物流数据采集

1物流信息识别与采集技术学习目标：通过本章学习，主要理解和掌握条码技术、射频技术的概念，组成和工作原理，了解这两种技术的应用范围以及对现代物流发展的重要作用。2内容提要

条码技术和射频技术是两种非常重要的自动识别技术，与物流系统结合能够快速完成大量信息的采集，大幅度提高物流活动的效率。本章共两节，第一节介绍了条码的概念、构成、工作原理、分类和发展历程，以及条码技术在物流领域的应用；第二节主要介绍射频技术的概念、组成和工作原理，并对射频技术的应用领域进行了分析。

3一．条码概述（一）条码的概念条码是由一组按照特定规则排列的条、空及其对应字符组成的表示一定信息的符号。条码中的条、空分别由深浅不同且满足一定光学对比度要求的两种颜色（通常为黑、白两色）表示，条为深色，空呈浅色。这些条、空和字符组成的数据编码表达了一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。条码技术则是在计算机技术与信息技术基础上发展起来的一门集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的新兴技术。

第一节条码技术

4第一节条码技术

（二）条码的产生与发展

1.国外条码的发展历史⑴条码技术的萌芽期（20世纪40年代至20世纪70年代）⑵条码技术普及期（20世纪70年代至20世纪80年代）⑶条码技术成熟期（20世纪80年代至今）2.我国条码技术应用发展的历程⑴技术启蒙阶段（20世纪70年代未到20世纪90年代初）⑵起步阶段（20世纪中期至21世纪初）⑶快速发展阶段（21世纪初至今）5第一节

条码技术

（三）条码的原理。在技术上，条形码是一组黑白相间的条纹，这种条纹由若干个黑色“条”和白色的“空”所组成。其中，黑色条对光的反射率低而白色的空对光的反射率高，再加上条与空的宽度不同，就能使扫描光线产生不同的反射接收效果，在光电转换设备上转换成不同的电脉冲，形成了可以传输的电子信息。由于光的运动速度极快，所以可以准确无误地对运动中的条码予以识别。

（四）条码的构成。一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、校验符、终止符、静区（后）。

6（四）条码的构成。一个完整的条码结构组成次序依次为：静空区（前），起始符，数据符（中间分割符，主要用于EAN码），校验符，终止符，静空区（后）7（五）条码的分类一维条码二维条码8（六）、条码的基本术语条码（BarCode）：由一组粗细不同、相间排列的条、空及对应字符组成的标记，用以表示一定信息符号。条码系统（BarCodeSystem）条（Bar）空（Space）静空区（ClearArea）起始符（StartCharacter）终止符（StopCharacter）码制/字符集连续性/非连续性定长条码/非定长条码双向可读性/自校验特性条码密度与质量9（七）、条码的特点1.简单、易于制作2.信息采集速度快3.采集信息量大4.可靠性高5.灵活、实用6.自由度大7.设备结构简单、成本低10了解条码与其他自动识别技术的比较名称项目键盘OCR（光学字符识别）磁条(卡)条码射频输入12位数据速度6s4s0.3-2s0.3-2s0.3-0.5s误码率1/3001/10000---印刷密度-10～1248最大204～8000基材价格无低中低高扫描器价格无高中低高接触识读接触接触接触至2m接触至几十m优点操作简单；可用眼阅读；键盘本身便宜可用眼阅读数据密度高；输入速度快输入速度快；误读率低；设备便宜；非接触可在灰尘、油污等恶劣环境下使用；非接触缺点误码率高；输入速度低；输入受个人因素影响输入速度低；不能非接触式识读；设备价格高不能直接用眼阅读；不能非接触式阅读；数据可变更数据不能更改；不可用眼直接阅读发射、接收装置价格昂贵；发射装置寿命短；数据可改写11第一节条码技术二、条码技术：（一）技术构成1．符号技术符号技术主要研究各种码制条码的编码规则、特点及应用范围、条码符号的设计及制作、条码符号印刷质量的控制等。2．识别技术识别技术主要由条码扫描和译码两部分构成。3．条码应用系统设计条码应用系统由条码、识读设备、计算机及通信系统组成。系统设计主要考虑三个因素：条码设计、符号印制和识读设备。从条码技术实际使用来看，条码技术主要进行条码设计，条码打印，条码扫描。12第一节条码技术（二）、条码打印机1.普通打印机击打式机械打印机、喷墨打印机和激光打印机2.专用条码打印机热敏方式和热转印方式3.胶版印刷13（三）、条码的识读器1、条码是一种印制的计算机语言，条码的识读和数据的采集主要是由条码扫描器来完成的。光点 扫描光 光强信号模拟电压 整形后矩形波142、识读设备的种类（1）光笔条码扫描器（2）手持式条码扫描器（3）台式条码自动扫描器（4）卡式条码阅读器（5）便携式数据采集器153、条码阅读设备选择考虑因素（1）分辨率（2）扫描景深（3）扫描宽度和速度（4）一次识别率（5）误码率16三、常用条码类型及其设计（一）一维码1.通用商品条码——EAN条码2．储运单元条码（EAN－13、ITF－14、EAN－128）3.贸易单元128条码（EAN－128）4．其他条码（PUC条码、三九条码、库德巴码、九三条码等)171.通用商品条码—EAN条码⑴EAN－13的代码结构EAN－13商品条码是标准版EAN商品条码，用于表示EAN/UCC代码的商品条码。它由13位数字组成，分别代表不同的意义，其代码结构有三种类型。结构种类前缀码厂商识别代码商品项目代码效验码结构一X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1结构二X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1结构三X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X118各编码组织的前缀码一览表

