RFID简介及业务应用实例

印迹发布于:2020-3-24 807

RFID简介

RFID(射频识别:Radio Frequency Identification)俗称“电子标签”,是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点,其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。

 RFID的应用发展史

RFID这一技术最早可以追溯到20世纪40年代,它源自对雷达技术的改进和应用,当时还只是局限在军事领域。在二战时期,英国空军率先在飞机上使用了这一技术,主要用于分辨敌方飞机与自方飞机。一直发展到今天,RFID仍被广泛应用在商业航空领域。

1948年,哈里·斯托克曼在IEEE的前身——无线电工程师协会(IRE)的论文集上发表了“利用反射功率的通讯”一文,正是这篇论文奠定了RFID技术的理论基础。

20世纪60年代,科研人员开始针对RFID开发新应用,商品电子监视器便是在这一时期发明出来的,它是RFID技术实现的第一个商业应用系统。

到了20世纪90年代,RFID逐渐获得一些企业内部的采用。也是在这一时期,RFID技术在美国的公路自动收费系统中得到广泛应用。1991年,美国俄克拉荷马州出现了世界上第一个开放式公路自动收费系统,使得交通拥堵问题得到明显缓解。1999年,美国麻省理工学院(MIT)首次提出“物联网”这一概念,其构想的关键思路便是给所有物品提供一个电子编码,进而实现对所有物体的唯一标识。

2003年,全球知名超市零售巨头沃尔玛宣布于2005年开始使用基于RFID技术的EPC系统,随后联合利华、宝洁、卡夫、可口可乐、吉列、强生等跨国巨头纷纷选择跟进,RFID电子标签开始大量出现在货箱上。作为全球最大的连锁超市,沃尔玛的这一决定极大地推动了RFID技术的市场普及。

进入21世纪后,RFID终于进入了快速增长期。随着应用面的不断拓展,RFID的标准化问题受到了空前重视,各种新型产品形态不断涌现。同时,由于电子标签的成本不断降低,RFID开始进入各行各业,并从企业内部走向大众的日常生活场景。

RFID基本组成

射频标签物理上由三部分组成:标签(tag)、天线、读写器。

标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签有唯一的电子编码,高容量电子标签有用户写入区,附着在物体上标识目标对象;

读写器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;

天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。

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  标签内的天线及ID芯片封装好的电子标签天线、读写器和手持终端

RFID特点

数据存储:与传统形式的标签相比,容量更大(1bit—1024bit),数据可随时更新,可读写;

读写速度:与条码相比,无须直线对准扫描,读写速度更快,可多目标识别、运动识别;

使用方便:体积小,容易封装,可以嵌入产品内;

安全:专用芯片、序列号惟一、很难复制;

耐用:无机械故障、寿命长、抗恶劣环境。

RFID工作原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂:由阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号,当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流,从而获得能量、电子标签被激活,使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去;阅读器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号,经天线调节器传送到阅读器信号处理模块,经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关的处理;主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份,针对不同的设定作出相应的处理和控制,最终发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。

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 分类

 (1)低频(LF)

其中,低频RFID所使用的频率一般为125KHz-134KHz,波长约为2500m。这一频段采用电感耦合的方式来工作,即读写器线圈和感应器线圈间存在的变压器耦合作用。相较于其他频段类型,低频RFID具有穿透性好、传输距离近、容量小、单目标读取等特性。受低频特性与成本等因素的影响,常见的应用场景有畜牧业管理、动物标识、汽车防盗、自动停车场收费、门禁等等。

(2)高频(HF)

高频RFID的工作频率一般为 13.56MHz ,该频率的波长大约为 22m,也是通过电感耦合的方式进行能量供应和数据传输。高频RFID可以同时实现多目标读取,该频段在全球实现了标准统一。在高频RFID中最常见的应用便是大众熟知的智能卡,包括第二代身份证也是使用这一频段。此外,高频RFID在图书管理、瓦斯钢瓶管理、物流等场景中应用非常普遍。

(3)超高频(UHF)

超高频RFID常用的频率有433MHz、868-950MHz。通过电磁耦合的方式进行能量和信息的传输。这一频段RFID的读取距离较远,需要通过天线布置配合来定制读写区域。目前,UHF RFID的标准化与产业链发展迅猛,已经成为RFID体量最大的市场,在鞋服、物流、零售交通、医疗等领域有着广泛的应用。

(4)微波

微波RFID系统频段在1GHz以上,常用的有2.45GHz与5.8GHz频段,一般采用电磁反向散射方式进行工作,电子标签通常采用有源供电方式,工作原理与蓝牙、WIFI类似,需要一个基站发射与接收信号,然后识别标签的信息,RFID标签就是一个带身份识别的节点。微波RFID对环境的敏感性很高,一般应用于行李追踪、移动车辆识别、集装箱管理、供应链管理等领域。

