执行概要
射频识别系统在过去的几年中有了显著的改善，现在实现了接近百分之百的读取率并实现了RFID专家的愿景。要实现一个运行如此良好的系统，必须考虑到许多因素，并做出正确的选择。
本文综述了RFID系统实现中涉及到的一些设计因素，如选择主动标签和被动标签，选择RFID标签，将RFID标签附加到资产上，以及进行应用测试等。对于每个设计因素，本文讨论了可用选项的优缺点和一些常见的陷阱——以及如何避免它们。为了说明各种选项及其用途，本文包含了从Omni-ID在实施RFID系统方面的广泛经验中提取的大量实践案例。对于任何计划RFID部署的人来说，这些宝贵的经验将指导你走向成功。
一, 引言：实现百分之百的读取率
二, 实现射频识别系统
三, 有源标签对比无源标签
1,真实示例教程：有源标签在数据中心的应用
四, 圆极化天线对比线极化天线
1,真实示例教程：连锁超市
2,真实示例教程：在制品
3,天线/阅读器兼容性
五, 选择射频识别标签
1,读取距离
2,标签尺寸
3,干扰性
4,实际案例教程：数据中心
六, 将射频识别标签贴在资产上
1,真实示例教程：网络设备公司
2,真实示例教程：金融机构
七, 标签调试
1,供应商调试
2,内部调试
八, 应用测试
1,真实示例教程：连锁超市
2,真实示例教程：制造业仓库
九, 射频识别技术的新应用
1,真实示例教程：测量标记公司
一 〇, 总结
1,RFID部署清单
一 一, 由Omni-ID提供给你
一, 引言：实现百分之百的读取率
那是在2009年初，约翰•理查兹正在测试他过去几年一直在研究的RFID库存系统。他管理着美国最大的设备供应商之一的数据中心。正在测试射频识别(RFID)系统的数据中心大约有2000平方英尺，包含了7000多个单独的设备，因此，清楚地识别和跟踪数据中心的每项资产是一项巨大的挑战。约翰理查兹对射频识别(RFID)如何能够为数据中心提供精确的资产跟踪有一个愿景，但在过去的几年里，他测试了许多RFID设备类型和设置，但都没有达到100%的读取性能。
自2008年秋天以来，约翰•理查兹一直在与Omni-ID的首席技术官安德烈科特合作。约翰正在测试一些改变，包括使用Omni-ID的Prox RFID标签，希望能提高系统性能。他的目标是将数据中心的所有资产都用标签标记出来，并达到99%到100%的读取率，这样他就可以准确、快速地获取库存。如果它能够证明这个系统是成功的，它计划在全球范围内实施这一进程。从长远来看，他甚至计划使用射频识别技术来管理产品生命周期。
该系统使用一辆装有射频识别阅读器和天线的滚动车，在三英尺宽的过道上进行引导，同时读取两边的库存标签。数据中心的资产包括由金属、塑料或两者的组合组成的物品，这些物品必须在大约两英尺的距离内识别出来。在最早的测试中，读取率只有85%。从那时起，系统中的每一件设备都经过了优化。除了新的RFID标签之外，为该过程设计的新阅读器和天线也已经安装完毕，同时还编写了新的数据捕获软件。
在最后一轮测试中，由于使用了Omni-ID和ProxTM标签以及对阅读器系统的新调整，RFID库存系统实现了99%到100%的读取率，该团队对他们的成功感到欢欣鼓舞。在汇报这一消息的过程中，约翰转向安德烈，满意地说：“这是我第一次，实现这么高的读取率”。
二, 实现射频识别系统
射频识别系统已经存在多年，但是，许多尝试过RFID实现的人发现，这比预期的要困难得多。与大多数复杂的事业一样，预先的教育和规划增加了最后成功的机会。
这张白皮书是由Omni-ID----一个生产某种平衡的、非金属的、近金属的无源超高频射频识别标签的制造商带来的，它是在规划RFID实现时考虑的一些因素的指南。射频识别(RFID)实现应该始终在有经验的系统集成商的帮助下完成，最好是在类似于您自己的环境中具有实现经验的系统集成商。虽然这个指南不会取代系统集成商所提供的帮助，但它确实提供了您可能遇到的问题。它还分享了世界范围内的成功故事和误区，这样你就可以从学到的经验中获益，并自信地计划一个成功的RFID实现。
三, 有源标签对比无源标签
在设计一个RFID系统时，首先要做的决定之一就是使用主动有源RFID标签还是被动无源RFID标签。在过去的几年中，主动RFID标签和被动RFID标签都有了显著的发展，并且甚至能够以一种几年前不起作用的方式发挥着作用。了解这些技术在实际中的应用，可以帮助我们确定哪种类型的标签最适合你的产品应用。
因为主动有源标签内部有电池，所以它们比被动无源标签有一定的优势。例如，它们的信号更强，它们发出的信号不需要RFID阅读器的激活，因此它们可以不断地“鸟叫”它们的身份。额外的电源可以克服来自周围电磁场的干扰，这意味着对于使用金属材料来说，金属有源标签是唯一的选择，直到几年前，人们推出了抗金属无源标签。近年来，有源标签的功能得到了改进，除了简单的识别信号外，还可以捕获和广播系谱数据--时间、温度或GPS位置等。
