RFID電子標簽的定義

2020-02-27 11:35達越-編輯部

電子標簽又稱射頻標簽、應答器、數據載體;閱讀器又稱為讀出裝置、掃描器、讀頭、通信器、讀寫器(取決于電子標簽是否可以無線改寫數據)。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間(無接觸)耦合;在耦合通道內,根據時序關系,實現能量的傳遞和數據交換。

電子標簽是RFID技術的載體,RFID是Radio Frequency Identification的縮寫,術語為射頻識別。

工作頻率

-125KHZ

-13.56MHz

-915MHz

-2.45GHz

-5.8GHz

組成

最基本的電子標簽系統由三部分組成:

標簽(Tag):由耦合元件及芯片組成,每個標簽具有唯一的電子編碼,高容量電子標簽有用戶可寫入的存儲空間,附著        在物體上標識目標對象;

閱讀器(Reader):讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備,可設計為手持式或固定式;

天線(Antenna):在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

特性

數據存儲:與傳統形式的標簽相比,容量更大(1bit—1024bit),數據可隨時更新,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,可多目標識別、運動識別。

使用方便:體積小,容易封裝,可以嵌入產品內。

安全:專用芯片、序列號唯一、很難復制。

耐用:無機械故障、壽命長、抗惡劣環境。   

感應效果:比一般的要好很多。

歷史                                               

1937年,美國海軍研究試驗室(U.S. Naval Research Laboratory(NRL))開發了敵我識別系統(Identification Friend-or-Foe(IFF) system),來將盟軍的飛機和敵方的飛機區別開來。這種技術后來在50年代成為現代空中交通管制的基礎。并且是早期RFID技術的萌芽,而優先地應用在軍事、實驗室等。

60年代后期和70年代早期,電子物品監控(Electronic Article Surveillance(EAS))系統,就是常見的商場防盜系統。

80年代,早期商業應用,包括鐵路和食品。

90年代,開始標準化,并提出了EPC的理念,全球每個物品唯一識別。

核心技術

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。

RFID電子標簽是一種突破性的技術:“第一,可以識別單個的非常具體的物體,而不是像條形碼那樣只能識別一類物體;第二,其采用無線電射頻,可以透過外部材料讀取數據,而條形碼必須靠激光來讀取信息;第三,可以同時對多個物體進行識讀,而條形碼只能一個一個地讀。此外,儲存的信息量也非常大?!?/span>

工作原理

RFID技術的基本工作原理并不復雜:標簽進入磁場后,接收解讀器發出的射頻信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(PassiveTag,無源標簽或被動標簽),或者主動發送某一頻率的信號(ActiveTag,有源標簽或主動標簽);解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。

RFID(射頻識別)系統由兩部分組成:讀/寫單元和電子收發器。閱讀器通過天線發出電磁脈沖,收發器接收這些脈沖并發送已存儲的信息到閱讀器作為響應。實際上,這就是對存儲器的數據進行非接觸讀、寫或刪除處理。

從技術上來說,“智能標簽包含了包括具有RFID射頻部分和一個超薄天線環路的RFID芯片的RFID電路,這個天線與一個塑料薄片一起嵌入到標簽內。通常,在這個標簽上還粘一個紙標簽,在紙標簽上可以清晰地印上一些重要信息。當前的智能標簽一般為信用卡大小,對于小的貨物還有4.5×4.5cm尺寸的標簽,也有CD和DVD上用的直徑為4.7厘米的圓形標簽。

與像條形碼或磁條等其他ID技術相比較而言,收發器技術的優勢在于閱讀器和收發器之間的無線鏈接:讀/寫單元不需要與收發器之間的可視接觸,因此可以完全集成到產品里面。這意味著收發器適合于惡劣的環境,收發器對潮濕、骯臟和機械影響不敏感。因此,收發器系統具有非常高的讀可靠性、快速數據獲取,最后一點也是重要的一點就是節省勞力和紙張。

中國標準

中國電子標簽標準的問題一直是國內外關注的焦點問題,也是關乎到能否盡快推動中國RFID產業快速發展的核心問題。2006年6月26日在北京召開的電子標簽標準工作組工作會議上獲悉:2007年經過共同的努力,中國電子標簽組已經提出了13.56MHz射頻識別標簽基本電特性、13.56MHz射頻識別讀/寫器規范、RFID標簽物理特性,三個標準的技術文件。