前缀码编码组织所在国家前缀码编码组织所在国家00～13美国和加拿大628沙物阿拉伯20～29店内码629阿拉伯联合酋长国30～37法国64芬兰380保加利亚690～695中国·大陆区489中国·香港区70挪威50英国880韩国387波黑73瑞典40～44德国740危地马拉45～49日本741萨尔瓦多460～469俄罗斯84西班牙471中国·台湾80～83意大利19⑵EAN－13条码符号的结构

20(3)EAN-13码编码规则在EAN－13码中，采用了A，B，C三套不同的条、空组合对字符(0～9)进行编码，每个字符由7个模块构成，其二进制表示如表3-6所示。表中的“0”和“1”分别表示具有一个模块宽度的“空”和“条”，EAN－13码的起始符与终止符相同，均为两个细条101，中间分隔符为01010。21前置码与左侧数据符的对应关系前置码X13左侧数据符X12X11X10X9X8X70AAAAAA1AABABB2AABBAB3AABBBA4ABAABB5ABBAAB6(中国)ABBBAA7ABABAB8ABABBA9ABBABA22EAN－13的编码规则结构起始符左侧数据符X12～X7中间分隔符右侧数据符X6～X2校验符X1终止符排列101A、B子集01010C子集10123(3)EAN-8码EAN－8码是EAN－13的缩短版，由8位数字组成，分别表示前缀码、商品项目代码和校验码。24（4）特殊贸易项目条码图书条码留意首代码为：978期刊条码留意首代码为：977音像制品与电子出版物留意首代码为：977-978252．物流单元条码为了便于运输、装卸、搬运、保管、配送等作业，需要将商品的消费单元按照需求组成新的储运单元，储运单元条码正是伴随这种需要而产生的，储运单元条码分为定量储运单元条码和变量储运单元条码。（1）定量储运单元条码（2）变量储运单元条码26（1）定量储运单元条码定量储运单元是由按件数计价销售的商品组成的储运单元。①定量储运单元等于定量消费单元。②定量储运单元由不同种类的定量消费单元组成。③定量储运单元由相同种类的定量消费单元组成。27（2）变量储运单元条码变量储运单元是按基本计量单位计价，以随机数量销售的商品组成的储运单元，如农产品、布匹、钢材等。变量储运单元可用ITF14条码和ITF6条码来标识，前者标识其主代码，后者标识附加代码，代码结构如下表所示。变量储运单元的主代码和附加代码也可用EAN－128条码标识。28