无源标签的一些特性同样优于有源标签。最显著的优势就在成本上，每个无源标签的初始成本要比有源标签低很多。同时，无源标签的使用寿命更长，持久耐用，而有源标签电池通常必须在两到三年内更换，这增加了基础设施和劳动力成本。整体成本较低-无论是安装还是维护-都是当今被动无源标签流行的原因。被动无源标签和主动有源标签之间的另一个重要区别是标签大小。
无源标签通常比有源标签要小很多，因此它的尺寸适合于较小的表面区域。与有源标签一样，近年来已经为无源标签开发了许多新功能。最显著的功能是，无源标签现在能够在金属和液体上工作，并且其存储容量已经大大的增加，以至于都能够存储系谱数据。
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有源标签 |
无源标签 |
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信号强度 |
较强 |
较弱 |
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信号可用性 |
一直有信号 |
读取的时候有信号 |
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尺寸 |
较大 |
较小 |
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初始成本 |
更高 |
更低 |
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维修周期 |
2到3年内 |
无限期的使用寿命 |
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使用环境 |
适用于所有环境 |
适用于所有环境 |
由于被动无源标签的基础设施成本较低，所以RFID系统设计师们只有在一种情况下才会使用有源标签，那就是为了追求有源标签的“始终有信号”这一特性而不考虑额外的成本。
1，真实示例教程：有源标签在数据中心的应用
有源RFID实现所带来的额外的好处和成本是很难量化的。举个例子，我们来看看有源RFID实现在数据中心的应用。许多数据中心管理人员的梦想是能够坐在他们的椅子上，只需按一下按钮就能够盘点库存，这就是有源标签RFID系统的吸引力。然而，该数据中心的管理人员发现，标记了的资产的数量和相互靠近创造了一种环境，在这种环境中，多个标签同时发出“鸟叫”的声音，干扰彼此的信号。由于如此多的标签在附近发射相似的频率，一个标签覆盖另一个标签的
信号的机会非常大。
数据中心管理员通过衰减信号的频率来解决这一问题，每分钟只发射一次信号。即使在这个较低的信号频率下，标签也会“聊天”其他标签;当按下按钮并测量库存时，由于受到干扰，一些资产没有被读取。
我们可以采取其他措施解决这一问题。资产可以用分隔器划分，以创建更小的信号组，为每个组安装不同的读取器。然而，这些措施也增加了基础设施成本，最终降低了项目的投资回报率。
最佳做法 第1条
对许多公司来说，实施无源RFID系统会给它们带来足够多的好处：因为自动化库存控制系统的成本远低于主动RFID系统所需的成本。
四, 圆极化天线对比线极化天线
另一个关键的系统设计决策是你将使用的RFID阅读器的天线类型。虽然天线类型有许多种类，但是它们大致可以划分为两大种，即圆极化天线和线极化天线，指的是发射信号的极化。
这两种天线类型各有优点。圆极化天线与线极化天线相比，读取的角度更宽,读取的距离更短，并且它还可以读取不同方向的标签。当标签方向可控时，线极化天线具有更好的读取性能和精度。在设计RFID系统时，重要的是确定以下设计标准:
首先，你的读写器离它正在读取的标签有多远?
其次，你能很好的控制标签的方向和位置吗?
最后，你需要阅读器覆盖的区域有多宽(或者多高)?
1, 真实示例教程：连锁超市
让我们用几个真实的案例来说明这些决定吧。首先，在零售商店中实施了RFID系统，就能负责维护商店的电子部门的治安问题。读写器和天线悬挂在天花板上，需要在整个部门范围内，从天花板到地板来阅读标签。这样的话, 就应该使用宽角度读取范围的天线用于创建大面积的读取覆盖率。需要几个天线，并进行了仔细的测量，以确保天线的读取距离到达地面，并且每一个读数覆盖范围都能充分重叠，从而为部门提供全面读取覆盖。一旦这个全部读取覆盖建立了之后,任何从部门移动出去的标签都会产生一个报警.通过使用圆极化天线在合适的范围,该系统能够成功地保护了该电子部门.