2008年準備完成工作包括:840-845MHz、920-925MHz頻率的標簽的標準草案、13.56MHz/射頻識別標簽基本電特性的測試方法、13.56MHz射頻識別讀/寫器測試方法、RFID標簽物理特性測試方法的標準草案。

出席本次電子標簽工作組會議的有工信部科技司和產品司有關的主管領導。會議由電

子標簽標準工作組組長張琪女士主持。各專題組負責人均在會議上對2007年工作進行了全面的總結,并報告了2008年電子標簽標準制定的工作。在會議的總結發言中,張琪組長明確指出:電子標簽的標準問題是關乎到RFID產業和整個行業發展的核心問題,在過去的一年里,大家求真務實地做了很多的工作,付出了大量的努力。雖然,在工作過程中碰到了很多問題,但是,中國具有廣闊的 RFID應用市場,所以,必須要制定出自己的標準。2008年電子標簽工作組的各專題組必須要加快推進各項工作。

出席本次會議的工業和信息化主管產業和標準的有關司局的領導,也在會上表示:會積極支持電子標簽工作組的各項工作,以推進中國RFID產業的快速發展。會上電子標簽工作組下發了“關于發布電子標簽標準工作組技術指導文件的通知”以促進加速電子標簽標準制定的工作。

2013年第18號中國國家標準公告,GB/T 29768-2013 《信息技術 射頻識別800/900MHz空中接口協議》正式發布 [2] 。我國自主創新的超高頻國家標準正式發布實施。

應用

電子標簽作為數據載體,能起到標識識別、物品跟蹤、信息采集的作用。在國外,電子標簽已經在廣泛的領域內得以應用。 電子標簽、讀寫器、天線和應用軟件構成的RFID系統直接與相應的管理信息系統相連。每一件物品都可以被準確地跟蹤,這種全面的信息管理系統能為客戶帶來諸多的利益,包括實時數據的采集、安全的數據存取通道、離線狀態下就可以獲得所有產品信息等等。在國外,RFID技術已被廣泛應用于諸如工業自動化、商業自動化等眾多領域。應用范圍包括:

1、防偽:通過掃描,詳盡的物流記錄就生成了。

2、生產流水線管理

電子標簽在生產流水線上可以方便準確地記錄工序信息和工藝操作信息,滿足柔性化生產需求。對工人工號、時間、操作、質檢結果的記錄,可以完全實現生產的可追溯性。還可避免生產環境中手寫、眼看信息造成的失誤。

3、倉儲管理

將RFID系統用于智能倉庫貨物管理,有效地解決了倉儲貨物信息管理。對于大型倉儲基地來說,管理中心可以實時了解貨物位置、貨物存儲的情況,對于提高倉儲效率、反饋產品信息、指導生產都有很重要的意義。它不但增加了一天內處理貨物的件數,還可以監看貨物的一切信息。其中應用的形式多種多樣,可以將標簽貼在貨物上,由叉車上的讀寫器和倉庫相應位置上的讀寫器讀寫;也可以將條碼和電子標簽配合使用。

4、銷售渠道管理

建立嚴格而有序的渠道,高效地管理好進銷存是許多企業的強烈需要。產品在生產過程中嵌入電子標簽,其中包含惟一的產品號,廠家可以用識別器監控產品的流向,批發商、零售商可以用廠家提供的讀寫器來識別產品的合法性。

5、貴重物品管理

還可用于照相機、攝像機、便攜電腦、CD隨身聽、珠寶等貴重物品的防盜、結算、售后保證。其防盜功能屬于電子物品監視系統(EAS)的一種。標簽可以附著或內置于物品包裝內。專門的貨架掃描器會對貨品實時掃描,得到實時存貨記錄。如果貨品從貨架上拿走,系統將驗證此行為是否合法,如為非法取走貨品,系統將報警。

買單出庫時,不同類別的全部物品可通過掃描器,一次性完成掃描,在收銀臺生成銷售單的同時解除防盜功能。這樣,顧客帶著所購物品離開時,警報就不會響了。在顧客付賬時,收銀臺會將售出日期寫入標簽,這樣顧客所購的物品也得到了相應的保證和承諾。

