如何对RFID应用系统方案进行测试

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企业或RFID系统集成商在进行RFID系统现场实施之前，需要对所制订的RFID系统方案进行测试，校核方案的可行性，降低RFID项目的实施风险。有别于对RFID芯片、读写器、天线等产品进行的性能测试，这种测试是一种应用测试，是在接近实际应用环境的场景下，对RFID实施方案进行测试，RFID系统实施者可以根据测试结果不断修改和完善方案，并积累RFID项目实施经验，尽可能减少在企业现场实施时出现问题的可能性，这样可以增强企业对RFID技术的信心，有利于RFID技术的应用推广。

根据系统架构在测试服务器上同时运行多个虚拟终端，支持多种环境，自动计算服务响应时间，重复负载场景，可以验证系统的调整是否对整体性能产生有利的影响，以节省设计时间和系统资源。使用这种方法测试整个应用的系统架构，分析问题并给出可能的解决方案，帮助中间件和信息网络优化应用性能，可应用于基于RFID的企业MES、CRM、福州OA系统，或者供公众查询信息的公共信息服务平台。这种RFID服务负载测试方法为RFID系统架构和服务质量提供了理想的上线前验证手段，通过虚拟终端来降低由系统复杂性提高所带来的测试难度，节省了宝贵的时间和资源，并可以重复进行测试，进一步还可以通过预先配置典型场景和典型用户行为简化配置过程，并通过自动分析测试图表为使用者提供计算机辅助决策的手段。

国外一些大公司，如IBM、HP等都斥巨资建立了规模庞大的应用测试环境，为形成优化的、可行的RFID解决方案做了大量工作。这种模式在国内不可能复制，如果每家公司都建立这样一个应用测试环境，会带来整个社会资源的极大浪费。为此，建立一个具有公共服务功能的RFID应用解决方案测试与生成中心，或者将应用测试功能作为整个RFID测试平台的组成部分是十分重要的。

RFID应用系统测试的主要内容

RFID应用系统测试还处于初期的探索研究阶段，一般主要内容包括以下部分:

● RFID应用中不同材质对电磁信号的影响及其解决方法

● RFID应用流程与解决方案的测试验证

● RFID设备部署方案的测试验证

● RFID系统架构的测试验证

● 参数可控、可模拟现场物理应用的测试平台

● RFID与无线网络技术的跨网组网测试

RFID应用系统测试的一般方法

在RFID的进一步深入应用中，不同材质对系统性能的影响是必须解决的问题之一。首先，需要对应用环境中不同材质对电磁信号的影响进行分析评估，基于天线以及标签的仿真采用天线性能的测试方法，因为无论是从理论上分析还是体现在具体的测试结果中，不同材质对RFID系统电磁信号的影响最直接的体现就是天线性能的下降，主要从以下四个方面进行测试分析:

阻抗匹配: 主要测试在不同的距离下不同的材质对天线匹配特性所产生的影响，主要参数为天线的谐振频率。

方向特性: 在无反射的环境中，测试在不同距离下不同材质时天线返回信号的强度，从而获得不同材质的天线方位角辐射模式。

鲁棒性: 测试在不同距离下不同材质之间混合时天线的返回信号强度。

读取范围测试: 测试在不同的标准下，不同材质所能达到的读取距离。

基于上述测试，给出不同材质对电磁信号影响的测试分析报告。

对介质影响解决方案进行性能测试，给出测试分析报告和应用指导。如基于铁氧体薄膜的射频信号增强方法，由于其通过排除环形天线与金属之间的干扰，增加了磁通量集中效果，可改进金属介质时的射频性能。对此方法，可进行验证测试，测试方向性能和读取范围等指标，并分析其性能裕度。

此外，随着应用领域不同，RFID应用模式和解决方案也会有所不同，但是从应用框架和设备层次上来看，这些解决方案还是有共同的模型特征，这一点正是构建可重构的RFID系统解决方案测试验证平台的基础。首先，通过对各种应用模式的共性分析，对RFID应用流程与解决方案进行建模，建模可以从设备实体和应用框架两个层次来进行，如从设备实体级来看，系统由标签、读写器、后端系统、标准、性能等实体所描述，而从应用框架级来看，可分为四个层次，如图1所示。 

环境层: RFID应用环境构造，包括贴有电子标签的物品、天线、读写器、传感器、仪器仪表、计算机硬件、服务器、网络设备、终端设备等。

采集层: 基于RFID的信息采集，通过读写器采集RFID电子标签的信息，进行简单的信息预处理（解码、防碰撞、多通道信息去重、信息过滤、分类）后将信息传送到集成层。

