基于RFID技术的废旧家电回收信息管理系统的研究与开发

引言  
     目前，中国家电业已经是一个产值超过6000亿元人民币的成熟产业，中国已经成为全球家电的生产、消费和出口大国。但是，由于过去较少考虑产品的回收、处理及再利用，现在就凸现出大量有毒有害的电子垃圾，引发了严重的环境问题。预计到2010年，中国废旧家电的处理量将达到1亿件。有关废旧家电污染研究的历史表明，对废旧家电产品的回收、贮存、运输和处理的全过程进行有效的管理是解决废旧家电污染环境的主要途径。发达国家从上世纪80年代起就对危险废物的交换和集中处理进行了规范化管理，管理流程也随着信息系统的发展而不断得到完善，建立了废物产生数据库、危险废物物化特性数据库等一系列系统，最终实现了系统的整合和对决策管理的支持，这些系统在危险废物管理工作中发挥了越来越大的作用 。
  
    尽管我国家电产品废物管理工作起步较晚，但我国对环保和营造可持续发展社会的重视程度却得到了空前提高，正在建立的规模化与产业化的家电回收体系和即将出台的(《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》就是很好的佐证。
 
2、系统目标与功能
 
2．1系统目标  
     废旧家电回收信息管理系统(以下简称系统)，是采用RFID技术、结合网络通讯技术和信息存储技术建立的家电产品信息管理服务平台，将对家电产品生命周期----- 就是从加工制造成产品，流通给消费者使用到产品报废后经拆卸、回收和再循环将资源重新利用的整个过程进行安全跟踪管理。系统的建立，将对市场上的每一件家电单品(尤其是带有污染物的家电产品)进行安全追踪和溯源管理，及时汇总最新信息。这不仅有利于对国内的废旧家电进行有效的回收处理和循环利用，同时也将为相关部门提供更多的决策支持。
 
2．2系统功能  
     RFID技术，即无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，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技术可识别运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
  
     在本系统中，计划将RFID标签附着在家电产品上，应用于产品的整个生命周期，RFID编码将成为产品的唯一“身份”标识。在各主要环节，应用系统通过非接触的方式自动采集家电产品信息(如图1所示)，记录每件产品的当前状态。

图1 RFID电子标签应用模型 

    系统在RFID技术的支持下，实现了对废旧家电管理的科学化、现代化和规范化，它的主要功能包括注册信息的数据录入；RFID标签的编码初始化；家电产品生产、销售、使用、回收、处理信息的采集；废旧家电各类信息信息查询和检索；统计分析；数据以文本、表格、图片的格式输出；设备认证、数据信息加密、危险 、废物管理辅助决策等。系统结构功能如图2所示。

图2：废旧家电回收信息管理系统

3、系统设计 

3．1系统的设计原则 

①尊重现有的管理制度和信息系统； 
②强调实用性，兼顾先进性； 
③界面友好，可操作性强； 
④数据库的建立力求标准化和规范化，便于其他常用格式转换，实现数据共享； 
⑤开发与维护并重； 

3．2系统划分以及工作流程 

     系统的设计是在对我国家电产品、流通、使用、回收和处理处置过程进行深入调研的基础上，结合家电回首管理工作流程及未来发展提出的，在系统应用中集成RFID技术来增强系统的复杂性，同时使系统的可重复利用性更高、更强，有利于以后的发展。根据实际情况与需要，系统主要分为管理中心子系统、生产企业子系统、销售商场子系统、购买者子系统和回收处理子系统，简略的业务流程如图3所示。 

图3：废旧家电回收管理系统业务流程图

3．3管理中心子系统  

     管理中心子系统可以对整个回收系统的基础信息和基本操作进行管理，基本信息包括企业信息、产品信息、RFID代码信息、用户信息、回收工艺信息、危险废弃物信息等，基本操作有注册审批、RFID标签申购审批、RFID代码初始化、产品追踪、数据汇总统计、数据分析等。该子系统是其他子系统运行的基础，可以为其他子系统提供标准的数据信息。
  
     如图4所示，在实际运营过程中，各个企业或机构定期向管理中心提交家电的跟踪信息。管理中心管理、维护家电跟踪信息和企业机构、产品的代码数据库，以便对各个企业机构提供权限限定的数据查询服务及家电产品的动态跟踪。

