RFID近两年成为一个新鲜名词频繁出现,本文从现代识别技术不断发展的角度,分析RFID日渐成为识别技术领域关注焦点的原因,并通过RFID基础知识和广泛的应用介绍,来分析面对RFID技术的快速发展,如何理性看待并掌握它,如何运用RFID技术来创造价值,实现投资效益的最大化。\r\n
现代识别技术的分类\r\n
条码技术\r\n 条码技术最早出现在20世纪40年代,它是在计算机技术与信息技术基础上发展起来的一门集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的识别技术。条码技术的核心内容是利用光电扫描设备识读条码符号,从而实现机器的自动识别,并快速准确地将信息录入到计算机进行数据处理,以达到自动化管理的目的。\r\n条码则是由一组按规则排列的条、空及其对应字符组成的表示一定信息的符号。不同的码制,条码符号的组成 规则不同。目前,较常用的码制有EAN条码、UPC条码、二五条码、交插二五条码、库德巴条码、九三条码、 128条码等。\r\n
生物识别技术\r\n 生物识别技术始于70年代中期,生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。对生物特征进行取样,提取其唯一的特征并且转化成数字代码,并进一步将这些代码组成特征模板,人们同识别系统交互进行身份认证时,识别系统获取其特征并与数据可中的特征模板进行比对,以确定是否匹配。 \r\n基于生物特征,人们已经发展了手形识别、指纹识别、面部识别、发音识别、虹膜识别、签名识别等多种类别的识分类识别技术。目前人体特征识别技术市场上占有率最高的是指纹机和手形机,这两种识别方式也是目前技术发展中相对成熟的。\r\n
智能卡识别\r\n 智能卡已经深入到社会的各个角落,如:就餐卡、消费卡、信誉卡、交通卡、GSM卡等等。智能卡上的芯片处理能力也正以每年30~50%的速度提高,日新月异的卡片加密技术可保证卡上的数据隐私。电子商务的资金流的各支付环节也在采用智能卡这一支付手段。由电子钱包(e-wallet)、电子通道、电子银行(e-bank)、认证机构所组成的网上支付系统中,智能卡提供支付方案、提供在终端与网络上的可靠标识,对银行、电信公司和电子商务中其他主体间的资金流动,成为一种必然的交割机制。\r\n
RFID与EPC\r\n 无线电技术在自动识别领域的应用技术称为射频识别技术,即RFID(Radio Frequency Identification)。RFID并不是新技术,早在二战时它就被美军用于战争中识别自家和盟军的飞机。射频技术是对条码技术的改革和发展,回避了条码技术的一些局限性,解决了生物识别系统中处理效率缓慢,操作不便的实际问题;拓展了传统智能卡单条信息、近距离处理的特定使用领域,快速、防冲撞读取标签信息,奠定了大量信息的存储、改写和远距离的识别基础。近年来在物流、交通运输、安全认证、身份识别等行业的人员识别等应用方面显现出优越的应用前景。\r\nEPC(Electronic Product Code)是最近几年国际最新发展起来的一种全球统一标识体系。它不同于条形码的是将原来“对同一类物品的编码”改变为“对每一件物品的编码”。基于互联网和RFID技术的EPC系统,将构造一个实现全球物品信息实时共享的"物联网(Internet of Things)"。\r\nRFID/EPC在现代物流和供应链管理中将带来不可替代的好处,这一技术的出现,将会使在此之前这一领域所有技术相形见绌。\r\n\r\n
射频识别技术及特点\r\n 射频识别技术(RFID)是自动识别技术的一种,即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中RFID标签中一般保存有约定格式的编码数据,用以唯一标识标签所附着的物体。\r\n射频识别技术依其采用的频率不同可分为低频系统和高频系统两大类;根据电子标签内的有源与否,可分为有源系统和无源系统两大类;从电子标签内保存的信息注入方式,又可将其分成集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类。\r\n读写器通过天线发送出一定频率的射频信号;当RFID标签进入读写器工作场时,其天线产生感应电流,从而RFID标签获得能量被激活并向读写器发送出自身编码等信息;读写器接收到来自标签的载波信号,对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理;计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号;RFID标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑,\r\n控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。\r\n\r\n \r\n与传统的识别方式相比,RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理,且操作方便快捷,能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域,并被认为是条形码标签的未来替代品。 \r\n\r\n
