條碼技術與應用第七章自動識別技術

條碼技術與應用第七章自動識別技術第1頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五（一）操作方法

射頻識別技術（RFID）是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞、并通過所傳遞信息達到識別目的的技術。射頻識別技術概述第2頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五31.RFID的歷史1940—1950年1950—1960年1960—1970年1970—1980年1990—2000年1980—1990年奠定了RFID技術理念基礎處于實驗室實驗研究開始了一些應用嘗試出現(xiàn)最早的RFID應用RFID產(chǎn)品得到廣泛采用各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)

射頻識別技術的歷史與發(fā)展第3頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五IV

2000年后：標準化問題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，主動式電子標簽、被動式電子標簽及半被動式電子標簽均得到發(fā)展，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應用行業(yè)擴大。至今，RFID技術的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、被動式電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的RFID技術與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應用。射頻識別技術的歷史第4頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五物聯(lián)網(wǎng)概念“物聯(lián)網(wǎng)概念”是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎上建立的，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡概念。其定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡概念。第5頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五物聯(lián)網(wǎng)技術技術原理在互聯(lián)網(wǎng)基礎上，利用RFID、數(shù)據(jù)通信技術組成一個覆蓋世界萬事萬物的整合網(wǎng)絡,網(wǎng)中萬物自動識別，信息共享，彼此“交流”，無需人為干預技術意義突破傳統(tǒng)思維---過去是將物理設施和IT設施分開:

一路是機場、公路、建筑物等等現(xiàn)實的世間萬物另一路是數(shù)據(jù)電腦、寬帶等等虛擬的“互聯(lián)網(wǎng)”

在“物聯(lián)”時代，“現(xiàn)實的世間萬物”將與“虛擬的互聯(lián)網(wǎng)”整合為統(tǒng)一的“整合網(wǎng)絡”，全球全世界的運轉(zhuǎn)以此為基礎---經(jīng)濟管理、生產(chǎn)運行、社會管理乃至個人生活---全球世界---互聯(lián)物聯(lián)---整合大同技術關鍵詞無線網(wǎng)絡智能傳感設備云計算技術第6頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)我們熟知并每天都無法離開的工作、學習、生活、娛樂的工具，已經(jīng)成為我們這個世界保持聯(lián)系、發(fā)展的必備基礎。物聯(lián)網(wǎng)的基礎是互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)是兩個不同的概念，但互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎，沒有互聯(lián)網(wǎng)的成熟就不會有物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的可能?？梢赃@么理解：物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的延伸，互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又將極大地促進互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。第7頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五多功能讀寫無線數(shù)據(jù)傳輸脫機工作多種數(shù)據(jù)接口等在射頻標簽方面在識讀器方面在系統(tǒng)方面

RFID技術的發(fā)展是應用需求的驅(qū)動使然，但反過來RFID技術的成功應用又極大地促進了應用需求的擴展010203RFID的發(fā)展低頻近距離系統(tǒng)更高的智能安全特性高頻遠距離系統(tǒng)更加完善成本更低所需的功耗更低技術更趨成熟作用距離將更遠第8頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五9

特點

可非接觸識別（十厘米~幾十米）

可識別高速運動物體

抗惡劣環(huán)境

保密性強

可同時識別多個識別對象具有可讀寫能力等第9頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五射頻識別技術與其他自動識別技術的比較項目條碼磁卡IC卡射頻識別信息載體紙或物質(zhì)表面磁條存儲器存儲器信息量小較小大大讀寫性只讀讀/寫讀/寫讀/寫讀取方式光電掃描磁電轉(zhuǎn)換電路接口無線通信人工識讀性受制約不可能不可能不可能保密性無一般最好最好智能化無無有有受污染/潮濕影響很嚴重可能可能可能光遮蓋全部失效

沒有影響方向位置影響很小

單向沒有影響識讀速度低（約4秒）

低（約4秒）很快（約0.5秒）識讀距離近接觸接觸遠使用壽命較短短長最長國際標準有有不全制定中價格最低低較高較高第10頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五全球最大的零售商沃爾瑪?shù)囊豁棥耙笃淝?00家供應商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤和包裝箱時使用RFID技術，2006年1月前在單件商品中使用這項技術”的決議，把RFID再次推到了聚光燈下。第11頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五美國智能化監(jiān)獄第12頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五電子芯片身份證第13頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五高速公路的自動收費系統(tǒng)

