04-掌握射频识别技术

学习情境四,4.2掌握RFID的标准体系,4.1认知RFID技术,4.3掌握RFID在物流中的应用,自1970年第一张IC卡问世以来，IC卡已经成为微电子技术市场增长最快的产品之一，到1996年全世界发售IC卡就有7亿多张。但是，这种接触式使用的IC卡有其自身不可避免的缺点，即接触点对腐蚀和污染缺乏抵抗能力，大大降低了IC卡的使用寿命和使用范围。近年来人们开始开发应用非接触式IC卡来逐渐替代了接触式IC卡，其中射频识别卡就是一种典型的非接触式IC卡，它是利用无线通信技术来实现系统和IC卡之间数据交换的，显示出比一般接触式IC卡使用更便利的优点，已被广泛应用于制作电子标签或身份识别卡。在零售业，应用射频识别技术就显现出巨大的价值。据SanfordC.Bernstein公司的零售业分析师估计，通过应用射频识别技术，沃尔玛公司每年可以节省83.5亿美元，其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。尽管,案例导入：射频识别技术的价值,另外一些分析师认为80亿美元这个数字过于乐观，但毫无疑问，射频识别技术有助于解决零售业两个最大的难题：商品断货和损耗（因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品）。而单是盗窃一项，沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元。研究机构估计，这种RFID技术能够帮助把失窃和存货水平降低25%。,思考：1.射频识别技术在生活中有哪些应用？2.射频识别技术在物流行业中有哪些价值？,1.射频技术(RadioFrequency,RF)也称无线射频或无线电射频技术，是一种无线电通信技术，其基本原理是电磁理论，利用无线电波对记录媒介进行读写。2.射频识别技术(RadioFrequencyIdentification,RFID)即射频识别，是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)和传输特性进行非接触式信息双向通信，实现对静止或移动物体的自动识别，并进行数据交换的一项自动识别技术。,一、RFID的概念和特点,RFID技术的产生和发展,3.RFID的特点,（1）全自动快速识别多目标（2）应用面广（3）数据记忆量大（4）环境适应性强（5）可重复使用（6）安全性能高,思考：射频识别技术和条码技术对比有哪些突破？,1.RFID的工作原理,二、RFID的工作原理和流程,2.RFID系统的工作流程,RFID系统具体工作流程,（1）编程器预先将数据信息写入电子标签中；（2）阅读器通过RFID天线向外发射无线电载波信号；（3）当标签进入阅读器的工作区域时，标签被激活后立即将自身信息通过天线发送出去；（4）系统的接收天线收到标签发出的载波信号，通过天线的调节器传给阅读器，阅读器对接收信号进行解调解码送给后台计算机；（5）计算机控制器根据逻辑运算判断标签的合法性，针对不同的设定做出相应处理和控制，发出指令信号控制执行；（6）执行机构按照计算机指令进行相应操作；（7）计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台；,1.RFID系统的构成,三、RFID系统的构成和分类,RFID系统在具体应用过程中，根据环境和目的不同，组成部分会有不同。最基本的RFID系统由电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）三个部分组成。,（1）电子标签,电子标签一般带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路，能够自动或在外力的作用下，将存储的信息发射出去。1.主动式标签内含电源，具有可读写特性。2.被动式标签依靠外界提供通信能量；分为“有源”和“无源”两种模式。,各种RFID标签,电子标签（Tag）,（2）阅读器,又称解读器或识读器，是读取（有时可写入）标签信息的设备。阅读器主要由RF模块、控制模块和外围电路组成。其中RF模块是核心单元，主要由射频电路和射频芯片构成，可完成与电子标签的各种交互功能，包括调制/解调、加密/解密、鉴权、读写、加/减等。,适用于不同用途的阅读器频率,射频标签和和阅读器必须调制到相同的频率才能工作。