基于物联网的电子商务
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2.3 智能物流系统特点
2.3.1 智能化
智能化是智能物流的典型特征，是物流发展的必然趋势，它贯穿于物流运作的整个过程。随着自动化技术、人工智能技术、信息技术的发展，其智能化的程度不断提高。它应用在解决库存水平的确定、自动跟踪的控制、自动分拣的运行、运输道路的选择、物流配送中心的管理等问题，随着时代的发展也将不断地赋予新的内容。
2.3.2 柔性化
柔性化是为实现“以客户为中心”的理念而提出的，即根据客户的需要变化灵活地调整生产工艺。物流的发展也是像这样，必须按照客户的要求提供可高的、额外的、特殊的服务。服务的重要性随着“以客户为中心”的内容不断增多而越来越高，如果没有智能物流系统的柔性化是不可能达到这一理念的。
2.3.3 一体化
智能物流活动包括企业内部生产过程中的全部物流活动，也包括企业与个人、企业与企业的全部物流活动。智能物流的一体化是指智能物流活动的系统化和整体化，它是以智能物流管理为核心，将物流过程中存储、运输、装配、包装等各种环节集合成一体化系统，以最低的成本向客户提供最满意的物流服务。2.3.4 社会化
随着物流设施的国际化、物流服务的全面化和物流技术的全球化，物流活动不仅仅局限于一个企业、一个地区或一个国家。一个社会化得智能物流体系正在逐渐形成，为了实现货物在国际间的交换和流动，促进区域经济的发展和世界资源优化配置。构建智能物流体系对于降低商品流通成本将起到决定性作用，并成为智能型社会发展的基础。
2.4 物联网对物流的重要推动作用
2.4.1 提升物流的服务质量
物流是制约电子商务发展的三大因素之一，目前还没有完全解决。在网络营销的过程中，客户投诉最多的就是物流配送服务的质量上。虽然现在的物流网络比前几年有了很多的改善，但是在服务质量上仍有不尽人意的地方。由于消费者和企业对物流网络不能实时监控，送错目的地、物流状态网络上查询不到、送货不及时等现象时有发生。物联网通过对包裹进行统一的EPC编码，并在包裹中嵌
入EPC标签，在物流运送的过程中，通过RFID技术读取EPC编码信息，并且把信息传输到处理中心供消费者和企业查询，实现对物流过程的实时监控。这样，消费者和企业就能对包裹进行实时跟踪，以便及时发现物流过程中的问题，有效地提高了物流服务的质量，切实增加消费者对网络购物的满意程度。
2.4.2 对产品质量进行检测
在网络购物逐渐被人们接受的今天，仍有很多消费者对这种“看不见、摸不着”的购物方式存在怀疑。除了购物习惯和网络安全的因素外，消费者对产品质量的不放心是一个主要原因。消费者得这种对网络购物的商品质量的疑问在物联网中得到有效地解决。从商品生产开始，在商品中嵌入EPC标签，记录商品生产、流通的整个过程。消费者在网上购物时，只要根据卖家提供的商品EPC标签，就可以查询到从原材料到成品，再到销售的整个过程的相关信息，然后决定是否购买。这样，消费者在网上购物时可以主动了解商品的信息，避免了商品的信息仅来自于卖家介绍的问题，这些信息是不以卖家的意识而改变的，增加了消费者对商品质量的信任程度。
2.4.3 优化有形产品的库存
电子商务有形商品的库存，一是对于生产制造型企业而言，一是对于贸易流通型企业而言。对于生产制造型企业，通过构建电子商务有形商品物联网，可以提高生产计划、准确及时的对市场需求做出反应，从而优化库存。
而对于贸易流通型企业，在企业的整体业务流程中存在以下问题：第一，数据延迟与误差，很多库存的发货数据和库存数据都不准确；第二，没办法对整体供应链的变化做出实时地反应，导致在供应链控制方面存在一定的难度。运用了EPC技术，可以是信息流、物流具有可协调性、可同步性，真正是商品具有可标识性、可追溯性，能够使企业完善物流的过程管理，降低库存管理成本，从而优化商品库存。
