基于RFID技术的产品防伪管理系统 软件类文档格式.docx
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防伪;
监控;
电子标签
ABSTRACT
Theseyears,withrapideconomicdevelopment,fakeandinferiorproductsalsoemergeinendlessly.Itnotonlymakestheenterpriseheadache,butalsoleadstotheconsumerinterestsinfringedupon.So,anti-fakesandanti-counterfeitingincreasinglybecomehottopicspeoplecareabout.Nationalgovernmentsandthevastmajorityoftheenterpriseputinalotofmanpowerandmaterialresourcesusedtoblowoffakeandlow-qualityproducts.EspeciallyafterChina'
sWTOentry,eliminatingfakeandinferiorproductsalsohasbecomesanurgentmatter.Inrecentyears,thedevelopmentofRFIDtechnologymakespeopleawarethatifcouldbeappliedinanti-counterfeitingfields,itwillmakegreateffect.
Basedonthisidea,thisessaymainlymadeafewareas:
thefirstanalyzedabuildupofmonitoringandmanagementsituationathomeandabroadbasedonRFIDtechnologandthenconcludedtheachievementsandshortages,andtheirapplicationsareanalyzed;
Secondlyanalyzedtheorigin,developmentcomponentsanditstechnicalprincipleofRFIDtechnology;
Again,introducedthepurposeofthedesign,anddidthedesignschemeformulatedbyAccessdatabase,thenwroteprogramwithVisualBasiclanguagetoliveupthepurposeofthedesign;
Thenbegantoimplementtheaboveproject,anddebuggingoftheaboveplanwiththeimplementation;
Intheendthepapersummarizedandprospectedthedesign.ThisfinalresultswasdonewithalowcostbasedonRFIDtechnologysecuritymonitoringmanagementsystem,toprovidefortheconsumerswhoinquirestheanti-counterfeitingverifiedproduct.
Keywords:
RFIDtechnology;
anti-fakes;
anti-counterfeiting;
Electronictag
目录
摘要I
ABSTRACTII
1前言1
1.1引言1
1.2防伪监控管理的国内外现状1
1.2.1国内防伪监控管理现状1
1.2.2国外防伪监控管理的现状2
1.3此课题的提出及意义2
1.4本课题所做的主要工作3
1.5本章小结4
2RFID技术相关原理5
2.1RFID技术的出现及发展过程5
2.2RFID系统构成5
2.2.1射频识别标签6
2.2.2读写器7
2.2.3主机8
2.2.4读写器天线8
2.2.5中间件9
2.3RFID系统基本原理10
2.4RFID系统的工作流程11
2.5RFID技术的优势12
