RFID综合应用与案例详解

RFID介绍与集成案例解析,目录,概要性介绍各领域典型案例简析实际案例详解如何成功实现RFID解决方案需求分析硬件选择软件设计,第一部分 概要性介绍,RFID概念、原理、各种应用简介,何谓RFID?,无线射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或者电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。我们称无线射频识别技术也为电子标签系统,RFID系统组成,天线(Antenna , or coil) 读取器(Reader , transceiver) 感应标签(Transponder, or RF Tag, 或硅芯片),RFID优点,体积小：Hitachi研发的被动式RFID芯片仅0.4mm X 0.4mm大小，与一颗沙粒相仿，可贴附在任何大小的商品上。成本低廉：估计RFID芯片被大量应用时单颗成本降至5分美金以下。不易被仿制：RFID可隐藏于物品内，除大型IC制造厂外无法被仿制。可储存大量数据：芯片内藏96 bits容量，可辨识1600万种产品，680亿个不同序号。相对条形码方式常遭遇序号重复等问题。快速非接触式读取方式：间隔7米（某些超高频设备）即可感应，每秒可读取250个标签，比条形码辨识快数十倍，无须人工手持条形码机逐个扫描。其它特色：减少人工手动错误确保品质降低成本，提供实时性数据等。,感应标签(Transponder)的分类 (Page 1 of 3),感应标签(Transponder)的主要功用在于接收到Reader的命令后，将本身所储存的编码(Code)回传给Reader。根据不同的功能可区分为 ：只读(RO)：成本最低，其程序及数据编码于制造时便写入，使用者无法更改数据内容。单次写入多次读取( OTP)：允许使用者单次写入数据，在写入数据后便成为只读， 数据无法更改。因良率问题，故目前市面上此规格芯片较少。多次读写(RW)：价格最为昂贵，但它却可以让使用者多次写入。,感应标签(Transponder)的分类 (Page 2 of 3),根据有无电源而区分为Passive和Active两种：Passive Tag (被动式)Passive感应器本身并无电源，其电源是来自Reader，由Reader发射一频率使感应器产生能量而将数据回传给Reader。 体积比较轻薄短小并且拥有相当长的使用年限。 感应的距离较短 。Battery Assisted(半主动) 本身有电池,电池只对自身的数字电路供电,数据发送通过阅读器的能量场激活后,通过反射方式发送。 感应的距离较远 。Active Tag (主动式)价格较高；因内建电池，所以体积比Passive tag大。 有使用之年限 。较长的感应距离 。,感应标签(Transponder)的分类 (Page 3 of 3),根据频率的高低，大致上可分为以下三类:低频率(Low Frequency)： 100500KHz低频率的感应距离较短以及读取速度较慢， 以125KHz为主。 穿透能力好。高频率(High Frequency)： 1015MHz高频率的感应距离略长，读取速度也较低频率来的快，以13.56MHz为主 。超高频率(Ultra High Frequency/Microwave)介于860960MHz(UHF)以及2.45GHz之间，超高频率的感应距离最长，速度也最快 。穿透性差.复合频率双频125KHz+6.8MHz混频/复合卡LF+HF,RFID频率特征低频(LF:125-134KHz),用于:门禁管理、家畜识别、运动计时、托盘跟踪、汽车点火、无线商务等电感耦合天线很多圈，不能印刷阅读距离短（最远1米）,可以通过增加功率提高距离存储容量64-2k bits带宽窄，数据传输速率较低不能多标签同时识别识别速度慢对干扰不敏感,在金属或液体(潮湿)环境中拥有较高的识读能力,RFID频率特征高频（HF：6-13.56MHz）,应用于：供应链、无线商务、票务、产品防伪电感耦合比低频线圈圈数少，天线可以印刷阅读距离可达1.5米传输速率高于低频可以多标签同时识别对金属比较敏感会减少识读距离和识读率在高湿环境和液体中识读能力较差,RFID频率特征超高频（UHF:433960MHz）,用于：供应链、收费、实时监控等电磁传播天线比低频和高频小,印刷容易阅读距离可达20米传输速率高阅读速度快多标签同时识别(80张/秒)对高湿和金属敏感,基本无法识读,RFID频率特征微波（2.45GHz-5.8GHz）,用于交通工具控制和管理等电磁传播简单的双极天线阅读距离大于10米传输速率高阅读速度快对高湿和金属敏感,基本无法识读,频谱划分及用途,RFID运作原理 (Page 1 of 3),RFID运作原理 (Page 2 of 3),RFID运作原理 (Page 3 of 3),以汽车收费站监控的例子说明。 