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射頻識別技術是一種現今應用廣泛、技術成熟的新興技術。下面就射頻技術的基本理論、應用趨勢與展望作探討。
一、射頻識別技術的基本理論
1.射頻識別技術(Radio Frequency Identification,RFID)或稱無線射頻識別技術(RFID技術),是二十世紀九十年代開始興起的一項非接觸式自動識別技術。射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信號達到識別目的的技術。它具有精度高、適應環境能力強、抗干擾強、操作快捷、可遠距離同時跟蹤識別多個目標等許多優點。
2.RFID系統的組成。RFID系統大致由電子標簽(射頻卡)、閱讀器和數據交換與管理系統三大部分組成。電子標簽由耦合元件及芯片組成,主要用來存儲被標識物品數據信息。閱讀器主要由無線收發模塊、天線、控制模塊及接口電路組成,用來讀取或寫入電子標簽中的數據、數據交換與管理系統主要完成數據信息的存儲及管理對電子標簽進行讀寫控制等。
3.RFID標簽的分類。RFID標簽可分為主動標簽(Active tags)和被動標簽(Passive tags)兩種。主動標簽自身帶有電池供電,讀/寫距離較遠、體積較大與被動標簽相比價格較高,也稱為有源標簽,它一般具有較遠的讀/寫能力,不過電池壽命有限(4~9年)。被動標簽內無電池,它收到閱讀器發出的微波后,將部分微波能量轉化為直流電供自己工作,一般可做到免維護、成本低、使用壽命長,比有源標簽更輕小,讀/寫距離較近,也稱為無源標簽。相比有源標簽系統,無源標簽系統在讀/寫距離及適應物體運動的速度方面稍有限制。無源射頻電子標簽技術可實現可視管理,無源RFID系統不受磁場、靜電和無線射頻的干擾,具有防水、防震的功能。
4.RFID系統的工作原理。電子標簽進入磁場后,如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號就能憑借感應電流所獲得能量發出存儲在芯片中的產品信息(無源標簽或被動標簽)或者主動發送某一頻率信號(有源標簽或主動標簽)閱讀器讀取信息并解碼后,送RFID系統的識讀過程。閱讀器將設定數據的無線電載波信號經過發射天線向外發射。當射頻標簽進入發射天線的工作區時,射頻標簽被激活后即將自身信息代碼經天線發射出去。系統的接收天線接收到射頻標簽發出的載波信號,經天線的調制器傳給讀寫器,讀寫器對接收到的信號進行解調、解碼,送后臺電腦控制器。計算機控制器根據邏輯運算判斷射頻標簽的合法性,針對不同的設定做出相應的處理和控制,發出指令信號控制執行機構的動作。從而完成有關信息查詢、統計、管理等功能。RFID可以極快的速度在閱讀器和電子標簽之間采集和交換數據:具有智能讀寫及加密通信的能力,唯一性密碼,極強的信息保密性,這對于軍隊保密等要求準確、快速、安全、可控提供了切實可行的技術途徑。無論我們使用的各類系統、收發公文處于任何環節,相關人員都可以實時掌握其信息和狀態。
5.電子標簽優點如下:可以透過外部材料讀取數據(無可見性要求);防水、防磁、耐高溫,可以在低劣的作業環境下工作,使用壽命較長;可以嵌入或附在不同類型的產品上;讀取距離范圍有所提高,無須直線對準掃描,寫入數據的時間少,存儲信息量大;同時可以讀取多張卡,并且可以讀取運動中標簽上的信息;超薄和多種大小不一的外型,使其能封裝在紙張、塑膠制品(PVC、PET),可應用于不同場合,也可再層壓制卡。該技術正與電子供應鏈緊密聯系在一起,有望在未來幾年取代條形碼掃描技術。
二、射頻識別技術的應用趨勢與展望
【關鍵詞】射頻識別;RFID卡;讀寫設備;物流
1.射頻識別卡
