当前位置RFID世界网 > 技术文章 > 物流 > 正文

RFID技术引领物联网时代的先锋

作者:刘国海 来源:经济参考报 2010-11-26 13:38:44

摘要:RFID射频识别技术被公认为是本世纪最有发展前途的信息技术之一,已经得到业界的高度重视。

关键词:RFID技术[166篇]  物联网[150篇]  射频识别[177篇]  


  码头的龙门吊上同时装有射频读写器和GPS装置,操作人员根据信息指令,在每一个操作环节开始和结束,都要对集装箱上的电子标签扫描,然后,通过无线LAN把信息上传至中央服务器进行数据处理和保存。在船上,同时安装高性能的RFID系统,即RFID芯片中装有传感器,可以记录物品所处的温度、湿度、日照等环境信息。无论是管理部门或用户,只要输入货物给定的ID,就能够通过物联网随时随地的了解货物的状态、位置和动态跟踪。通过对上述系统的探究,物联网系统在港湾物流中应用的价值从以下三方面得到认证:
  1、物联网系统能够对集装箱进行跟踪,减少丢失、被盗和损坏,从而提高了安全保障。
  2、物联网系统能够对货物集装箱全程追踪,并及时传递货物的动态信息给上下游客户,提高了港湾的服务质量。
  3、物联网系统能够及时、准确地把货物信息提供给作业者,减少了遗漏和错误的发生,大幅提高工作效率,降低港湾的运营成本以及缩短货船的滞港时间。
  通过以上的探讨,说明了物联网系统能够提高港湾的核心竞争力,同时为货主企业、制造企业和消费者提供更及时、可靠的物流增值服务。


图2港湾物流物联网系统的构成图

  RFID系统的基本结构和种类

  一、RFID系统的基本结构

  RFID系统一般由电子标签(Tag)、读写器(Reader)和信息处理系统三部分组成。电子标签主要是由IC芯片和天线(Antenna)构成。读写器由环形天线、控制模块和收发装置组成。分为手持和固定两种,收发装置和计算机或编程逻辑控制器(PLC)连接从而实现相互信息交换(RFID系统结构参照图3)。
  当电子标签进入可识别区域后,读写器通过接收标签发出的无线电波接收读取数据。最常见的是被动射频(PassiveTag,无源型标签)系统,当读写器在同一磁场区感应到RFID标签的电波时,读写器主动发出电波,标签从电波中获得电流能量激活标签中的IC芯片电路,


图3RFID系统结构

  根据读写器的要求,标签传出相应数码信号给读写器,读写器把接收到的数码信号解密,转换成相关信息。由终端设备通过无线或有线(LANLocalAreaNetwork)传输给中央计算机处理这些数据,从而进行管控。(Tag的基本结构参照图4)。


图4电子标签(Tag)基本结构

  二、电子标签的种类

  按照RFID标签的能量供给方式,RFID标签可分为有源标签和无源标签;按照RFID工作时使用的无线电频率,RFID系统可分为低频、高频、超高频和微频。有源的标签是通过标签内置电池的能量主动发送信息。电波识别距离较长,可达几十米或百米,内附高性能的传感器(sensor),使用寿命有限且价格较高,每个标签在10美元~15美元左右,由于内置电池,体积较大,不适用制作类似于身份证、交通卡等卡片标签。无源的标签是标签内没有电池,利用读取器发射电波通过磁场能量的耦合作用被动的发送信息。电波识别距离较短,可识别范围在几厘米到几米,由于标签内不含电池,对读取装置要求较高,需要较大功率的读取装置,使用寿命长且价格上比有源型便宜,每个标签在0.5美分~5美元,体积小,重量轻,可适用制作各种各样的卡片标签和各种商品以及防伪、食品安全等方面上使用。

  RFID的基本原理

  一、RFID使用的电波

  在了解RFID的基本原理之前,有必要对RFID使用的电波进行说明。在电波法中,频率3000GHz以下的电波被定义为电波。电波分为长波、中波、短波、超短波(VHF)、极超短波(UHF),根据应用领域分配频段。
  电波和光有一个共同的特性,运行速度相同(30万Km/S)。如果把电波用频率来表示,波的运行周期被称为波长。
  例如:电波在1秒间反复振动频率用f表示:
  f=30万Hz
  1周期的波长用λ表示
  λ=30万Km/30Hz=1Km
  波长(λ)1Km的电波,相当于1周期运行1Km。
  f=300MHz时
  λ=30万Km/s÷300MHz
  =(3×108m/s)÷(3×108Hz)
  =1m
  也就是说,波长λ相当于1米的电波。
  同样,频率f=3000万GHz时,波长λ相当于0.1mm(100μm)。