2.4.4 优化逆向物流
电子商务企业的逆向物流集中表现在退货逆向物流上，从网络订单上产生的配送售卖的商品，由于质量或其他客户不满意的因素而从消费者那里重返零售商或者供应商的流动过程，其流程与正向物流的流程刚好相反。逆向物流的管理在电子商务的运营中与正向物流管理始终共存，相辅相成。建立有形商品的EPC
物联网，可以实现有效地商品跟踪系统。因此，可以把物流看做是一个完整的供应链，在跟踪正向物流的同时也可以掌握逆向物流的情况。对于生产制造型企业，主动跟踪产品信息，对有“缺陷”或“瑕疵”的产品进行招回，提高了消费者的信心。除此之外，利用EPC，制造商可以调整生产，优化各种资源的配置，从而
提高劳动生产效率，降低产品的退货率。
对于电子商务中的流通贸易型企业，对商品实施有效地跟踪，及时对顾客不满意的商品做出回应，采取相应的处理，从而提高顾客的满意度、企业的信誉度，最终实现商家与顾客在贸易活动中的双赢。
电子商务的核心是物流，而现代的物流技术是围绕物联网展开的。在物联网中，最核心的技术是射频识别技术（RFID），它应用范围广，在物联网中起到了重要的作用。下一章将详细介绍射频识别技术的原理。
第三章射频识别技术原理
3.1 RFID技术原理与分类
3.1.1 RFID系统组成
RFID是一种自动识别技术，要想完成识别物体、读写相关数据信息以及信息上报到信息中心进行数据共享，可以通过RFID系统来实现。RFID系统是指利用RFID技术并及识别、共享、传输信息等功能与一体的智能系统。
RFID系统包括3部分：中央信息系统、RFID读写器、RFID电子标签。RFID 系统组成如图3.1所示
中央信息系统
读写器标签
电源
射
频
模
块
天
线
读写
模块
时钟
控
制
模
块
存
储
器
射
频
模
块
天
线
电池（可选）
时钟
数据
能量
图3.1 RFID系统组成框图
第一部分是RFID电子标签。RFID电子标签是RFID系统中必备的一部分，标签中存储着被识别物体的相关信息，一般被安置在被识别的物体表面。当RFID 电子标签主动向读写器发送消息或被读写器识别时，标签上的物体信息被读取或改写。RFID电子标签分为无源标签和有源标签，这两类通过标签中是否有电池来区分。RFID电子标签包括射频模块和控制模块。射频模块有内置天线，通过内置天线来实现与RFID读写器之间的射频通信。控制模块内有一个存储器，它存储着标签内的所有信息，并且部分信息的实时修改是通过与RFID读写器间的数据交换完成的。
第二部分是RFID读写器。RFID读写器是RFID系统的中间部分，它可以利用射频技术读写或改写RFID电子标签中的数据信息，并且把读取的数据信息通过
无线或有线的方式传递到中央系统进行分析和管理。RFID读写器的主要功能是读写电子标签中的物体信息，它包括读写模块和射频模块以及其他一些基本功能单元。RFID读写器通过射频模块发送射频信号，读写模块与射频模块相连接，对射频模块中的数据进行读取或改写。RFID读写器还包括电源和时钟等其他硬件设备。电源不仅可以给RFID读写器供电，还通过电磁感应原理给无源RFID 电子标签供电。时钟的功能是在射频通信进行时确定同步信息。
第三部分是中央信息系统。中央信息系统是一个对识别到得信息进行分析、管理和传输的计算机平台。用户可以通过中央信息系统查询到RFID电子标签的信息，该信息存储在中央信息系统中的数据库中。中央信息系统和RFID读写器是相连接的，数据库内的数据信息随着读写器对电子标签中数据信息的读取和改写进行更新。中央信息系统与互联网相连接，这样，电子标签中的信息可以实现共享，用户也可以远程控制。
3.1.2 RFID系统基本工作原理