2.6RFID系统应用14
2.6.1基本的性能参数14
2.6.2运行的环境15
2.6.3接口的软件15
2.6.4接口的方式15
2.7本章小结15
3基于RFID技术的防伪监控管理系统的设计16
3.1防伪监控管理系统的总体结构设计16
3.2系统设计的基本原则17
3.2.1安全性17
3.2.2适用范围17
3.2.3扩充性17
3.3产品数据库的建立17
3.3.1产品信息表17
3.3.2生产流程表18
3.3.3卡号信息表18
3.4读写卡的设计19
3.5用户界面的设计19
3.6其他工作19
3.7本章小结19
4基于RFID技术的防伪监控管理系统的实现21
4.1用户登录界面的实现21
4.2系统主页的实现21
4.3系统查询界面的实现22
4.4辅助录入的实现23
4.5生成报表的实现23
4.6读写卡界面的实现24
4.7本章小结25
5结论26
5.1论文的总结26
5.2对未来的展望26
参考文献27
致谢28
1前言
1.1引言
改革开放以来,中国的经济迅猛发展,市场法制不是很健全,以至于部分人投机取巧,生产假冒伪劣产品。
这些行为不仅影响了社会经济的健康发展,同时侵害了广大企业和消费者的合法权益。
为保护企业和消费者的合法利益,也伪劣市场经济的健康发展,国家和广大企业花费了大量的人力和物力用于防伪打假。
可是,基于利益的驱使,还是有好多人冒着危险生产假冒伪劣产品。
RFID技术在防伪监控管理领域的应用,将是具有高效率的打击假冒伪劣产品的有力手段。
建立防伪物流监管方案,对企业的资源配置将有很大的提高,同时对企业的管理水平和经济效益也可以起到提升的作用,从而可以使企业和消费者的合法权益得到有效的保障。
RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递。
通过所传递的信息实现对目标进行识别的技术。
它的作用距离为10cm~10m(依据不同的频率),识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
RFID技术也可以识别高速运动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便【1】。
RFID的应用起源于第二次世界大战时期,当时英国的军队为了可以方便的识别本方的飞机就在战机上贴了标识标签(这就像今天的主动式标签)。
1948年,早期研究RFID技术的哈里.斯托克曼发表了一篇论文,这篇论文具有里程碑意义,从而奠定了RFID技术的理论基础。
随着世界经济的发展,人们越来越意识到RFID技术的优越性,从2003年起,人们逐渐热衷于RFID技术的发展研究。
随着计算机技术和超大规模集成电路技术的发展,人们发现射频识别技术不仅可以被应用在军事航空,还可以用于动物识别、交通运输、防伪防盗和商品零售等不同的领域。
这10年来,RFID技术在我国得到迅速的应用,公民身份证的换代,城市公交卡的普及,广深高速公路的火车票的改革,还有各种类型的非接触式的IC卡,RFID技术的应用几乎遍及了每一个方面。
特别是中国加入WTO后,与世界经济接轨,并且随着经济全球化的发展,越来越多的国家在中国开设工厂,中国正在逐渐变成世界的加工厂,因此防伪监控将会是未来RFID技术应用最具有潜力和发展前景的市场。
1.2防伪监控管理的国内外现状
1.2.1国内防伪监控管理现状
随着社会的发展,假冒手段也越来越隐蔽,同时,为了更好的保护自己的利益,企业也日渐加强自己的打假力度,同时也在不断的寻找防伪的方法。
由于国内的假冒伪劣现象屡禁不止,更由于厂家深受其害,有强烈的防伪需求,这些因素造就了防伪的氛围,同时也出现了许多防伪企业。
据市场调研分析,防伪市场也具有自己的特点,适应周围的环境是其生存发展的基础。
第一,防伪产品的设计要能够与配套产品相容。
因为如果设计不合理的话,很容易使成本增加,这也将会极大的损害产品的市场竞争力,也就使产品失去了竞争力。
第二,防伪产品与商品应有相容的档次和个性。
例如,在酒类产品中,防伪瓶盖的设计,在颜色形状等各个方面都应与酒类的等级相符,如果高档品牌的酒类如茅台、五粮液等使用的防伪瓶盖档次较低,颜色等外观因素都不匹配,不仅起不到防伪效果,还给那些造假者留下了造假的空间,这就不仅使高档酒的品牌受到影响,还损害了厂家的利益。