6、圖書管理、租賃產品管理

在圖書中貼入電子標簽,可方便的接收圖書信息,整理圖書時不用移動圖書,可提高工作效率,避免工作誤差。

7、其他如物流、汽車防盜、航空包裹管理等。

揀貨系統

揀貨系統原理

電子標簽揀貨系統(ComputerAssistedPickingSystem),其工作原理是通過電子標簽進行出庫品種和數量的指示,從而代替傳統的紙張揀貨單,提高揀貨效率。電子標簽在實際使用中,主要有兩種方式——DPS和DAS。

DPS(DigitalPickingSystem)

方式就是利用電子標簽實現摘果法出庫。首先要在倉庫管理中實現庫位、品種與電子標簽對應。出庫時,出庫信息通過系統處理并傳到相應庫位的電子標簽上,顯示出該庫位存放貨品需出庫的數量,同時發出光、聲音信號,指示揀貨員完成作業。DPS使揀貨人員無需費時去尋找庫位和核對商品,只需核對揀貨數量,因此在提高揀貨速度、準確率的同時,還降低了人員勞動強度。采用DPS時可設置多個揀貨區,以進一步提高揀貨速度。

DPS一般要求每一品種均配置電子標簽,對很多企業來說,投資較大。因此,可采用2種方式來降低系統投資。一是采用可多屏顯示的電子標簽,用一只電子標簽實現多個貨品的指示;另一種是采用DPS加人工揀貨的方式:對出庫頻率最高的20%-30%產品(約占出庫量50%-80%),采用DPS方式以提高揀貨效率;對其他出庫頻率不高的產品,仍使用紙張的揀貨單。這兩種方式的結合在確保揀貨效率改善的同時,可有效節省投資。

DASDigitalAssortingSystem

方式是另一種常見的電子標簽應用方式,(電子版以下略)根據這些信息可快速進行分揀作業。同DPS一樣,DAS也可多區作業,提高效率。

電子標簽用于物流配送,能有效提高出庫效率,并適應各種苛刻的作業要求,尤其在零散貨品配送中有絕對優勢,在連鎖配送、藥品流通場合以及冷凍品、服裝、服飾、音像制品物流中有廣泛應用前景。而DPS和DAS是電子標簽針對不同物流環境的靈活運用。一般來說,DPS適合多品種、短交貨期、高準確率、大業務量的情況;而DAS較適合品種集中、多客戶的情況。

無論DPS還是DAS,都具有極高的效率。據統計,采用電子標簽揀貨系統可使揀貨速度至少提高一倍,準確率提高10倍。

中國市場

中國電子標簽市場處于啟動期,各地紛紛開展基于電子標簽的應用工作,主要應用于物流管理領域,醫療產業,貨物和危險品的追蹤管理監控,民航行李包裹管理,強制性的檢驗產品,證件防偽,路橋的不停車收費,電子門票等方面。

電子標簽產業鏈包括標準制訂、芯片設計與制造、天線設計與制造、芯片封裝、讀寫設備開發與生產系統集成和數據管理軟件平臺以及應用系統開發等7個方面。

在標準制訂方面,到2006年中國已經制定了《集成電路卡模塊技術規范》、《建設事業IC卡應用技術》等應用標準。2006年12月,關于RFID動物應用的推薦性國家標準《動物射頻識別代碼結構》正式實施。2007年4月20日,信息產業部《關于發布800/900MHz頻段射頻識別(RFID)技術應用試行規定的通知》出臺。

開源項目

開源軟件無線電技術對無線電的行行業業影響頗深,電子標簽也不例外。GNU Radio 是免費的軟件開發工具套件。它提供信號運行和處理模塊,用它可以在易制作的低成本的射頻(RF)硬件和通用微處理器上實現軟件定義無線電。這套套件廣泛用于業余愛好者,學術機構和商業機構用來研究和構建無線通信系統。GNU Radio 的應用主要是用 Python 編程語言來編寫的。但是其核心信號處理模塊是C++在帶浮點運算的微處理器上構建的。因此,開發者能夠簡單快速的構建一個實時、高容量的無線通信系統。盡管其主要功用不是仿真器,GNU Radio 在沒有射頻 RF 硬件部件的境況下支持對預先存儲和(信號發生器)生成的數據進行信號處理的算法的研究。


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