RFID應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試

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企業(yè)或RFID系統(tǒng)集成商在進(jìn)行RFID系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施之前，需要對(duì)所制訂的RFID系統(tǒng)方案進(jìn)行測(cè)試，校核方案的可行性，降低RFID項(xiàng)目的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。有別于對(duì)RFID芯片、讀寫器、天線等產(chǎn)品進(jìn)行的性能測(cè)試，這種測(cè)試是一種應(yīng)用測(cè)試，是在接近實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的場(chǎng)景下，對(duì)RFID實(shí)施方案進(jìn)行測(cè)試，RFID系統(tǒng)實(shí)施者可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果不斷修改和完善方案，并積累RFID項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，盡可能減少在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)出現(xiàn)問題的可能性，這樣可以增強(qiáng)企業(yè)對(duì)RFID技術(shù)的信心，有利于RFID技術(shù)的應(yīng)用推廣。

根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)在測(cè)試服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬終端，支持多種環(huán)境，自動(dòng)計(jì)算服務(wù)響應(yīng)時(shí)間，重復(fù)負(fù)載場(chǎng)景，可以驗(yàn)證系統(tǒng)的調(diào)整是否對(duì)整體性能產(chǎn)生有利的影響，以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和系統(tǒng)資源。使用這種方法測(cè)試整個(gè)應(yīng)用的系統(tǒng)架構(gòu)，分析問題并給出可能的解決方案，幫助中間件和信息網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)用性能，可應(yīng)用于基于RFID的企業(yè)MES、CRM、erp系統(tǒng)，或者供公眾查詢信息的公共信息服務(wù)平臺(tái)。這種RFID服務(wù)負(fù)載測(cè)試方法為RFID系統(tǒng)架構(gòu)和服務(wù)質(zhì)量提供了理想的上線前驗(yàn)證手段，通過虛擬終端來(lái)降低由系統(tǒng)復(fù)雜性提高所帶來(lái)的測(cè)試難度，節(jié)省了寶貴的時(shí)間和資源，并可以重復(fù)進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)一步還可以通過預(yù)先配置典型場(chǎng)景和典型用戶行為簡(jiǎn)化配置過程，并通過自動(dòng)分析測(cè)試圖表為使用者提供計(jì)算機(jī)輔助決策的手段。

國(guó)外一些大公司，如IBM、HP等都斥巨資建立了規(guī)模龐大的應(yīng)用測(cè)試環(huán)境，為形成優(yōu)化的、可行的RFID解決方案做了大量工作。這種模式在國(guó)內(nèi)不可能復(fù)制，如果每家公司都建立這樣一個(gè)應(yīng)用測(cè)試環(huán)境，會(huì)帶來(lái)整個(gè)社會(huì)資源的極大浪費(fèi)。為此，建立一個(gè)具有公共服務(wù)功能的RFID應(yīng)用解決方案測(cè)試與生成中心，或者將應(yīng)用測(cè)試功能作為整個(gè)RFID測(cè)試平臺(tái)的組成部分是十分重要的。

RFID應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試的主要內(nèi)容

RFID應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試還處于初期的探索研究階段，一般主要內(nèi)容包括以下部分:

● RFID應(yīng)用中不同材質(zhì)對(duì)電磁信號(hào)的影響及其解決方法

● RFID應(yīng)用流程與解決方案的測(cè)試驗(yàn)證

● RFID設(shè)備部署方案的測(cè)試驗(yàn)證

● RFID系統(tǒng)架構(gòu)的測(cè)試驗(yàn)證

● 參數(shù)可控、可模擬現(xiàn)場(chǎng)物理應(yīng)用的測(cè)試平臺(tái)

● RFID與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的跨網(wǎng)組網(wǎng)測(cè)試

RFID應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試的一般方法

在RFID的進(jìn)一步深入應(yīng)用中，不同材質(zhì)對(duì)系統(tǒng)性能的影響是必須解決的問題之一。首先，需要對(duì)應(yīng)用環(huán)境中不同材質(zhì)對(duì)電磁信號(hào)的影響進(jìn)行分析評(píng)估，基于天線以及標(biāo)簽的仿真采用天線性能的測(cè)試方法，因?yàn)闊o(wú)論是從理論上分析還是體現(xiàn)在具體的測(cè)試結(jié)果中，不同材質(zhì)對(duì)RFID系統(tǒng)電磁信號(hào)的影響最直接的體現(xiàn)就是天線性能的下降，主要從以下四個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試分析:

阻抗匹配: 主要測(cè)試在不同的距離下不同的材質(zhì)對(duì)天線匹配特性所產(chǎn)生的影響，主要參數(shù)為天線的諧振頻率。

方向特性: 在無(wú)反射的環(huán)境中，測(cè)試在不同距離下不同材質(zhì)時(shí)天線返回信號(hào)的強(qiáng)度，從而獲得不同材質(zhì)的天線方位角輻射模式。