包罗万象的RFID应用\r\n 按照工作频率的不同,RFID系统可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。每一种频率都有它的特点,被用在不同的领域。\r\n·低频系统:低频系统典型工作频率有125KHz和133KHz。低频标签一般为无源标签,其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。低频标签的典型应用有:动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗(带有内置应答器的汽车钥匙)等;\r\n·高频系统:高频系统典型工作频率为13.56MHz。该频段的射频标签一般也采用无源为主,其工作能量同低频标签一样,也是通过电感(磁)耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。阅读距离一般情况下在1米左右。其标签由于可方便地做成卡状,广泛应用于电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)、小区物业管理、大厦门禁系统等。中国HF频段方面的设计技术接近国际先进水平,并已经自主开发出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693标准的RFID芯片,并成功地应用于交通“一卡通”和第二代身份证等项目中;\r\n·超高频系统:超高频系统其典型工作频率有433.92MHz、862(902)MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m,典型情况为4~6m,最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线,只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签才可以被读/写,多标签识读功能是系统的一个重要特征。超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别,还可用于公路车辆识别与自动收费系统中; \r\n·微波系统:微波系统比较成功的产品相对集中在902MHz~928MHz工作频段上。微波射频标签的数据存储容量一般限定在2Kbits以内,其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指标有:1Kbits、128Bits、64Bits等。由Auto-ID Center制定的产品电子代码EPC的容量为90Bits。微波射频标签的典型应用包括移动车辆识别、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)、医疗科研等行业。 \r\n 不同频率的标签有不同的特点,例如低频标签比超高频标签便宜,节省能量,穿透废金属物体力强,工作频率不受无线电频率管制约束,最适合用于含水成分较高的物体,如水果等;超高频作用范围广,传送数据速度快,但是比较耗能,穿透力较弱,作业区域不能有太多干扰,适用于监测港口、仓储等物流领域的物品;而高频标签属中短距识别,读写速度也居中,产品价格也相对便宜,如应用在电子票证“一卡通”上。 \r\n\r\n
正确面对RFID热潮\r\n 从市场营销角度来看,企业不会为了单纯追求技术的先进而投资,企业的任何投入都要求足够的回报,对于RFID也是同样。作为专业从事RFID 技术推广应用的公司,我们更多认真研究的是如何运用RFID技术为企业创造价值,实现投资效益的最大化。\r\nRFID基于无线电载波通信技术,设备与标签之间的数据连接看不见、摸不着,存在许多不确定性因素,周围环境因素对系统的影响更大、更复杂,使用同样的产品很可能因为系统实施者技术水平的差别,存在成功或失败的两种可能。\r\n
RFID项目实施过程 \r\n RFID系统实施的完整过程需要经过以下步骤:1)用户业务分析;2)流程设计与重组;3)现场环境测试与应用模式确定;4)天线与标签 选型与设计;5)应用软件的设计与开发;6)硬件及系统的设计与开发; 7)网络系统的设计;8)软硬件安装;9)与现有系统集成及连接测试;10)人员培训;11)软硬件维护与支持。 \r\n