LF、HF、UHF就分别对应着不同频率的射频。LF代表低频信号，在125kHz左右；HF代表高频射频，在13.56MHz左右：UHF代表超高频射频，在868915MHz之间；还有2.4GHz的微波阅读器。,（3）天线,天线是在标签与阅读器之间传输数据的发射和接收装置。任何一个RFID系统都应该至少包含一根天线（内置或者外置）以发射和接收射频信号，需要形式和数量根据具体应用情况而定。,2.RFID系统的分类,（1）按作用距离分类分为密耦合、遥耦合和远距离系统,（2）按系统完成的功能不同分类可以分为EAS系统、便携式数据采集系统、物流控制系统、定位系统。、,（3）按工作频率分类分为低频、高频、超高频和微波系统。,（4）其他分类有源系统和无源系统；集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式；广播发射式、倍频式和反射调制式；,学习情境四,4.2掌握RFID的标准体系,4.1认知RFID技术,4.3掌握RFID在物流中的应用,目前主要由3个主要技术指标体系：1.EPCGlobal2.泛在ID中心（UbiquitousIDCenter，UIC）3.ISO标准体系,一、RFID的主要技术标准体系,1.EPCGlobal,EPCGlobal是由国际物品编码协会（EAN）和美国统一代码协会（UCC）于2003年9月共同成立的非营利性组织，其前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院成立的非营利性组织Auto-ID中心。Auto-ID中心以创建物联网（InternetofThings）为使命，与众多成员企业共同制定一个统一的开放技术标准。旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业，同时有IBM、微软、飞利浦、Auto-IDLab等公司提供技术研究支持。,EPC（ElectronicProductCode）即产品电子代码。EPC系统是一个非常先进的、综合性的复杂系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。,EPC的系统构成,（1）EPC编码体系,EPC编码体系是新一代的与GTIN兼容的编码标准，它是全球统一标识系统的拓展和延伸，是全球统标识系统的重要组成部分，是EPC系统的核心与关键。EPC代码是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成的一组数字,EPC编码结构,（2）EPC射频识别系统,EPC射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，由EPC射频标签和EPC射频识读器组成。,EPC标签：是产品电子代码的信息载体，主要由天线和芯片组成。EPC标签中存储的唯一信息是96位或者64位产品电子代码。为了降低成本，EPC标签通常是被动式射频标签。EPC读写器：是用来识别EPC标签的电子装置，与信息系统相连实现数据的交换。读写器使用多种方式与EPC标签交换信息，近距离读取被动标签最常用的方法是电感耦合方式。,（3）信息网络系统,信息网络系统由本地网络和互联网组成，是实现信息管则、信息流通的功能模块。EPC系统的信息网络系统是在全球互联网的基础上，通过EPC中间件以及对象命名解析服务（ObjectNameService，ONS）和EPC信息服务（EPCInformationService，EPCIS）三部分来实现全球的“实物互联”。,EPC中间件对象名称解析服务EPC信息服务,EPC中间件与其他应用程序的通信,2.泛在ID中心,在T-Engine论坛领导下，泛在ID中心于2003年3月成立，并得到日本政府经产省和总务省以及大企业的支持，包括微软、索尼、三菱、日立、日电、东芝、夏普、富士通、NTTDoCoMo、KDDI等重量级企业。泛在ID中心的泛在识别技术体系架构由泛在识别码（uCode）、信息系统服务器、uCode解析服务器和泛在通信器等4部分构成。,3.ISO标准体系,ISO以及其他国际标准化机构如IEC、ITU等是RFID国际标准的主要制定机构。目前常用的RFID国际标准主要有：ISO11784和ISO11785ISO10536、ISO15693和ISO14443ISO10374ISO18000,1.