RFID 系统由 Tag 芯片、天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理,标签生产过程,RFID芯片卡构造示例,RFID芯片卡构造示例,标签天线,电子标签的未来发展,无源系统是未来主流趋势性能更加优越：作用距离更远、无线读写性能更加完善、高度移动识别、快速多标签读写、一致性更好、环境适应性更好、体积更小。标签功能多元化，如带有蜂鸣器的标签等。新技术的应用，使标签成本更加低廉。和市场的发展相关。专用标签的研发与应用。RFID的工业应用：传感器功能,RFID读卡器示例,阅读器的结构,阅读器简介,读头也称为阅读器，它在射频识别（RFID）系统中在起到举足轻重的作用。首先读头的频率决定了射频识别系统的工作频段，其次，读头的功率直接影响到射频识别的距离。对于有的厂家提供的标签芯片来讲，是全频段的。即，对于所有频率（超高频、微波等）而言，芯片是一样的。在实际应用中，不同频率的阅读器均可以读出相同的芯片。但在标签封装时，根据不同的应用和标识的产品频率范围需要采取不同的天线和封装形式。,RFID 读取流程,读卡器,外部天线,RFID芯片,资料中心,标签,RadioFrequency,资料显示,阅读器的发展趋势,读头模块化，甚至可以将不同协议集成在一个读头模块上。智能多天线接口，采用相位控制技术。多种通信数据接口，适应不同的应用系统需求。接口之间是可以转化的。多制式兼容，可以兼容读取多种协议的标签，如EPC、ISO18000-6等。小型化、便携化、嵌入化、模块化。多频段兼容。多种自动识别技术集成，如条码与RFID集成。更多新技术的应用。如智能信道分配技术、扩频技术、码分多址技术等。,电子标签系统基本参数,识别距离抗冲撞性能识别速度系统频率发射功率识别率电子标签系统应用环境无线电政府监管隐私权认证体系,数据安全性,只读卡仅存ID信息，相关内容在后台可写卡一次写入/锁存/多次读出密码访问机制数字签名方式防止伪造/防止抵赖金融领域一般采用CPU卡（3DES/椭圆曲线加密算法,RFID应用方式,在RFID的实际应用中，电子标签附着在被识别的物体上（表面或者内部），当带有电子标签的被识别物品通过读头的可识读区域时，读头自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。读头系统又包括读头和天线，有的读头是将天线和读头模块集成在一个设备单元中的，成为集成式读头。,RFID的应用模式与应用级别,RFID的应用模式出入门通道式货架位置式叉车（堆垛机）移动式人工移动式便携式RFID应用层级单品级：1盒烟基本包装级：1条烟集约包装级：1箱烟托盘级：8箱烟集装箱/卡车级：1集装箱或者1卡车香烟（若干箱）,射频芯片通信标准,目前国际上与RFID相关的通信标准主要有:ISO/IEC 18000标准（包括7个部分，涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860960MHz, 2.45GHz等频段），ISO11785（低频）ISO/IEC 14443标准（13.56MHz），ISO/IEC 15693标准（13.56MHz）EPC标准（包括Class0, Class1和GEN2等三种协议,涉及HF和UHF两种频段）(Auto-ID Center推出，推行的EPC电子产品编码标准。