基于RFID技術(shù)的綠色門窗監(jiān)管及物流管理系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

引言

物聯(lián)網(wǎng)是利用傳感器、射頻識別(RadioFrequencyIDentification,RFID)、紅外感應(yīng)器等信息采集裝置與技術(shù)，經(jīng)過信息傳輸層，實時獲取需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程的聲、光、電、熱、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等信息，同時,與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤和監(jiān)管等需求。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便物品的識別、管理和控制。

門窗作為建筑外圍護結(jié)構(gòu)的開口部位之一，其在建筑節(jié)能中舉足輕重。近年來，國內(nèi)門窗的質(zhì)量雖然在逐步提高，但仍然存在許多問題。據(jù)統(tǒng)計，我國門窗的性能普遍較差，門窗的單位面積能耗是發(fā)達國家的2~3倍。門窗的功能和質(zhì)量構(gòu)筑了居住者的生活、工作環(huán)境，同時也影響著人們的健康，因此，發(fā)展節(jié)能與綠色門窗已經(jīng)成為建筑物節(jié)能減排的重要保障措施。

在目前門窗市場中，產(chǎn)品良莠不齊、魚龍混雜，部分開發(fā)商及施工方一味以價格為主導(dǎo)，淡化節(jié)能指標，使大批的劣質(zhì)產(chǎn)品及不節(jié)能產(chǎn)品進入建筑工程。另一方面，對于門窗生產(chǎn)企業(yè)，在生產(chǎn)管理、物流管理和施工管理等階段，許多還存在無法監(jiān)管的問題。

對門窗市場進行規(guī)范化管理，同時為門窗生產(chǎn)企業(yè)提供物流管理手段，與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中的要求保持一致，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在節(jié)能減排、物流管理中的重要應(yīng)用之一。

1系統(tǒng)架構(gòu)

圖1所示是基于RFID技術(shù)的綠色門窗監(jiān)管及物流管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)，下面從物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的三個層次對本系統(tǒng)進行說明。

1.1感知層

感知層用于收集整個系統(tǒng)需要的基礎(chǔ)信息。其作用是利用滿足國產(chǎn)密碼算法要求的電子標簽(條形碼作為備選手段)作為信息載體，通過讀卡器和帶有GPRS功能的手持終端獲取標簽內(nèi)的信息，再將信息利用網(wǎng)絡(luò)功能上傳至應(yīng)用平臺。

1.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層用于將感知層采集的信息上傳至后臺系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)層包括無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)三種方式。不同的信息采集方式可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式:手持機可采用GPRS功能,以無線網(wǎng)絡(luò)的形式將采集的信息傳送至后臺；讀卡器以有線的形式讀取信息，并將信息以有線網(wǎng)絡(luò)的形式傳送至后臺；此外,還可以通過互聯(lián)網(wǎng)(或局域網(wǎng))將信息傳送至后臺系統(tǒng)。

1.3應(yīng)用層

應(yīng)用層用于處理基礎(chǔ)信息，并實現(xiàn)系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)包括門窗行業(yè)監(jiān)管功能和門窗企業(yè)物流管理功能。在門窗行業(yè)監(jiān)管平臺中，可以對通過審核的門窗企業(yè)及其產(chǎn)品進行備案，并為每一個產(chǎn)品賦予唯一編碼，實現(xiàn)“一物一碼”，同時可以通過數(shù)據(jù)庫檢索，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯。物流管理功能可以滿足門窗企業(yè)對其產(chǎn)品在物流環(huán)節(jié)中的管理需求。

2系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)設(shè)計包含兩部分，即門窗行業(yè)監(jiān)管平臺和門窗企業(yè)物流管理平臺。其中，門窗行業(yè)監(jiān)管平臺由行業(yè)主管部門負責管理；門窗企業(yè)物流管理平臺由門窗制造廠商管理使用。

2.1門窗行業(yè)監(jiān)管平臺

圖2所示是對門窗行業(yè)實行監(jiān)管的流程。對于行業(yè)監(jiān)管來說，通過建立全國綠色門窗監(jiān)管服務(wù)平臺，行業(yè)主管部門能夠?qū)νㄟ^資質(zhì)認定的門窗廠及其產(chǎn)品登記入庫，并對每個產(chǎn)品賦予唯一編碼，實現(xiàn)"一物一碼"，達到門窗產(chǎn)品可追溯的目的，實現(xiàn)行業(yè)信息化監(jiān)管和公眾監(jiān)督功能。