（3）标识储运单元码的条码

①交叉二五条码②ITF－14条码和ITF－6条码③其他29②ITF－14条码和ITF－6条码

ITF（interleavedtwooffive,简称ITF）条码是在交叉二五码的基础上扩展形成的一种应用于储运包装箱上的固定长度的条码。ITF条码的符号表示和交叉二五码相同。303.贸易单元128条码（EAN－128）贸易单元128条码是一种长度可变、连续性的字母数字条码。其应用领域非常广泛，包括制造业的生产流程控制、批发物流业或运输业的仓储管理、车辆调配、货物追踪、医院血液样本的管理、政府对管制药品的控制追踪等。（1）128条码的结构（2）128条码的特点（3）128码的编码方式（4）EAN－128条码31（1）128条码的结构128条码字符由3个黑条和3个空白条组成，如下图所示，每个黑条、空白条由1～4个模块构成，共11个模块，每个模块宽度为1.0mm。32128条码各部分宽度起始符标识128条码的开始，由2个条码字符组成；校验符用以校验128条码的正误，条码结构同数据符;校验符的值是根据起始符及数据符的值，取模数103并按一定计算方法而得；终止符标识128条码的结束，由13个模块组成，其中有4个黑条、3个空白条；左右侧空白区分别由10个模块组成。左侧静空区双字符起始符数据字符符号校验符终止符右侧静空区10模块22模块11N模块11模块13模块10模块33（2）128条码的特点＊具有A、B、C三种不同的编码类型，可提供标准ASCII中128个字符的编码使用；＊允许双向的扫描处理；＊可自行决定是否要加上检查码；＊条码长度可自由调整，但包括起码和终止码在內，不可超过232个字元；＊同一个128码，可以采用不同的方式进行编码。藉由A、B、C三种不同编码规则的互换可扩大字符选择的范围，也可缩短编码的长度。34（3）128码的编码方式128码有三种不同类型的编码方式，对于选择何种编码方式，则决定于起始码的内容。起始码与编码方式的关系见表3－14。对于128条码的终止码来说，无论是采用A、B、C何种编码方式，128条码的终止均为一种固定的形态，其二进制为“1100011101011”。35（4）EAN－128条码EAN-128码是根据EAN/UCC-128码的定义标准将资料转变成条码符号，为识别所携带信息的意义，采用不同的应用识别码。编码时，应用识别码定义其后码的意义，而信息码则是固定或可变长度的数字。EAN－128条码示例如下图所示。36EAN－128条码的内容代号条码内容码长度说明A应用识别码1800代表其后之资料内容为运送容器序号B包装性能指示码13代表无定义的包装指示码C前置码与公司码7代表EAN前置码与公司码D自行编定序号9由公司指定序号E检查码1检查码F应用识别码420代表其后之资料内容为配送邮政码G配送邮政码代表配送邮政码374、

其他常见一维条码（1）25条码（2）交插25条码（3）三九条码（4）库德巴码（CodeBar）等38（1）（2）25条码\交叉25条码交叉二五码是一种连续、非定长、具有自校验功能，且条和空都表示信息的双向条码。39（3）三九条码三九码是Intermec公司于1975年推出的一种一维条码，编码规则简单、误码率低。三九码仅有两种单元宽度——分别为宽单元和窄单元。它具有误码率低、表示的字符个数多等优点，在汽车行业、经济管理、医疗卫生及邮政、储运单元等领域应用十分广泛。40（4）库德巴码库德巴码出现于1972年，是一种长度可变的连续型自校验数字式码制。它是一种广泛应用在医疗、图书、航空快递包裹等领域。其结构图如下图所示：

41店内条码店内条码连锁店和超级市场中的水果、蔬菜、鲜鱼肉等类商品，是以随机称重量销售或是分小包装形式出售的，最好使用条码电子秤，必须采用带有价格的特别内部条码，其结构如下表所示。特别内部条码代码编制结构表特别内部标识码特别商品编码商品价格校验码20H1H2H3H4H5K1K2K3K4K5C42（二）

二维条码（2DBarcode）

1、二维条码是将一维条码存储信息的方式在二维空间上扩展，从而存储更多的信息，故称为二维条码（2-dimensionalbarcode）。如下图所示。常见二维条码:PDF417QRCode…432、二维条码的分类行排式二维码是在一维条码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。典型的码制如：Code16K、Code49、PDF417等。矩阵式二维码是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。典型的码制如：Aztec、MaxiCode、QRCode、DataMatrix等。443、常用二维条码码制常用的码制有：QRCode,PDF417,CodeOne,Code49,Code16K等。45②PDF417PDF417的简介。(华人王寅敬发明)PDF是取英文PortableDataFile三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成，如果将组成条码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或PDF417码。

46PDF417的6特点信息容量大编码范围广保密、防伪性能好译码可靠性高容易制作且成本很低条码符号的形状可变47QR条码QR条码的简介超高速识读是其区别于其它二维码的最大特点QR码用特定的数据压缩模式表示中国汉字和日本汉字,而其它二维码没有特点模式表示课本189页几类二维码制的对比表.课本190页基本特征表.

48四、物流中条码的应用1物流管理过程中的应用2物流管理过程中的应用举例3我国物流行业条码技术应用491物流管理过程中的应用1.物料管理2.作业管理3.仓储管理4.销售管理5.配送管理6.分拣管理7.称量8.售后服务跟踪502物流管理过程中的应用举例1.条码在生产管理中的应用（1）通用商品条码应用（2）包装箱条码标签（3）运输条码标签（4）位置码2.二维条码在军事物流中的应用（1）军事物资入库验收（2）法国案例（3）我国现状513我国物流行业条码技术应用我国物流行业应用条码的阶段技术启蒙阶段起步阶段快速发展阶段我国物流行业条码应用现状我国物流行业应用条码的发展前景52

了解一下二维条码的应用1.运输业的应用2.身份识别卡的应用3.文件和表格的应用4.资产跟踪5.混合码及其应用53第二节

射频技术

一．射频技术概述1、定义射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频系统的优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远。射频识别卡具有可读写能力、可携带大量数据、难以伪造和有智能等功能。射频识别技术使用的领域为物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的场所，要求频繁改变数据内容的场合尤为适用。如车辆自动识别系统，采用的主要技术就是射频技术。542、RFID技术的发展历程