UID-日本泛在公司负责推广(分为CLASS06),EPC,按照EPC，电子标签系统可以分为：CLASS 0：只读CLASS 1：一次写入，多次读出CLASS 2：可读写CLASS 3：半主动系统(有电池,激活工作)CLASS 4：主动系统CLASS 5：主动系统(GPS或INTERNET),ISO-18000,ISO-18000-1全球通用频率借口通信一般参数ISO-18000-2 135KHZ以下的非接触接口通信参数ISO-18000-3 13.56MHZ非接触接口通信参数ISO-18000-4 2.45GHZ非接触接口通信参数ISO-18000-5 5.8GHZ非接触接口通信参数ISO-18000-6 860915MHZ 非接触接口通信参数,中国标准情况,低频125KHZ 颁布为标准GB18937-2003,TB/T3070-2002应用与动物识别和人员出入管理高频13.56MHZ 将颁布15693-1,2,3UHF标准未定,正在917922MHZ之间测试频率一般会采用ISO-18000-6超高频一般在2.45GHZ 标准未定,RFID主要应用,门禁管理/身份辨识最成熟之市场。低成本、大量之RFID卷标或卡片。125KHz以及ISO15693规格(13.56MHz)主导这个市场。运输系统城市公交及一卡通系统(14443规格)运输与配送：车辆制造与加工：生产自动化安全与认证：人员识别动物识别废弃物管理邮包跟踪航空行李跟踪道路收费管理,第二部分 各领域典型案例简析,RFID经典应用领域 运输与配送：车辆制造与加工：生产自动化安全与认证：人员识别积极试点，高成长性领域 动物识别废弃物管理会议与计时邮包跟踪航空行李跟踪道路收费管理,RFID特殊应用领域,电子物品监视（EAS）贵重仪器设备的防盗管理、非授权使用管理或者资产管理车辆、停车场及加油站/仓库设施管理过路过桥费的自动收取重要、危险场合的门禁控制管理动物管理/个性化喂养数控机床工具的自动识别柔性加工系统中产品数量与过程控制运动计时犯罪嫌疑人的监视车辆防盗系统和汽车点火系统,RFID 防伪领域应用示例-主机板产品防伪现存问题,伪造厂商将伪造品流入市场中,不知情的消费者购买到伪造品,不知情的零售商或通路商采购到伪造品,维修服务人员无法辨识产品之真伪，无奈只得接受换修。,公司蒙受利润及商誉损失。,Data Center,RFID 防伪领域应用示例-主机板产品防伪解决方案,将RFID芯片置于主机板上。,于制造过程中设置检查点，采用RFID芯片读取器读取芯片并与计算机系统联机。,渠道商/零售商读取RFID芯片以提供客户辨别产品真伪并获得产品数据。,维修人员读取RFID芯片以辨别产品真伪并获得产品相关数据。,资料中心系统,RFID 防伪领域应用示例-主机板产品防伪生命周期,将RFID标签贴于Box上,于使用时读取RFID以纪录/检查使用次数,资料中心系统,RFID 医疗领域应用示例-药品管理,医师开处方：1.A001232.C00456,药房显示应取药品1.A001232.C00456,RFID标签贴在瓶上,读取该药品后记录1.A001232.C00456,纪录每一笔药品使用纪录，确保用药安全性。,资料中心系统,RFID 医疗领域应用示例-病历/文件管理,将RFID应用在病历表上，于每一步骤进行追踪确认。改善Bar code条形码读取不易以及读取速度慢之问题。,电话挂号,现场挂号,网络挂号,资料处理中心,病历室,读取确认病历刷出,资料处理中心,病历刷出/刷入诊疗室,RFID 医疗领域应用示例-管制性药品管理,管理电脑,RFID识别卡,读卡器,确认授权后开启管制药柜,RFID管制锁,取出药品,读卡器,管理电脑,将使用者及药品数据逐笔记录至数据中心,读卡器,RFID识别卡,使用完毕读取识别证关闭药柜,RFID 医疗领域应用示例-人员/门禁/付费管理,于每位病患手上配置RFID手环带，由RFID所提供之唯一编码作为身分识别。相关医疗人员亦佩带RFID识别证以供进出重要实验室或库房之管理。于重要进出口设置门禁以管制人员/病患之进出。人员于医院内或相关商店消费购物，可利用RFID以签帐方式消费。,RFID 医疗领域应用示例-人员追踪流程图示(1 of 2),识别卡号码:1234567进入日期: Nov.25,03时间: 10h:25m:30s区域: Main Gate,RFID 医疗领域应用示例-人员追踪流程图示(2 of 2),识别卡号码:1234567进入日期: Nov.25,03时间: 10h:27m:25s区域: Block A3,识别卡号码:1234567进入日期: Nov.25,03时间: 10h:35m:16s区域: Block B3,识别卡号码:1234567进入日期: Nov.25,03时间: 11h:15m:20s区域: Block A3,识别卡号码:1234567离开日期: Nov.25,03离开时间: 