条码技术与应用第七章自动识别技术

条码技术与应用第七章自动识别技术第1页，共60页，2023年，2月20日，星期五（一）操作方法

射频识别技术（RFID）是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是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、并通过所传递信息达到识别目的的技术。射频识别技术概述第2页，共60页，2023年，2月20日，星期五31.RFID的历史1940—1950年1950—1960年1960—1970年1970—1980年1990—2000年1980—1990年奠定了RFID技术理念基础处于实验室实验研究开始了一些应用尝试出现最早的RFID应用RFID产品得到广泛采用各种规模应用开始出现

射频识别技术的历史与发展第3页，共60页，2023年，2月20日，星期五IV

2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，主动式电子标签、被动式电子标签及半被动式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。至今，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、被动式电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID技术与产品正在成为现实并走向应用。射频识别技术的历史第4页，共60页，2023年，2月20日，星期五物联网概念“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上建立的，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。第5页，共60页，2023年，2月20日，星期五物联网技术技术原理在互联网基础上，利用RFID、数据通信技术组成一个覆盖世界万事万物的整合网络,网中万物自动识别，信息共享，彼此“交流”，无需人为干预技术意义突破传统思维---过去是将物理设施和IT设施分开:

一路是机场、公路、建筑物等等现实的世间万物另一路是数据电脑、宽带等等虚拟的“互联网”

在“物联”时代，“现实的世间万物”将与“虚拟的互联网”整合为统一的“整合网络”，全球全世界的运转以此为基础---经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活---全球世界---互联物联---整合大同技术关键词无线网络智能传感设备云计算技术第6页，共60页，2023年，2月20日，星期五互联网与物联网互联网我们熟知并每天都无法离开的工作、学习、生活、娱乐的工具，已经成为我们这个世界保持联系、发展的必备基础。物联网的基础是互联网物联网与互联网是两个不同的概念，但互联网是物联网的基础，没有互联网的成熟就不会有物联网实现的可能。可以这么理解：物联网是互联网发展的延伸，互联网是物联网的基础。物联网的发展又将极大地促进互联网的发展。第7页，共60页，2023年，2月20日，星期五多功能读写无线数据传输脱机工作多种数据接口等在射频标签方面在识读器方面在系统方面

RFID技术的发展是应用需求的驱动使然，但反过来RFID技术的成功应用又极大地促进了应用需求的扩展010203RFID的发展低频近距离系统更高的智能安全特性高频远距离系统更加完善成本更低所需的功耗更低技术更趋成熟作用距离将更远第8页，共60页，2023年，2月20日，星期五9

特点

可非接触识别（十厘米~几十米）

可识别高速运动物体

抗恶劣环境

保密性强

可同时识别多个识别对象具有可读写能力等第9页，共60页，2023年，2月20日，星期五射频识别技术与其他自动识别技术的比较项目条码磁卡IC卡射频识别信息载体纸或物质表面磁条存储器存储器信息量小较小大大读写性只读读/写读/写读/写读取方式光电扫描磁电转换电路接口无线通信人工识读性受制约不可能不可能不可能保密性无一般最好最好智能化无无有有受污染/潮湿影响很严重可能可能可能光遮盖全部失效

没有影响方向位置影响很小

单向没有影响识读速度低（约4秒）

低（约4秒）很快（约0.5秒）识读距离近接触接触远使用寿命较短短长最长国际标准有有不全制定中价格最低低较高较高第10页，共60页，2023年，2月20日，星期五全球最大的零售商沃尔玛的一项“要求其前100家供应商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用RFID技术，2006年1月前在单件商品中使用这项技术”的决议，把RFID再次推到了聚光灯下。第11页，共60页，2023年，2月20日，星期五美国智能化监狱第12页，共60页，2023年，2月20日，星期五电子芯片身份证第13页，共60页，2023年，2月20日，星期五高速公路的自动收费系统