最佳做法 第2条
花点时间画出达到读取率所需的阐明窗口，并确保你购买的硬件能够实际实现目标。
2, 真实示例教程：在制品
在另一个完全不同的例子中，一家消费品制造商想要在一条高速加工的流水线上实施RFID标签。由于客户的强制要求，制造商需要将RFID添加到产品中;在不改变现有生产工艺的情况下启用RFID是一个高度优先事项。除此之外，制造商希望在托盘上贴上标签，而不承担使生产线停工的额外费用。产品以每分钟600英尺的移动速度通过生产线的闸口。每个货板在通过闸口时都会被标记、编程和验证。RFID系统最初是在闸口上使用圆极化天线实现的，因此在单次读取标签和验证操作中获得了80%的成功率。接着，他们将圆极化天线切换到具有更强和更准确的信号的线极化天线，结果他们发现，这个新天线能够达到百分之百的标签读取率。使用线极化天线的实现是成功的，因为标签在货板上的位置是恒定的，而且货板每次都以相同的方向通过闸口。
最佳做法 第3条
没有哪种设备类型是“最好”的，而是选择最适合你目标的最佳的设备类型。
3, 天线/阅读器兼容性
EPC全球标准ISO 18006是为确保RFID芯片和阅读器兼容性而编写的，但该标准不涉及天线。因此，你不能总是指望每一个阅读器都能与各种各样的天线相兼容。在购买阅读器之前，你应该问一下它与什么天线兼容，如果天线选择有限，一定要进一步调查，这样你才不会花冤枉钱买不适合你的RFID系统设计的阅读器。
五, 选择射频识别标签
1, 读取范围
在选择RFID标签时，首要考虑的是找到尺寸和读取范围之间的最佳平衡。正确的读取范围是基于您的资产与RFID阅读器之间的物理距离。例如，卡车运输需要很容易地从远处识别每辆卡车，因此这就需要RFID标签具有较长的读取范围。在零售网点，或在许多资产紧密挨着的环境中，长距离阅读就会造成信号干扰，因此只对一个走廊或分区进行盘点是很困难的。当资产之间的存放较近时，读取距离越短读取效果越好。
2, 标签尺寸
一般来说，标签越大，读取距离就越远。对于许多应用场景来说，标签大小不是问题，因为设备上有足够的空间来放置标签。然而，在尺寸较小的高价值资产上，尺寸大小可能是一个关键因素.许多电子设备的控制面板已经在争夺各种控制装置和气流管道之间的空间。在气流进气口上放置标签会导致设备过热并失效。在过去的几年中，RFID行业开发了新的RFID标签，具有更小的面积，如OMNI ID ProxTM。
3, 干扰性
在读取范围和尺寸大小之后，在计划实现时最重要的考虑因素是安装RFID系统的电磁环境。所有材料都具有介电特性，这往往影响工作频率。一个标准的偶极子RFID标签具有它所使用的材料的介电特性，这就是为什么这些标签在金属或液体等材料上使用时曾经一直不起作用的原因。如今，改良过的标签无论是在金属上，金属外或者近金属物质上都能发挥作用。在规划实施时，重要的是选择一种能够在所有物品上有效工作的标签类型。
4, 真实示例教程：数据中心
一个数据中心决定使用一种增量的方法来实现RFID，首先对非金属资产进行标记，这些资产以最低的成本提供了最大的流程改进。使用廉价的标准偶极子标签，数据中心经理只标记了那些塑料物品，覆盖了数据中心物品的30%-50%。在实施和测试该系统后，他发现该系统运行良好，并显著提高了其库存准确性。
随后，他扩大了RFID的实施范围，包括标记金属资产，这要求他选择第二种RFID标签，该标签是针对金属进行优化的。在部署新设备时，没有RFID技术经验的员工负责决定在每个新资产上放置哪种标签。结果发现，要确定一个物品是金属的还是塑料的，比预期的要困难得多。今天，许多塑料都是为了模仿金属而设计的，有着坚硬的感觉和黑色的金属外观。由于部署了不同品牌的服务器、刀片服务器和路由器，许多服务器都被错误地标记了。
因此，所选择的射频识别RFID系统没有按计划工作，许多资产在库存盘点过程中被遗漏了。公司试图通过识别和更换失效标签来解决这个问题。然而，这一做法的成本很快就超过了使用较便宜的非金属物品的标准标签所节省的成本。
当数据中心转而使用具有可靠读取金属和非金属类型的单一标签时，这个问题终于得到了解决。使用一个在所有物品上都可靠有效的RFID标签，使数据中心能够百分之百准确地读取资产库存量，这是他们以前一直无法做到的。
最佳做法 第4条