11h:55m:45s区域: Main Gate*Record filed*,RFID 门禁应用：门禁及产品管理,身分查验(门禁管制),RFID编码,资料中心,资料显示,Data enquiry,RFID标签,RFID reader,物料管理/产品管理,RFID标签,Handheld reader,资料显示,资料中心,RFID 应用示例：自动辨识馆藏管理,RFID 应用示例：物流领域,从航空公司到邮局,RFID物流应用,无缝集成、透明的可视性和数据收集：包裹行程安排/跟踪ULD 行程安排/跟踪集装箱跟踪分拣/包装/上架地点/位置/堆放码垛堆集,物流 叉车读取器系统,在配送中心当推车经过 RFID Readers时，获取每一箱货物的数据,RFID Reader #1,有标签的的推车,RFID Reader #2,Step 1: 推车经过Reader门户Step 2: 解决方案从reader抓取每个箱子的数据Step 3: 解决方案 生成业务相关事件，传送到数据中心,物流领域一个的 RFID Reader 配置示例,Light Stack,Optical Sensor,Antennae #2,Symbol / MatricsRFID Reader,Antennae #1,This retailer is using aSymbol RFID ReaderSimilar configuration asdeployed at Wal-martRetailer will need tworeaders for each dock-door(200 dock-doors per DC)A layer of software is neededin the DC to filter andaggregate events,利用RFID, 零售商现在可以知道每个商店的库存了,RFID Reader,Dock Door inBack Roomof Retail Store,Typical PalletConfiguration,RFID 应用示例：邮政领域,降低损耗 需要对可重用的资产进行有效的监控和管理拥有其资产的可视度提高其资产的可用度和使用率知道在哪，有多少改进高峰时段的客户服务展示RFID信息和技术的特点，为以后的应用作准备,邮包追踪 Roll Cages,Post Office.,Distribution Centre.,Vehicle Loading Distribution Centre.Scanned Out using Handheld Scanners & Scan-In through Portals Gates,Sender,Pilot will focus on activities that are outside direct operators control.,Vehicle UnLoaded. Scan-Out Full Roll Cage Deliveries& Scan-InEmpty Roll CageCollection,In-Transit,RFID 应用示例-CRM商业模式,Customer service for member,Recommendation for A1FShopSales Record for A,Customer,KIOSK,Customer A is visiting us!,Reader at shop,Clerk（Each tenant）,CRMSystem,Point Service,Shop Guide,Fortune Telling,Sales,Strap typeRFID（IC tag）,Member AnalyzeVisiting timeplaceSales PatternCustomer Character,Shop PC,Shop Owner（Department Store）,RFID Member Information Service,Sales Support System,RFID Member Management System,店员辅助系统,店舗画面（入手中）,会员号.,姓名地址,销售代表,购买心理,推荐方式,RFID 应用示例-自动识别馆藏管理系统,1.借书、还书处理皆利用RFID。2.借书时书本中的RFID自动注记已借，还书时RFID自动注记已还。3.