門窗行業(yè)監(jiān)管平臺針對門窗行業(yè)管理部門、門窗生產(chǎn)企業(yè)、電子標簽生產(chǎn)企業(yè)和公眾四類用戶，主要包括認定的門窗廠商和產(chǎn)品登記入庫子系統(tǒng)、電子標簽統(tǒng)一采購子系統(tǒng)、電子標簽賦碼子系統(tǒng)、統(tǒng)計子系統(tǒng)和公眾查詢子系統(tǒng)。除此之外,此平臺中還使用了數(shù)字證書認證(CertificateAuthority,CA)系統(tǒng)。下面分別介紹各子系統(tǒng)的功能及實現(xiàn)方式。

2.1.1門窗廠商和產(chǎn)品登記入庫子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要是對通過認證的企業(yè)和過檢產(chǎn)品進行登記入庫并管理。獲得資質(zhì)的企業(yè)，通過此系統(tǒng)可進行產(chǎn)品登記入庫。在信息登記入庫時，需要收集門窗生產(chǎn)廠商的名稱、企業(yè)所在地的郵政編碼、組織機構(gòu)代碼證、產(chǎn)品的物品編碼等信息。

2.1.2電子標簽統(tǒng)一采購子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)用于資質(zhì)認定的門窗企業(yè)為其合格產(chǎn)品采購符合國產(chǎn)密碼算法的電子標簽。所有通過檢測的門窗產(chǎn)品在出廠時，均需加裝電子標簽。門窗企業(yè)登錄此子系統(tǒng)，可以按照實際產(chǎn)量需要采購電子標簽。標簽內(nèi)存儲有唯一的編碼信息和門窗的具體參數(shù)信息。

2.1.3電子標簽賦碼子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要根據(jù)門窗企業(yè)信息、產(chǎn)品信息、電子標簽采購時間、采購數(shù)量等信息，對每個產(chǎn)品自動生成相對應(yīng)的唯一編碼信息。編碼規(guī)則按照《電子標簽通用技術(shù)要求》(CJ/T330—2010)的相關(guān)要求制定，采用定位/不定長的編碼形式,最長為512bit，是一組由標頭、碼長、地域碼、廠商代碼、物品代碼、單件代碼和校驗碼組成的二進制代碼，表1給出了電子標簽編碼的結(jié)構(gòu)。

2.1.4統(tǒng)計子系統(tǒng)和公眾查詢子系統(tǒng)

業(yè)務(wù)管理部門可以根據(jù)電子標簽使用廠家、使用數(shù)量、使用時間段等信息統(tǒng)計門窗行業(yè)的發(fā)展概況，為規(guī)范行業(yè)經(jīng)營活動、引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展提供數(shù)據(jù)佐證。門窗廠商通過統(tǒng)計平臺可以獲得本企業(yè)采購標簽的時間和采購數(shù)量等信息。2.1.5CA認證系統(tǒng)

CA認證系統(tǒng)用于實現(xiàn)身份驗證，保證數(shù)據(jù)完整、防抵賴。對于每個門窗廠商發(fā)放加裝證書的Ukey,門窗廠商在登錄此系統(tǒng)時應(yīng)使用Ukey,系統(tǒng)會對Ukey進行身份驗證。此外,在電子標簽采購平臺和訂單確認過程中，使用電子簽名可以保證訂單數(shù)據(jù)的完整性和訂單防抵賴。

2.2門窗企業(yè)物流管理平臺

物流管理系統(tǒng)是根據(jù)門窗廠商在實際物流過程中遇到的門窗出庫統(tǒng)計困難、門窗運輸狀態(tài)難以追蹤、無法及時獲取門窗安裝等問題，為門窗廠商設(shè)計的一套用于門窗物流管理的通用系統(tǒng)。該系統(tǒng)由包含唯一編碼的電子標簽、手持機具和數(shù)據(jù)后臺組成，包括門窗出庫管理子系統(tǒng)、門窗接收子系統(tǒng)、門窗安裝進度上傳子系統(tǒng)和統(tǒng)計報表子系統(tǒng)。

