摘要结合无线物联网技术，充分利用射频通信实现的非接触式数据采集技术对物流配送中的药品进行识别记录，以提高物流配送的效率和准确度。结合医药物流仓储管理的特殊性，提出应用RFID技术对医药仓储过程进行管理，实现使用基于UHF频段的RFID技术在仓储中心现有系统的应用，保证数据的完整性，优化内部业务流程，提高了配送中心的敏捷化及物流中心的信息化层次。
关键词：UHFRFID，医药物流，物联网系统
作者：桑世庆(嘉兴职业技术学院信息与管理分院浙江嘉兴314036)
0引言
随着网络、通信和信息安全等技术的发展，射频识别(RFID)技术及其应用系统被应用于自动识别物品、获取相关数据，已被广泛应用于社会的各行各业。以其特有的优势，成为21世纪最有发展前途的信息技术之一［1］。物流业在电子商务及计算机网络技术的带领下，已经作为一个朝阳产业正在崛起，并成为社会“第三利润源泉”［2］。在激烈的市场竞争中，配送活动的及时性和服务优质化，以及仓储管理信息化等方面的要求越来越高。在满足商务服务高质量的同时，还需要考虑物流成本的最小化，尤其要求针对医药配送具有多品种、小批量和多批次等业务特点，与此同时，医药配送的及时性与否，直接关系到人的生命安危。因此，如何利用信息技术为医药物流打造一个快速、准确、及时、便捷的配送服务极为重要。近年来超高频段(UHF)RFID技术的深入研究为医药物流配送服务提供了技术保障［3］。
1RFID技术分析
无线射频识别技术RFID是一种利用射频通信实现非接触式数据传输的技术，通常在RFID芯片中配有小容量的数据存储空间，与RFID读写器配合使用，具有通信双向性及自动识别的特性。按照工作频率的不同，RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波(uwave)等不同种类。通过射频信号，它能够被用于目标对象的自动识别并获取相关数据。目前国际上采用的四种频率所对应的波段分别为低频(125KHz)、高频(13.54MHz)、超高频(850MHz～910MFz)和微波(2.45GHz)［4］。各频段的RFID技术的应用状况各有不同，其中超高频段的RFID技术是当前国际上的研究热点，它具有识别距离远、识别速度快和使用寿命长等优点，受到生产、交通、物流等应用领域的青睐。随着物联网技术及物流业的迅速发展，UHFRFID技术得以广泛应用，相应产业迅速发展，据统计，2009年UHF的应用占RFID的17.5%，2010年增加到了27.3%［5］。
2实现原理
2.1RFID的基本组成部分
一般来说，一个RFID系统至少包含三部分，分别是天线(Antenna)、RFID标签(Tag)和读写器(Reader)。天线用于在读写器和标签间传递射频信号［6］。标签是附着在物体上被用于标识目标对象，每个标签具有唯一的电子编码，由芯片及耦合元件组成。读写器用于读取标签信息的设备，可设计为固定式或手持式。
2.2空中接口协议
标签与读写器之间的通信，必须要遵循一定的规范，即空中接口协议。在物理层和媒体接入控制MAC(MediaAccessControl)层中，数据通信在协议的规范下有序进行。在物理层中，包含数据的帧结构定义，调制/解调，编码/解码，链路时序等，MAC层包含链路时序，交互流程，防碰撞算法及安全加密算法等。当前超高频RFID空中接口协议主要是EPC协议［6］。
2.3RFID技术的基本工作原理
RFID技术的基本原理是通过微波照射到标签之后，反射回波，反射回波里加载了标签芯片的信息，而信息加载过程也是由标签芯片实现的。其具体工作过程为：读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，并获得能量被激活，标签通过调整其天线的反射系数对读写器作出响应，将向后散射信号反射回读写器［7］。标签可以看作一个有限状态机，它包括休眠、待命、识别ID、读写数据等几种状态，而其状态的改变依据是读写器发送的指令。
当读写器在开启后，发射一段860MHz—910MHz频率范围的载波信号，激活在有效距离范围内的标签。标签通过阅读器的RF电磁场获得工作电源能量，并通过反向散射调制射频载波的幅度来响应读写器发送的指令，其指令包含带调制的命令信息，标签在得到指令后，通过芯片解调出信号指令，执行指令。读写器在发送完带调制的命令信息后，转而发送未调制的载波信号，提供为标签供电、为标签后向散射信号提供载波或为零中频接收机提供本振等功能。
