上课地点

学时

4

专业班级

2020物流管理123班

教学条件

准备

教案，PPT，视频，实训用品，相关教学材料

教学组织

模式

理实一体化教学

教学过程

与时间分配   

主    要  教  学    内  容

讲  授

从概念上来讲 ＲＦＩＤ 类似于条码扫描 对于条码技术而言 它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形码传送到扫描读写器 而ＲＦＩＤ 则使用专用的 ＲＦＩＤ 读写器及专门的可附着于目标物的 ＲＦＩＤ 标签 利用频率信号将信息由ＲＦＩＤ 标签传送至ＲＦＩＤ 读写器

一、 ＲＦＩＤ 技术概述

ＲＦＩＤ 是 ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ 的缩写 即射频识别技术 是自动识别技术的一种 通过无线射频方式进行非接触双向数据通信 对目标加以识别并获取相关数据

ＲＦＩＤ 数据采集系统，它的主要核心部件是电子标签 通过相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波 可以读取电子标签内储存的信息 识别电子标签代表的物品、 人和器具的身份 由于ＲＦＩＤ 标签的存储容量可以是２ 的９６ 次方以上 它彻底抛弃了条形码的种种限制 使世界上的每一种商品都可以拥有独一无二的电子标签 况且 贴上这种电子标签之后的商品 从它在工厂的流水线上开始 到被摆上商场的货架再到消费者购买后结账 甚至到标签最后被回收的整个过程都能够被追踪管理

许多行业都运用了射频识别技术 将标签附着在一辆正在生产中的汽车 厂方便可以追踪此车在生产线上的进度 仓库可以追踪药品的所在 射频标签也可以附于牲畜与宠物上 方便对牲畜与宠物的积极识别 ( 积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份) 射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分 汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用

射频识别技术具有很多突出的优点: ＲＦＩＤ 技术不需要人工干预 不需要直接接触、不需要光学可视即可完成信息输入和处理 可工作于各种恶劣环境 可识别高速运动物体并可同时识别多个标签 操作快捷方便 实现了无源和免接触操作 应用便利 无机械磨损 寿命长 机具无直接对最终用户开放的物理接口 能更好地保证机具的安全性 数据安全方面除标签的密码保护外 数据部分可用一些算法实现安全管理 如ＤＥＳ、 ＲＳＡ、ＤＳＡ、 ＭＤ５ 等 读写器与标签之间也可相互认证 实现安全通信和存储 总体成本一直处于下降之中 越来越接近接触式ＩＣ 卡的成本 甚至更低 为其大量应用奠定了基础 如果ＲＦＩＤ 技术能与电子供应链紧密联系 那么它很有可能在几年之内取代条形码扫描技术

射频识别技术以其独特的优势 逐渐被广泛应用于生产、 物流、 交通、 运输、 医疗、防伪、 跟踪、 设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域 随着大规模集成电路技

术的进步以及生产规模的不断扩大 射频识别产品的成本将不断降低 其应用将越来越广泛

射频识别技术在国外发展非常迅速 射频识别产品种类繁多 在北美、 欧洲、 大洋洲、 亚太地区及非洲南部 射频识别技术被广泛应用于工业自动化、 商业自动化、 交通运输控制管理等众多领域 如汽车、 火车等交通监控 高速公路自动收费系统 停车场管理系统 物品管理 流水线生产自动化 安全出入检查 仓储管理 动物管理 车辆防盗等 而在中国 由于射频识别技术起步较晚 应用的领域不是很广 目前 射频标签主要应用于公共交通、 地铁、 校园、 社会保障等方面 上海、 深圳、 北京等地陆续采用了射频公交卡 其中 我国射频标签应用最大的项目是第二代公民身份证

总之 射频识别技术在未来的发展中结合其他高新技术 如ＧＰＳ、 生物识别等技术由单一识别向多功能识别方向发展的同时 将结合现代通信及计算机技术 实现跨地区、跨行业应用