車輛通過自動收費卡口車速可保持在40km/h，與停車領卡交費相比，行車可節(jié)省時間30％－70%.第14頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五

停車智能化管理系統(tǒng)出入無需停車，系統(tǒng)自動識別車輛的合法性，完成放行、記錄等管理功能，節(jié)約進出場的時間。第15頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五郵政包裹管理系統(tǒng)

在郵票和包裹標簽中貼上RFID芯片，可實現(xiàn)分揀過程的全自動化，郵件包裹到達某個地方，標簽信息就會被自動讀入管理系統(tǒng)，融入“物聯(lián)網(wǎng)”供顧客和企業(yè)查詢。第16頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五鐵路貨運編組調(diào)度系統(tǒng)火車按既定路線運行，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內(nèi)裝的物品信息，同時在車站能將車廂重新編組。第17頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五集裝箱識別系統(tǒng)

將記錄有集裝箱位置、物品類別、數(shù)量等數(shù)據(jù)的標簽安裝在集裝箱上，借助射頻識別技術，就可以確定集裝箱在貨場內(nèi)的確切位置，在移動時可以將更新的數(shù)據(jù)寫入射頻卡。第18頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五RFID庫存跟蹤系統(tǒng)

將RFID標簽貼在托盤、包裝箱或元器件上，實現(xiàn)對商品從原料、半成品、成品、運輸、倉儲、配送、上架、最終銷售，甚至退貨處理等所有環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控。第19頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五

信號發(fā)射機（標簽Tag)：

由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；

信號接收機（閱讀器Reader)：

讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；

天線(Antenna)：

在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

RFID系統(tǒng)的組成第20頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五

RFID原理第21頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五

工作過程中，通常是由閱讀器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射射頻能量形成電磁場。標簽進入磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（ActiveTag，有源標簽或主動標簽）；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。第22頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五（1）編程器預先將數(shù)據(jù)信息寫入標簽中。（2）閱讀器經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射無線電載波信號。（3）當射頻標簽進入發(fā)射天線工作區(qū)時，射頻標簽被激活后即將自身信息經(jīng)標簽天線發(fā)射出去。（4）系統(tǒng)接收天線接收標簽的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳給閱讀器，閱讀器對解碼，送后臺計算機器。（5）計算機控制器判斷標簽合法性，發(fā)出指令控制執(zhí)行機構動作。（6）執(zhí)行機構按計算機指令動作。（7）計算機網(wǎng)絡將各監(jiān)控點連接起來，構成總控平臺第23頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五射頻識別標簽電子標簽作為條形碼的無線版本，RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點。第24頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五（1）按工作方式分：主動式、被動式和半被動式標簽

射頻標簽的分類：（2）按讀寫方式分：只讀標簽、讀寫標簽

（3）按有無電源分：無源標簽、有源標簽

（4）按工作頻率分：低頻、高頻、微波標簽

（5）按工作距離分：遠程、近程、超近程標簽（6）按簡單與復雜分：標識標簽與便攜式數(shù)據(jù)文件

第25頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五電子標簽內(nèi)部結構:芯片+天線第26頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五射頻識別標簽的功能

（1）具有一定的存儲容量，存儲被識別物品的相關信息。（2）在一定工作環(huán)境及技術條件下，能夠?qū)﹄娮訕撕灥拇鎯?shù)據(jù)進行讀取和寫入操作。（3）維持對識別物品的識別及相關信息的完整。（4）具有可編程操作，對于永久性數(shù)據(jù)不能進行修改。（5）對于有源標簽，通過讀寫器能夠顯示電池的工作狀況。第27頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五射頻識別標簽的封裝常用封裝形式傳統(tǒng)標簽類注塑類卡片類為了保護標簽芯片和天線，同時也便于用戶使用，射頻電子標簽必須利用某種基材進行封裝，不同的封裝性質(zhì)的標簽針對不同的場合。第28頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五信用卡標簽常見形式厚度不超過3mm第29頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五線形標簽物流線形標簽車輛線形標簽第30頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五盤形標簽最常見形式外殼：丙烯脂丁二烯苯乙烯噴鑄直徑：幾mm到10cm中心：圓孔固定第31頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五自粘標簽薄、靈活絲網(wǎng)印刷、蝕刻技術0.1m塑料薄膜第32頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五鑰匙扣形標簽自動停車的號碼器安全要求高的門鎖系統(tǒng)第33頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五手表形標簽門禁、娛樂第34頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五玻璃射頻識別標簽識別動物第35頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五（1）作用距離更遠（2）無線可讀寫性能更加完善（3）適合高速移動物體識別（4）快速多標簽讀寫功能（5）一致性能更好（6）強場強下的自保功能更加完善（7）智能型更強、更為完善的加密（8）帶有傳感器功能的標簽（9）帶有其他附屬功能的標簽（10）具有殺死功能的電子標簽（11）新的生產(chǎn)工藝（12）體積更?。?3）成本更低電子標簽的發(fā)展趨勢第36頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五射頻讀寫器

