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引领物联网时代的先锋--RFID
发布时间:2012.05.06 新闻来源:电子货架标签屏厂家——无锡威峰科技 浏览次数:
 

RFID射频识别技术被公认为是本世纪最有发展前途的信息技术之一,已经得到业界的高度重视。近年来,RFID技术发展迅速,被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输管控及物流、供应链管理等众多的领域。据不完全统计,RFID技术从80年代后期至今,申请专利已达600信息安全等技术的发展,射频识别技术进入商业化应用阶段。这一技术由于具有对高速移动物体识别、多目标一次性识别和非接触识别等特点,在各领域显示出巨大的发展潜力与应用空间,被誉为21世纪的科技之星。

    RFID技术发展趋势

    一、国外应用现状

     在供应链管理领域,RFID技术也备受青睐。RFID技术的应用,给Wal-Mart和上下游供应商带来了无限商机。它使货物不会存在仓库里而无人知晓,数据库中记录的货物数量与实际库存量精确相符,与贸易伙伴之间的货物传送信息能够自动、准确地完成。店员能够及时准确的了解什么商品需要补货,该商品放在仓库的什么位置,是什么种类,数量是多少等。无需人工清点,不会漏掉一件物品,也不会出现计算错误,店员有充足的时间将商品补上货架,不会因货物的缺失而失掉商机。SanfordC.Bernstein公司的零售业分析师统计,Wal-Mart通过采用RFID技术,实现了货物的可视化管理,及时跟踪商品状况,了解商品的即时状态,简化票据的处理流程,提高库存信息的精确性和供应商的供货效率,每年可节省约83.5亿美元。

    世界各地的零售巨头们继沃尔玛之后,德国的麦德龙、英国最大的连锁超市集团Tesco、美国的Tar-get、Albertsons也陆续宣布了导入RFID计划。

    经济方面,据美国VDC(VentureDevelopmentCorporation)公司发表的报告透露,2000年美国的RFID市场规模8.9亿美元,2005年达到26.5亿美元,年增长率约24%。

    日本货物铁道(JR货物),在日本全国约140个全货物车站同时导入了RFID技术;新东京国际空港(成田空港)、日本航空公司和宅急便公司联合进行了RFID加附在顾客行李箱的试验。香港、新加坡、旧金山、温哥华等国际空港也陆续进行了相关的实验。

    二、国内应用现状

    1992年工研院开始研发RFID技术,2003年成功举办了RFID商业应用发展策略论坛,2006年6月,中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》。

    目前,香港的八通达卡是当今最成功的非接触式多功能智能卡,其应用范围有停车场、便利商店、快餐店、电影院、自动贩卖机、游泳池、住宅、保全系统及校园通系统等。

    根据工信部相关报道,2005年我国RFID市场规模已经达到36.9亿元,2006年增加接近60亿元,2008年RFID相关产值达到80亿元左右。据相关部门预测,中国的RFID市场在今后数年将稳步增长,到2011年将达到118.1亿美元。

    我国RFID技术在政府的推动下,已经在很多领域已经得到初步应用。在公共交通管控、高速公路收费、动植物电子标志、食品、药品、邮件实时状态跟踪管理以及物流、供应链管理等领域均已先后启动了RFID技术应用试点项目;各类电子证照与重要商品防伪、各类IC卡应用开辟了广阔市场空间,奠定了我国RFID产业与应用的基础。虽然RFID产业在我国起步较晚,但是经过近些年的发展,目前我国在技术研发、制造、工艺设计、系统集成与应用等各环节已初具规模。从近期我国RFID领域的动态来看,与行业应用相结合的基于RFID技术的产品和解决方案开始出现,这为RFID在我国应用的推广,特别是在物流、安全保障、防伪识别等非制造领域奠定了坚实的基础。

      物联网从网络结构上看,是通过因特网(Internet)将众多RFID应用系统连接起来,并在广域网范围内对物品身份进行识别的分布式系统。因特网则是借助物联网协议将因特网的边界延伸到世间万物。

    在物联网是以RFID技术为核心,将物品和物联网绑定的技术手段之一,是一个以计算机网络、GPS(GlobalPositioningSystem)等先进的通讯技术组成的庞大的系统。

     RFID和条形码的比较  在物联网中,每个物品均被赋予唯一的ID,这个ID是存储在和物品绑定的电子标签中。与条形码(BarCode)相比,RFID技术特性具有独特的优势。 在物联网系统的支持下,把货物的信息(企业名、地址、电话、商品ID、日期、商品批号)写入电子标签中,然后与货物绑定。

   RFID的应用方法,   利用UHF频段的电子标签,识别距离长、高速识别移动物体、成本低且耐用性好,在恶劣的自然环境下确保正常射频质量的电子标签,与GPS系统相连接,预防异常行为发生。