魯棒性: 測(cè)試在不同距離下不同材質(zhì)之間混合時(shí)天線的返回信號(hào)強(qiáng)度。

讀取范圍測(cè)試: 測(cè)試在不同的標(biāo)準(zhǔn)下，不同材質(zhì)所能達(dá)到的讀取距離。

基于上述測(cè)試，給出不同材質(zhì)對(duì)電磁信號(hào)影響的測(cè)試分析報(bào)告。

對(duì)介質(zhì)影響解決方案進(jìn)行性能測(cè)試，給出測(cè)試分析報(bào)告和應(yīng)用指導(dǎo)。如基于鐵氧體薄膜的射頻信號(hào)增強(qiáng)方法，由于其通過排除環(huán)形天線與金屬之間的干擾，增加了磁通量集中效果，可改進(jìn)金屬介質(zhì)時(shí)的射頻性能。對(duì)此方法，可進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，測(cè)試方向性能和讀取范圍等指標(biāo)，并分析其性能裕度。

此外，隨著應(yīng)用領(lǐng)域不同，RFID應(yīng)用模式和解決方案也會(huì)有所不同，但是從應(yīng)用框架和設(shè)備層次上來(lái)看，這些解決方案還是有共同的模型特征，這一點(diǎn)正是構(gòu)建可重構(gòu)的RFID系統(tǒng)解決方案測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)的基礎(chǔ)。首先，通過對(duì)各種應(yīng)用模式的共性分析，對(duì)RFID應(yīng)用流程與解決方案進(jìn)行建模，建模可以從設(shè)備實(shí)體和應(yīng)用框架兩個(gè)層次來(lái)進(jìn)行，如從設(shè)備實(shí)體級(jí)來(lái)看，系統(tǒng)由標(biāo)簽、讀寫器、后端系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)、性能等實(shí)體所描述，而從應(yīng)用框架級(jí)來(lái)看，可分為四個(gè)層次，如圖1所示。
  
環(huán)境層: RFID應(yīng)用環(huán)境構(gòu)造，包括貼有電子標(biāo)簽的物品、天線、讀寫器、傳感器、儀器儀表、計(jì)算機(jī)硬件、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備等。

采集層: 基于RFID的信息采集，通過讀寫器采集RFID電子標(biāo)簽的信息，進(jìn)行簡(jiǎn)單的信息預(yù)處理（解碼、防碰撞、多通道信息去重、信息過濾、分類）后將信息傳送到集成層。

集成層: RFID應(yīng)用支撐平臺(tái)，支持RFID信息的輸入、獲得、傳輸、處理及協(xié)同。包括資源目錄服務(wù)、RFID中間件、集成平臺(tái)、信息系統(tǒng)及信息傳輸。

應(yīng)用層: RFID后端軟件系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)界面，形成可定制的應(yīng)用系統(tǒng)。包括企業(yè)信息管理軟件，分析統(tǒng)計(jì)及報(bào)表生成; 專用領(lǐng)域應(yīng)用軟件，滿足行業(yè)應(yīng)用的個(gè)性業(yè)務(wù)需求; 網(wǎng)站平臺(tái)，方便供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)信息的注冊(cè)、查詢及交互等信息服務(wù); 協(xié)同工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中RFID與其他系統(tǒng)的協(xié)同工作。

在上述模型的基礎(chǔ)上，對(duì)RFID應(yīng)用流程及解決方案進(jìn)行工程化的測(cè)試驗(yàn)證過程，對(duì)RFID應(yīng)用解決方案進(jìn)行分解，即按應(yīng)用框架的采集層、集成層、應(yīng)用層進(jìn)行分解，得到若干RFID應(yīng)用的關(guān)鍵場(chǎng)景。

對(duì)各個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景進(jìn)行需求分析，明確關(guān)鍵場(chǎng)景需要測(cè)試的性能指標(biāo)，這需要結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)。

分別對(duì)每個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景進(jìn)行獨(dú)立性能測(cè)試，測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)應(yīng)于每類關(guān)鍵場(chǎng)景的基準(zhǔn)測(cè)試，這里，基準(zhǔn)測(cè)試是RFID應(yīng)用解決方案測(cè)試工作的基礎(chǔ)，每一類基準(zhǔn)測(cè)試都對(duì)應(yīng)于某種關(guān)鍵場(chǎng)景，由基準(zhǔn)行為目的和需考慮事項(xiàng)及假設(shè)組成，描述了這類關(guān)鍵場(chǎng)景的最基本性能標(biāo)準(zhǔn)。

在每個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景均通過基準(zhǔn)測(cè)試的前提下，進(jìn)行集成測(cè)試，集成測(cè)試主要測(cè)試各場(chǎng)景之間的信息傳遞過程是否順暢。

典型場(chǎng)景的測(cè)試

在實(shí)際測(cè)試中，包括各種典型測(cè)試，如門禁單元、貨架單元、出入庫(kù)單元、生產(chǎn)線單元等的測(cè)試。下面以基于RFID技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理為例做簡(jiǎn)述。