RFID系统的工作过程是将RFID系统内的三个部分依次连接起来，完成依次信息的传输、交换和管理。首先，RFID读写器利用射频模块中的天线将无线电波发射出去，在读写器周围形成一个有效的识别范围，当无源电子标签进入这个识别范围时，读写器发出的电磁场为电子标签的工作提供能量，电子标签被激活，并且电子标签内的射频模块将标签中存储的数据信息发送出去；然后，读写器的天线接收到发射来的射频信号，射频模块对信号进行解调解码，通过读写器自身或中央信息系统判断其合法性之后，针对不同的设定需要发送不同的指令，如读取或改写信息；最后RFID读写器将处理过的数据信息传输到中央信息系统，中央信息系统对这些信息进行实时更新，然后分享给用户。
在RFID系统中，始终把能量作为基础，通过一定的时序方式来实现数据交换。所以，在RFID系统工作的信道中有3种事件模型：以能量提供为基础的事件模型、以时序方式实现数据模型、以数据交换为目的的事件模型。下面通过对能量、时序和数据交换来描述这3种事件模型，从而更好的理解RFID系统的典型工作方式和工作流程。
3.1.2.1 能量提供
对于有源标签来说，一般不利用读写器发出的能量，它进入读写器的工作范围后，一直处于激活的状态，与读写器发出的电磁波相互作用，这样读写器就能够用较小的发射能量获取较远的通信距离。
对于无源标签来说，RFID读写器向其提供工作能量。当电子标签进入读写器的工作范围后，电子标签被读写器发出的能量所激活，并且通过整流的方法将受到的能量转换后存储在电子标签的电容中，从而为电子标签提供能量。当电子标
签离开读写器的工作范围后，电子标签没有能量而不能激活处于休眠状态。3.1.2.2 时序
时序指的是RFID读写器和RFID电子标签的工作顺序。RFID系统是一个双向系统，读写器可以向电子标签发出数据与命令，电子标签也可以向读写器发送存储的数据。为了防止通信时产生冲突，必须要确定一种工作顺序。在RFID系统中，RFID读写器一般处于主动状态，即读写器发出询问信息后，电子标签给予回答，这种方式成为读写器先讲（RIF,Reader Talks First）方式；另一种方式是当RFID电子标签进入读写器工作范围后，首先发送信息，读写器根据电子标签发送来的信息，进行记录或下一步发出询问信息，这样就与电子标签完成一次通信，达到了读写器对电子标签进行识别的目的，这种方式成为电子标签先讲（TTF,Tag Talk First）方式。
当RFID读写器工作范围内存在多个电子标签时，读写器可以对这些电子标签分别来进行识别，在这种方式下时序显得更为重要。一般情况下，RFID读写器处于主动状态，即采用RTF。读写器首先发出一系列的隔离指令，使得在读写器识读范围内的多个电子标签逐一或逐批的被隔离出去，只剩下一个处于活动状态的电子标签与读写器建立通信。通信结束后，读写器将当前活动状态的电子标签设置为休眠状态，然后对刚才被隔离的电子标签进行唤醒命令，激活全部的被隔离标签，使得它们进入活动状态，再进一步逐次隔离，只选出一个电子标签进行无碰撞通信。如此重复，RFID读写器即可实现对工作范围内多少个RFID电子标签的识别功能。
RFID系统的两种时序工作方式RTF和TTF各有优缺点，TTF方式因为不需要等待RFID读写器而主动发送数据，所以具有识别速度快等特点，适用于需要高速识别的场合；而RTF方式使RFID读写器处于主动状态，能够无碰撞地识读多个RFID电子标签，可靠性较好，适用于一些重要数据识别场合。
3.1.2.3 数据交换
RFID系统最终要完成的功能是对数据的获取，这种在系统内的数据交换有两个方面的内容：RFID读写器向RFID电子标签方向的数据传输和RFID电子标签向RFID读写器方向的数据传输。
第一个方面是从读写器向电子标签方向的数据传输。在RFID系统的工作流程中，首先RFID读写器通过天线向外发射射频信号，形成一个读写器的有效识别区域，然后读写器可以对在识别区域内的RFID电子标签发送命令信息或者写入数据。这就是从读写器向电子标签方向的数据传输包括的内容。