相应的,如果低档酒使用档次较高的防伪瓶盖,则会使其成本增加,降低了市场竞争力,也不利于目标顾客的购买。
总之,防伪的关键在于合适与否。
第三,防伪产品要与消费者的实际需求相适应。
无论怎么说,防伪产品的适应性是这个行业的重要特征之一。
作为一种辅助的服务产品,怎样能够在适应性上做好文章还需要不断努力。
1.2.2国外防伪监控管理的现状
并不是只有发展中国家才需要打击假冒伪劣产品,发达国家同样需要防伪,并且由于他们对生活的质量要求比较高,所以高成本和高技术含量的防伪技术产品更容易被人们接受。
由于发达国家的科学技术比发展比较快,技术比较先进,他们也就可以将尖端科技用于打击假冒伪劣产品,而且也使高端技术应用于更多的产品和商品,从而引领着防伪监控的世界潮流。
最早应用于军事上的RFID技术早先也被应用于货币、各种有价证券以及可能危及全社会公共安全的特种行业。
这些年来,因为假冒伪劣产品的出现有越演越烈之势,出于维护自己利益的需要,各国名牌产品企业越来越意识到防伪监控的重要性,所以,许多常规的防伪监控技术如荧光油墨、激光全息、温变油墨等都被广泛的应用了。
在这同时,各国政府都认识到防伪技术和防伪产品的重要性,所以政府都大力支持开发技术含量高、保密性强、信息量大、不可逆变、不可复制的新的防伪技术和防伪产品,并把它们应用到各种类型的商品上,而且由于这些领域都涉及到高安全性和传统性,所以一般由政府控制或者管理着。
随着经济的发展,这一领域也逐渐形成一个庞大的产业群和产业供应链。
1.3此课题的提出及意义
建立基于RFID技术的防伪物流监控管理方案,对企业的资源配置可起到优化作用,而且对企业的管理水平和经济效益都有很大的提升,从而可以使企业和消费者的权益得到有效的保护。
传统的防伪监控管理方案存在信息不实时、有局限性等缺点,同时,它的数据传递在一定程度上也存在着泄密或丢失的危险,不能建立可以覆盖全过程的动态数字化防伪与物流监控管理流程。
因此,为了可以有效的改善这种情况,又由于RFID电子标签芯片具有唯一ID号的特点,采用RFID技术可以高效率的提高防伪监控管理水平。
这也使防伪监控管理具有革新意义:
(1)促进产品的合格化。
在采用RFID技术后,只要在产品上附着RFID电子标签,此标签就可记录产品的相关信息,然后通过相关的设备发到数据库里,方便工作人员的管理和用户的查询。
(2)增强产品的防伪能力。
通过将产品的相关信息记录在RFID电子标签上,用户可以很方便的通过一定的方式查询到该产品的相关信息,从而判断该产品是否是正品。
RFID电子标签相当于产品的‘身份证’可实现对产品的整个生产周期的全程追踪。
在产品的整个生命周期中,每一次的变动信息都可以被及时得知和记录,从而大大提高了防伪监控管理水平。
1.4本课题所做的主要工作
本课题的研究对象主要针对记录产品的详细信息,也就是在产品的生产过程中记录产品的工艺流程、操作人员编号、生产日期、有效日期等信息,考虑到生活中假冒伪劣产品比较猖獗,为了更好的保证广大企业和消费者的合法权益,主要进行了以下几个方面的设计及应用:
(1)阅读和分析了大量国内外相关文献,了解了记录产品信息的过程、熟悉开发目标和功能需求,学习了一下VisualBasic语言编程,并提出将RFID技术应用于防伪监控管理系统的大体思路。
(2)为了让产品信息被详细清楚的记录在RFID标签上,需要在生产线上设若干RFID电子标签读写点,并要求与记录设备配合,从而可以保证准确将数据读取、写入。
(3)因RFID电子标签需粘附在产品上,所以需要实验电子标签贴附在金属上对读取效果的影响。
(4)由于只有在特定角度才能正确读取、写入标签信息,因此需要对产品进行定位,从而方便电子标签正对着读取装置。
(5)将记录的产品相关信息写入数据库。
(6)调试整个系统。
联机调试系统,测试系统是否可以实现所需要的功能,同时测试系统的稳定性和准确性。
(7)进一步完善程序,美化程序界面。
(8)探讨RFID技术在防伪监控管理方面的应用情况,同时提出以后需要进一步的研究方向。
1.5本章小结
本章主要是先简单介绍了一下论文提出的目的,接着介绍了一下防伪监控的国内外研究现状,并且做了一下简要的分析。
然后就本课题的提出和意义做了一下介绍。