选择一个对所有资产都有效的标签，可以有效防止混乱，降低部署成本。
六, 将射频识别标签贴在物品上
设计RFID系统以及选择合适的设备是射频识别RFID实现的第一步。其他的决策可能不那么明显，但是对于成功的实现RFID同样重要, 比如将RFID标签贴在物品的什么地方，以及如何贴上去。这需要有一个安全的粘附来准确地跟踪和识别资产。
1, 真实示例教程：网络设备公司
一家主要的网络设备公司需要给一个非常小的电子电路板贴上标签-这个电子板太小了，以至于最小的RFID标签也显得太大了。这块电路板的正面全是金属材料，格子状的以便气流流动。研究小组决定和Omni-ID公司的工程师一起，决定尝试用聚碳酸酯绳把标签挂在格子上，经过一些测试后，Omni-ID团队能够提供RFID标签和附加的系绳。
附加测试证明，标签可以从多个方向成功读取，所以将标签向后或侧向放置不会引起什么问题。新的系绳允许团队标记这一资产，作为他们的RFID库存跟踪和管理系统的一部分，而不管它的大小限制。Omni-ID现在为Omni-ID ProxTM标签提供系绳系列作为一个标准产品选项。
2, 真实示例教程：金融机构
在另一个例子中，显示了正确地将标签贴到资产上的重要性。一个大型金融机构的数据中心雇佣临时工在整个数据中心部署了10000个RFID标签。不久之后，他们发现许多标签没有被牢固地贴在上面，甚至发现有几个从设备上掉到地板了。他们最初怀疑标签粘接剂是罪魁祸首，但经过进一步调查后，他们了解到是因为贴标签的工人的工艺太差。由于没人教他们将标签贴于何
处，所以他们有时会将标签贴在曲面或通风孔上。他们没有检查物品表面是否干净，并且在贴标签时没有使劲按压。在某些情况下，他们甚至在放置了一个标签后改变了主意，把它扯下来，然后换到另一个地方。毫不奇怪，这些标签没有牢固地贴在上面。对于未来的部署，数据中心为部署员工团队实现了简单的指导方针。他们为每一类资产展示了正确的标签位置，并要求每个标签放置在一个干净的,平整的表面上，在放置每个标签时要按压5秒左右。
最佳做法 第5条
创建一个简单但清晰的标签摆放过程,可以防止以后出现问题。
七, 标签委任
与标签放置一样，重要的是要考虑如何委任RFID标签-用唯一的标识号对每个标签进行编程的过程。在将标签应用于物品并且存储在库存之后进行调试是不建议的-在拥挤的仓库环境中工作时，很容易错误地委任多个资产。标签委任应该远离最终的库存位置，无论是通过标签供应商委任还是内部委任。
1, 供应商委任
当将序列号编程到RFID标签中时，考虑让RFID标签供应商将标签与标识号一起预先编程。收到的标签已经被你所提供的序列号而委任这样的便捷性,使你的部署更快，并且不需要设置内部委任的产线。如果你是第一次标记一行库存位置或提供资产编号，则此方法是不错的，因为你遵循一个连续的数字区块。
2, 内部委任
另一方面，如果你的资产已经有一个识别号码的基础，而且它们是不连续的，那么建立一个内部委任线可能会更容易。例如，数据中心中的一排物品包含许多已经贴了条形码并随后被到处移动的物品，因此在任何走廊上都会出现一组非有序的标识号。对这些资产进行标记的最简单的方法是收集整个走廊的数据，然后在单独的委任区域中为该走廊进行程序标记。
可以使用RFID读写器或RFID打印机设置委任线。标准的偶极子标签可以通过RFID打印机进行委任，但直到最近，在金属上工作的标签还不能通过这种方式进行委任，因为它们是附着在厚厚的基材上的。随着最近OMNI ID的按需部署解决方案的发布，现在可以通过RFID打印机在芯片元件上打印OMNI ID ProxTM标签，然后将芯片像贴纸一样附加到基材上。与许多其他最新的技术进步一样，这一新产品使得在混合材料环境中实现RFID成为可能，就像以前在非金属环境中一样。
八, 应用测试
一旦设计了RFID系统，就可以通过在实际部署环境中测试系统来确保成功。由于现实环境中存在着多种介电干扰，RFID系统在实施后的性能可能与实验室测试结果有很大差异。许多公司在消声室进行初步测试，消声室可以消除来自其他来源的介电信号。类似地，产品规格通常被列举为不受外界干扰的最优性能级别。在你的工作环境中测试你的系统元素是如何协同工作的，可以发现在完全部署之前的潜在问题, 且解决它们。
1, 真实示例教程：连锁超市