车辆通过自动收费卡口车速可保持在40km/h，与停车领卡交费相比，行车可节省时间30％－70%.第14页，共60页，2023年，2月20日，星期五

停车智能化管理系统出入无需停车，系统自动识别车辆的合法性，完成放行、记录等管理功能，节约进出场的时间。第15页，共60页，2023年，2月20日，星期五邮政包裹管理系统

在邮票和包裹标签中贴上RFID芯片，可实现分拣过程的全自动化，邮件包裹到达某个地方，标签信息就会被自动读入管理系统，融入“物联网”供顾客和企业查询。第16页，共60页，2023年，2月20日，星期五铁路货运编组调度系统火车按既定路线运行，读写器安在铁路沿线，就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息，同时在车站能将车厢重新编组。第17页，共60页，2023年，2月20日，星期五集装箱识别系统

将记录有集装箱位置、物品类别、数量等数据的标签安装在集装箱上，借助射频识别技术，就可以确定集装箱在货场内的确切位置，在移动时可以将更新的数据写入射频卡。第18页，共60页，2023年，2月20日，星期五RFID库存跟踪系统

将RFID标签贴在托盘、包装箱或元器件上，实现对商品从原料、半成品、成品、运输、仓储、配送、上架、最终销售，甚至退货处理等所有环节的实时监控。第19页，共60页，2023年，2月20日，星期五

信号发射机（标签Tag)：

由耦合元件及芯片组成，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；

信号接收机（阅读器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。

RFID系统的组成第20页，共60页，2023年，2月20日，星期五

RFID原理第21页，共60页，2023年，2月20日，星期五

工作过程中，通常是由阅读器在一个区域内发射射频能量形成电磁场。标签进入磁场后，接收阅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（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。第22页，共60页，2023年，2月20日，星期五（1）编程器预先将数据信息写入标签中。（2）阅读器经过发射天线向外发射无线电载波信号。（3）当射频标签进入发射天线工作区时，射频标签被激活后即将自身信息经标签天线发射出去。（4）系统接收天线接收标签的载波信号，经天线调节器传给阅读器，阅读器对解码，送后台计算机器。（5）计算机控制器判断标签合法性，发出指令控制执行机构动作。（6）执行机构按计算机指令动作。（7）计算机网络将各监控点连接起来，构成总控平台第23页，共60页，2023年，2月20日，星期五射频识别标签电子标签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。第24页，共60页，2023年，2月20日，星期五（1）按工作方式分：主动式、被动式和半被动式标签

射频标签的分类：（2）按读写方式分：只读标签、读写标签

（3）按有无电源分：无源标签、有源标签

（4）按工作频率分：低频、高频、微波标签

（5）按工作距离分：远程、近程、超近程标签（6）按简单与复杂分：标识标签与便携式数据文件

第25页，共60页，2023年，2月20日，星期五电子标签内部结构:芯片+天线第26页，共60页，2023年，2月20日，星期五射频识别标签的功能

（1）具有一定的存储容量，存储被识别物品的相关信息。（2）在一定工作环境及技术条件下，能够对电子标签的存储数据进行读取和写入操作。（3）维持对识别物品的识别及相关信息的完整。（4）具有可编程操作，对于永久性数据不能进行修改。（5）对于有源标签，通过读写器能够显示电池的工作状况。第27页，共60页，2023年，2月20日，星期五射频识别标签的封装常用封装形式传统标签类注塑类卡片类为了保护标签芯片和天线，同时也便于用户使用，射频电子标签必须利用某种基材进行封装，不同的封装性质的标签针对不同的场合。第28页，共60页，2023年，2月20日，星期五信用卡标签常见形式厚度不超过3mm第29页，共60页，2023年，2月20日，星期五线形标签物流线形标签车辆线形标签第30页，共60页，2023年，2月20日，星期五盘形标签最常见形式外壳：丙烯脂丁二烯苯乙烯喷铸直径：几mm到10cm中心：圆孔固定第31页，共60页，2023年，2月20日，星期五自粘标签薄、灵活丝网印刷、蚀刻技术0.1m塑料薄膜第32页，共60页，2023年，2月20日，星期五钥匙扣形标签自动停车的号码器安全要求高的门锁系统第33页，共60页，2023年，2月20日，星期五手表形标签门禁、娱乐第34页，共60页，2023年，2月20日，星期五玻璃射频识别标签识别动物第35页，共60页，2023年，2月20日，星期五（1）作用距离更远（2）无线可读写性能更加完善（3）适合高速移动物体识别（4）快速多标签读写功能（5）一致性能更好（6）强场强下的自保功能更加完善（7）智能型更强、更为完善的加密（8）带有传感器功能的标签（9）带有其他附属功能的标签（10）具有杀死功能的电子标签（11）新的生产工艺（12）体积更小（13）成本更低电子标签的发展趋势第36页，共60页，2023年，2月20日，星期五射频读写器