集成层: RFID应用支撑平台，支持RFID信息的输入、获得、传输、处理及协同。包括资源目录服务、RFID中间件、集成平台、信息系统及信息传输。

应用层: RFID后端软件系统及应用系统界面，形成可定制的应用系统。包括企业信息管理软件，分析统计及报表生成; 专用领域应用软件，满足行业应用的个性业务需求; 网站平台，方便供应链节点信息的注册、查询及交互等信息服务; 协同工作平台，实现应用中RFID与其他系统的协同工作。

在上述模型的基础上，对RFID应用流程及解决方案进行工程化的测试验证过程，对RFID应用解决方案进行分解，即按应用框架的采集层、集成层、应用层进行分解，得到若干RFID应用的关键场景。

对各个关键场景进行需求分析，明确关键场景需要测试的性能指标，这需要结合应用领域专家的知识。

分别对每个关键场景进行独立性能测试，测试的标准是对应于每类关键场景的基准测试，这里，基准测试是RFID应用解决方案测试工作的基础，每一类基准测试都对应于某种关键场景，由基准行为目的和需考虑事项及假设组成，描述了这类关键场景的最基本性能标准。

在每个关键场景均通过基准测试的前提下，进行集成测试，集成测试主要测试各场景之间的信息传递过程是否顺畅。

典型场景的测试

在实际测试中，包括各种典型测试，如门禁单元、货架单元、出入库单元、生产线单元等的测试。下面以基于RFID技术的仓库管理为例做简述。

基于RFID技术的仓库管理首先要求实现对仓库平面、仓库货位、托盘的定位、对托盘的跟踪和对叉车的跟踪，其空间定位原理图见图2。其次，要求对现有仓库管理业务、供应链管理业务进行分析、业务流程再造（BPR）以及系统的开发，主要业务改造内容有: 收货业务、上架业务、分拣业务、发货配送业务等等。

为了构建具有多种典型自动化设备的综合测试环境平台，结合已有的面向物流应用的测试平台研究基础，在实验室中使用包括仓储设备、生产线传送带、装配机器人和工业控制系统等设备建立测试场地和模拟环境，对集成方案测试方法进行研究。具体包括:

仓库出入库环境

建立读取托盘经过一个门口或入口时的情形及性能标准。

1．托盘中有各种不同货物以及不同摆放结构的情形，例如全为纸或全为金属，或装在同一个托盘中的金属产品和盛有液体的产品之间又有其他物品，图中黑色标记为电子标签粘贴位置。

2．读取托盘中所装载的物品时达到使用者期望水平的读取率。

3．其他可发出电波设备的干扰。

4．叉车通过的速度对性能的影响。 

仓储货架环境

在给定的情况和性能标准下，能够测定堆放在仓库货架上货盘中货物的详细状况。

1．在毗邻的货架中读写器的部署与其他设备的干扰。

2．在货架中各种类型的货物，例如全为纸或全为金属，或金属物品之间有其他的物品情况下的读取效果。

3．区域内其他来源的无线电设备与射频干扰。

4．不同的读写器部署形式引申的问题，如每个货架都安装读写器（可对货架商品流通信息详细记录，但需要较多的读写器）、移动式读写器（较简单且低成本实现，但需要设计相应的行走机构）、仓库地板标签（存储地理信息并驱动升降臂）等。

生产线传送带环境

能够在传送带上动态读取所有的货物信息。

1．传送带装置参数的定义，如电机位置、传送带宽度、在传送带上方或侧面的读取范围、传送带的速度等。

2．在传送带上的物品的放置，如摆放一致、无间隔、方向不同、货物重叠等。

3．区域内其他来源的无线电设备与射频干扰。

4．电力设备的干扰和噪音，特别是传送带电机发出的噪声对射频信号的影响。

装配线环境

在给定的情况和性能标准下，能可靠地辨别传送带上的货物并准确抓取。

1．读写器读取范围和定位精度。

2．装配线上有各种不同货物的情形，如全为纸或全为金属，或金属物品之间有其他的物品。

3．装配线电力设备的干扰和噪音。

4．标准货物大小和尺寸的确定。

5．使用者期待达到的目标。

工业控制器

控制工业现场的多台读写设备协同工作。

1．工业控制器的接口类型。

2．读写器的部署与其他设备的干扰。

3．区域内其他来源的无线电设备与射频干扰。

4．工业控制器的操作上限和控制范围。

一种典型RFID应用系统测试场景

RFID应用于传输带的性能测试，如图5所示，用于测试输送速度、天线距离与布置方式、天线信号强度对RFID标签识读率的影响。

测试RFID标签在具体应用时的粘贴位置、粘贴方式对RFID标签识读率的影响，可以不同颜色区域代表不同的信号强度等级，图6的天线设计和粘贴方式可以使货箱三个面都可以感知信号，提高标签识读率。（CIO时代论坛）