基于嵌入式WebService的貨架期預(yù)測智能RFID網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于傳統(tǒng)標(biāo)識技術(shù)的食品安全管理和溯源系統(tǒng)主要解決食品信息的可追溯性和源頭控制等問題，無法實現(xiàn)食品（特別是冰鮮水產(chǎn)品）流通過程中的水產(chǎn)品貨架期控制、品質(zhì)狀態(tài)預(yù)測與監(jiān)管以及食品質(zhì)量安全的全過程實時動態(tài)控制，也無法解決食品因在加工、物流、儲藏過程中隨著周圍環(huán)境變化導(dǎo)致的食品質(zhì)量下降關(guān)鍵因素控制問題。同時，基于傳統(tǒng)私有通信協(xié)議的食品安全監(jiān)控方式存在一定缺陷，無法滿足水產(chǎn)品冷鏈物流過程對水產(chǎn)品品質(zhì)實時監(jiān)測、安全狀態(tài)動態(tài)評估與預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的要求。

2、>　　當(dāng)前冷鏈水產(chǎn)品的貨架期預(yù)測方法相對簡單，對于流通中的水產(chǎn)品實時動態(tài)貨架期無法獲知，也無法實現(xiàn)對大批量、多品種的網(wǎng)絡(luò)化、實時化預(yù)測，從而達到實時動態(tài)跟蹤水產(chǎn)品安全狀態(tài)，并根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)去評估與智能預(yù)測水產(chǎn)品的品質(zhì)狀態(tài)。
　　針對以上不足以及水產(chǎn)品的智能預(yù)測和質(zhì)量控制需求，本文構(gòu)建了水產(chǎn)品貨架期智能RFID預(yù)測IPv6網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要包括：水產(chǎn)品安全實時監(jiān)測的智能RFID信息采集與安全狀態(tài)評估節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，即智能RFID節(jié)點的IPv

3、6網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、智能RFID節(jié)點與讀寫器的組網(wǎng)技術(shù)以及水產(chǎn)品預(yù)測IPv6網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的嵌入式Web Service架構(gòu)技術(shù)。
　　本文首先研究了智能RFID節(jié)點的嵌入式IPv6網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)。傳統(tǒng)意義上食品安全溯源系統(tǒng)中用到的RIFD標(biāo)簽是一種無源標(biāo)簽，起到記錄信息的作用，本身不具有實時信息采集和計算功能，也不能提供信息服務(wù)。智能RFID節(jié)點除具有RFID通信功能外，還具有影響食品品質(zhì)的實時物流環(huán)境信息采集、實時品質(zhì)狀態(tài)計算和預(yù)測等智能化的

4、功能。加上WSN應(yīng)用越加廣泛，而節(jié)點數(shù)目龐大難以控制等現(xiàn)象，以及與終端等設(shè)備實現(xiàn)端到端通信的迫切需要，都推動著IPv6技術(shù)與WSN的結(jié)合。為實現(xiàn)兩者的結(jié)合，設(shè)計了貨架期預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點IPv6地址、水產(chǎn)品IPv6數(shù)據(jù)包。因為智能RFID節(jié)點一般存在處理的能力低、內(nèi)存有限、能量受限等缺陷，完整 IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無法在傳感器節(jié)點上實現(xiàn)。本文選擇對6LoWPAN(IPv6 over Low-Power Wireless Personal Are

5、a Network)協(xié)議開展研究，設(shè)計了適用于水產(chǎn)品貨架期預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的6LoWPAN適配層網(wǎng)狀尋址頭、完成其分片與重組和報頭的壓縮與解壓縮。架構(gòu)起貨架期預(yù)測系統(tǒng)的UDP/IPv6協(xié)議棧，最終實現(xiàn)智能RFID節(jié)點的IPv6網(wǎng)絡(luò)化。
　　其次探討和實現(xiàn)了智能預(yù)測IPv6網(wǎng)絡(luò)RFID節(jié)點與讀寫器組網(wǎng)技術(shù)。為了獲取智能 RFID節(jié)點的地址等信息，也為了避免傳統(tǒng)的點對點通信模式產(chǎn)生的信號沖突問題，讀寫器采用地址訪問的方式實現(xiàn)與節(jié)點的信息交互。

6、本文研究了在水產(chǎn)品貨架期預(yù)測網(wǎng)絡(luò)下的讀寫器與節(jié)點組網(wǎng)技術(shù)，包括貨架期預(yù)測IPv6網(wǎng)絡(luò)的RPL路由協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計、上行路由和DODAG構(gòu)造以及下行路由和目的地通告設(shè)計。
　　然后在架構(gòu)水產(chǎn)品貨架期預(yù)測智能RFID網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，研究了RFID網(wǎng)絡(luò)下的貨架期預(yù)測及網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)的嵌入式Web Service體系架構(gòu)。主要包括智能RFID節(jié)點和讀寫器的嵌入式Web Service的結(jié)構(gòu)體系和實現(xiàn)方法。為此，本文對REST架構(gòu)進行修改，設(shè)計

7、適用于水產(chǎn)品貨架期預(yù)測的RESTful Web Service，實現(xiàn)了節(jié)點的相關(guān)嵌入式Web Service。此外，設(shè)計了水產(chǎn)品預(yù)測IPv6網(wǎng)絡(luò)資源標(biāo)識和接口的Web Service，從而實現(xiàn)讀寫器終端監(jiān)測管理智能節(jié)點的嵌入式Web Service。最終構(gòu)建起整個系統(tǒng)的嵌入式Web服務(wù)體系。
　　最后本文搭建了水產(chǎn)品貨架期預(yù)測IPv6網(wǎng)絡(luò)，并對其進行測試分析。在實驗室現(xiàn)有環(huán)境預(yù)測系統(tǒng)平臺的條件下，添加6LoWPAN的無線網(wǎng)絡(luò)IPv

8、6協(xié)議棧功能，實現(xiàn)了具體的貨架期預(yù)測實驗系統(tǒng)，完成了對環(huán)境數(shù)據(jù)釆集、計算和貨架期預(yù)測IPv6網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)上傳，利用讀寫器訪問IPv6網(wǎng)絡(luò)智能RFID節(jié)點，實現(xiàn)水產(chǎn)品監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時顯示。系統(tǒng)測試過程中，RFID預(yù)測智能裝置能夠穩(wěn)定地采集水產(chǎn)品實時環(huán)境溫度，計算剩余貨架期，滿足用戶對于水產(chǎn)品的實時監(jiān)測管理，智能RFID網(wǎng)絡(luò)與終端網(wǎng)絡(luò)連通性正常，完成了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，并且智能RFID裝置和終端設(shè)備都能提供使用者便捷的Web Service。測試