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Zigbee与RFID在物流管理系统的应用
摘要：数字化管理是提高物流管理水平的关键所在，然而，对物流管理而言，数字化管理的概念应该包括，A. 所运货物单据管理电子化（包括建挡和传输）；B. 货物在运输途中位置的信息化。前者，主要是通过读取所运货物的识别码（条码或RFID）的方式来实现的；而后者则是通过GPS定位系统，和无线移动网络来实现。因此在物流管理系统的数据采集和传输来说，保证有效数据识别和数据的传输是整个系统的关键所在。ZIGBEE无线通信具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性；可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输；可组MESH型的网状网络结构。
一、应用需求
数字化管理是提高物流管理水平的关键所在，然而，对物流管理而言，数字化管理的概念应该包括，A. 所运货物单据管理电子化（包括建挡和传输）；B. 货物在运输途中位置的信息化。前者，主要是通过读取所运货物的识别码（条码或RFID）的方式来实现的；而后者则是通过GPS定位系统，和无线移动网络来实现。因此在物流管理系统的数据采集和传输来说，保证有效数据识别和数据的传输是整个系统的关键所在。
二、行业现状
对条码标签和RFID，许多人应该都非常熟悉，前者使用的是光扫描，扫描器和条码之间，不能有任何物理遮挡；后者使用的“电磁场扫描“，两者之间可以有遮挡。但归根到底，两者所读取的数据，都仅仅是一个身份码而已。真正的数据资料，必须通过读码器所读出的身份码，到预先建立好的数据库中进行查阅。其次，由于条码和RFID的读取方式，都是通过条码和RFID标签微弱的反射或被动耦合的信号来实现的（那些有源和可储存少量数据的RFID实际已经超出RFID本身的定义范围），因而读取距离都非常有限。另外，由于这两种标签本身都不储存数据，信号读取器必须要与数据库相连，因而灵活性差。这些局限性，大大限制了它的作用的发挥。
因此基于ZIGBEE和RFID结合的物流管理系统，是基于通信领域一种最新无线通信技术Zigbee和RFID结合使用的一种应用系统。它的主要特点如下：远距离信息读取；自带数据；远距离数据写入；读写设备十分简单可靠，价格也十分低廉。因而，使用灵活方便，建设成本低的优点。
三、Zigbee、RFID技术简介
zigbee是一种无线连接技术的商业化命名，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。
ZigBee标准基于802.15.4协议栈而建立，具备了强大的设备联网功能，它支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
星型网络结构特点
支持点对点、点对多点通信
中心节点为ZIGBEE协调器，终端节点为ZIGBEE终端设备
所有数据经过中心节点
适合圆形分散、距离较近的设备联网
MESH网状网络结构特点
系统采用多跳式路由通信
网络容量很大
可以跨越很大的物理空间，适合距离较远比较分散的结构
MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络的所有实体只有要通信范围之内，都可以互相通信，如果没有直接通路，还可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；除此之外，网络还具备自组织、自愈功能。
射频识别系统（RFID）按照能量供给方式的不同，RFID标签可以分为被动标签，半被动标签，半主动标签和主动标签，其中被动标签与读写器之间的通信，都依赖于读写器天线所发出的能量；而主动标签与读写器之间通信所需的能量则由标签所附的电池提供，主动标签可以主动发出射频信号。
四、Zigbee技术特点
设备省电
zigbee技术采用了多种节电的工作模式，可以确保两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间；
通信可靠
zigbee采用了CSMA－CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息；
网络的自组织、自愈能力强
zigbee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络；
zigbee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。
具备自组织、自愈能力的无线通信网络才是自动抄表系统最理想的通信方式。
成本低廉
设备的复杂程度低，且Zigbee协议是免专利费的，这些可以有效地降低设备成本；
Zigbee的工作频段灵活，为免执照频段的2.4GHz，就是没有使用费的无线通信。
网络容量大
一个ZigBee网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在200多个ZigBee网络；
数据安全
ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。
五、基于ZigBee、RFID技术物流管理系统
数字化管理是提高物流管理水平的关键所在，然而，对物流管理而言，数字化管理的概念应该包括，A. 所运货物单据管理电子化（包括建挡和传输）；B. 货物在运输途中位置的信息化。前者，主要是通过读取所运货物的识别码（条码或RFID）的方式来实现的；而后者则是通过GPS定位系统，和无线移动网络来实现。因此在物流管理系统的数据采集和传输来说，保证有效数据识别和数据的传输是整个系统的关键所在。
二、行业现状
对条码标签和RFID，许多人应该都非常熟悉，前者使用的是光扫描，扫描器和条码之间，不能有任何物理遮挡；后者使用的“电磁场扫描“，两者之间可以有遮挡。但归根到底，两者所读取的数据，都仅仅是一个身份码而已。真正的数据资料，必须通过读码器所读出的身份码，到预先建立好的数据库中进行查阅。其次，由于条码和RFID的读取方式，都是通过条码和RFID标签微弱的反射或被动耦合的信号来实现的（那些有源和可储存少量数据的RFID实际已经超出RFID本身的定义范围），因而读取距离都非常有限。另外，由于这两种标签本身都不储存数据，信号读取器必须要与数据库相连，因而灵活性差。这些局限性，大大限制了它的作用的发挥。
因此基于ZIGBEE和RFID结合的物流管理系统，是基于通信领域一种最新无线通信技术Zigbee和RFID结合使用的一种应用系统。它的主要特点如下：远距离信息读取；自带数据；远距离数据写入；读写设备十分简单可靠，价格也十分低廉。因而，使用灵活方便，建设成本低的优点。
三、Zigbee、RFID技术简介
zigbee是一种无线连接技术的商业化命名，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。
ZigBee标准基于802.15.4协议栈而建立，具备了强大的设备联网功能，它支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
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图一 ZIGBEE星型网络结构星型网络结构特点
支持点对点、点对多点通信
中心节点为ZIGBEE协调器，终端节点为ZIGBEE终端设备
所有数据经过中心节点
适合圆形分散、距离较近的设备联网
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图二 ZIGBEE网状网络结构MESH网状网络结构特点
系统采用多跳式路由通信
网络容量很大
可以跨越很大的物理空间，适合距离较远比较分散的结构
MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络的所有实体只有要通信范围之内，都可以互相通信，如果没有直接通路，还可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；除此之外，网络还具备自组织、自愈功能。
射频识别系统（RFID）按照能量供给方式的不同，RFID标签可以分为被动标签，半被动标签，半主动标签和主动标签，其中被动标签与读写器之间的通信，都依赖于读写器天线所发出的能量；而主动标签与读写器之间通信所需的能量则由标签所附的电池提供，主动标签可以主动发出射频信号。
四、Zigbee技术特点
设备省电
zigbee技术采用了多种节电的工作模式，可以确保两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间；
通信可靠
zigbee采用了CSMA－CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息；
网络的自组织、自愈能力强
zigbee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络；
zigbee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。
具备自组织、自愈能力的无线通信网络才是自动抄表系统最理想的通信方式。
成本低廉
设备的复杂程度低，且Zigbee协议是免专利费的，这些可以有效地降低设备成本；
Zigbee的工作频段灵活，为免执照频段的2.4GHz，就是没有使用费的无线通信。
网络容量大
一个ZigBee网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在200多个ZigBee网络；
数据安全
ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。
五、基于ZigBee、RFID技术物流管理系统
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图一 汽车进场时读取RFID数据620)this.style.width=620;" border=0>
图二 货物堆场读取RFID数据620)this.style.width=620;" border=0>
图三 超市卖场读取RFID数据
