RFID應用系統(tǒng)測試

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企業(yè)或RFID系統(tǒng)集成商在進行RFID系統(tǒng)現場實施之前，需要對所制訂的RFID系統(tǒng)方案進行測試，校核方案的可行性，降低RFID項目的實施風險。有別于對RFID芯片、讀寫器、天線等產品進行的性能測試，這種測試是一種應用測試，是在接近實際應用環(huán)境的場景下，對RFID實施方案進行測試，RFID系統(tǒng)實施者可以根據測試結果不斷修改和完善方案，并積累RFID項目實施經驗，盡可能減少在企業(yè)現場實施時出現問題的可能性，這樣可以增強企業(yè)對RFID技術的信心，有利于RFID技術的應用推廣。

根據系統(tǒng)架構在測試服務器上同時運行多個虛擬終端，支持多種環(huán)境，自動計算服務響應時間，重復負載場景，可以驗證系統(tǒng)的調整是否對整體性能產生有利的影響，以節(jié)省設計時間和系統(tǒng)資源。使用這種方法測試整個應用的系統(tǒng)架構，分析問題并給出可能的解決方案，幫助中間件和信息網絡優(yōu)化應用性能，可應用于基于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平臺。這種RFID服務負載測試方法為RFID系統(tǒng)架構和服務質量提供了理想的上線前驗證手段，通過虛擬終端來降低由系統(tǒng)復雜性提高所帶來的測試難度，節(jié)省了寶貴的時間和資源，并可以重復進行測試，進一步還可以通過預先配置典型場景和典型用戶行為簡化配置過程，并通過自動分析測試圖表為使用者提供計算機輔助決策的手段。

國外一些大公司，如IBM、HP等都斥巨資建立了規(guī)模龐大的應用測試環(huán)境，為形成優(yōu)化的、可行的RFID解決方案做了大量工作。這種模式在國內不可能復制，如果每家公司都建立這樣一個應用測試環(huán)境，會帶來整個社會資源的極大浪費。為此，建立一個具有公共服務功能的RFID應用解決方案測試與生成中心，或者將應用測試功能作為整個RFID測試平臺的組成部分是十分重要的。

RFID應用系統(tǒng)測試的主要內容

RFID應用系統(tǒng)測試還處于初期的探索研究階段，一般主要內容包括以下部分:

● RFID應用中不同材質對電磁信號的影響及其解決方法

● RFID應用流程與解決方案的測試驗證

● RFID設備部署方案的測試驗證

● RFID系統(tǒng)架構的測試驗證

● 參數可控、可模擬現場物理應用的測試平臺

● RFID與無線網絡技術的跨網組網測試

RFID應用系統(tǒng)測試的一般方法

在RFID的進一步深入應用中，不同材質對系統(tǒng)性能的影響是必須解決的問題之一。首先，需要對應用環(huán)境中不同材質對電磁信號的影響進行分析評估，基于天線以及標簽的仿真采用天線性能的測試方法，因為無論是從理論上分析還是體現在具體的測試結果中，不同材質對RFID系統(tǒng)電磁信號的影響最直接的體現就是天線性能的下降，主要從以下四個方面進行測試分析:

阻抗匹配: 主要測試在不同的距離下不同的材質對天線匹配特性所產生的影響，主要參數為天線的諧振頻率。

方向特性: 在無反射的環(huán)境中，測試在不同距離下不同材質時天線返回信號的強度，從而獲得不同材質的天線方位角輻射模式。

魯棒性: 測試在不同距離下不同材質之間混合時天線的返回信號強度。

讀取范圍測試: 測試在不同的標準下，不同材質所能達到的讀取距離。

基于上述測試，給出不同材質對電磁信號影響的測試分析報告。

對介質影響解決方案進行性能測試，給出測試分析報告和應用指導。如基于鐵氧體薄膜的射頻信號增強方法，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，可改進金屬介質時的射頻性能。對此方法，可進行驗證測試，測試方向性能和讀取范圍等指標，并分析其性能裕度。

此外，隨著應用領域不同，RFID應用模式和解決方案也會有所不同，但是從應用框架和設備層次上來看，這些解決方案還是有共同的模型特征，這一點正是構建可重構的RFID系統(tǒng)解決方案測試驗證平臺的基礎。首先，通過對各種應用模式的共性分析，對RFID應用流程與解決方案進行建模，建模可以從設備實體和應用框架兩個層次來進行，如從設備實體級來看，系統(tǒng)由標簽、讀寫器、后端系統(tǒng)、標準、性能等實體所描述，而從應用框架級來看，可分為四個層次，如圖1所示。
  
環(huán)境層: RFID應用環(huán)境構造，包括貼有電子標簽的物品、天線、讀寫器、傳感器、儀器儀表、計算機硬件、服務器、網絡設備、終端設備等。

采集層: 基于RFID的信息采集，通過讀寫器采集RFID電子標簽的信息，進行簡單的信息預處理（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應用支撐平臺，支持RFID信息的輸入、獲得、傳輸、處理及協同。包括資源目錄服務、RFID中間件、集成平臺、信息系統(tǒng)及信息傳輸。

