安全的风险。
在生产和流通过程中将标签贴在产品上，这些标签都将一直存在于整个物流过程中。
当农产品从农田到生产、加工直至被摆上货架时，通过扫描标签，可以生成详细的农产品物流记录，从而对食品物流中可能存在的安全风险进行分析并进行针对性的质检。
3RFID系统
3.1RFID的工作原理
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是电磁理论。
它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID是一种突破性的技术：
"第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息;第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。
此外，储存的信息量也非常大。
"
射频识别的基本模型如下图所示。
图3-1射频
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