可使用自助借还书机，读者操作借书及还书作业，不会做错。4.还书时直接使用BOOKDROP(自动还书箱)，只需将书放入还书箱即完成还书作业，马上可以再借书。5.柜台工作站可以同时处理借还书作业，并且可以处理其它较复杂的工作，例如：续借、罚款.等作业。6.磁性媒体(录音带、录像带等)皆可使用自助借还书机或馆员工作站。不需要另外处理。7.RF式侦测门系统穏定(不受环境影响)。8.馆藏盘点时，只需在书架上横移即可读取，盘点时间很短。很有可能需利用假日或晚上即可完成盘点。9.每本书需要RFID，市场行情不超过25元 。10.可选用设备：自助借还书机、自动还书箱、户外自动还书箱、盘点设备.等。11.使用RFID管理图书馆馆藏是目前及未来的趋势。12.图书馆界使用的RFID推荐规格：13.56MHZ、ISO15693国际标准 、EAS(电子防盗功能)及64Bytes以上的内存空间(存放登录号、馆别、索书号.等)。,RFID 另类应用示例-日本的RFID化妆机台,日本的RFID化妆机台使用说明,消费者只需要坐在计算机屏幕前，由网络摄像机帮他拍张脸部正面照，照片出现在屏幕后，消费者就可以开始把自己想要试用的化妆品用计算机内建的 RFID 扫描仪读取，然后软件会根据扫描进来的化妆品项目自动判断应该涂抹在脸部的哪个部位，消费者便可由屏幕上出现的照片来判断此化妆品的颜色或质感是否适合自己或符合自己所需。此软件还会根据消费者选用的产品再推荐其它能够相互搭配的色彩，所有配色和试用的动作完成后，消费者还可以把屏幕上完妆后的照片印出来，做为日后购物的参考。,RFID 另类应用示例-主题公园管理,研究动机自从实施周休二日以，居民的休闲时间增多，连带着游活动也有逐渐增长的趋势。观光旅游产业目前已经是世界上最大的产业之一，在此一趋势之下，游观光产业在未来将成为国家支柱产业之一。如迪斯尼的第三个海外主题乐园在2005 9月12日于香港开幕，预计第一将会吸引3,400,000 位客，之后的15 提高到7,000,000 人。然而在每日近出数万人次的各游乐园区中，园区管理单位常为了提供协寻失踪顾客以及维护园内安全而加装了摄影机或监视器，甚至动用人力成本投入协寻的工作，不仅减少了员工服务其它游客的时间，亦增加园方无法估计的人力成本,RFID应用于主题公园管理,门票管理小额消费记帐辅助定位游客爱好分析自动视频短片拍摄功能,RFID 另类应用示例-富士通RFID养猪全程无菌品管理,日本科技大厂富士通公司，更在养猪场进行这项RFID的高科技新尝试，从养猪场内小猪的活动与成长，经过屠宰场、加工、运输、卖场，整个流程中进行精密的无菌品管，让消费者掌握餐桌上的猪肉从何而来，完全安心，不必害怕黑心猪肉。小猪健康长大以后，送入屠宰场，进行肉品加工，在冷藏环境下运输，送进卖场，所有管理系统的纪录都跟着猪肉走，让通路商、消费者可以了解到肉品的来源。另一方面，也可以掌握猪只的出生成长情况，让具有优秀健康遗传因子的猪只进行交配，生出更多健康的小猪，提升牧场肉品的整体品质。2005 05 09 经济日报 A11版 信息科技,资料演示,视频资料图片资料实际现场模拟演示,第三部分 实际案例详解,两会开放式会议系统国家开发银行/北京地税开放式门禁系统,第四部分 如何成功实现RFID解决方案,需求分析硬件选择软件设计,注册标签（数据库或可写标签信息写入）,使用标签（数据库或可写标签信息读取、处理）,实施 RFID 项目涉及哪些内容？,不仅涉及标签而是完整的解决方案。,调查/架构/设计规划包括 RFID/MH 设备在内的所有硬件安装RF 优化技术咨询控制、通信数据管理软件集成用于解决方案部署的应用程序工程、辅助设备和新产品/合作伙伴借助保证单 / 保险 / 管理进行计划管理支持与即时维护和功能增强,用户需求分析,需求确认解决方案选择可行性分析优化设计,硬件选择指导,RFID设备选择读卡器及天线选择标签选择选择依据识别距离应用环境是否需要防冲撞标签封装方式,硬件选择指导,RFID设备选择疑问是否识别距离越远越好？频率选择天线形状选择成本限制标签类型选择只读/可写有源/无源读卡器类型是否需要使用双介质卡,各种规格的读卡器和标签选择,显示牌选择,其他硬件选择,门闸类（单向/双向/三辊闸）,挡车杆（直杆、折杆、栅栏杆、快速道闸）,各种电子锁扣,软件设计目标,正确性，性能、可靠性、容错性、易用性、灵活性、可扩充性、可理解性、可维护性等等。有些因素相互重叠，有些则相抵触，达