  二、无线射频技术通讯原理

  了解了RFID使用的电波后,对无线射频技术通讯原理的说明就会很容易。无线射频技术是起源于无线电波通讯原理,把数码信号转换成电波,传达信息是0和1的两个数值作为数码信号发送或接受。因此,无线射频的工作原理可分为以下三种类型:电感耦合型、电感有向耦合型、微波型。本文稿主要对前两种类型进行说明。
  电感耦合型。依据的是电磁感应定律,通过空间高频交变磁场实现耦合。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。工作频段包括:125kHz~135kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m,作用距离为10cm~20cm。
  电感有向耦合型。依据的是电波的空间传播规律发射出去的电波,碰到目标后反射,同时带回目标信息。电感有向耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。工作频段有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,作用距离为3m-l0m。
  为避免各国无线电频率使用标准不一,国际上大多遵守国际电信联合会(ITU)的规范。目前,RFID使用的频段有135KHz、13.56MHz、433.92MHz、860M~960MHz(UHF)、2.45GHz以及5.8GHz等6种。(RFID通常利用的频率参照表2)

  读写器通过自身天线发射出电波来诱导磁界内的电子标签,电子标签内的环形天线接受读写器的电感信号后耦合,完成信息交换。无源电子标签凭借环形天线上的感应电流获得能量,启动标签控制电路和射频电路,发送出电子标签存储器(IC芯片)内的数据。有源标签主动发送频率信号。读写器的CPU(CentralProcessingUnit)通过环形天线接受标签发射出信号进行解码后,通过读写器的终端将信息发送到计算机等应用系统,进行数据处理,最后应用系统得到所需要的信息,从而达到识别目的。

  RFID的特点和展望

  一、非接触识别

  非接触识别是无线射频技术的最大亮点。条形码是在不受污染和破损的前提下,逐一读取数据信息;可是电子标签是利用无线电波技术,无论是装在箱子还是其他容器里,表面受到污染也没有关系,根据射频的种类,可识别读取信息。

  二、高信赖性和耐环境性

  标签与读写器之间无机械接触,避免了由于接触不良所造成的读写错误等操作,即使在标签上染上灰尘、油污(水)等外部恶劣环境下也不影响读写数据。

  三、可改写信息

  条形码录入的数据不可更改,电子标签不同于条形码,根据业务要求,可进行数据加写或改写。但是,也有不能加写或改写数据的,要根据使用的用途来决定。

  四、信息容量大

  标签信息容量可根据需要来决定,一般有96bit或128bit的信息量。现行的JAN/EAN/UPC条形码,其容量不过几十个字符,容量最大的二维条形码最多也只能存储千个数字,容量有限。未来物品所需储存的信息量大,RFID的容量完全可以满足。用一个形象的比喻,RFID能为全球每一粒大米付一个码,它能容纳2的96次方个码,即268亿个码。

  五、可一次性识别处理多个标签

  现行的条形码只能逐一读取信息,电子标签能防止标签之间出现数据干扰,因此,读写器可一次性识别处理多个标签。

  六、重复使用性

  由于标签为电子数据,可以反复被覆写,进行通信。因此,可以将回收的标签重复使用。如果是被动式标签,不需要电池就可以使用,不需要维护和保养。
  
  从目前的情况来看,RFID市场尽管已有了很大的发展,在商品防伪、汽车防盗、电子票证、食品药品安全监管、工农业生产管理、智能交通及现代物流和供应链管理等诸多领域得到了应用并被市场认可,但还是处于初级发展阶段。其未来市场发展潜力巨大,应用范围将涵盖从家庭、办公室、政府机关、各商业和服务等广泛领域,并会逐渐改变现今传统的商业模式,对未来社会的各个方面带来影响。同时,对物联网的发展也会起到积极的促进作用。
  
  然而,关于RFID技术还存在一些问题,如隐私权,如何由条形码向电子标签过渡,安全性、标签成本过高、国际标准的制定等问题。这些问题都在一定程度上阻碍了RFID的发展,只有解决了这些问题,RFID技术才能更好的推广和发展。目前,无线通讯、数据处理和网络技术已经基本成熟,在各国政府的推动下,RFID支持技术会日益完善,它将极大地促进相关应用产品性能的提高。任何一项技术的发展都有一个逐步成熟的过程,RFID也不会例外,它将成为继移动通讯、因特网之后的又一项影响全球经济与人们生活的新技术。

12

 已有0条评论 我要评论 联系编辑 分享到:网易新浪腾讯人人开心网豆瓣MSN


最新评论(加载最新评论):


上一篇:智能化电子密码锁关键技术分析

下一篇:宁波市金融IC卡试点工程项目建设案例


相关文章:


关键字搜索:


新闻中心:RFID技术[700篇]  物联网[2582篇]  射频识别[471篇]  

成功应用:RFID技术[86篇]  物联网[21篇]  射频识别[21篇]  

解决方案:RFID技术[43篇]  物联网[28篇]  射频识别[13篇]  


图片文章:

热点专题