图4：管理中心业务流程图

管理中心子系统还具备以下功能：
 
①查询管理：企业或机构可以登录服务平台，在一定的许可范围内对企业信息、产品信息、产品跟踪信息进行分类查询、组合查询或者模糊查询，打印报表； 
② 数据汇总统计：可以实现家电回收的按区域汇总统计和按种类汇总统计，是指导家电回收管理工作的重要依据； 
③ 数据分析：能够对跟踪数据库中的产品跟踪数据进行统计分析，生成相应的统计表和分析图； 
④ 权限管理：用于给用户配置信息存取权限。
 
3．4家电生产企业子系统
 
家电生产企业子系统是供家电生产厂商使用的，具有下列功能： 
① 具有对RFID识读设备的验证和对网络服务器的认证能力； 
② 能够通过RFID识读器读取RFID标签内的家电产品信息； 
③ 能够将产品的生产信息和出厂信息保存到本地数据库，以便本地管理，并能够通过网络将数据定期报送给管理中心，从而实现产品的有效跟踪； 
④ 能够实时监控产品下线情况、产品入库情况、产品出厂情况。
 
3．5销售商场子系统 

销售商场子系统是供家电分销商和家电零售商使用的，具有下列功能：
 
① 具有对RFID识读设备的验证和对网络服务器的认证能力； 
② 能够通过RFID识读器读取RFID标签内的家电产品信息； 
③ 家电分销商能够将产品的发往地、发货时间等信息保存到本地数据库，并能够通过网络将数据定期报送给管理中心； 
④ 家电零售商能够将家电产品购买者登记的用户信息和产品购买信息保存到 
本地数据库，并能够通过网络将数据定期报送给管理中心。
 
3．6购买者子系统

    购买者子系统是供家电产品购买者使用的，具有下列功能： 

① 通过商场POS机查询家电产品的基本信息，如：生产企业、生产日期、产地、产品外观、性能等； 
② 通过手机短信验证产品真伪、查询产品的基本信息； 
③ 通过网络查询产品的基本信息和维修信息。 

3．7回收处理机构子系统 

    回收处理机构子系统是供家电回收处理机构使用的，具有下列功能：
 
① 具有对RFID识读设备的验证和对网络服务器的认证能力； 
② 具有RFID标签的读取功能，能够通过RFID识读器将标签内的产品ID读出，并依据产品ID对废旧产品分类，以便做不同处理； 
③ 显示家电产品的生产、使用信息和回收处理工艺要求，记录产品的回收处理结果； 
④ 将废旧家电产品的处理处置信息保存到本地数据库，并能够通过网络将数据定期报送给管理中心。 
 
4、系统开发 

4．1系统结构与开发工具  

     废旧家电回收信息管理系统采用客户端／服务器(C／S)和浏览器／服务器(B／S)相结合体系结构，结合RFID相关技术，使用C++、J2EE等编程语言进行开发，数据库采用Oracle9i数据库。B／S结构主要采用J2EE架构开发，体系结构如图5所示。C／S结构系统采用c++开发，用来实现生产、销售、回收等环节对RFID标签的信息采集功能。数据采集系统根据用户权限进行分级管理，根据用户所属的角色类别，显示用户可以看到的功能界面。数据采集系统共有生产下线数据采集、生产入库信息采集、生产出库信息采集、销售进货信息采集、销售信息采集、销售监控、商品防伪、商品关注度、回收信息采集、处理信息采集、数据处理、权限配 置l2个模块组成。

图5系统B／S体系结构示意图

4．2数据库建设 
     根据需要，系统数据库分为代码数据库和追踪数据库，是由26个二维表组成。

5、结论 

     本文所给出的系统的设计与开发，其流程包括了我国目前家电管理工作中的基本流程，并提出利用RFID技术作为信息采集手段，极大地减少了信息采集工作量， 将为管理部门提供一个实用化的服务平台，提高废旧家电管理工作的效率和科技含量。系统开发是一个长期的过程。本系统自提出后，先后多次召开技术方案行业论证会，根据反馈意见不断对其进行完善和新的开发，以使系统更具有实用价值。在系统开发过程中，力求将其开发为通用商业化的系统软件，功能模块独立，程序维护开发接口完善。本系统不仅可以应用于家电行业，只要更换代码数据库、系统的安全追踪、溯源管理和决策支持等功能就可以为不同行业的管理部门使用。今后危险废物的信息化管理研究重点应放在对危险废物的产生、贮存、运输和处理处置的全过程进行有效的监控，对危险废物管理工作提供决策支持上来，这才是对危险废物进行信息化管理，解决危险废物对环境污染问题的主要途径。