需要注意的环节\r\n 现场环境测试与应用模式确定、天线与标签选型与设计工作的好坏将直接影响到系统的最终性能。首先需要根据规划确定的业务流程,选择确定RFID的使用模式,然后,对实施现场环境开展测试,掌握实施现场电磁场环境的实际情况,分析其可能对系统产生的影响以及影响的强度。在以上工作的基础上,进一步开展标签和天线的选型,以及天线布置方案的设计工作。 \r\n 此外,要考虑使用环境条件对标签封装形式、尺寸的限制,包括外界电磁场因素的影响、标签附着物的材质对标签性能的影响,以及标签与读写设备之间的配合关系等等。不仅要选择适当数量、技术指标和类型的天线,还要将这些天线恰当地搭配布置才能保证标签的识读效果。必要时,还有可能针对应用的特殊需求,专门设计开发特制的设备。 \r\n RFID系统必不可少的还有中间件软件,其作用主要包括两个方面:其一, 操纵控制RFID读写设备按照预定的方式工作,保证不同读写设备之间 很好地配合协调;其二,按照一定的规则筛选过滤数据,筛除绝大部分冗余数据,将真正有效的数据传送给后台的信息系统。\r\n
风险的合理规避\r\n 现阶段,为了合理规避风险,RFID项目应用实施的过程可以遵循以下三个步骤:\r\n第一步,企业在决定实施RFID之前,首先要认清RFID,明确RFID跟公司的长远发展战略是否相吻合,避免盲目屈从。\r\n第二步工作是测试。一旦企业对RFID有了科学的评估,就可以考虑实施了,这时候最重要的工作是选择合适的合作伙伴进行小范围的测试。\r\n第三步是全面实施。为了规避风险,RFID计划肯定会是逐步地展开。\r\n\r\n
现阶段射频识别的成熟应用\r\n
人员与资产安全管理\r\n 传统的门禁产品主要集中在低频(125KHz&134KHz),产品类型主要是磁条、条形码和125KHz感应系统,读取速度慢,无法存储数据,不适合同时读取多条信息,且没有读写功能。ID技术的第二次浪潮已经达到13.56MHz,它独特的安全特性使得非接触式智能卡难以被复制,同时它可以存储多种不同应用的数据,ISO15693协议标准的系统更是兼顾检测距离和穿透性识别的优势,同时识别多条标签信息,提高了信息处理的效率。\r\n传统的门禁系统面临新的升级,人员的管理需要延伸到人员所携带物品的管理,市场对信息化管理的要求越来越高,人们需要明确“什么人”在“某一确定的时间”做了“怎样的事情”。这无疑使得低频的门禁市场逐渐衰退,更高的安全机制、更远的检测距离,同时识别多张标签信息的高频门禁系统成为市场需求的趋势。\r\n此外,市场上各种类型的重要会议逐渐走向数字化的管理模式,高效的签到管理、安全检测、智能身份识别是趋势所向,各级人大会议的远距离签到管理需求和应用,直接推动了通道式人员和资产管理系统的概念深入人心,同时,各级政府部门和大中型企事业会议的签到及考勤系统也可以通过应用高频远距离识别系统,进行会议信息的采集和人员身份的核验等。\r\n
物流供应链管理\r\n 随着RFID技术的发展演进以及成本的降低,未来几年内RFID技术主要以供应链的应用为赢利的主体,全球开放的市场将为RFID带来巨大的商机。简单来讲,从采购、仓储、生产、包装、卸载、流通加工、配送、销售到服务,这些是供应链上的业务流程和环节。在供应链运转时,企业必须随时实地、精确的掌握供应链上的商流、物流、信息和资金的流向,才能够使企业发挥出最大的效率和效益。但实际上,物体在流动的过程中各种环节处于松散的状况,商流、物流、信息和资金常常随着时间和位置的变化而变化,使企业对这四种流的控制能力大大下降,从而产生失误造成不必要的损失。RFID技术正是可以有效解决供应链上各项业务运作资料的输入与输出、业务过程的控制与跟踪,以及减少出错率等难题的一种技术。\r\n据Deloitte研究中心的分析和预测,从2006年开始,供应链将成为推动RFID的主要产业,而且每年都在高速成长,事实上,供应链的每一个环节加入RFID之后,就会变得更加顺畅。\r\n
工业自动化应用\r\n 随着工业自动化程度的不断发展提高,中国要保持原有世界工场的优势,必然面临持续不断的提高生产效率、降低成本的现实问题,珠三角及长江三角洲大量制造企业存在着大量潜在的需求。\r\n RFID技术天然适于提高生产效率,通过读写器非接触读写、标签可反复擦写等特性,完成原始的生产数据实时、精确的采集和上传,解决了目前制造业的诸多难题:如作业流水线(或产品装配线)工序复杂、数据量大,管理困难,不能实时跟踪生产过程,进而无法达到连通各个独立的系统有效作业,不能实时掌握生产过程的数据,甚至无法灵活调配生产任务,不能从根本上节约企业运作成本,提高生产效率等等。\r\n目前市面上已经推出一款应用于工业流水线进行数据采集、控制、跟踪管理的可编程RFID智能数据终端机。通过上位机软件可方便地实现对工序步骤及工序结构的编程处理,根据生产流水线的流程控制,实时显示数据信息并可自动提示操作步骤,同时还可外接阅读器及条码机设备,满足了企业原有的管理系统所应用技术的合理过渡。\r\n
小结\r\n当然,现阶段RFID的发展也面临一些障碍,包括频段标准、标签成本、隐私问题等。其中最主要的是RFID标签的价格。但是,标签价格将随着技术的发展及生产规模的扩大而得以解决,隐私问题则需要各个国家通过立法对用户的隐私权加以保护来逐步解决;各国的RFID应用必将推动相应标准的产生。RFID技术所独有的优势,最终将在全球形成一个巨大的产业,值得各个领域加以关注。\r\n\r\n