RFID是一種非接觸式的自動識別技術,它利用射頻信號通過電磁耦合或電感耦合兩種方式實現(xiàn)自動識別目標,并取得相關數(shù)據(jù)。標簽是RFID技術的核心部件。RFID標簽內(nèi)有一個發(fā)送應答機,當標簽進入射頻區(qū)域時會產(chǎn)生感應電流從而獲得能量。然后向RFID讀寫器發(fā)送特定信號,大部分標簽都有一個ID序列號(如SKU碼)。讀寫器在收到ID序列號后將信息傳到計算機數(shù)據(jù)庫從中檢索相關數(shù)據(jù),并按指令完成相關操作。RFID標簽也有可讀存儲器,用于存儲向不同閱讀器發(fā)生的信息,這部分信息用于對貼有標簽的物體進行識別。
RFID系統(tǒng)主要由三部分組成:
①電子標簽(Tag):由耦合元件及芯片組成,標簽含有內(nèi)置天線,用于和射頻天線間進行通信。
②讀寫器(Reader):讀取或寫入標簽信息。
③應用系統(tǒng):根據(jù)邏輯運算,通過讀寫器讀取或寫入射頻信號。
RFID系統(tǒng)具體結構如下圖:
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電子標簽
電子標簽主要由射頻芯片與天線組成:
(1)射頻芯片
芯片是大部分半導體產(chǎn)品的核心技術。其中射頻芯片可分為標簽芯片和讀寫器芯片。標簽芯片集成了除標簽天線以外的所有電路,一共包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶和存儲器單元等模塊。因此,對芯片的要求為輕、薄、小、穩(wěn)定性高和價格低。
從長遠來看,RFID芯片的設計及制造工藝的發(fā)展趨勢仍然是功耗更低、距離更遠、讀寫速度更快、可靠性和安全性更高,并且成本持續(xù)降低。對于國內(nèi)RFID芯片廠商,最重要的是芯片的穩(wěn)定性,包括生產(chǎn)工藝需要繼續(xù)改進。
(2)天線
天線是信號傳輸?shù)闹匾d體。RFID天線也分為標簽天線和讀寫器天線。
根據(jù)應用場景的不同,RFID標簽可能貼在不同形狀、不同規(guī)格的物體上,或者鑲嵌進物體內(nèi)部。另外,標簽天線承擔接受能量的作用,讀寫器天線承擔發(fā)射能量的作用,因此對天線的設計提出更加嚴格的要求。
天線主要實現(xiàn)的功能是傳輸最大的能量進出標簽芯片。需要仔細考慮天線和標簽芯片之間的匹配問題。以在零售商品中的應用為例,如帶寬為435MHz,2.45GHz和5.8GHz。天線必須滿足以下要求:天線體積足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上;有全向或半球覆蓋的方向性;提供最大最強的信號給標簽的芯片;無論物品是什么方向,天線的極化都能與讀寫器的詢問信號相匹配;具有魯棒性,且價格相對便宜。?
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讀寫器
RFID讀寫器從射頻頻率上分:低頻讀寫器、高頻讀寫器、超高頻讀寫器、雙頻讀寫器等。目前較為常見的應用到主要為超高頻讀寫器(UHF)。
近年來,超高頻讀寫器(UHF)主要應用于以下領域:倉儲物流管理、資產(chǎn)管理、圖書管理、交通管理、服裝管理、零售行業(yè)、產(chǎn)線自動化、人員管理等。
目前,市面上較為常見的超高頻讀寫器主要有:分體式固定讀寫器、一體式固定讀寫器、AGV小車讀寫器、工業(yè)嵌入式讀寫器、桌面發(fā)卡器、便攜式手持讀寫器等。
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應用系統(tǒng)(中間件)
RFID中間件扮演RFID標簽和應用程序之間的中介角色,可獨立于RFID讀寫器和電子標簽。RFID中間件又稱為RFID應用系統(tǒng),它可以加速RFID項目的開發(fā)進度,系統(tǒng)可以在更短時間內(nèi)投入使用。中間件可以整合不同型號RFID的數(shù)據(jù),對RFID的靈活性水平做到提升。中間件同時包含用于監(jiān)視和維護RFID系統(tǒng)的工具。另一個中間件的功能是過濾無效的射頻數(shù)據(jù)。
RFID中間件已應用于多個行業(yè),隨著國家對RFID技術的重視,為了保證RFID行業(yè)的健康發(fā)展,目前正在考慮建立RFID測試及認證機構。對于目前國內(nèi)RFID的行業(yè)標準,目前仍以國際通用的標準執(zhí)行,如ISO系列標準等。下圖為RFID標準體系的基本結構。隨著RFID技術廣泛的應用和我國自主技術不斷的發(fā)展,我國也會相繼推出適合我們自己國家的標準。
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RFID的技術優(yōu)勢
在RFID 技術廣泛應用之前,信息的記錄和傳輸主要靠條形碼,使用條形碼的優(yōu)點是配置靈活、整體成本較低,但是存在易污染、易破損,操作較為繁瑣等缺點,雖然RFID標簽和條形碼都是用來存儲產(chǎn)品的信息,但是,這兩種技術之間仍有以下區(qū)別:
RFID技術相對于條形碼技術存儲容量更大可達百萬字節(jié),抗污能力較強,可以做到更加小型化且讀寫速度較快,安全性也有保障可加密處理。
RFID所用材質多為PET材料,具有耐高溫、耐腐蝕等特性,而條形碼材質多為紙張,易受污染。
RFID外在形態(tài)可以做到小型化或者可以做成多個形態(tài),而條形碼多為標準尺寸。
RFID標簽可通過軟件進行數(shù)據(jù)加密,而條形碼只能讀取。
RFID讀寫器可以同時識別多個RFID標簽,條形碼只可以一次掃描一個。
RFID讀寫器可以穿透多種材質識別標簽,如:紙張、木材和塑料等非金屬或非透明材料,而條形碼必須近距離且沒有物體阻擋才能被識別。
RFID標簽可反復使用,添加或刪除數(shù)據(jù),而條形碼不能重復使用,只能使用一次。
在應用場景及應用領域,二者使用情況接近,但RFID標簽在零售業(yè)、圖書管理等行業(yè)在逐漸普及。
總體而言,RFID技術的主要優(yōu)勢為讀取速度較快、識別準確率較高。就貨物盤點而言,RFID技術可以幫助提高貨物盤點速度和準確率。因此,RFID技術在倉儲/零售行業(yè)將有大量應用。以倉儲物流為例,用條碼技術的貨物讀取速度為300件/小時,準確率在50%-80%的區(qū)間,庫存盤點的頻率為一年一次到四次,而使用RFID技術的讀取速度為700件/小時,準確率穩(wěn)定在97%-99%的區(qū)間,庫存盤點頻率可以提高到一周一次。