應用層: RFID后端軟件系統(tǒng)及應用系統(tǒng)界面，形成可定制的應用系統(tǒng)。包括企業(yè)信息管理軟件，分析統(tǒng)計及報表生成; 專用領域應用軟件，滿足行業(yè)應用的個性業(yè)務需求; 網站平臺，方便供應鏈節(jié)點信息的注冊、查詢及交互等信息服務; 協同工作平臺，實現應用中RFID與其他系統(tǒng)的協同工作。

在上述模型的基礎上，對RFID應用流程及解決方案進行工程化的測試驗證過程，對RFID應用解決方案進行分解，即按應用框架的采集層、集成層、應用層進行分解，得到若干RFID應用的關鍵場景。

對各個關鍵場景進行需求分析，明確關鍵場景需要測試的性能指標，這需要結合應用領域專家的知識。

分別對每個關鍵場景進行獨立性能測試，測試的標準是對應于每類關鍵場景的基準測試，這里，基準測試是RFID應用解決方案測試工作的基礎，每一類基準測試都對應于某種關鍵場景，由基準行為目的和需考慮事項及假設組成，描述了這類關鍵場景的最基本性能標準。

在每個關鍵場景均通過基準測試的前提下，進行集成測試，集成測試主要測試各場景之間的信息傳遞過程是否順暢。

典型場景的測試

在實際測試中，包括各種典型測試，如門禁單元、貨架單元、出入庫單元、生產線單元等的測試。下面以基于RFID技術的倉庫管理為例做簡述。

基于RFID技術的倉庫管理首先要求實現對倉庫平面、倉庫貨位、托盤的定位、對托盤的跟蹤和對叉車的跟蹤，其空間定位原理圖見圖2。其次，要求對現有倉庫管理業(yè)務、供應鏈管理業(yè)務進行分析、業(yè)務流程再造（BPR）以及系統(tǒng)的開發(fā)，主要業(yè)務改造內容有: 收貨業(yè)務、上架業(yè)務、分揀業(yè)務、發(fā)貨配送業(yè)務等等。

為了構建具有多種典型自動化設備的綜合測試環(huán)境平臺，結合已有的面向物流應用的測試平臺研究基礎，在實驗室中使用包括倉儲設備、生產線傳送帶、裝配機器人和工業(yè)控制系統(tǒng)等設備建立測試場地和模擬環(huán)境，對集成方案測試方法進行研究。具體包括:

倉庫出入庫環(huán)境

建立讀取托盤經過一個門口或入口時的情形及性能標準。

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

2．讀取托盤中所裝載的物品時達到使用者期望水平的讀取率。

3．其他可發(fā)出電波設備的干擾。

4．叉車通過的速度對性能的影響。
 
倉儲貨架環(huán)境

在給定的情況和性能標準下，能夠測定堆放在倉庫貨架上貨盤中貨物的詳細狀況。

1．在毗鄰的貨架中讀寫器的部署與其他設備的干擾。

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)域內其他來源的無線電設備與射頻干擾。

4．不同的讀寫器部署形式引申的問題，如每個貨架都安裝讀寫器（可對貨架商品流通信息詳細記錄，但需要較多的讀寫器）、移動式讀寫器（較簡單且低成本實現，但需要設計相應的行走機構）、倉庫地板標簽（存儲地理信息并驅動升降臂）等。

生產線傳送帶環(huán)境

能夠在傳送帶上動態(tài)讀取所有的貨物信息。

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

2．在傳送帶上的物品的放置，如擺放一致、無間隔、方向不同、貨物重疊等。

3．區(qū)域內其他來源的無線電設備與射頻干擾。

4．電力設備的干擾和噪音，特別是傳送帶電機發(fā)出的噪聲對射頻信號的影響。

裝配線環(huán)境

在給定的情況和性能標準下，能可靠地辨別傳送帶上的貨物并準確抓取。

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．裝配線電力設備的干擾和噪音。

4．標準貨物大小和尺寸的確定。

5．使用者期待達到的目標。

工業(yè)控制器

控制工業(yè)現場的多臺讀寫設備協同工作。

1．工業(yè)控制器的接口類型。

2．讀寫器的部署與其他設備的干擾。

3．區(qū)域內其他來源的無線電設備與射頻干擾。

4．工業(yè)控制器的操作上限和控制范圍。
一種典型RFID應用系統(tǒng)測試場景

RFID應用于傳輸帶的性能測試，如圖5所示，用于測試輸送速度、天線距離與布置方式、天線信號強度對RFID標簽識讀率的影響。

測試RFID標簽在具體應用時的粘貼位置、粘貼方式對RFID標簽識讀率的影響，可以不同顏色區(qū)域代表不同的信號強度等級，圖6的天線設計和粘貼方式可以使貨箱三個面都可以感知信號，提高標簽識讀率。(ccw)