RFID即射頻識別(即Radio Frequency Identification,以下簡稱RFID),又稱電子標簽。是從90年代走向成熟的非接觸式的自動識別技術。它將射頻識別技術和IC卡技術成功結合起來,將無源以及免接觸的難題解決了,是電子自動化技術領域的一項很大的突破。RFID是將來標簽市場中的一種終極產品,在市場上所占的比例越來越大。
2.射頻識別技術在物流管理中的優勢
2.1使讀碼勞動力成本降低
使用產品級射頻識別技術能幫助零售商的勞動力成本減少,貨物管理和貨架存品的服務費也減少,對于射頻識別技術的產品來說,通過提高自我的服務項目,減少檢查的時間和檢查的錯誤,將能改進目前這種“自動掃描”的檢查方式。
2.2使庫存和銷售人員方面的成本減少
一般情況下,對商家來說庫存及銷售成本比較高。利用讀寫器來讀取容器、貨盤、紙箱和物品,從而取代消耗人力的條形碼識別過程。射頻識別技術能夠使銷售人員的數量減少30%以上,從而降低了成本。
2.3使偷盜情況的減少
對于商家來說,就貨品被偷盜一項,每年造成的損失就高達幾百多億美元,保守估計造成的損失將占到全部銷售額的1%-2%。采用了射頻識別技術后,可以在供應過程中實時追蹤貨品,指明某個時刻某件貨品所處的具置,并且也能減少存貨中的出貨遺露。射頻識別技術已在部分貨品中得到了成功的應用,尤其適用于那些具有比較高的利潤或價格很貴的貨品。
2.4使存貨有所節余
射頻識別技術能有效地降低存貨中的錯誤,很大程度的提高存貨報告的有效性。通過使用射頻識別技術來準確地追蹤貨品,公司能夠清楚地掌握貨品銷售的歷史記錄,并且對實際所需存貨預測的準確性有所提高。
3.射頻識別技術在農業物流中的應用
物流是射頻識別技術的應用領域之一,物流所特有的高度準確率和快捷性很大程度的降低了農業中的物流成本,提高了貨品分揀中的自動化程度,從而降低了差錯率,使農業的市場競爭力和服務效率提高了,也使整個供應鏈管理顯得透明而高效。射頻識別技術在農業物流領域主要用于對貨品的跟蹤,運載工具和貨架等的識別方面。以下是射頻識別技術的一些典型運用。
3.1可以實現智能化的托盤系統管理
把每個托盤上都安裝了射頻標簽,在托盤進出倉庫的必經通道口的上方位置上安裝射頻識別器。當裝載著托盤貨物的叉車通過時,射頻識別器就會獲取射頻標簽內的信息,并將信息傳遞給計算機,將托盤的通過情況記錄下來;當托盤裝滿了貨物時,自動稱重系統便會自動比較單個托盤的重量和裝載貨物的總重量,從而獲取它們之間的差異,了解貨物的實際信息。通過使用射頻技術,可以準確地獲得倉庫中的托盤、貨物狀況,進而使倉庫的管理水平得到提高。
3.2可以實現通道控制系統管理
把射頻標簽安裝在倉庫中的各個包裝箱上作為唯一標識,把射頻識讀器安裝在包裝箱進出倉庫的通道進出口處,識別器天線固定在上方。當包裝箱通過天線所在處時,計算機會把從標簽里獲得的信息與主數據庫里的信息進行比較,信息正確時綠色的信號燈亮,說明包裝 箱可以通過,信息不正確時,會將紅色信號激活,同時也將日期和時間記錄在主數據庫中。該系統建立了高速、有效的信息輸入途徑。也就可以在高速移動的過程中獲取信息,很大程度的節省時間。同時還可快速獲得信息的回饋,從而降低貨主的風險。
3.3可以實現集裝箱自動識別系統管理
集裝箱上安裝標簽。當運送集裝箱的汽車、貨船、火車到達或離開貨場時,通過射頻識別設備,對集裝箱進行自動識別,并將識別信息傳遞給信息系統,實現集裝箱的跟蹤管理,提高集裝箱的運輸效率。
3.4可以實現配送過程中貴重貨品的保護
在有的倉庫中可能會存儲著價值比較貴重的貨品,為了防止貨品丟失,或者防止裝著這些貨品的托盤放錯位置而導致交貨延遲,可以采用射頻識別技術,以保證叉車移動托盤時按照正確設置的線路走,降低了在沒有監控道路上貨物被盜的可能。
4.射頻識別技術的未來研究方向
射頻識別技術與其他新興起的技術一樣,也會存在一些問題,但射頻識別技術的發展趨勢在未來物流管理中是不容忽視的。為保證射頻識別技術在物流領域的廣泛的應用,其未來研究方向應重點注意以下幾個方面:
4.1制定統一的射頻識別技術標準