最后对本课题需要做的工作简单的做了一下介绍。
2RFID技术相关原理
2.1RFID技术的出现及发展过程
无线射频识别技术(RadioFrequeneyIdentifieation,RFID)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,可在许多恶劣环境下正常工作【2】。
在1942年,英国空军为了可以更好的辨别返航的飞机,研究出了一套以RFID技术为基础的敌我识别系统。
紧接着,在1945年,此项技术被应用于间谍方面,第一个研究这种技术这方面应用的是前苏联政府。
近几十年来,RFID技术的发展情况如表2.1所示:
表2.1RFID技术发展情况
年代
发展过程
20世纪60年代
RFID技术的应用应运而生,RFID技术最早的商业应用系统是电子商品监视设备。
同时,一系列RFID技术论文及专利文献也相继出现了。
20世纪70年代
各种机构开始致力于RFID技术的研究与开发,在自动识别的动物跟踪、电子计费系统以及工厂自动化等领域都开始有广泛应用。
20世纪80年代
RFID技术与产品研发都有了很大发展,RFID技术在美国、西班牙、挪威、意大利、法国等各国都得到应用推广。
于1987年在挪威正式使用第一个RFID电子收费系统
20世纪90年代开始
RFID技术在各国开始有广泛的商业应用,RFID技术标准化的问题日益得到重视,RFID产品得到广泛应用,RFID产品
渐渐成为人们生活中的一部分。
20世纪末到21世纪初
一个重大的突破是微波肖基特二极管可以被收集在CMOS集成电路上。
这一技术使得微波RFID的电子射频标签仅含有一个集成芯片不再停留在理论层面,随后多家公司也大力投
入发展RFID技术。
2.2RFID系统构成
RFID系统主要由硬件系统和软件系统组成,其中硬件系统主要包括RFID射频标签、阅读器和阅读器天线,软件系统主要包括通信与接口中间层以及进行数据接收、交换和管理的应用管理系统。
如图2.1所示:
图2.1RFID系统组成
2.2.1射频识别标签
射频识别标签是RFID技术系统真正的数据载体。
一般说来,RFID标签由标签专用芯片和标签天线组成。
RFID标签是一个小型的无线收发装置,在读写器查询的时候,它就可以将数据发送给读写器。
当前用的比较多的RFID是由带内存的集成电路组成,实质上,它是一个带内存的微处理芯片。
一个标签可以执行的基本任务包括写内存、读内存或者以其他方式处理内存中的数据。
每一个射频标签都具有且只有一个编码(通常称为ID号),这个编码被附在目标对象上。
射频标签也就是相当于条形码技术中的条形码符号,和它的作用相同即用来存储需要传输和识别的信息。
但是,不同于条形码的是,射频标签可以像纸一样薄且柔韧,并且可编程和可弯曲。
所以,我们可以按特殊的应用随时进行读取和改写射频标签内编写的程序。
虽然射频标签对电能的要求比较低,但它还是需要供电才能工作,按照获取电源的方式,可以分为有源标签、半有源标签以及无源标签。
有源标签指的是可以自身带电池供电,并且根据带内存的寿命不同对标签的使用的时间和次数做相应的限制。
它的优点是它的信号可以传送的距离非常远,工作的可靠性能高;
但它也有缺点,由于电池也有寿命,并且受限于电池寿命的长短,标签的使用寿命也相应的有长短之分,从而导致了信号传输的距离缩短。
至于无源标签,正如其名,它自身不带电源,一般是靠天线和天线圈供应的电能才能工作,也就是通过线圈产生感应电流,再由电路将电传给标签,无源标签因此也就可以永久的使用下去,而不用担心寿命的问题。
所以它可以用于永久性的数据存储和长时间的数据传输,一般可以使用在需要多次读写标签信息的地方,也因此它具有价格很低,体积小,不用电源的优点,但缺点是由于感应电流比较小,它的传输距离就不如有源标签的远,并且对阅读器的灵敏度的要求比较高。
半有源标签的性能是介于有源标签和无源标签之间的,虽然它也可以自己携带电池,但是电池的能量比较小,仅仅只够激活系统的,不过,系统激活后就可以进入类似于无源标签的工作模式。
当然相比于无源标签,它的反应速度更快一些,效率也更好一些。
如图是2.2射频标签的图示:
图2.2射频标签
2.2.2读写器
在无线射频识别标签系统中,读写器是一个用来处理和捕捉RFID标签数据的装置,分为固定式和手持式两种。