二、 ＲＦＩＤ 技术的组成部分

应答器: 由天线 耦合元件及芯片组成 一般来说都是用标签作为应答器 每个标签具有唯一的电子编码 附着在物体上标识目标对象

阅读器: 由天线、 耦合元件、 芯片组成 读取 ( 有时还可以写入) 标签信息的设备

可设计为手持式ｒｆｉｄ 读写器或固定式读写器

应用软件系统 : 是应用层软件

主要是把收集的数据进一步处理 并为人们所使用 ＲＦＩＤ 组成

三、 ＲＦＩＤ 技术特点

１ ＲＦＩＤ 是一种射频技术

射频识别系统最重要的优点是非接 图 ３－４ ＲＦＩＤ 组成示意图触识别 它能穿透雪、 雾、 冰、 涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签 并且阅读速度极快 大多数情况下不到１００毫秒 有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点 可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准 射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统 导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准 这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长 许多欧美组织正在着手解决这个问题 并已经取得了一些成绩 标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用

２ 适用性强

物流管理的本质是通过对物流全过程的管理 实现降低成本和提高服务水平两个目的 如何以正确的成本和正确的条件 去保证正确的客户在正确的时间和正确的地点 得到正确的产品 成为物流企业追求的最高目标 一般来说 企业存货的价值要占企业资产总额的２５％左右占企业流动资产的５０％以上 所以物流管理工作的核心就是对供应链中存货的管理 ＲＦＩＤ 工作

在运输管理方面采用射频识别技术 只需要在货物的外包装上设置电子标签 在运输检查站或中转站设置阅读器 就可以实现资产的可视化管理 与此同时 货主可以根据权限 访问在途可视化网页 了解货物的具体位置 这对提高物流企业的服务水平有着重要意义

３性能优越

(１) 快速扫描      ＲＦＩＤ 辨识器可同时辨识读取数个 ＲＦＩＤ 标签!

(２) 体积小型化、 形状多样化 ＲＦＩＤ 在读取上并不受尺寸大小与形状限制 不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质 此外 ＲＦＩＤ 标签更可往小型化与多样形态发展 以应用于不同产品

(３) 抗污染能力和耐久性 传统条形码的载体是纸张 因此容易受到污染 但 ＲＦＩＤ对水、 油和化学药品等物质具有很强抵抗性 此外 由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上 所以特别容易受到折损 ＲＦＩＤ 卷标是将数据存在芯片中 因此可以免受污损

(４) 可重复使用 现今的条形码印刷上去之后就无法更改 ＲＦＩＤ 标签则可以重复地新增、 修改、 删除ＲＦＩＤ 卷标内储存的数据 方便信息的更新

(５) 穿透性和无屏障阅读 在被覆盖的情况下 ＲＦＩＤ 能够穿透纸张、 木材和塑料等非金属或非透明的材质 并能够进行穿透性通信 而条形码扫描机必须在近距离且没有物体阻挡的情况下 才可以辨读条形码

(６) 数据的记忆容量大 一维条形码的容量是 ５０ 字节 二维条形码最大的容量可储存２ ~ ３ ０００ 字符 ＲＦＩＤ 最大的容量则有数百万字节 随着记忆载体的发展 数据容量也有不断扩大的趋势 未来物品所需携带的资料量会越来越大 对卷标所能扩充容量的需求也相应增加

(７) 安全性 由于 ＲＦＩＤ 承载的是电子式信息 其数据内容可经由密码保护 使其内容不易被伪造及变造 ＲＦＩＤ 因其所具备的远距离读取、 高储存量等特性而备受瞩目 它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、 信息管理的效率 还可以让销售企业和制造企业互联 从而更加准确地接收反馈信息 控制需求信息 优化整个供应链

四、 工作原理

ＲＦＩＤ 技术的基本工作原理并不复杂: 标签进入磁场后 接收解读器发出的射频信号凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 ( 无源标签或被动标签) 或者由标签主动发送某一频率的信号 ( Ａｃｔｉｖｅ Ｔａｇ  有源标签或主动标签) 解读器读取信息并解码后 送至中央信息系统进行有关数据处理

一套完整的ＲＦＩＤ 系统 是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成 其工作原理是读写器发射一特定频率的无线电波能量 用以驱动电路将内部的数据送出 此时Ｒｅａｄｅｒ 便依序接收解读数据 送给应用程序做相应的处理

以ＲＦＩＤ 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成: 感应耦合及后向散射耦合两种 一般低频的ＲＦＩＤ 大都采用第一种式 而较高频大多采用第二种方式

阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/ 写装置 是ＲＦＩＤ 系统信息控制和处理中心 阅读器通常由耦合模块、 收发模块、 控制模块和接口单元组成 阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换 同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序 在实际应用中 可进一步通过以太网 ( Ｅｔｈｅｒｎｅｔ) 或无线局域网 ( ＷＬＡＮ) 等实