首先，考虑RFID读写器是否向RFID电子标签发送命令信息方面，可以分为两种情况：电子标签只接受能量激励和既接受能量激励又接受读写器的命令信
息。一些简单的RFID系统中，RFID电子标签在其工作频带内的射频能量激励下，成为激活状态，同时将标签中存储的信息反社会去。这种RFID系统中电子标签只接受能量激励而不接受读写器的命令信息，它一般不具有多标签的识别能力，目前主要应用于铁路车号识别系统中。在一些复杂的RFID系统中，RFID读写器不但能够激活其工作范围内的RFID电子标签，还能够将命令信息发送到RFID 电子标签中去，然后电子标签依据命令信息做出相应的动作。电子标签接受读写器的命令信息有两个目的，即进行改写操作和实现多标签读取。
其次，考虑RFID读写器是否对RFID电子标签进行改写方面，也可以分为两种情况。在只读而不改写的RFID系统中，RFID读写器在得到了RFID电子标签的数据信息后，就直接将此信息上传给中央信心系统，而不再对电子标签进行任何操作。而对于另一些RFID系统，RFID读写器在读取完RFID电子标签中的数据信息后，读写器再把改写的命令信息发送给电子标签，将电子标签，将电子标签中的存储信息进行改写。
第二个方面是从电子标签向读写器方向的数据传输。RFID电子标签的工作目的是实现电子标签向RFID读写器方向的数据传输。从电子标签向读写器方向的数据传输工作方式包括以下两种：1）电子标签激活以后，直接向读写器发送电子标签中存储的数据信息；2）电子标签激活以后，根据读写器的命令信息，进入数据发送或者休眠状态。
3.1.3 RFID系统的特点
自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，它是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法的手段。归根到底，自动识别技术是一种高度自动化的信息和数据采集技术。自动识别技术近几十年来在全球范围内得到了迅猛发展，初步形成了一个包括条码技术、磁条磁卡技术、IC 卡技术、光学字符识别技术、射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、磁、物理、机电，通信技术为一体的高新技术学科。从技术演变过程来看，RFID 技术是IC卡技术的改进和延伸。与目前广泛使用的自动识别技术，例如条码，IC卡等相比，RFID技术具有很多突出的优点。
（1）非接触操作，长距离识别（几厘米至几十米），因此完成识别工作时无须人工干预，应用便利。
（2）无机械磨损，寿命长，并可工作于各种油渍、灰尘污染等恶劣的环境。
（3）形状和大小多样化。RFID电子标签基本不受尺寸大小与形状之限制，此外，RFID电子标签更加小型化。因此RFID的应用
范围更加广泛。
（4）可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签。
（5）数据的记忆容量大。数据容量会随着存储容量的发展而扩大，未来物品所需携带的信息量越来越大，对扩充容量的需求也
增加，对此RFID不会受到限制。
（6）读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性。
（7）数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分可以用一些加宽算法实现安全性管理。
（8）在部分安全性要求较高时的场合，读写器与标签之间存在互相认证的过程，实现安全通信和存储。
3.1.4 RFID系统分类
（1）按信号频段分类
不同的使用频率会在读写距离、数据交换速度和抗干扰性等方面上产生区别。可以说决定RFID系统主要性能和应用可行性的主要因素，首先是该系统所用的无线电频率。由于频率不同，一些电子标签能穿透液体或金属被读取，另一些却被一堵薄薄的墙阻挡。RFID频段主要分为3个波段。