電源裝置

電源裝置射頻振蕩器計算機及網(wǎng)絡輔助顯示

其他設備微處理器、存儲器、標準接口、時鐘電路

解碼及糾錯電路

放大器

電源

天線

射頻處理器

射頻接收器

前置放大器第37頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五電感耦合變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合。一般適合于中、低頻工作的近距離（小于1米）射頻識別系統(tǒng)。電磁反向散射耦合雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息。一般適合于高頻、微波等工作距離較遠的射頻識別系統(tǒng)。RFID通信方式第38頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五讀寫器的功能（1）與電子標簽的通信功能（2）與主機的通信功能（3）能在讀取區(qū)內(nèi)查詢多個標簽，并能正確區(qū)分各個標簽（4）可以對固定對象和移動對象進行識別（5）能夠提示讀寫過程中發(fā)出了錯誤，并顯示錯誤的相關信息（6）能夠讀出有源標簽的電源信息發(fā)送和接收功能、信息初始化處理、連接服務器第39頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五讀寫器的分類小型讀寫器手持型平板型隧道型出入通道型大型通道型第40頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五分離式讀寫器便攜式讀寫器第41頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五射頻識別系統(tǒng)的選擇通信方式環(huán)境適應性識別距離標簽類型污染磁場高溫電磁耦合強中中2mm~10mm無源或有源電磁感應強差中2mm~1m無源微博強中中0~3m或更遠有源第42頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五系統(tǒng)類型典型頻段常見應用產(chǎn)品特點低頻≤135kHz系列動物識別、門禁系統(tǒng)、物品跟蹤等管理中短距識別、閱讀速度慢、產(chǎn)品價格低廉1.95MHz~8.2MHz系列電子物品監(jiān)視、零售業(yè)或物品防盜領域中頻13MHz系列小區(qū)物業(yè)管理、大廈門禁系統(tǒng)、電子物品監(jiān)視及ISM(工業(yè)、科學和醫(yī)療行業(yè))等中短距識別、中速閱讀、產(chǎn)品價格較低廉27MHz系列應用于工業(yè)、科學和醫(yī)療事業(yè)430MHz~460MHz系列應用于工業(yè)、科學和醫(yī)療事業(yè)高頻902MHz~926MHz系列GSM移動電話網(wǎng)、鐵路車輛識別、集裝箱識別等。部分地區(qū)用于公路車輛識別、管理與自動收費系統(tǒng)長距識別、高速閱讀、產(chǎn)品價格較高微波2350MHz~2450MHz系列應用于工業(yè)、科研和醫(yī)藥事業(yè)5800MHz~6800MHz系列其中5.8MHz在部分國家已定為智能交通系統(tǒng)用頻段（如公路車輛管理與自動收費系統(tǒng)）第43頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五射頻識別技術的應用領域在國外的應用物流配送工業(yè)制造機場行李管理航班管理第44頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五45國內(nèi)應用防偽領域交通信息化工業(yè)制造港口車輛出入監(jiān)控管理進入港區(qū)的集裝箱需要嚴格的核對查驗，最大限度地提高通過速度。國家煙草總局制定了用RFID監(jiān)管監(jiān)控煙草成品物流供應鏈的解決方案生產(chǎn)流水線控制，物料自動配送，在制品與當前物料的自動核對城市交通一卡通工程，鐵路的調(diào)度和統(tǒng)計系統(tǒng)，高速公路不停車收費系統(tǒng)。各類電子票證、身份證明、特殊商品防偽等煙草成品物流的監(jiān)控監(jiān)管第45頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五無線射頻識別技術在我國的應用第46頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五RFID連鎖反應—