现对物体识别信息的采集、 处理及远程传送等管理功能 应答器是ＲＦＩＤ 系统的信息载体应答器大多是由耦合原件 ( 线圈、 微带天线等) 和微芯片组成无源单元

五、 产品分类

ＲＦＩＤ 技术中所衍生的产品大概有三大类: 无源 ＲＦＩＤ 产品、 有源 ＲＦＩＤ 产品、 半有源

ＲＦＩＤ 产品

无源ＲＦＩＤ 产品发展最早 也是发展最成熟 市场应用最广的产品 比如 公交卡、

食堂餐卡、 银行卡、 宾馆门禁卡、 二代身份证等 这个在我们的日常生活中随处可见 属于近距离接触式识别类 其产品的主要工作频率有低频１２５ＫＨＺ、 高频１３ ５６ＭＨＺ、 超高频４３３ＭＨＺ  超高频９１５ＭＨＺ

有源ＲＦＩＤ 产品 是最近几年慢慢发展起来的 其远距离自动识别的特性 决定了其巨大的应用空间和市场潜质 在远距离自动识别领域 如智能监狱 智能医院 智能停车场 智能

交通 智慧城市 智慧地球及物联网等领域有重大应用 有源ＲＦＩＤ 在这个领域异军突起 属于远距离自动识别类 产品主要工作频率有超高频４３３ＭＨＺ  微波２ ４５ＧＨＺ 和５ ８ＧＨＺ

有源ＲＦＩＤ 产品和无源ＲＦＩＤ 产品 其不同的特性 决定了不同的应用领域和不同的应用模式 也有各自的优势所在 但在本系统中 我们着重介绍介于有源ＲＦＩＤ 和无源

ＲＦＩＤ 之间的半有源 ＲＦＩＤ 产品 该产品集有源 ＲＦＩＤ 和无源 ＲＦＩＤ 的优势于一体 在门禁进出管理 人员精确定位 区域定位管理 周界管理 电子围栏及安防报警等领域有着很大的优势

半有源ＲＦＩＤ 产品 结合有源ＲＦＩＤ 产品及无源ＲＦＩＤ 产品的优势 在低频１２５ＫＨＺ 频率的触发下 让微波２ ４５Ｇ 发挥优势 半有源ＲＦＩＤ 技术 也可以叫做低频激活触发技术利用低频近距离精确定位 微波远距离识别和上传数据 来解决单纯的有源ＲＦＩＤ 和无源ＲＦＩＤ 没有办法实现的功能 简单地说 就是近距离激活定位 远距离识别及上传数据

六、 ＲＦＩＤ 的优势

ＲＦＩＤ 是一项易于操控 简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术 可自由工作在各种恶劣环境下: 短距离射频产品不怕油渍、 灰尘污染等恶劣的环境 可以替代条码 例如用在工厂的流水线上跟踪物体 长距射频产品多用于交通上 识别距离可达几十米 如自动收费或识别车辆身份等 射频识别系统主要有以下几个方面系统优势:

读取方便快捷: 数据的读取无需光源 甚至可以透过外包装来进行 有效识别距离更大 采用自带电池的主动标签时 有效识别距离可达到３０ 米以上

识别速度快: 标签一进入磁场 解读器就可以即时读取其中的信息 而且能够同时处理多个标签 实现批量识别

数据容量大: 数据容量最大的二维条形码 (ＰＤＦ４１７) 最多也只能存储２ ７２５ 个数字若包含字母 存储量则会更少 ＲＦＩＤ 标签则可以根据用户的需要扩充到数１０Ｋ

使用寿命长 应用范围广: 其无线电通信方式 使其可以应用于粉尘、 油污等高污染环境和放射性环境 而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码

标签数据可动态更改: 利用编程器可以向标签写入数据 从而赋予ＲＦＩＤ 标签交互式便携数据文件的功能 而且写入时间相比打印条形码更少

更好的安全性: 不仅可以嵌入或附着在不同形状、 类型的产品上 而且可以为标签数据的读写设置密码保护 从而具有更高的安全性

 动态实时通信: 标签以每秒５０~１００ 次的频率与解读器进行通信 所以只要ＲＦＩＤ 标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内 就可以对其位置进行动态的追踪和监控