射頻識別技術標準的不統一是制約射頻識別技術發展的第一因素。因為每個射頻識別標簽中都有一個惟一的識別碼,如果射頻識別的數據格式都不同而且又互不兼容,那么這些的射頻識別產品就不能通用,這對全球化經濟商品流通是非常不利的。因此,制定統一的射頻識別技術標準,讓一個射頻識別產品能順利地在全球范圍中流通下去,是當前迫切需要解決的大問題。
4.2實現射頻識別技術軟硬件技術的突破
盡管射頻識別技術具有遠距離讀取數據、非常高的儲存量及有強大的抗污性等特性,但是射頻識別技術讀取的準確性的問題仍然需要進一步增加,主要是開發研究射頻識別標簽與讀取機的工作。射頻識別技術的應用管理過程中,與讀取設備和相關的管理應用軟件是離不開的。所以,射頻識別技術的軟件開發和研究工作也有待進一步發展。如何用射頻識別技術帶來的數據來降低成本,提高生產效率是非常重要的問題。
4.3解決射頻識別技術安全問題
應用射頻識別技術的最大的一個好處就是可以對企業的供應鏈進行透明管理,但同時也會使個人隱私不安全。因此,就迫切需要盡快研究出增強安全性能的射頻識別技術產品。
4.4降低射頻識別技術的成本
目前最困擾企業大量應用射頻識別技術的關鍵問題是射頻識別技術成本的降低問題,其成本的消耗最主要的是標簽的使用、讀寫設備及管理軟件的成本。其中,由于標簽是貼于每個單件產品上,使用數量非常大,因此標簽成本的降低,將是射頻識別技術成本降低的最重要的部分。
由此,射頻識別技術已經成為本世紀最具發展潛力的技術之一。因其耐用性、方便性且可高速通信等特點,在電子信息領域中越來越廣泛應用。尤其在農業物流的應用上,促進了我國農業信息技術及其應用的發展。現代農業物流將射頻識別技術與現代的物流管理相結合,將會極大地提升物流管理各個環節的智能化水平和服務水平,其勢必成為本世紀現代物流發展的不可逆轉的趨勢。 [科]
【參考文獻】
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【關鍵詞】射頻識別;電力;數據采集
引言
射頻識別技術是在20世紀40年代隨著雷達技術的改進和應用而產生的,它通過無線射頻方式獲取物體的相關數據,并對物體進行識別,無需與被識別物體直接接觸,即可完成信息的輸入和處理,能快速、實時、準確地采集和處理信息[1]。
電力作為一種重要的能源在社會生活和生產中發揮著重要的作用,絕大多數的家用電器和生產設備都依賴電力運行。一旦電力設備出現故障或事故,輕則給一定區域內人們的日常生活和生產帶來不便,重則使人們的生活和生產陷入癱瘓,造成嚴重的經濟損失,所以有必要采取先進的技術來保障電力設備的安全、可靠運行。
1.射頻識別技術在電力領域的應用
射頻識別技術作為一項新的識別技術,具有其他以往識別技術所不具有的優點,所以倍受科研人員的關注,并將其應用于電力領域的各個方面,用以提高電力系統安全運行的可靠性。
1.1電力設備巡檢
電力設備由于長期暴露在大自然之中,不僅承受正常機械載荷和電力負荷的作用,而且還經受污穢、雷擊、強風、鳥害等外力侵害。多種因素將會促使設備老化、疲勞、氧化和腐蝕,如不及時發現和消除,就可能會發展成為各種故障,對電力系統的安全和穩定構成威脅,所以有必要對電力設備進行巡檢。王越等[2]提出了一種能實時傳送巡檢數據的變電站巡檢方案,實施過程是將具有不同編號的RFID射頻標簽安裝在需要巡檢的作業地點上,巡檢人員按系統生成的巡檢路線到達現場,巡檢人員手持內置有RFID讀寫器模塊和GPRS通信模塊的便攜式數據采集器與作業點的RFID射頻標簽通信,在PDA上即顯示出該區域下的對應需要檢查的設備,巡檢人員可對設備進行檢查,并將檢查結果以簡單的形式錄入PDA上的嵌入式數據庫,并將巡檢數據通過GPRS實時上傳至中心服務器。該系統有效地解決了人員到位困難和巡檢數據不及時等問題,實現了變電站巡檢管理的信息化和規范化。
1.2電力設備標識化管理