低频（9-135kHz）：使用这个频段的系统有一个缺点，识读距离只有几厘米。但是由于该频段的信号能穿透动物体内的高湿环境，因此被应用于动物识别。
中频（13.56kHz）：这是一个开放频段，标签的识读距离最远至 1-1.5m，写入距离也可远达1m。在这个频段运行的标签绝大部分是无源的，依靠读写器供给能量。采用这个频段的RFID系统得到许多RFID制造商的支持，如德州仪器、索尼和飞利浦等，有广泛的应用基础。
高频（300MHz-1.2GHz）：这个频段的标签和读写器在空气中的有效通信距离最远。这个频段的信号虽然不能穿透金属和湿气，但是数据传输速率更快，并可同时读取多个标签。但是这个频段在全国均被分配为移动通信专用频段，很容易引起国家质检的频段碰撞。
（2）按电子标签分类
标签可以通过读写器发射的无线电信号产生感应磁场而获得能量，也可以由内置的电池驱动。前者称为被动标签，后者为主动标签。被动标签范围为几厘米到10m，而主动标签读取距离可达1-200m。由于标签读取距离扩大后必须考虑诸如多标签防碰撞算法等复杂问题，因此主动标签比被动标签成本要高，使用期限也受到电池制约。另外，还存在半主动标签，只需通过读写器的射频能量唤醒标签工作。
3.2 RFID电子标签
3.2.1 RFID电子标签的功能和特性
RFID电子标签通常具有以下功能：具有一定的储存容量，可以储存被识别物品的相关信息；在一定的工作环境及技术条件下，电子标签存储的数据能够被读出或写入；维持对识别物品的识别及相关信息的完整；数据信息编码后，及时传输给读写器；可写入，并且在写入以后，永久性数据不能修改；具有确定的使用期限，使用期限内不需维修；对于有源标签，通过读写器能够显示电池的工作状态。
RFID 电子标签的特性包括以下几点。
（1）存储物体数据信息。RFID电子标签的主要功能之一就是要把目标对象的数据进行存储。电子标签中有控制模块和存储器，当RFID读写器对其进行读操作时，电子标签中的控制模块把存储器中的数据信息传送出去；读操作完成后，控制模块又把修改后的数据信息保存在存储器中。
（2）对物体进行唯一标识。RFID电子标签内有唯一的电子编码，它代表着被标识的物体身份。当RFID电子标签进入RFID读写器的工作范围内时，读写器首先要验证这个电子编码，看它是否是安全的，或者是否是需要被堵写的电子标签。电子编码的唯一性使得RFID电子标签在零售和物流行业内应用非常广泛，也是RFID成为物联网关键技术的重要原因。
（3）电子标签可以被读写器识别和读写。
（4）具有较长的使用寿命。RFID电子标签有不易损坏，能够长时间工作，使用寿命长的特性。RFID电子标签一般被安置在物体表面上以后，会经历较恶劣的环境。
3.2.2 RFID电子标签的基本组成
从功能上来说，RFID电子标签一般由天线，射频模块、控制模块，存储器、电池（可选）等组成，如图3.1所示。
天线是RFID电子标签中信号的出入口，它能够接收RFID读写器发出的射频信号，还能够把电子标签中经过射频模块处理后的射频信号发送出去。射频模块是对数据信息进行射频化的一个设备，首先把存储器中得到的二进制信息进行基带编码，然后把基带信号调制到相应的发送频带上，再通过天线将数据信息发送出去。控制模块在接收到RFID读写器发送过来的写入信息时，经过信号编码后写入到存储器中；在读写器要读取存储器的数据信息时，控制模板先要对该信息进行编码然后才传送到射频模块。也就是说，控制模块就是对存储的进行编解码并对其控制的设备。存储器保存着物体的相关数据信息，包括RFID电子标
签中的电池唯一的电子编码。存储器中的信息不但可以读取，还可以被改写。RFID 电子标签中电池是可设备，只有有源标签中才有电池，无源标签通过与RFID读写器进行电磁感应获得工作能量，不需要电池。