Click here to jump to main page content

 

RFID基本知识介绍

电子标签,是一种应用高科技微电子技术制作的电子化标签,也叫智能电子标签, 或称射频 标签。其核心采用了射频识别技术和半导体存储技术而制造的容量较小的 RFID芯片。这里简要介绍如下:
1、电子标签的特性: 作为条形码的无线版本, RFID 标签技术具有条形码所不具备的许多优点:★数据存储:与传统形式的标签相比,容量更大( 1bit - 1024bit ),数据可随时更新,可读写。★读写速度:与条码相比,无须直线对准扫描,读写速度更快,可多目标识别、运动识别。★使用方便:体积小,容易封装,还可以嵌入产品内。★安全:专用芯片、序列号惟一、很难复制。★耐用:防水、抗污染、耐高温、无机械故障、寿命长、抗恶劣环境。★读取距离大、存储信息更改自如、标签数据可加密传送等。
2 、技术原理: 电子标签的硬件主要包括标签 (Tag) 、阅读器 (Reader) 和天线 (Antenna) 三个部分。通常,标签是一种以低功耗 CPU 为核心的“传感器”,它包含有无线耦合元件及集成电路芯片,并附着在被识别的物品上。每个标签都可以写入一个用来识别的惟一数据代码,它通过电磁辐射获得读写信息所需的能源;阅读器是一种用来读取标签数据代码信息的无线电射频收发装置,有时也可以用作写入标签的数据代码信息,它分为手持式和固定式两种,其工作频率又分为低频 (100 ~ 150kHz) 、高频 (10MHz~15MHz) 和超高频 (850~950MHz 及 2.4~5GHz 的微波段 ) 多个频段,可根据实际使用要求加以选择,见表 1 ;天线则是用来传递标签和阅读器之间的无线电射频信号,针对不同的物品可以采用不同形式和规格的天线,以达到更佳的信号传递功能。

电子标签能够对每一个单件物品进行识别和跟踪,是因为每一个电子标签都有一个惟一的识别码。因此,电子标签也必须要制订一套与目前条形码所采用的诸如 JAN 码、 EAN 码、 UPC 码和 ISBN 码等编码体系有所不同的编码标准。目前,国际标准还没有得到统一,正在生产和使用的编码标准,均参照日本和美国为代表的两大标准体系。例如日本 UID 编码标准已经被电子、信息和印制行业的 300 多家企业所采纳;而美国制订的编码标准亦有全球最大零售商沃尔玛连锁集团、 Tesco 等美、英及欧洲等地 100 多家公司采用。

典型的 RFID 系统由电子标签、收发天线、读写器以及用户的数据交换、管理系统等组成,见图 1 。小功

率读写器通常由无线收发模块、内置天线、控制模块及接口电路等部件构成一体化机具,具有体积小巧、手持移动灵活、使用方便等特点,适用于在距电子标签 2 ~ 15cm 的近距离范围传输数据;大功率读写器的天线尺寸一般比较大,天线产生的交变电磁场能量也比较强,

从设备的稳定性考虑,机具中的电子元器件已经不宜再整合在天线的物理环路中,而是将天线独立做成机具的一个传感单元,其调制的 RF 信号必须采用与接口严格匹配的专用高频电缆来传输。电子标签内不需要外加电源,其工作的能量是由读写器发出的射频载波信号提供。电子标签由内部的感应天线用于接收读写器发出的射频信号,经内部整流并给储能电容充电。电容电压经过稳压限压后作为工作电压。数据处理部分的作用,是从接收到的射频脉冲中解调出数据并送至控制逻辑单元。控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或其它操作。 EEPROM 用来存储电子标签的 ID 号及其它用户数据。需要说明的是,一部分型号的电子标签也与 RFid 卡一样,具有智能读写、防冲突以及加密通信的能力。

表 1: RFID主要频段标准及特性

低频段

(KHz)

高频段

(MHz)

超高频

(MHz)

微波频 (GHz)

频率

125-134

13 .56

JM 13.56

868 ~ 915

2.45 以上

市场

比率

74%

17%

2003 引入

6%

3%

读取

距离

1.2M

1.2M

1.2M

4M( 美国 )

15M( 美国 )