电源装置

电源装置射频振荡器计算机及网络辅助显示

其他设备微处理器、存储器、标准接口、时钟电路

解码及纠错电路

放大器

电源

天线

射频处理器

射频接收器

前置放大器第37页，共60页，2023年，2月20日，星期五电感耦合变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合。一般适合于中、低频工作的近距离（小于1米）射频识别系统。电磁反向散射耦合雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息。一般适合于高频、微波等工作距离较远的射频识别系统。RFID通信方式第38页，共60页，2023年，2月20日，星期五读写器的功能（1）与电子标签的通信功能（2）与主机的通信功能（3）能在读取区内查询多个标签，并能正确区分各个标签（4）可以对固定对象和移动对象进行识别（5）能够提示读写过程中发出了错误，并显示错误的相关信息（6）能够读出有源标签的电源信息发送和接收功能、信息初始化处理、连接服务器第39页，共60页，2023年，2月20日，星期五读写器的分类小型读写器手持型平板型隧道型出入通道型大型通道型第40页，共60页，2023年，2月20日，星期五分离式读写器便携式读写器第41页，共60页，2023年，2月20日，星期五射频识别系统的选择通信方式环境适应性识别距离标签类型污染磁场高温电磁耦合强中中2mm~10mm无源或有源电磁感应强差中2mm~1m无源微博强中中0~3m或更远有源第42页，共60页，2023年，2月20日，星期五系统类型典型频段常见应用产品特点低频≤135kHz系列动物识别、门禁系统、物品跟踪等管理中短距识别、阅读速度慢、产品价格低廉1.95MHz~8.2MHz系列电子物品监视、零售业或物品防盗领域中频13MHz系列小区物业管理、大厦门禁系统、电子物品监视及ISM(工业、科学和医疗行业)等中短距识别、中速阅读、产品价格较低廉27MHz系列应用于工业、科学和医疗事业430MHz~460MHz系列应用于工业、科学和医疗事业高频902MHz~926MHz系列GSM移动电话网、铁路车辆识别、集装箱识别等。部分地区用于公路车辆识别、管理与自动收费系统长距识别、高速阅读、产品价格较高微波2350MHz~2450MHz系列应用于工业、科研和医药事业5800MHz~6800MHz系列其中5.8MHz在部分国家已定为智能交通系统用频段（如公路车辆管理与自动收费系统）第43页，共60页，2023年，2月20日，星期五射频识别技术的应用领域在国外的应用物流配送工业制造机场行李管理航班管理第44页，共60页，2023年，2月20日，星期五45国内应用防伪领域交通信息化工业制造港口车辆出入监控管理进入港区的集装箱需要严格的核对查验，最大限度地提高通过速度。国家烟草总局制定了用RFID监管监控烟草成品物流供应链的解决方案生产流水线控制，物料自动配送，在制品与当前物料的自动核对城市交通一卡通工程，铁路的调度和统计系统，高速公路不停车收费系统。各类电子票证、身份证明、特殊商品防伪等烟草成品物流的监控监管第45页，共60页，2023年，2月20日，星期五无线射频识别技术在我国的应用第46页，共60页，2023年，2月20日，星期五RFID连锁反应—