圖3物流管理流程

圖3所示是該系統(tǒng)中的門窗廠商使用電子標簽技術(shù)對于門窗進行物流管理的流程圖。對于物流管理來說，門窗廠商通過使用物流管理系統(tǒng)，可在門窗入庫、出廠接收、安裝、驗收和返廠環(huán)節(jié)進行過程控制，解決門窗廠商在物流環(huán)節(jié)中的門窗丟失、門窗安裝狀態(tài)缺失的問題，實現(xiàn)門窗廠商對產(chǎn)品的物流全過程可控。

表2列出了在物流管理系統(tǒng)中需要統(tǒng)計的一些基本信息。

2.2.1門窗出庫管理子系統(tǒng)

門窗出庫管理子系統(tǒng)可在門窗出庫和門窗出廠兩個環(huán)節(jié)進行控制。在門窗出庫環(huán)節(jié)，出庫管理人員設(shè)置手持機具并掃描貼于門窗上的電子標簽，手持機具將表2中的操作時間、操作人員、電子標簽編碼、門窗狀態(tài)、項目目的地、操作環(huán)節(jié)等信息傳送至后臺系統(tǒng)；而在出廠環(huán)節(jié)，除了手持機設(shè)置、電子標簽掃描、上傳數(shù)據(jù)以外，數(shù)據(jù)后臺還可對上述三個環(huán)節(jié)的上傳數(shù)據(jù)進行比對，以確保三個環(huán)節(jié)上傳的出廠產(chǎn)品與出庫產(chǎn)品數(shù)量一致、門窗目的地與項目目的地一致，同時查看門窗是否均處于完好狀態(tài)。

表2物流管理系統(tǒng)中需要統(tǒng)計的主要信息

門窗接收子系統(tǒng)用于門窗到達目的地后，接收人員在手持機端初始化操作人員信息，在卸貨的過程中檢查每個門窗是否完好，然后掃描電子標簽。將操作時間、操作人員、項目目的地、電子標簽編碼、門窗所在環(huán)節(jié)、門窗狀態(tài)上傳至數(shù)據(jù)后臺，數(shù)據(jù)后臺對上述信息進行記錄，并對此信息與出廠信息進行比對，自動給出比對結(jié)果。如果二者不一致，則表明在門窗運輸途中出現(xiàn)了異常情況。

2.2.3門窗安裝進度上傳子系統(tǒng)

門窗安裝進度上傳子系統(tǒng)用于對門窗的安裝進度進行實時監(jiān)控。施工監(jiān)督人員初始化操作人信息、手持機系統(tǒng)時間、門窗所在環(huán)節(jié)，并對已安裝門窗的電子標簽進行掃描，同時對上述信息通過具有上傳功能的手持機上傳至數(shù)據(jù)后臺。門窗廠商的配貨人員通過監(jiān)測已安裝門窗的數(shù)量和安裝的質(zhì)量信息,決定是否需要繼續(xù)配貨，并可對門窗安裝工作起到督促作用。

2.2.4統(tǒng)計及其他子系統(tǒng)

對于損壞的門窗，施行返廠操作。損壞的門窗在返廠時,可掃描電子標簽，并將此門窗信息傳遞至后臺，將門窗信息修改為返廠狀態(tài)。

統(tǒng)計報表子系統(tǒng)用于統(tǒng)計本門窗廠的信息，統(tǒng)計項包括項目名稱、項目數(shù)量、出廠門窗數(shù)量、庫存信息、門窗安裝狀態(tài)、門窗到貨狀態(tài)等。

3結(jié)語

本文介紹了基于RFID技術(shù)的綠色門窗監(jiān)管及物流管理系統(tǒng)。行業(yè)管理部門利用該系統(tǒng)可對通過認證的企業(yè)賦予唯一碼，做到“一物一碼”，產(chǎn)品可追溯；同時通過電子標簽、帶有數(shù)據(jù)傳輸功能的手持機、后臺系統(tǒng)的配合，門窗生產(chǎn)單位可以實現(xiàn)門窗物流信息的可追溯，做到物流可管可控。

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