速度

中等

较快

很快

潮湿

环境

无影响

无影响

无影响

影响较小

影响较大

方向性

无指向

无指向

无指向

宽指向

窄指向

全球适用

欧盟美国等

欧盟国家等

ISO

标准

11784/85

14223

18000-3.1

14443

18000-3/2 15693,A,B和C

EPC CO,

C1,C2,G2

18000-4

应用

范围

门禁、固定设备、物流管理

图书馆、产品跟踪、货架、运输

空运、邮局、医药、烟草

公路交通、货架、卡车、拖车跟踪

收费站、集装箱


3 、电子标签与条码相比的优势 :和传统条形码识别技术相比,电子标签有以下优势: 1 快速扫描:条形码一次只能有一个条形码受到扫描;标签辨识器可同时辨识读取数个 RFID 标签。 2 体积小型化、形状多样化: RFID 标签在读取数据精度上并不受尺寸大小与形状限制,不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外, RFID 标签更可往小型化与多样形态发展,以适应于不同应用条件和环境苛刻的产品。 3 抗污染能力和耐久性:传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染, RFID 电子标签一般采用柔性塑料或者化纤基材 ( 也可以使用纸质基材 ) ,对水、油和化学药品等物质具有很强的抵抗性。另外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上,所以其表面的印刷代码特别容易受到污染和折损; RFID 标签是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。 4 可重复使用:现今的条形码印刷上去之后就无法更改, RFID 标签则可以重复地新增、修改、删除 RFID 标签内储存的数据,方便信息的更新。 5 穿透性和无屏障阅读:即使看不见也可以方便地读写;可以在多种复杂环境中工作;在被覆盖的情况下, RFID 能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信,例如,将电子标签置于物品的包装盒内侧,而在对应的外测仅示出读取位置即可。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。 6 数据的记忆容量大:二维的条形码最大的容量也仅可储存 2 至数百字节, RFID 标签最大容量目前可达到数 KB 甚至上 Mb 。随着记忆载体的发展,数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大,对卷标所能扩充容量的需求也相应增加,这是常规标签根本无法实现的。 7 安全性:由于 RFID 承载的是电子式信息,其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。 8 远距离操作: RFID 因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目,因此它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率,还可以让销售企业和制造企业互联,从而更加准确地接收反馈信息,控制需求信息,优化整个供应链。
4 、电子标签的应用: 电子标签作为物品的数据载体,可以非常方便的通过非接触空间感应方式,与收发天线、读写器和相关应用软件等构成的 RFID 系统,直接与用户相应的管理信息系统相连能起到标识识别、物品跟踪、信息采集的作用,每一件物品都可以被准确地跟踪。这种全面的信息管理系统能为客户带来诸多的利益,包括实时数据的采集、安全的数据存取通道、离线状态下也可以获得所有产品信息等等。目前, RFID 技术已被广泛应用于诸如工业自动化、商业自动化、办公或管理自动化等众多领域。应用范围包括: 1 、防伪:只要通过机具对附置在物品上电子标签进行扫描,详尽的物品记录就会在远少于 1 秒时间内生成和传输到用户系统中进行比较,真伪也就一目了然。 2 、生产流水线管理:电子标签在可以方便准确地记录生产流水线上工序信息和工艺操作信息,以便满足柔性化生产需求。对工人工号、时间、操作、质检结果的记录,可以完全实现生产的可追溯性。还可避免生产环境中手写、眼看信息造成的失误。 3 、仓储管理:将智能标签系统用于仓库货物管理,可有效地解决仓储货物信息检测和管理。对于大型仓储基地来说,管理中心可以实时了解货物位置、货物存储的情况,对于提高仓储效率、反馈产品信息、指导生产都有很重要的意义。其中,应用的形式又可以多种多样,例如,可以将标签贴在货物上,读写器可以设置在叉车上或者仓库相应位置上的读写器读写;也可以将条码和电子标签配合使用。 4 、销售渠道管理:建立严格而有序的渠道,高效地管理好进销存是许多企业的强烈需要。产品在生产过程中嵌入电子标签,其中包含惟一的产品号,厂家可以用识别器监控产品的流向,批发商、零售商可以用厂家提供的读写器来识别产品的合法性。 5 、贵重物品管理:还可用于照相机、摄像机、便携电脑、 CD 随身听、珠宝等。贵重物品的防盗、结算、售后保证。其防盗功能属于电子物品监视系统( EAS )的一种。标签可以附着或内置于物品包装内。专门的货架扫描器会对货品实时扫描,得到实时存货记录。如果货品从货价上拿走,系统将验证此行为是否合法,如为非法取走货品,系统将报警。买单出库时,不同类别的全部物品可通过扫描器,一次性完成扫描,在收银台生成销售单的同时解除防盗功能。这样,顾客带着所购物品离开时,警报就不会响了。在顾客付账时,收银台会将售出日期写入标签,这样顾客所购的物品也得到了相应的保证和承诺。 6 、图书、租赁产品管理:在图书中贴入电子标签,可方便的接收图书信息,整理图书时不用移动图书,可提高工作效率,避免工作误差。 7 、其他如物流、汽车防盗、航空包裹管理:如沃尔玛连锁集团公布了电子标签使用的时间表,要求近 100 家供应商在 2005 年 1 月之前向其配送中心发送的货柜和包装箱必须使用电子标签。这使得电子标签一夜之间成为近年物品流通领域中最热门的词汇之一,这同时也标志着今后电子标签将全面取代条形码。

目前在我国电子标签主要应用于以下领域:( 1 )、物流管理;生产线自动化;仓储管理;铁路运输监控;民航行李 / 速递包裹管理;图书 / 文档管理;强制检验产品(如压力容器)管理等;( 2 )、防伪领域:商品防伪、证件防伪等;( 3 )、金融收费:公路(不停车)自动收费、电子票证及小额支付、门票证等。( 4 )、其它:汽车防盗、物品跟踪等。 随着中国信息化建设的进一步推进,电子标签在我国有着广阔的发展空间,未来具有规模需求的市场主要体现在:( 1 )、计量仪表(如水表、气表、热能表等),全国总量在 3000 万张以上;( 2 )、学生电子售票项目,目前发行量已达到 1000 万张;( 3 )、国家强检的特种设备器具(其中仅压气瓶全国拥有量就达 8000 多万个),每四年更换一次,国家强制检定的设备器具将达 1 亿台件以上;( 4 )、纳入国家强制认证( 3C 认证)、工业产品许可范围和食用农产品安全卫生认证产品,年生产数量数亿件,每年的需求量有几亿张;另外,中国各类证件、执照,年签发的数量在 5000 万件以上,如车辆各类证件、学生证等。

当各种各样物品在制造厂生产线“穿上”电子标签后,只要物品每一次经过诸如库房、货场、柜台等所有在天线有效控制距离范围的场所时,天线就会将电子标签中的数据信息发送到相关的读写器,读写器读到的数据信息通过计算机局域网迅速存人本地的数据库,完成物品信息记录的第一步。由于本地计算机局域网是和整个因特网连接在一起的,于是它就可以和世界上任何一个计算机系统相连,这就意味着,当制造商将一个产品送出厂门的时候,零售商通过这个系统就立即可以知道,同样,当一件物品被销售后,零售商也可以很快得知购买者的相关资料。

  专家们指出,电子标签应用前景十分广阔。对国内 500 强企业的调查报告表明:在今后 10 年中,诸如彩电、数码相机等电子消费品大约需要 8300 万个电子标签, 8 亿个卷烟类产品将会贴上电子标签,酒、糖类产品大概有 2 亿个电子标签,预防监测艾滋病以及肝炎的血袋跟踪监控系统也要挂上 47000 万个电子标签,加上公安部门即将启动的身份证 RFID 计划,这就意味着将有至少 50 亿个电子标签在各个领域中登场亮相。

它不仅在物流业上大显身手,而且还可以在生产制造和装配、行包处理、图书和药品管理、文档和身份识别、门禁控制、道路和门标收费、运动计时等各个领域大展宏图。专家预测,到 2015 年,电子标签的读写距离、存储容量、处理时间、识别能力等技术性能也将大幅度提升,成为企业和个人都用得起的识别帮手。

即将广泛应用的电子标签不仅仅代表一种先进的技术或者是一种先进的产品,它更是一场席卷全球产业界的革命,它给全人类来一种全新的商业模式和理念,为人们的工作和生活提供无与伦比的优质服务。

©2006 reformer Corporation.杭州立方自动化工程有限公司. 版权所有. 备案证书号