产品电子代码EPCEPC是有EPCGlobal组织各应用方协调一致的编码标准，可以实现对所有实体对象的唯一有效标识2.EANUCCEAN的目的是建立一套国际通行的产品、运输单元、资产、位置和服务的标识标准体系和通信标准体系，即“全球商业语言EAN.UCC系统”3.GB18937（NPC）强制性国家标准GB18937全国产品与服务统一标识代码编码规则,二、电子产品编码标准,三、RFID的应用标准,学习情境四,4.2掌握RFID的标准体系,4.1认知RFID技术,4.3掌握RFID在物流中的应用,一、RFID技术在生产物流环节的应用,RFID技术在生产环节主要用于生产线的自动化运作。快速、准确地从种类繁多的库存中找出适当工位所需要的适当的原材料和零部件，并结合运输系统及相应的传输设备，实现物料的转移，从而实现对原材料、零部件、半成品和成品的整个生产过程的识别和跟踪，降低人工识别成本和出错率，提高生产效率。RFID技术还能对生产过程实现自动监控，及时根据生产进度发出补货信息，从而协助生产管理人员实现对流水线的协调控制，确保稳步生产；另一面，也可以加强对产品质量的控制与跟踪。,德国宝马汽车公司在装配流水线上应用RF卡以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的，用户可以从上万种内部和外部选项中选定自己所需车的颜色、引擎型号及轮胎式样等。这样一来，汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车，如果没有一个经过高度组织的、复杂的控制系统，是很难完成这样复杂的任务。宝马公司就在其装配流水线上配有RFID系统，他们使用可重复使用的RF卡，该RF卡带有详细的装配汽车的所有要求，在每个工作点处都有读写器，这样可以保证汽车在各个流水线位置处能毫不出错地完成装配任务。,知识链接：用于汽车装配流水线的RFID,二、RFID技术在销售物流环节的应用,能够改进零售商的库存管理水平，提高商品的可视度，实现及时补货、提高商品管理效率，减少出错率，降低因商品断货造成的损失，有效减少商品偷窃等现象；以沃尔玛为例，应用RFID后沃尔玛的产品脱销率降低了32%，远高于原先预计的16%，脱销率的降低从根本上来说得益于RFID能够有效帮助监控入库货箱以及上架货箱的数量，然后再将这些数据及时和POS所提供的销售数据对比，从而提供更合理、准确的补货决策。,三、RFID技术在存储环节的应用,RFID在存储环节主要应用于存取货物与库存盘点两个方面。存取货物时应用RFID技术，可以增强作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间，同时减少了整个物流中由于商品误置、送错、偷窃、损坏等造成的损耗。库存盘点时，利用标签中提供的有关货物库存情况的准确信息，不需要人工的检查或扫描条码，仓管人员可以快速识别并统计现有库存状况，从而实现快速盘点，并且减少了损耗，最大限度地减少存储成本。,四、RFID技术在运输环节的应用,RFID在运输环节主要应用于对货物的跟踪、管理和监控。RFID技术为货物的跟踪、管理和监控提供了快捷、准确、自动化的手段。在运输领域，以RFID技术为核心的集装箱自动识别系统，已成为全球范围最大的货物跟踪管理应用系统。集装箱自动识别系统的工作过程如下：将记录有集装箱号、箱型、装载货物的种类和数量等信息的标签安装在集装箱上，当载有集装箱的运输工具经过安装有识别设备的公路、铁路的出入口以及码头的检查门时，阅读器发出无线电波，RFID标签自动感应后将相应的数据返回到阅读器，从而将标签上保存的信息传输到后台管理系统，实现集装箱的动态跟踪与管理。,五、RFID技术在配送环节的应用,RFID在配送环节主要用于提高配送的速度和效率。当贴有RFID标签的货物进入配送中心时，配送中心的阅读设备可以读取所有货物标签中所包含的信息，配送系统将这些信息与发货记录进行核对，以检测可能出现的错误，然后将RFID标签中的信息更新到最新状态，并且根据要求对货物进行下一步处理，并确保对货物的精确控制。因此，RFID技术的应用能够大大加快配送的速度，提高分拣过程的效率与准确率。,六、RFID技术在交通领域的应用,RFID在交通领域的应用主要有：电子不停车收费系统海关码头电子车牌系统车辆调度管理系统,随着技术的不断进步，RFID技术的应用会越来越广泛。可以预计，在未来的几年中，RFID技术将