一家大型连锁超市正在他们的配送中心部署RFID库存系统。在这些大型仓库中，卡板被贴上标签，仓库架上的每个箱子的位置也都有一个位置标识符。
叉车配备了RFID读写器，因此当每个货板被放下时，货板ID和货箱ID被捕获。当收到一个卡板的特定产品的订单时，自动库存跟踪大大减少了定位和挑选卡板到零售商店所需的时间。
在部署过程中出现了一个小故障，即在没有事先应用程序测试的情况下，将1万个标签放置在仓库架上。机架是由工字钢梁制成的，射频识别标签被放置在工字钢梁的凹槽里。在放置所有标签后，发现工字钢产生了波导效应。虽然它看起来像一块普通的钢片，但工字钢的形状操纵了周围的介电场，为射频制造了一个死胡同，有效地阻止了阅读器访问和读取标签。
在这种情况下，标签供应商Omni-iD为客户开发了一个解决方案。它收集了足够的能量来读取标签。但是，通过应用测试本可以避免整个问题，它还可以及时揭示问题，以将标签放置在工字梁上的不同位置。
最佳做法 第6条
在系统将要部署的实际环境中进行应用测试，以便在大规模部署之前识别和解决问题。
2, 真实示例教程：制造仓库
一个制造仓库建立了一个RFID盘存系统，只要卡板经过仓库的任何一侧的两个卸货门闸口时，该系统就会捕获卡板的ID号。该系统是用8英尺读取距离的标签进行设计的，并在消声室中成功地测试过。一旦部署完毕，仓库一侧的闸口
就能完美地工作，但是在另一边，读取性能仅能在一两英尺的距离内读取成功。RFID标签不是问题，因为同一个卡板很容易被工作的闸口读取。工程师们开始调试系统，测试每一台设备。
最终，他们发现仓库曾经配备过一种无线基础设施，其工作频率为915兆赫，是射频频率范围的中段(今天的无线系统通常以微波频率工作)。虽然不再使用，但旧系统的接入点仍在运行，就在安装RFID闸口的卸货门的上方。在这种情况下，很容易通过退役该接入点来解决问题，但是问题可能会更严重。通过对你的场地进行全频谱分析，作为实施前现场调查的一部分，来避免此类问题。
最佳做法 第7条
RFID系统受到周围电磁力的影响，并不总是像在实验室测试中那样在生产过程中工作。
九, 射频识别技术的新应用
RFID技术不断进步，新的应用一直在不断发展。随着成功的金属上的射频识别技术的出现，过去不能使用RFID的行业现在就能够做到了。
1, 真实示例教程：测量标记公司
一家测量标记公司对使用RFID标签跟踪其标记感兴趣。该公司用工业钢铁制作了测量标记，带有铜的阀盖。这些标记被埋在地下，末端有一个条形码阅读器，工作人员必须挖到测量标记的末尾才能扫描条形码。而条形码会随着时间的推移暴露在环境下而不断恶化，因此公司对使用RFID标签感兴趣。他们希望通过将标签放置在测量标记中，来保护标签免遭曝露，并且不必把它挖出来就能够阅读到测量标记
该公司与Omni-ID公司合作，在测量标记中测试他们的标签性能。由于标签在金属上表现良好，工业钢管没有引起问题。然而，在带有铜端盖的管道内，标签不能被读取。该公司建议在端盖上加一个孔，并将样品送到Omni-ID进行测试。即使有开孔，信号仍然不够强。Omni-ID公司的工程师们建议用塑料端盖代替金属端盖。测试结果显示，这些标签在塑料端盖内的表现良好。这一系列的实验为测量标记公司的问题提供了一个成功的解决方案。该公司目前正在进行应用测试。
最佳做法 第8条
通过做实验，可以为过去许多不可能的应用找到射频识别RFID解决方案。
一 〇, 总结
这里共享的一些真实示例，旨在帮助您理解并决策一些设计因素，它们将影响您自己的RFID实现。作为我们的总结，我们已经把RFID实现所涉及的设计因素包含在一个快速清单内。
1, RFID部署清单
1.1 选择主动有源标签或者被动无源标签 ___________________
1.2 选择标签的依据 ___________________
1.2.1 读取范围___________________
1.2.2 标签大小___________________
1.2.3 消除干扰 ___________________
1.3 将标签贴在物品上的计划 ________________________
1.4 委任标签的计划 ________________________
1.5 创造一个应用测试计划 ________________________