楊勝春等[3]提出了一種利用射頻識別技術與計算機數據庫管理技術結合,實現對電力企業中人員和設備智能安全管理的新的解決方案。當攜帶標識卡的人員和機動設備通過現場專用處理傳輸分站區域時,標識卡立即發射出具有代表身份特征的射頻信號,經目標識別器接收并通過專用處理傳輸分站發送到管理中心站。使管理人員能及時準確的查詢各種信息,方便作業人員和設備的調度與管理,提高和優化電廠的整體管理水平。
1.3電力設備動態缺陷管理
為了更好地利用電力設備狀態數據和防止電力設備缺陷管理中的疏漏,張龍斌等[4]提出了基于RFID的電力設備動態缺陷管理系統。該系統中用RFID標簽標識設備,并隨著設備的使用逐漸產生動態信息,從而在環境各異的現場實現對檢修設備操作快捷、安全的目的。通過該系統的使用可以規范設備缺陷的管理,降低事故發生率。
1.4電力系統安全作業
電力系統具有設備種類繁多、操作項目繁雜、工作地點分布廣泛、工作條件不一的特點,從而導致人為的錯誤操作,惡性事故屢有發生,給生產和人們生活造成巨大危害,其社會影響、經濟損失是難以計算的,為了防止對電力設備操作中的疏漏,袁瑤等[5]設計了一種用于確保電力系統作業安全的硬件防護裝置。結果通過USB接口輸入主計算機兩票系統數據庫。系統為軟、硬件結合的網絡化管理系統,采用RFID技術和J2EE架構的有機結合,為電力兩票管理提供了高效的基礎數據。同時,RFID的非接觸、可同時讀多卡等特性,為系統管理環節提供安全、便捷、準確、實時的信息,從根本上降低事故發生率。
1.5防止竊電
竊電問題是各供電企業普遍面臨的問題,電力用戶點多面廣,涉及千家萬戶,計量裝置安裝分散,在竊電嚴重的地區需要投入大量的人力物力,對如何避免竊電關系到供電企業的切身利益和供電安全問題。李大勇等[6]提出了一種基于射頻技術的防竊電開箱記錄儀,該裝置包括安裝在電表箱內部的具有存儲功能的電子鎖(基于無線射頻技術)、作為電子鎖鑰匙的射頻卡和布置在控制室的發卡機、控制中心服務器及相關的配套軟件。利用射頻卡可以實現無接觸開啟電表箱,電子鎖則記錄相應的開箱時間、開箱方式、用戶信息。利用采集卡收集電子鎖存儲的開箱信息,上傳至控制中心服務器,可以對開箱記錄進行查看,并且可以利用風險分析軟件對開箱數據處理,分析得到各個表箱存在的竊電風險程度,提醒工作人員采取相應的措施。
2.結束語
射頻識別技術雖然在電力領域的各個方面得到了應用,但仍處在起步階段,需要我們投入更多的精力對其進行研究,以便解決其在技術標準上的不統一及成本高等問題,利用射頻技術具有抗污染能力強、容量大及可同時識別多個標簽等眾多的優勢,來保證電力系統的安全運行。
參考文獻
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[3]楊勝春,姚學武,文孝強.基于RFID技術的電力企業人員及設備智能安全管理系統[J].東北電力大學學報,2007,27(6):54~56
[4]張龍斌,袁瑤,趙夢巖等.基于RFID的電力設備動態缺陷管理系統的設計[J].長春工程學院學報,2010,11(2):76~78
組成部分有:
應答器:由天線,耦合元件及芯片組成,一般來說都是用標簽作為應答器,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。閱讀器:由天線,耦合元件,芯片組成,讀取標簽信息的設備,可設計為手持式rfid讀寫器或固定式讀寫器。應用軟件系統 :是應用層軟件,主要是把收集的數據進一步處理,并為人們所使用。射頻識別技術,又稱無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:RFID;RFID技術;RFID應用
1 RFID技術概述
射頻識別(Radio Frequency Identification,以下簡稱RFID)亦稱電子標簽、無線射頻識別,是一種通信技術。RFID技術越來越受到人們的重視,在我國,RFID技術在工廠生產、鐵路運營、倉儲物流、貴重品貿易、身份識別等領域得到長足發展,已經有相當成熟的應用。[4]