   按照RFID标签的能量供给方式,RFID标签可分为有源标签和无源标签;按照RFID工作时使用的无线电频率,RFID系统可分为低频、高频、超高频和微频。有源的标签是通过标签内置电池的能量主动发送信息。电波识别距离较长,可达几十米或百米,内附高性能的传感器(sensor),使用寿命有限且价格较高,每个标签在10美元~15美元左右,由于内置电池,体积较大,不适用制作类似于身份证、交通卡等卡片标签。无源的标签是标签内没有电池,利用读取器发射电波通过磁场能量的耦合作用被动的发送信息。电波识别距离较短,可识别范围在几厘米到几米,由于标签内不含电池,对读取装置要求较高,需要较大功率的读取装置,使用寿命长且价格上比有源型便宜,每个标签在0.5美分~5美元,体积小,重量轻,可适用制作各种各样的卡片标签和各种商品以及防伪、食品安全等方面上使用。

    RFID的基本原理

    一、RFID使用的电波

    在了解RFID的基本原理之前,有必要对RFID使用的电波进行说明。在电波法中,频率3000GHz以下的电波被定义为电波。电波分为长波、中波、短波、超短波(VHF)、极超短波(UHF),根据应用领域分配频段。  

      二、无线射频技术通讯原理

    了解了RFID使用的电波后,对无线射频技术通讯原理的说明就会很容易。无线射频技术是起源于无线电波通讯原理,把数码信号转换成电波,传达信息是0和1的两个数值作为数码信号发送或接受。因此,无线射频的工作原理可分为以下三种类型:电感耦合型、电感有向耦合型、微波型。本文稿主要对前两种类型进行说明。

    电感耦合型。依据的是电磁感应定律,通过空间高频交变磁场实现耦合。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。工作频段包括:125kHz~135kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m,作用距离为10cm~20cm。

    电感有向耦合型。依据的是电波的空间传播规律发射出去的电波,碰到目标后反射,同时带回目标信息。电感有向耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。工作频段有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,作用距离为3m-l0m。

    为避免各国无线电频率使用标准不一,国际上大多遵守国际电信联合会(ITU)的规范。目前,RFID使用的频段有135KHz、13.56MHz、433.92MHz、860M~960MHz(UHF)、2.45GHz以及5.8GHz等6种。

    读写器通过自身天线发射出电波来诱导磁界内的电子标签,电子标签内的环形天线接受读写器的电感信号后耦合,完成信息交换。无源电子标签凭借环形天线上的感应电流获得能量,启动标签控制电路和射频电路,发送出电子标签存储器(IC芯片)内的数据。有源标签主动发送频率信号。读写器的CPU(CentralProcessingUnit)通过环形天线接受标签发射出信号进行解码后,通过读写器的终端将信息发送到计算机等应用系统,进行数据处理,最后应用系统得到所需要的信息,从而达到识别目的

RFID系统的基本结构和种类

    一、RFID系统的基本结构

    RFID系统一般由电子标签(Tag)、读写器(Reader)和信息处理系统三部分组成。电子标签主要是由IC芯片和天线(Antenna)构成。

    读写器由环形天线、控制模块和收发装置组成。分为手持和固定两种,收发装置和计算机或编程逻辑控制器(PLC)连接从而实现相互信息交换。

    当电子标签进入可识别区域后,读写器通过接收标签发出的无线电波接收读取数据。最常见的是被动射频(PassiveTag,无源型标签)系统,当读写器在同一磁场区感应到RFID标签的电波时,读写器主动发出电波,标签从电波中获得电流能量激活标签中的IC芯片电路,

    RFID系统结构

    根据读写器的要求,标签传出相应数码信号给读写器,读写器把接收到的数码信号解密,转换成相关信息。由终端设备通过无线或有线(LANLocalAreaNetwork)传输给中央计算机处理这些数据,从而进行管控  。   

   二、电子标签的种类

    按照RFID标签的能量供给方式,RFID标签可分为有源标签和无源标签;按照RFID工作时使用的无线电频率,RFID系统可分为低频、高频、超高频和微频。有源的标签是通过标签内置电池的能量主动发送信息。电波识别距离较长,可达几十米或百米,内附高性能的传感器(sensor),使用寿命有限且价格较高,每个标签在10美元~15美元左右,由于内置电池,体积较大,不适用制作类似于身份证、交通卡等卡片标签。无源的标签是标签内没有电池,利用读取器发射电波通过磁场能量的耦合作用被动的发送信息。电波识别距离较短,可识别范围在几厘米到几米,由于标签内不含电池,对读取装置要求较高,需要较大功率的读取装置,使用寿命长且价格上比有源型便宜,每个标签在0.5美分~5美元,体积小,重量轻,可适用制作各种各样的卡片标签和各种商品以及防伪、食品安全等方面上使用。