基于RFID技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理首先要求實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)平面、倉(cāng)庫(kù)貨位、托盤的定位、對(duì)托盤的跟蹤和對(duì)叉車的跟蹤，其空間定位原理圖見圖2。其次，要求對(duì)現(xiàn)有倉(cāng)庫(kù)管理業(yè)務(wù)、供應(yīng)鏈管理業(yè)務(wù)進(jìn)行分析、業(yè)務(wù)流程再造（BPR）以及系統(tǒng)的開發(fā)，主要業(yè)務(wù)改造內(nèi)容有: 收貨業(yè)務(wù)、上架業(yè)務(wù)、分揀業(yè)務(wù)、發(fā)貨配送業(yè)務(wù)等等。

為了構(gòu)建具有多種典型自動(dòng)化設(shè)備的綜合測(cè)試環(huán)境平臺(tái)，結(jié)合已有的面向物流應(yīng)用的測(cè)試平臺(tái)研究基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)室中使用包括倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備、生產(chǎn)線傳送帶、裝配機(jī)器人和工業(yè)控制系統(tǒng)等設(shè)備建立測(cè)試場(chǎng)地和模擬環(huán)境，對(duì)集成方案測(cè)試方法進(jìn)行研究。具體包括:

倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)環(huán)境

建立讀取托盤經(jīng)過一個(gè)門口或入口時(shí)的情形及性能標(biāo)準(zhǔn)。

1．托盤中有各種不同貨物以及不同擺放結(jié)構(gòu)的情形，例如全為紙或全為金屬，或裝在同一個(gè)托盤中的金屬產(chǎn)品和盛有液體的產(chǎn)品之間又有其他物品，圖中黑色標(biāo)記為電子標(biāo)簽粘貼位置。

2．讀取托盤中所裝載的物品時(shí)達(dá)到使用者期望水平的讀取率。

3．其他可發(fā)出電波設(shè)備的干擾。

4．叉車通過的速度對(duì)性能的影響。
 
倉(cāng)儲(chǔ)貨架環(huán)境

在給定的情況和性能標(biāo)準(zhǔn)下，能夠測(cè)定堆放在倉(cāng)庫(kù)貨架上貨盤中貨物的詳細(xì)狀況。

1．在毗鄰的貨架中讀寫器的部署與其他設(shè)備的干擾。

2．在貨架中各種類型的貨物，例如全為紙或全為金屬，或金屬物品之間有其他的物品情況下的讀取效果。

3．區(qū)域內(nèi)其他來(lái)源的無(wú)線電設(shè)備與射頻干擾。

4．不同的讀寫器部署形式引申的問題，如每個(gè)貨架都安裝讀寫器（可對(duì)貨架商品流通信息詳細(xì)記錄，但需要較多的讀寫器）、移動(dòng)式讀寫器（較簡(jiǎn)單且低成本實(shí)現(xiàn)，但需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的行走機(jī)構(gòu)）、倉(cāng)庫(kù)地板標(biāo)簽（存儲(chǔ)地理信息并驅(qū)動(dòng)升降臂）等。

生產(chǎn)線傳送帶環(huán)境

能夠在傳送帶上動(dòng)態(tài)讀取所有的貨物信息。

1．傳送帶裝置參數(shù)的定義，如電機(jī)位置、傳送帶寬度、在傳送帶上方或側(cè)面的讀取范圍、傳送帶的速度等。

2．在傳送帶上的物品的放置，如擺放一致、無(wú)間隔、方向不同、貨物重疊等。

3．區(qū)域內(nèi)其他來(lái)源的無(wú)線電設(shè)備與射頻干擾。

4．電力設(shè)備的干擾和噪音，特別是傳送帶電機(jī)發(fā)出的噪聲對(duì)射頻信號(hào)的影響。

裝配線環(huán)境

在給定的情況和性能標(biāo)準(zhǔn)下，能可靠地辨別傳送帶上的貨物并準(zhǔn)確抓取。

1．讀寫器讀取范圍和定位精度。

2．裝配線上有各種不同貨物的情形，如全為紙或全為金屬，或金屬物品之間有其他的物品。

3．裝配線電力設(shè)備的干擾和噪音。

4．標(biāo)準(zhǔn)貨物大小和尺寸的確定。

5．使用者期待達(dá)到的目標(biāo)。

工業(yè)控制器

控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多臺(tái)讀寫設(shè)備協(xié)同工作。

1．工業(yè)控制器的接口類型。

2．讀寫器的部署與其他設(shè)備的干擾。

3．區(qū)域內(nèi)其他來(lái)源的無(wú)線電設(shè)備與射頻干擾。

4．工業(yè)控制器的操作上限和控制范圍。
一種典型RFID應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景

RFID應(yīng)用于傳輸帶的性能測(cè)試，如圖5所示，用于測(cè)試輸送速度、天線距離與布置方式、天線信號(hào)強(qiáng)度對(duì)RFID標(biāo)簽識(shí)讀率的影響。

測(cè)試RFID標(biāo)簽在具體應(yīng)用時(shí)的粘貼位置、粘貼方式對(duì)RFID標(biāo)簽識(shí)讀率的影響，可以不同顏色區(qū)域代表不同的信號(hào)強(qiáng)度等級(jí)，圖6的天線設(shè)計(jì)和粘貼方式可以使貨箱三個(gè)面都可以感知信號(hào)，提高標(biāo)簽識(shí)讀率。(ccw)