零售业竞争零售商其余产品供应商交通和物流业配送中心商店货架信息流供应商工厂结账运输企业货物流大型供应商主要的零售商RFID技术RFID技术RFID技术RFID技术RFID技术RFID技术RFID技术RFID技术第47页，共60页，2023年，2月20日，星期五下一代供应链技术入口主要优势

区域配送中心零售商店具有RFID功能的坚固耐用的移动数据终端读取器和天线RFID标签

只读读写双极天线标签制造厂避免手动库存管理准确管理库存提高存货可视性和可跟踪性减少库存量减少仓储要求通过JIT和库存共享提高生产率减少库存损耗提高对产品召回的响应自动更新供应系统更好的失窃检测第48页，共60页，2023年，2月20日，星期五RFID现状：

零售供应链可视性

*RetailOutofStocks:AWorldwideExaminiationofExtent,CausesandConsumerResponse,EmoryUniv,Univ.ofStGallen,andUnvi.OfColorado,2002由于缺货损失的收入*高达690亿美元配送中心商店货架的库存周转率较差问题供应商应遵循：对所有包装箱和货盘贴上标签使用RFID实现可视性和货架跟踪自动化解决方案提高配送中心商店货架的库存周转率实时可视性降低库存更好的供需平衡结果供应商零售商商店零售商配送中心(DC)第49页，共60页，2023年，2月20日，星期五RFID现状：零售店内可视性RFID标签

每个物品零售商制造工厂

货架和仓库可视性快速补货损失和失窃防范问题货物层次上的标签供员工使用的手持式读取器适用于自动库存和物品跟踪的区域读取器解决方案每日库存可见性和每周、每月库存可见性更好的货架商品可售性解决产品缺货问题（平均缺货率7.1%）结果商店A商店B第50页，共60页，2023年，2月20日，星期五RFID现状：

工业仓库库存跟踪问题地面上的标签可用于跟踪叉车位置

劳动/时间密集型库存流程导致沉淀成本和过期产品损失的错误货站入口、传送带和叉车处的RFID借助地面上的RFID标签实现位置可视性解决方案装运、收货和检验处理时间缩短了2倍至60倍配送中心可节省20%的运营成本结果读取货架标签以验证正确的货盘放置位置第51页，共60页，2023年，2月20日，星期五Boeing问题无法跟踪各个制造流程的生产部件缓慢、低效的手工流程

航空部件贴上SymbolRFID标签在各个“要害之处”安装Symbol读取器解决方案提高库存准确性，降低运营成本降低劳动成本接货时间由4天缩短至4小时RFID系统稳定运行率达到99.8%“与通过人工输入方式发货相比，发生人为失误的几率可以忽略不计”优势第52页，共60页，2023年，2月20日，星期五下一代的机场技术

时间延长的登机和安全检查不可靠的流程难以确保旅客和行李准确匹配问题带有生物鉴定功能的支持RFID的安全卡

在旅客安全检查和登机时进行身份鉴定的读取器行李上的标签可用于旅客身份识别解决方案更出色的安全性提高了旅客安全检查和登机的

速度和效率结果第53页，共60页，2023年，2月20日，星期五McCarran国际机场McCarran国际机场每天处理65,000至70,000件行李问题Symbol航空标签McCarran是第一家对所有行李、所有航空公司做出承诺的机场......条码可视范围和容量问题解决方案提高客户服务水平和安全性端到端的行李可视性。

优势需要一种跟踪传送带上的旅客行李通过探测机器并最终运抵具体飞机的方法SymbolRFID行李标签可以达到几乎100%的可见性，但也存在速度和方向性问题SymbolEPCRFID读取器和读取器基站因为行李的方向个不相同，每次可能有15%到30%的条码被误扫描第54页，共60页，2023年，2月20日，星期五香港国际机场问题处理量；每年1600万件转运行李跟踪行李直至ULD的流程效