因为有的读写器可以将数据写到RFID标签中,所以有时读写器设备还被直接称为读写器。
读写器不仅仅可以单独工作,也可以与计算机或者其他系统一起工作,完成对无线射频识别标签的操作。
而且根据所需要完成的功能不同以及所要支持的标签类型不同,读写器的复杂程度往往也是不同的。
读写器的最基本的功能是提供数据库与射频标签进行数据传输的途径。
除此以外,读写器还可以提供其他功能,例如很复杂的信号状态控制、更正功能和奇偶错误校验等,随着技术的发展,读写器的功能也会进一步开发。
典型的读写器包含有控制模块、射频模块、接口模块。
此外,许多读写器还有附加的接口(RS232、RS485、以太网接口等),以便将所获得的数据传送给应用系统或从应用系统中接收命令【3】。
阅读器提供必要的能量激活在阅读器电磁场范围内的标签。
这个场的范围大小通常取决于阅读器与RFID标签双方天线的尺寸和阅读器的功率。
影响标签和阅读器之间通信(或称为耦合)的最重要的因素之一是他们之间的工作频率。
工作频率是根据应用要求、各国的标准和规则确定的。
最常用的RFID工作频率范围是低频的135kHz或更低,高频的13.56MHz,超高频的433MHz以及微波频率2.45GHz和5.8GHz。
一般来说,频率也确定了在标签和阅读器之间的数据传输速率。
频率越低传输速率越低。
同时环境条件也是RFID系统设计时必须考虑的因素。
较高的频率可以使用尺寸比较小的天线,从而使标签的尺寸缩小,而它的工作范围更大,但是它通常也会受到更多的使用限制【4】。
读写器如图2.3所示:
图2.3读写器
2.2.3主机
一般说来,主机主要指的是与读写器通信的计算机,它通过运行应用程序从而实现与读写器的通讯。
2.2.4读写器天线
读写器天线是RFID技术的重要组成部分。
读写器与标签就是通过它进行传输数据的发射和接收。
它的设计和位置对于系统的覆盖范围、操作通信和识读距离的准确性起着非常重要的作用。
而且在实际的应用中,天线的系统功率、相对位置和形状也会影响数据的接收和发射,其中要属功率的影响最大,于是就需要有专业人员对系统的天线进行设计和安装。
读写器天线如图2.4所示:
图2.4读写器天线
2.2.5中间件
在射频自动识别应用系统中,中间件处于前端硬件模块和后端数据库与应用软件中间,是系统的重要组成部分。
它的主要作用是连接系统的各个程序或者各个部分,从而可以实现资源共享的目的。
它在RFID系统的功能见图2-5:
图2.5中间件在RFID系统中的作用
2.3RFID系统基本原理
射频技术的基本原理是以1846年英国的科学家法拉第发现的电磁能量原理为基础的,同时后来的雷达技术和无线电广播技术的发展也为RFID技术应用的出现与发展奠定了基础。
读写器和射频标签之间利用电磁耦合原理来实现数据的接收与发送,它们之间耦合的方式主要有两种情况:
近距离的电磁耦合和远距离的电感耦合。
在电感耦合方式中,读写器一方的天线就相当于变压器的一次绕组,而相应的标签一方的天线则相当于变压器的二次绕组,所以我们有时也称电感耦合方式为变压器方式。
电感耦合的介质是空间磁场,我们称之为耦合磁场。
它使读写器的一次绕组和变压器的二次绕组形成闭合回路。
低频近距离无接触射频识别系统一般采用电感耦合的方式。
而在电磁耦合中,读写器则先由天线把它所产生的射频的能量以电磁波的形式发送到既定的空间范围内,这样就形成了一个有效的阅读区域,从而使该区域中的射频标签可以通过读写器天线所形成的电磁场中获得工作电源或者可以结束休眠状态,最终可以通过射频标签的天线以及其内部的电路将标签中的数据信息传送到读写器。
电感耦合和电磁耦合的不同之处在于:
在电感耦合的方式中,读写器将射频能量束缚在读写器的电感线圈的周围,并通过线圈磁场,连接阅读器的绕组与射频标签的绕组之间的射频通道,而不是向空间辐射电磁能量。
在RFID系统中,空间传输通道中所发生的过程可以总结为三种事件模型:
以数据交换为目的,它的实现方式是时序,而能量则是时序可以实现的基础。
下面是它们的描述:
(1)能量
读写器可以向无线射频识别标签供给射频能量,对于无源射频识别
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