RFID技術的技術原理是利用感應識別特定的電子標簽(RFID Tags)發出的無線電波特定頻段的能量,或由電子標簽主動發送某一頻率的信號,進行非接觸式雙向通信,完成目標識別和數據交換目的的自動識別技術,而不需要識別系統(一般是RFID閱讀器)與電子標簽之間建立機械或光學接觸。[5] RFID技術可應用的領域十分廣泛,可以說,在物聯網的概念中,RFID技術被看作是繼互聯網和移動通信兩大技術之后的第三大技術。
RFID系統組成包括硬件和軟件。其中硬件主要包括電子標簽、閱讀器(Reader)、計算機、網絡設備;軟件主要包括應用軟件、嵌入式軟件(又稱中間件)、數據庫系統。
2 RFID和其他識別技術的比較
RFID技術和條形碼等其他識別技術相比,有以下幾個特點:遠距離讀寫,存儲量大,可重復使用。使用壽命長。可以同時識別多個標簽。形狀不受限制。耐環境變化,保養方便。數據安全。
3 RFID應用時的制約因素
RFID技術目前尚在托盤標簽而未達到單品標簽的階段,原因之一就是成本。第二個制約因素是安全問題。第三個問題在于標準和頻段的不統一。
總而言之,由于受到技術水平和標準問題的限制,RFID技術目前尚在部分行業得以應用,未能建立完整的產業鏈,而在超級市場等零售業界,更只是在實施試點項目,未能形成普遍的氣候。
4 RFID系統優勢
RFID標簽全面取代條形碼后,能帶來更多的便利、快捷、創新和利潤。首先是能大大減少人工計費的失誤,將現有的計費系統耗時減少1/2到2/3,減少商品非預期性損失等,能給顧客和零售商均帶來極大的便利。
5 現有條形碼系統存在的問題
1)條碼條形碼是"可視技術",掃描器必須人為操作,只能接收它視野范圍內的條碼條形碼。
2)條形碼的數據不能更改。
3)條形碼對完整性有較高要求。
4)條形碼只能識別生產者和產品,并不能辨認具體的商品,
5)條形碼雖然只存儲了少量數據,但這些數據卻是未經過編碼的,識別碼是全球通用,因此數據保密性和安全性還是有一些欠缺。
而以上這種種問題,使用基于無線射頻識別(RFID)的超市購物自動計費系統則可以一一解決。
6 RFID技術的實現
根據前文所述可以通過設計RFID通道、閱讀器勘誤(中間層)和自動計費系統來實現。
1)RFID通道
RFID閱讀器通道,簡稱RFID通道。它將閱讀器固定在收銀臺附近的三個位置,從不同的位置對購物車進行計費。其設計如圖1所示。
2)閱讀器勘誤(中間層)
每個通道架設三臺閱讀器,分設左右兩邊,而位置亦是高中低三個位置,便于從不同角度來獲取RFID標簽的信號。通過一個控制器使用TDMA技術,控制三個閱讀器分時讀取購物車上的RFID標簽發出的經過編碼的信息,一方面實現三個閱讀器在不同時間接收信號,以保證閱讀器不會互相干擾,另一方面實現防碰撞功能,即每個閱讀器可在短時間內的不同時刻讀取不同RFID標簽上的信息,使所以在范圍內的商品RFID標簽在通過通道的時候全被讀取。 轉貼于
3)自動計費系統
自動計費系統連接物聯網和超市內部的數據庫,待系統根據清單上各種商品的代碼連接數據庫建立帳單視圖并顯示到顯示屏中后,顧客可在顯示器屏幕上見到清單,并可選擇是將信用卡(銀聯卡)插入卡槽,還是在現金放置口中放入現金,進行付費。付費完成后系統將控制通道末端的閘門開放,顧客可將購物車推離通道,系統將自動修改庫存相關信息。
7 RFID技術的應用
進入21世紀后更是因為其定位追蹤及數據交互方面的優勢,RFID技術越來越受到人們的重視,在我國,RFID已經在生產及包裝業、產品倉儲中、配送中心、門禁管理中、產品防偽中、制造業中、生產物流實驗系統等廣泛應用,相信在不久的將來RFID技術的應用會越來越廣泛。
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