1941～1950年。雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。1951～1960年。早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。1961～1970年。RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。1971～1980年。RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。1981～1990年。RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。1991～2000年。RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。2001至今。标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。RFID技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。553、RFID系统的性能

1．载码体存储容量2.数据传输速率3.读写距离4.多对象读写特性5.工作温度6.载码体——天线间的射频载波频率7.RFID系统的连通性564、RFID标准在中国的发展尽管，RFID被炒作得如火如荼，但国内发展情况并不容乐观。575、RFID技术现状与前景RFID虽然是较早的技术，但是在近几年才显出大规模发展的态势。2003年4月底，全球第三大超市巨头麦德龙(Metro)在德国的莱因博格，推出了全球第一家RFID技术概念店——“未来商店”；随后，零售业巨头沃尔玛(Wal-Mart)要求其最大的100家供应商在2005年元旦之前必须在所有的货箱和托盘上安装RFID标签。586、RFID技术的应用1.高速公路自动收费（AVI）及交通管理2.门禁保安3.RFID卡收费4.生产线自动化5．仓储管理6．铁路货车车号识别、集装箱多式运输597、RFID技术应用过程中所存在的问题居高不下的成本技术上某些验证机制的缺乏带来隐私泄漏的担忧技术标准之争608、RFID系统的组成1．信号发射机2．信号接收机3．编程器4．天线619、RFID应用的发展特点1．结合其它高新技术,由单一识别向多功能方向发展2．结合现代通信及计算机技术,实现跨地区、跨行业应用。6210、RFID系统技术基础射频标签射频自动识别系统

携带有标签信息的反射信号

微波查询信号63RFID系统技术基础系统构成1。射频标签(其定义)2。识读器3。计算机网络6.2.1射频标签的构成：天线\射频模块\读写模块射频标签的分类按工作方式来分：主动式、被动式、半被动式按读写方式来分：只读型、读写型按有无电源来分：无源标签、有源标签按工作频率来分：低频标签、高频标签、微波标签按工作距离来分：远程标签、近程标签、超近程标签64RFID系统技术基础RFID系统的工作流程识读哭经过发射天线向外发射无线电波信号射频标签进入工作区,射频标签被激活后将自身信息经天经发射出去系统接收天线接收到信号,经天线的调节器传到识读器.进行解调节器解码,送后台计算机控制器计算机处理其合法性,针对其进行处理和控制.然后发出指令信用给执行机构.执行机构按计算机指令执行运作通过计算机网络连接成总控信息平台65第二节

射频技术

二．射频技术的特点射频卡和其他自动识别技术，如条码、磁卡等相比，具有非接触、工作距离长、可在恶劣环境下工作及可识别运动目标等优点，因此在完成识别工作时无须人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可以识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。射频卡不怕油渍、灰尘污染的恶劣环境，短距离内射频卡可以在这样的环境中代替条码，长距离的产品多用于交通上，可达几十米。

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射频技术

三．射频系统的组成和工作原理（一）射频识别系统的组成。射频识别系统至少应包括以下两个部分：一是读写器，二是电子标签（或称射频卡、应答器等，本文统称为电子标签）。另外还应包括天线，主机等。

从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线等几部分组成。

1．信号发射机

在RFID系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是标签（TAG）。

67第二节

射频技术

电子标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的集成电路。根据不同的标准，电子标签可以分为以下几类：（1）主动式标签与被动式标签

（2）只读标签与可读可写标签（3）标识标签与便携式数据文件2．信号接收机

在RFID系统中，信号接收机一般叫做阅读器。根据支持的标签类型不同与完成的功能不同，阅读器的复杂程度是显著不同的。68第二节

射频技术

3．编程器只有可读写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置，编程器写入数据一般来说是离线（off-line）完成的，也就是预先在标签中写入数据，等到开始应用时直接把标签粘附在被标识项目上。

4．天线天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率外，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。

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射频技术

（二）射频识别系统的工作原理RFID的工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能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（即PassiveTag，被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即ActiveTag，主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关的数据处理。标记设备由RFID芯片和天线组成，标记类型分为三种：自动式，半被动式和被动式。被动标记设备运用无线电波进行操作和通信，信号必须在识别器允许的范围内，通常是10英尺（约3米）。70第二节

射频技术

四．射频系统的分类根据RFID系统完成的功能不同，可以粗略地把RFID系统分成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、网络系统以及定位系统。（一）EAS技术

EAS（ElectronicsArticleSurveillance，EAS）是一种设置在需要控制物品出入口处的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。71第二节

射频技术

（二）便携式数据采集系统便携式数据采集系统可以使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID