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RFID簡介及業務應用執行個體

作者:印迹

RFID簡介RFID

RFID(射頻識别:Radio Frequency Identification)俗稱“電子标簽”,是一種非接觸式的自動識别技術,它通過射頻信号自動識别目标對象并擷取相關資料,識别工作無須人工幹預,作為條形碼的無線版本,RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、标簽上資料可以加密、存儲資料容量更大、存儲資訊更改自如等優點,其應用将給零售、物流等産業帶來革命性變化。

RFID的應用發展史

RFID這一技術最早可以追溯到20世紀40年代,它源自對雷達技術的改進和應用,當時還隻是局限在軍事領域。在二戰時期,英國空軍率先在飛機上使用了這一技術,主要用于分辨敵方飛機與自方飛機。一直發展到今天,RFID仍被廣泛應用在商業航空領域。

1948年,哈裡·斯托克曼在IEEE的前身——無線電工程師協會(IRE)的論文集上發表了“利用反射功率的通訊”一文,正是這篇論文奠定了RFID技術的理論基礎。

20世紀60年代,科研人員開始針對RFID開發新應用,商品電子螢幕便是在這一時期發明出來的,它是RFID技術實作的第一個商業應用系統。

到了20世紀90年代,RFID逐漸獲得一些企業内部的采用。也是在這一時期,RFID技術在美國的公路自動收費系統中得到廣泛應用。1991年,美國俄克拉荷馬州出現了世界上第一個開放式公路自動收費系統,使得交通擁堵問題得到明顯緩解。1999年,美國麻省理工學院(MIT)首次提出“物聯網”這一概念,其構想的關鍵思路便是給所有物品提供一個電子編碼,進而實作對所有物體的唯一辨別。

2003年,全球知名超市零售巨頭沃爾瑪宣布于2005年開始使用基于RFID技術的EPC系統,随後聯合利華、寶潔、卡夫、可口可樂、吉列、強生等跨國巨頭紛紛選擇跟進,RFID電子标簽開始大量出現在貨箱上。作為全球最大的連鎖超市,沃爾瑪的這一決定極大地推動了RFID技術的市場普及。

進入21世紀後,RFID終于進入了快速增長期。随着應用面的不斷拓展,RFID的标準化問題受到了空前重視,各種新型産品形态不斷湧現。同時,由于電子标簽的成本不斷降低,RFID開始進入各行各業,并從企業内部走向大衆的日常生活場景。

RFID基本組成

射頻标簽實體上由三部分組成:标簽(tag)、天線、讀寫器。

标簽(Tag):由耦合元件及晶片組成,每個标簽有唯一的電子編碼,高容量電子标簽有使用者寫入區,附着在物體上辨別目标對象;

讀寫器(Reader):讀取(有時還可以寫入)标簽資訊的裝置,可設計為手持式或固定式;

天線(Antenna):在标簽和讀取器間傳遞射頻信号。

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  标簽内的天線及ID晶片封裝好的電子标簽天線、讀寫器和手持終端

RFID特點

資料存儲:與傳統形式的标簽相比,容量更大(1bit—1024bit),資料可随時更新,可讀寫;

讀寫速度:與條碼相比,無須直線對準掃描,讀寫速度更快,可多目辨別别、運動識别;

使用友善:體積小,容易封裝,可以嵌入産品内;

安全:專用晶片、序列号惟一、很難複制;

耐用:無機械故障、壽命長、抗惡劣環境。

RFID工作原理

RFID技術的基本工作原理并不複雜:由閱讀器通過發射天線發送特定頻率的射頻信号,當電子标簽進入有效工作區域時産生感應電流,進而獲得能量、電子标簽被激活,使得電子标簽将自身編碼資訊通過内置射頻天線發送出去;閱讀器的接收天線接收到從标簽發送來的調制信号,經天線調節器傳送到閱讀器信号處理子產品,經解調和解碼後将有效資訊送至背景主機系統進行相關的處理;主機系統根據邏輯運算識别該标簽的身份,針對不同的設定作出相應的處理和控制,最終發出指令信号控制閱讀器完成相應的讀寫操作。

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分類

(1)低頻(LF)

其中,低頻RFID所使用的頻率一般為125KHz-134KHz,波長約為2500m。這一頻段采用電感耦合的方式來工作,即讀寫器線圈和感應器線圈間存在的變壓器耦合作用。相較于其他頻段類型,低頻RFID具有穿透性好、傳輸距離近、容量小、單目标讀取等特性。受低頻特性與成本等因素的影響,常見的應用場景有畜牧業管理、動物辨別、汽車防盜、自動停車場收費、門禁等等。

(2)高頻(HF)

高頻RFID的工作頻率一般為 13.56MHz ,該頻率的波長大約為 22m,也是通過電感耦合的方式進行能量供應和資料傳輸。高頻RFID可以同時實作多目标讀取,該頻段在全球實作了标準統一。在高頻RFID中最常見的應用便是大衆熟知的智能卡,包括第二代身份證也是使用這一頻段。此外,高頻RFID在圖書管理、瓦斯鋼瓶管理、物流等場景中應用非常普遍。

(3)超高頻(UHF)

超高頻RFID常用的頻率有433MHz、868-950MHz。通過電磁耦合的方式進行能量和資訊的傳輸。這一頻段RFID的讀取距離較遠,需要通過天線布置配合來定制讀寫區域。目前,UHF RFID的标準化與産業鍊發展迅猛,已經成為RFID體量最大的市場,在鞋服、物流、零售交通、醫療等領域有着廣泛的應用。

(4)微波

微波RFID系統頻段在1GHz以上,常用的有2.45GHz與5.8GHz頻段,一般采用電磁反向散射方式進行工作,電子标簽通常采用有源供電方式,工作原理與藍牙、WIFI類似,需要一個基站發射與接收信号,然後識别标簽的資訊,RFID标簽就是一個帶身份識别的節點。微波RFID對環境的敏感性很高,一般應用于行李追蹤、移動車輛識别、集裝箱管理、供應鍊管理等領域。

(1)有源電子标簽

其中,有源電子标簽通過外接電源供電,能主動向讀寫器發送信号,傳輸距離更遠、速率更高,通常在微波頻段使用,超高頻頻段亦有少量應用。目前,有源電子标簽的應用并不多,主要場景有用RFID進行定位、以及早交通、高速公路上對車輛進行識别等等。

(2)無源電子标簽

無源電子标簽通過讀寫器讀取天線發出的無線電磁波,再在标簽内部産生信号傳輸,有着體積小、讀取距離近、穩定性高等特點,通常在低頻RFID和高頻RFID系統中使用,超高頻RFID系統中也有部分應用。無源電子标簽日常中最常見的應用是各類智能卡,包括第二代身份證。

(3)半有源電子标簽

半有源電子标簽通常處于休眠狀态,當标簽進入讀寫器識别範圍便會被激活而進入工作狀态。半有源RFID系統工作時,需要在不同位置安置多個讀寫器用于激活半有源RFID标簽,适合在既有定位需求,又有資訊采集與傳輸需求的頻率信号大範圍覆寫的場合中使用。

(1)電子标簽企業重生産

RFID電子标簽的市場需求量極大,并一直保持着快速增長的态勢。近年來,尤其UHF标簽的标準化程度越來越高。是以,為了滿足龐大的市場需求,電子标簽廠商們更注重的是生産環節。

(2)讀寫裝置定制化

相較于電子标簽産品,讀寫裝置的數量要少許多。根據應用場景的不同,讀寫裝置的定制化現象十分普遍。是以,讀寫裝置的産業連結清單現出明顯的方案化特征。

(3)标簽+讀寫裝置+應用軟體的內建方案玩家越來越多

在RFID産業鍊中,提供标簽+讀寫裝置+應用軟體的內建方案玩家越來越多,這主要是由市場環境造成的。主要展現在兩個方面,第一個方面是做單品的玩家越來越多,在激烈的市場競争下,行業的利潤變薄,企業需要豐富自身産品線,以此保障經營利潤。第二個方面在于物聯網客戶需求的轉變,它們需要技術供應商提供更完整的方案。

RFID分類

根據有無電源而區分為Passive和Active兩種:

Passive Tag (被動式):

Passive感應器本身并無電源,其電源是來自Reader,由Reader發射一頻率使感應器産生能量而将資料回傳給Reader,體積比較輕薄短小并且擁有相當長的使用年限,感應的距離較短。

Active Tag (主動式):價格較高,因内建電池,是以體積比Passive tag大,有使用之年限、較長的感應距離 。

根據頻率的高低,大緻上可分為LF、HF、UF三類:

低頻率(Low Frequency):100~500KHz 低頻率的感應距離較短以及讀取速度較慢,以125KHz為主,穿透能力好;

高頻率(High Frequency):10~15MHz 高頻率的感應距離略長,讀取速度也較低頻率來的快,以13.56MHz為主;

超高頻率(Ultra High Frequency/Microwave):介于850~950MHz(UHF)以及2.45GHz之間,感應距離最長,速度也最快,穿透性差。

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rfid日常應用

1、物流:物流過程中的貨物追蹤,資訊自動采集,倉儲應用,港口應用,快遞。

2、零售:商品的銷售資料實時統計,補貨,防盜 。

3、制造業:生産資料的實時監控,品質追蹤,自動化生産。

4、服裝業:自動化生産,倉儲管理,品牌管理,單品管理,管道管理 。

5、醫療:醫療器械管理,病人身份識别,嬰兒防盜。

6、身份識别:電子護照,身份證,學生證等各種電子證件。

7、防僞:貴重物品(煙,酒,藥品)的防僞,票證的防僞等。

8、資産管理:各類資産(貴重的或數量大相似性高的或危險品等)。

9、交通:高速不停車,計程車管理,公共汽車樞紐管理,鐵路機車識别等 。

10、食品:水果,蔬菜,生鮮,食品等保鮮度管理。

11、動物識别:訓養動物,畜牧牲口,寵物等識别管理。

12、圖書館:書店,圖書館,出版社等應用。

13、汽車:制造,防盜,定位,車鑰匙。

14、航空:制造,旅客機票,行李包裹追蹤 。

15、軍事:裝備,物資,人員,卡車等識别與追蹤。

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rfid日常生活應用執行個體

1、 NFC

NFC是近場通信(Near Field Communication.NFC),又稱近距離光線通信,是種知距離的高 頻無線通信技術,允許電子裝置之間進行非接觸式 點對點資料傳輸(在十厘米内) 交換資料。這個技 術由免接觸式射頻識别(RFID) 濱變而來,并向下 相容RFID。

2、智能圖書館

1)智能圖書管理系統

2)自助還書系統

3)防盜門禁

智慧圖書館= 圖書館+物聯網+ 雲計算+ 智慧化裝置。智能圖書館亦稱為智慧圖書館,是把智能技術運用在圖書館建設之中形成的一種現代化建築,是智能建築與高度自動化管理的數字圖書館的有結合和創新。

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3、物流追蹤

1)包裹追蹤

2)電子物品監控

物流追蹤(Logistics Tracking)原本是物流企 業用來追蹤内部物品流向的一種手段,現在向客戶開放任其查詢成為一種增值服務,道常還是一項免費的服務。

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4、一卡通系統

1)校園卡

2)公交卡

使用者使用同一張非接觸感應卡或使用手機中特制的SIM。使用範圍非常廣泛門禁、考勤、就餐、消費、停車場出入,巡邏簽到、會議簽到,電梯使用等多種功能。

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