RFID的基本原理

    一、RFID使用的电波

    在了解RFID的基本原理之前,有必要对RFID使用的电波进行说明。在电波法中,频率3000GHz以下的电波被定义为电波。电波分为长波、中波、短波、超短波(VHF)、极超短波(UHF),根据应用领域分配频段。

、无线射频技术通讯原理

    了解了RFID使用的电波后,对无线射频技术通讯原理的说明就会很容易。无线射频技术是起源于无线电波通讯原理,把数码信号转换成电波,传达信息是0和1的两个数值作为数码信号发送或接受。因此,无线射频的工作原理可分为以下三种类型:电感耦合型、电感有向耦合型、微波型。本文稿主要对前两种类型进行说明。

    电感耦合型。依据的是电磁感应定律,通过空间高频交变磁场实现耦合。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。工作频段包括:125kHz~135kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m,作用距离为10cm~20cm。

    电感有向耦合型。依据的是电波的空间传播规律发射出去的电波,碰到目标后反射,同时带回目标信息。电感有向耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。工作频段有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,作用距离为3m-l0m。

    为避免各国无线电频率使用标准不一,国际上大多遵守国际电信联合会(ITU)的规范。目前,RFID使用的频段有135KHz、13.56MHz、433.92MHz、860M~960MHz(UHF)、2.45GHz以及5.8GHz等6种。(RFID通常利用的频率参照表2)

    读写器通过自身天线发射出电波来诱导磁界内的电子标签,电子标签内的环形天线接受读写器的电感信号后耦合,完成信息交换。无源电子标签凭借环形天线上的感应电流获得能量,启动标签控制电路和射频电路,发送出电子标签存储器(IC芯片)内的数据。有源标签主动发送频率信号。读写器的CPU(CentralProcessingUnit)通过环形天线接受标签发射出信号进行解码后,通过读写器的终端将信息发送到计算机等应用系统,进行数据处理,最后应用系统得到所需要的信息,从而达到识别目的

    RFID的特点和展望

    一、非接触识别

    非接触识别是无线射频技术的最大亮点。条形码是在不受污染和破损的前提下,逐一读取数据信息;可是电子标签是利用无线电波技术,无论是装在箱子还是其他容器里,表面受到污染也没有关系,根据射频的种类,可识别读取信息。

    二、高信赖性和耐环境性

    标签与读写器之间无机械接触,避免了由于接触不良所造成的读写错误等操作,即使在标签上染上灰尘、油污(水)等外部恶劣环境下也不影响读写数据。

    三、可改写信息

    条形码录入的数据不可更改,电子标签不同于条形码,根据业务要求,可进行数据加写或改写。但是,也有不能加写或改写数据的,要根据使用的用途来决定。

    四、信息容量大

    标签信息容量可根据需要来决定,一般有96bit或128bit的信息量。

    现行的JAN/EAN/UPC条形码,其容量不过几十个字符,容量最大的二维条形码最多也只能存储千个数字,容量有限。未来物品所需储存的信息量大,RFID的容量完全可以满足。用一个形象的比喻,RFID能为全球每一粒大米付一个码,它能容纳2的96次方个码,即268亿个码。

    五、可一次性识别处理多个标签

    现行的条形码只能逐一读取信息,电子标签能防止标签之间出现数据干扰,因此,读写器可一次性识别处理多个标签。

    六、重复使用性

    由于标签为电子数据,可以反复被覆写,进行通信。因此,可以将回收的标签重复使用。如果是被动式标签,不需要电池就可以使用,不需要维护和保养。

    从目前的情况来看,RFID市场尽管已有了很大的发展,在商品防伪、汽车防盗、电子票证、食品药品安全监管、工农业生产管理、智能交通及现代物流和供应链管理等诸多领域得到了应用并被市场认可,但还是处于初级发展阶段。其未来市场发展潜力巨大,应用范围将涵盖从家庭、办公室、政府机关、各商业和服务等广泛领域,并会逐渐改变现今传统的商业模式,对未来社会的各个方面带来影响。同时,对物联网的发展也会起到积极的促进作用。

    然而,关于RFID技术还存在一些问题,如隐私权,如何由条形码向电子标签过渡,安全性、标签成本过高、国际标准的制定等问题。这些问题都在一定程度上阻碍了RFID的发展,只有解决了这些问题,RFID技术才能更好的推广和发展。目前,无线通讯、数据处理和网络技术已经基本成熟,在各国政府的推动下,RFID支持技术会日益完善,它将极大地促进相关应用产品性能的提高。任何一项技术的发展都有一个逐步成熟的过程,RFID也不会例外,它将成为继移动通讯、因特网之后的又一项影响全球经济与人们生活的新技术。

    目前在ESLS(电子货架标签系统),利用RFID技术和电子纸显示器技术等的研究,也是未来零售业的主流方向。


 

 


 

 
 
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