[实用新型]一种WSN与RFID结合的货物在途姿态监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及物流领域，具体为一种WSN与RFID结合的货物在途姿态监测系统。

背景技术

物流是供应链的一部分，是为了满足顾客对商品、服务及相关信息的需求从产地到消费地的高效率、低成本流动和存储的需求而进行的规划、实施、控制过程。在物流的主要生产环节当中，装卸、包装、流通加工三个过程大都已机械化、自动化完成，而剩余的仓储和运输过程就成了物流差错的主要来源。物流信息的缺失导致这些问题不能够即时被发现和解决，也不能够在差错发生时记录原因以供事后追溯和规避。

在运输环节，以条形码和纸质货运单号为主的标识方式可以在一定程度上实现物流的信息化，但这种信息化更多的只是实现货物的追踪，而不能实现在途货物的实时监控，将货物质量、运输环境和货物本身进行挂钩，以实现货物全过程的追溯和控制。尤其是贵重品和危险品，可能由于不正常的包裹或运输过程造成晃动、撞击或翻倒，由此产生贵重品破损甚至危险品泄漏、爆炸等巨大人员和财产损失。此外，条形码和数字单号需要目视(靠近条形码识别器或在人眼视力范围内)读取，速度慢、易出错，而且只能在运输环节的两端或装卸货前后进行扫码或读码记录，具有较大的局限性，制约出入库等环节的效率。

随着信息技术的不断发展和人们对于货物质量及货物安全的重视，无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)和射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术以其各自的优点已经在物流领域受到一定的应用。

射频识别技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术(以下简称RFID)。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。射频识别系统由电子标签(Tag)、读写器(Reader)以及数据交换和管理系统构成。电子标签由耦合元件及芯片组成，其中包含EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)及射频收发等相关电路，通过无线电波与读写器进行通信。标签根据是否自带电源，分为无源标签(被动式)、半有源标签(半被动式)和有源标签(主动式)。无源标签体积小、无需电源、价格低，占据市场主流。而有源标签的反应速度、读写距离等方面要优于无源标签。读写器(也称阅读器、查询器等)由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等部分组成。可以向标签发送指令和数据、对标签进行读写，以此达到对标签信息的识别功能。同时负责建立通信、安全认证、防冲突等过程，负责与管理系统进行通信。数据交换和管理系统用以向读写器发送指令和数据，或通过读写器收集标签中的数据，进行处理。数据可以暂存在读写器中，通过串口或USB等接口与主机相连接，与管理系统进行通信。RFID的基本工作原理较为简单，当标签进入读写器磁场后，接收由读写器发出的射频信号，无源标签产生感应电流并通过感应电流的能量发出存储在芯片中的数据，而主动标签主动发出存储数据，读写器读取到射频信号后进行解码，到数据交换和管理系统中进行数据处理。但是，目前国内外对于RFID在仓储物流过程中的应用还较为局限在其标识和记录的能力上。

无线传感器网络(WSN)是由部署在监测区域内大量传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统，是物联网底层网络的重要技术形式。其目的是协作的感知、采集和处理网络区域覆盖中感知对象的信息，并发送给观察者，协作完成指定的任务。随着传感器技术、无线通信技术、嵌入式应用与微电子技术的日趋成熟，WSN逐渐满足人们对任何环境、时间、地点下获取环境的需求。且因其自组织、部署便捷、高容错性和隐蔽性等技术优势，因此，非常适用于环境监测、医疗护理、军事环境、目标跟踪等领域。无线传感网的主要由传感器节点、汇聚节点和管理节点三个部分构成。传感器节点具有传感、信号处理和无线通信的功能，既是信息包的获取者也是信息包的转发者，形成多跳的自组织网络，将数据发送至汇聚节点。汇聚节点又称网关，可以通过多种方式与外部网络进行行通信，如Internet、卫星或移动通信网络等。大规模的WSN应用可以使用多个网关进行灵活组网。

WSN与RFID均有其各自的技术特长与应用优势，也有其自有缺陷。二者的融合是未来发展的趋势，如何在现有研究基础上实现两种技术的融合也是目前技术创新关注的重点。