(1)有源电子标签

其中,有源电子标签通过外接电源供电,能主动向读写器发送信号,传输距离更远、速率更高,通常在微波频段使用,超高频频段亦有少量应用。目前,有源电子标签的应用并不多,主要场景有用RFID进行定位、以及早交通、高速公路上对车辆进行识别等等。

(2)无源电子标签

无源电子标签通过读写器读取天线发出的无线电磁波,再在标签内部产生信号传输,有着体积小、读取距离近、稳定性高等特点,通常在低频RFID和高频RFID系统中使用,超高频RFID系统中也有部分应用。无源电子标签日常中最常见的应用是各类智能卡,包括第二代身份证。

(3)半有源电子标签

半有源电子标签通常处于休眠状态,当标签进入读写器识别范围便会被激活而进入工作状态。半有源RFID系统工作时,需要在不同位置安置多个读写器用于激活半有源RFID标签,适合在既有定位需求,又有信息采集与传输需求的频率信号大范围覆盖的场合中使用。

(1)电子标签企业重生产

RFID电子标签的市场需求量极大,并一直保持着快速增长的态势。近年来,尤其UHF标签的标准化程度越来越高。因此,为了满足庞大的市场需求,电子标签厂商们更注重的是生产环节。

(2)读写设备定制化

相较于电子标签产品,读写设备的数量要少许多。根据应用场景的不同,读写设备的定制化现象十分普遍。因此,读写设备的产业链表现出明显的方案化特征。

(3)标签+读写设备+应用软件的集成方案玩家越来越多

在RFID产业链中,提供标签+读写设备+应用软件的集成方案玩家越来越多,这主要是由市场环境造成的。主要体现在两个方面,第一个方面是做单品的玩家越来越多,在激烈的市场竞争下,行业的利润变薄,企业需要丰富自身产品线,以此保障经营利润。第二个方面在于物联网客户需求的转变,它们需要技术供应商提供更完整的方案。

RFID分类

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。

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 。

根据频率的高低,大致上可分为LF、HF、UF三类:

低频率(Low Frequency):100~500KHz 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):10~15MHz 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850~950MHz(UHF)以及2.45GHz之间,感应距离最长,速度也最快,穿透性差。

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rfid日常应用

1、物流:物流过程中的货物追踪,信息自动采集,仓储应用,港口应用,快递。

2、零售:商品的销售数据实时统计,补货,防盗 。

3、制造业:生产数据的实时监控,质量追踪,自动化生产。

4、服装业:自动化生产,仓储管理,品牌管理,单品管理,渠道管理 。

5、医疗:医疗器械管理,病人身份识别,婴儿防盗。

6、身份识别:电子护照,身份证,学生证等各种电子证件。

7、防伪:贵重物品(烟,酒,药品)的防伪,票证的防伪等。

8、资产管理:各类资产(贵重的或数量大相似性高的或危险品等)。

9、交通:高速不停车,出租车管理,公交车枢纽管理,铁路机车识别等 。

10、食品:水果,蔬菜,生鲜,食品等保鲜度管理。

11、动物识别:训养动物,畜牧牲口,宠物等识别管理。

12、图书馆:书店,图书馆,出版社等应用。

13、汽车:制造,防盗,定位,车钥匙。

14、航空:制造,旅客机票,行李包裹追踪 。

15、军事:装备,物资,人员,卡车等识别与追踪。

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rfid日常生活应用实例

1、 NFC

NFC是近场通信(Near Field Communication.NFC),又称近距离光线通信,是种知距离的高 频无线通信技术,允许电子设备之间进行非接触式 点对点数据传输(在十厘米内) 交换数据。这个技 术由免接触式射频识别(RFID) 滨变而来,并向下 兼容RFID。

2、智能图书馆

1)智能图书管理系统

2)自助还书系统

3)防盗门禁

智慧图书馆= 图书馆+物联网+ 云计算+ 智慧化设备。智能图书馆亦称为智慧图书馆,是把智能技术运用在图书馆建设之中形成的一种现代化建筑,是智能建筑与高度自动化管理的数字图书馆的有结合和创新。

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3、物流追踪

1)包裹追踪

2)电子物品监控

物流追踪(Logistics Tracking)原本是物流企 业用来追踪内部物品流向的一种手段,现在向客户开放任其查询成为一种增值服务,道常还是一项免费的服务。

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4、一卡通系统

1)校园卡

2)公交卡

用户使用同一张非接触感应卡或使用手机中特制的SIM。使用范围非常广泛门禁、考勤、就餐、消费、停车场出入,巡逻签到、会议签到,电梯使用等多种功能。



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