读写器在获取标签的信息后，将信息进行解码，通过串口将数据传递到后端数据存储处理模块，通过网络发送到服务器，实现具有电子标签物品与应用系统之间的无缝连接。
读写器获取标签信息的过程中，遵循了EPC协议规范，在链路时序中，协议规定了读写器发送的不同指令以及请求与响应之间的时间间隔。协议规范了数据帧结构，指定反向数据速率，编码方式等。此外，信号调制方式也是协议规范的范畴，阅读器使用DSB-ASK，SSB-ASK，或者PR-ASK调制方式与标签进行通信，标签能够对三种调制类型进行解调［8］。
3RFID技术在医药物流仓储管理中的实现
仓储管理是医药物流中的一个重要环节，主要包含药品的入库管理、库存管理及出库管理等。在入库管理过程中，首先，系统指示操作员去识别接收的药品和数量，通过无线手持设备，随时查看跟踪药品的仓库库存，或者操作员设备上的药品和数量。这一步包括了药品的整理以及药品数据与收货单信息的比较。此后，系统根据预先定义好的上架规则，选出最优的仓位，指示操作员将药品上架。对于出货处理流程，出货系统处理出货资料，系统依照出货的要求为装货计划、提货、发运等处理流程提供合适的资料。所以这些处理流程，都是通过无线通信的方式，应用RFID技术实现。在入库出库环节可以利用RFIDportal系统实现批量的入库出库数据采集与确认工作，不仅大大提高作业效率，还可以提高物流中心的信息化层次。RFID技术的应用，替代了之前的单据作业，作业数据信息在无线环境下实时上传与系统共享，提高作业效率的同时提高作业的准确性，基本实现电子化仓储管理操作。
工作过程如下：
1)在配置中心的出口和入口处建立一个RFID快速通道，实现库房高效管理、进出货物高速自动记录，形成一个完整的基于RFID自动识别技术的管理系统。
2)由于UHF的RFID是非触摸式，以RFID卡片读卡器及电子标签之间的通信及能量感应方式，以反向散射耦合，雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。因此需要在出入口处建立一个RFID区域，当带有UHF的医药标签传送到此区域时，RFID读卡器可以批量、动态、透明地实时采集，并且不拆包装把物品信息记录下来［9］。
3)由于RFID读卡器发射一特定频率的无线电波能量给UHF标签，驱动标签电路将内部的数据送出，此时读卡器依序接收解读数据送到网关节点，网关可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
4)管理系统的应用程序收到了网关传输的数据后做出相应的处理，如图3所示。
图3所示RFID物流管理系统设计的具体管理与控制概述如下：
首先，传送与控制。在各传输区域设置分流口，用于整件药品及拆包后的药品的货物分流，在分流口前，在主线上设有RFID区域，当带有标签箱子经过区域，采集到上面的数据，自动跟随箱子前进，在分流前主线及分流口的支线上皆设有光电物位检测传感器，当箱子到达系统分流口时自动判断，该箱标签信息是否符合去该分路，如果是，启动斜轮分流装置将该箱子送向分流支路；如果不是，继续将该箱子在主线上送向下一分流口，以此类推，自动进行分流控制。当箱子的标签不清或者脱落等读取异常时，或不属于本次分流的箱子，本系统将该箱子自动送向主线末端剔除，以便人工处理。
其次，监控与管理，监控系统是连接物流管理及控制系统的枢纽，对整个输送系统各设备运行状态进行全方位的监控，并提供各种操作接口，方便操作员对相关设备进行控制，一方面可与底层运行设备进行实时通信，采集设备运行的各项数据，监控设备的状态。另一方面与客户现有物流管理系统做系统接口，从WMS和WCS系统接收任务信息，根据上层管理系统的数字信息进行逻辑判断，确定物流周转箱及产品的物流路向，并且将分路信息下发给指定的物流设备，指挥设备按照正确的路线执行。
4应用测试
本文对该RFID系统进行了测试，把带有UHF标签药品靠近UHF读卡器，打开RFID演示软件右上角的“开始读取”，由于该标签库里注册了胰岛素，因此，此时在RFID演示软件上可以看到，成功扫描胰岛素。如图4所示。
5结语
以信息流控制、跟踪、引导物流是现代化物流管理的重要特征和手段，物流配送的质量、速度和准确度如何，成为制约物流管理和物流信息化的重要环节。通过将无线网络与终端技术结合，应用RFID技术，实现作业效率准确率提高、员工负荷减少、数据实时等特点，与制药企业的商品仓储现实有机结合，实现了对药品仓储操作的可靠管理、信息的实时记录，实现了人与物、设备、系统的相连，提高医药物流管理的及时性、准确性、快速性。