零售業(yè)競爭零售商其余產(chǎn)品供應商交通和物流業(yè)配送中心商店貨架信息流供應商工廠結賬運輸企業(yè)貨物流大型供應商主要的零售商RFID技術RFID技術RFID技術RFID技術RFID技術RFID技術RFID技術RFID技術第47頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五下一代供應鏈技術入口主要優(yōu)勢

區(qū)域配送中心零售商店具有RFID功能的堅固耐用的移動數(shù)據(jù)終端讀取器和天線RFID標簽

只讀讀寫雙極天線標簽制造廠避免手動庫存管理準確管理庫存提高存貨可視性和可跟蹤性減少庫存量減少倉儲要求通過JIT和庫存共享提高生產(chǎn)率減少庫存損耗提高對產(chǎn)品召回的響應自動更新供應系統(tǒng)更好的失竊檢測第48頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五RFID現(xiàn)狀：

零售供應鏈可視性

*RetailOutofStocks:AWorldwideExaminiationofExtent,CausesandConsumerResponse,EmoryUniv,Univ.ofStGallen,andUnvi.OfColorado,2002由于缺貨損失的收入*高達690億美元配送中心商店貨架的庫存周轉(zhuǎn)率較差問題供應商應遵循：對所有包裝箱和貨盤貼上標簽使用RFID實現(xiàn)可視性和貨架跟蹤自動化解決方案提高配送中心商店貨架的庫存周轉(zhuǎn)率實時可視性降低庫存更好的供需平衡結果供應商零售商商店零售商配送中心(DC)第49頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五RFID現(xiàn)狀：零售店內(nèi)可視性RFID標簽

每個物品零售商制造工廠

貨架和倉庫可視性快速補貨損失和失竊防范問題貨物層次上的標簽供員工使用的手持式讀取器適用于自動庫存和物品跟蹤的區(qū)域讀取器解決方案每日庫存可見性和每周、每月庫存可見性更好的貨架商品可售性解決產(chǎn)品缺貨問題（平均缺貨率7.1%）結果商店A商店B第50頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五RFID現(xiàn)狀：

工業(yè)倉庫庫存跟蹤問題地面上的標簽可用于跟蹤叉車位置

勞動/時間密集型庫存流程導致沉淀成本和過期產(chǎn)品損失的錯誤貨站入口、傳送帶和叉車處的RFID借助地面上的RFID標簽實現(xiàn)位置可視性解決方案裝運、收貨和檢驗處理時間縮短了2倍至60倍配送中心可節(jié)省20%的運營成本結果讀取貨架標簽以驗證正確的貨盤放置位置第51頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五Boeing問題無法跟蹤各個制造流程的生產(chǎn)部件緩慢、低效的手工流程

航空部件貼上SymbolRFID標簽在各個“要害之處”安裝Symbol讀取器解決方案提高庫存準確性，降低運營成本降低勞動成本接貨時間由4天縮短至4小時RFID系統(tǒng)穩(wěn)定運行率達到99.8%“與通過人工輸入方式發(fā)貨相比，發(fā)生人為失誤的幾率可以忽略不計”優(yōu)勢第52頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五下一代的機場技術

時間延長的登機和安全檢查不可靠的流程難以確保旅客和行李準確匹配問題帶有生物鑒定功能的支持RFID的安全卡

在旅客安全檢查和登機時進行身份鑒定的讀取器行李上的標簽可用于旅客身份識別解決方案更出色的安全性提高了旅客安全檢查和登機的

速度和效率結果第53頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五McCarran國際機場McCarran國際機場每天處理65,000至70,000件行李問題Symbol航空標簽McCarran是第一家對所有行李、所有航空公司做出承諾的機場......條碼可視范圍和容量問題解決方案提高客戶服務水平和安全性端到端的行李可視性。

優(yōu)勢需要一種跟蹤傳送帶上的旅客行李通過探測機器并最終運抵具體飛機的方法SymbolRFID行李標簽可以達到幾乎100%的可見性，但也存在速度和方向性問題SymbolEPCRFID讀取器和讀取器基站因為行李的方向個不相同，每次可能有15%到30%的條碼被誤掃描第54頁，共60頁，2023年，2月20日，星期五香港國際機場問題處理量；每年1600萬件轉(zhuǎn)運行李跟蹤行李直至ULD的流程效