《物流信息技术与应用》（王紫君）081-0 教案 第4课 掌握RFID技术

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课题第4课掌握RFID技术课时2课时（90min）教学目标知识目标：（1）掌握RFID系统的构成及其工作原理（2）了解RFID标签的特点、RFID技术的国际标准（3）熟悉条码技术、RFID技术在物流中的应用技能目标：（1）能够根据RFID系统的构成，建立简单的RFID系统（2）掌握RFID技术在物流中的应用场景态度目标：我国芯片技术研发虽取得了巨大进步，但科技发展仍道阻且长，要具备历史责任感、使命感教学重难点教学重点：RFID系统的构成、特点、应用教学难点：RFID系统的工作原理教学方法问答法、讨论法、讲授法、练习法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：传授新知（28min）课堂讨论（10min）第2节课：问题导入（3min）

传授新知（22min）

任务实施（15min）

课堂小结（3min）

作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】请罗列一些生活中用到的各类能够刷卡的卡片【学生】按照要求完成课前任务通过课前任务，让学生了解无线识别技术的应用场景考勤（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况任务导入（5min）【教师】提出以下问题，并随机邀请学生进行回答通过教材中上海世博会在门票中嵌入RFID标签，总结RFID技术为上海世博会提供了哪些便利？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，导入本节课内容：RFID技术通过实例，让学生体会和领略RFID技术带来的科技变革，激发学生学习兴趣传授新知（28min）【教师】讲解新知，介绍RFID技术一、RFID系统的构成及工作原理RFID（射频识别）技术是指利用射频信号及其空间耦合（交变磁场或电磁场）和传输特性进行非接触式双向通信，实现对静止或移动物体的自动识别，并进行信息交换的一项自动识别技术。简单地说，RFID技术就是利用无线电波读写并交换信息的一种自动识别技术。【教师】请学生扫码观看“RFID技术”视频（详见教材），让学生了解RFID技术相关概念、组成等相关知识【学生】聆听、观看、思考（一）RFID系统的构成应用目的和应用环境不同，RFID系统的构成也会有所不同。一般情况下，RFID系统由电子标签、RFID读写器和天线3部分构成，如图2-32所示（详见教材）。1．电子标签电子标签又称RFID标签，设有由线圈、天线、存储器和控制系统构成的低电集成电路，如图2-33所示（详见教材）。RFID标签相当于条码技术中的条码，用来存储需要识别、传输的信息。与条码不同的是，RFID标签能够自动或在外力的作用下，将存储的信息发射出去。按照不同的标准，可将RFID标签分为不同的类型：（1）按有无电源，可将RFID标签分为主动标签和被动标签。主动标签又称有源标签，是指自身带有电池的标签，它具有读写距离远和体积较大等特点；被动标签又称无源标签，是指在接收到射频信号后，能将部分电磁波转化为电流供标签工作，它具有读写距离近、成本低、寿命长等特点。（2）按存储的信息能否被修改，可将RFID标签分为只读式标签和可读写标签。只读式标签中的信息一经写入便不可修改；可读写标签中的信息被写入后，还可以用专门的设备将信息擦除后予以修改。（3）按标识对象不同，可将RFID标签分为托盘标签、仓库定位标签、单品标签等。2．RFID读写器RFID读写器是读取（有时还可写入）标签信息的设备，如图2-34所示（详见教材）。RFID读写器的主要功能包括查阅RFID标签中存储的信息；向空白的RFID标签中写入信息；对RFID标签中的信息进行修改；对RFID标签中的信息进行加密、纠错，对错误的信息进行报警；与后台计算机系统进行信息交换。RFID读写器主要由控制模块、射频模块和外围电路组成。其中，射频模块是RFID读写器的核心单元，主要由射频电路和射频芯片构成，可完成与RFID标签的各种交互功能，包括调制/解调、加密/解密、鉴权（验证用户是否拥有访问系统的权利）、读写、加/减等。【守正创新】3．天线天线是RFID标签与RFID读写器之间传输信息的装置，如图2-35所示（详见教材）。任何一个RFID系统至少应包含一根天线（不管是内置还是外置），天线的形式和数量视具体情况而定。有些RFID系统由一根天线完成射频信号的发射和接收任务，有些RFID系统则将用于发射射频信号和接收射频信号的天线分开装置。（二）RFID系统的工作原理RFID系统的工作原理（见教材图2-36）如下：（1）利用编程器预先将信息写入RFID标签中。（2）RFID读写器通过天线向外发射无线电载波信号，形成电磁场。（3）RFID标签进入RFID读写器的工作区域时被自动触发，将自身存储的信息通过天线发送出去。（4）天线将收到的RFID标签发出的载波信号经调节器传给RFID读写器，RFID读写器对接收到的信号进行解调解码，然后将其送给后台计算机进行处理。【课堂问答】【教师】随机邀请学生回答以下问题所有的RFID标签都需要编程器吗？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答只有可读写标签才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。一般来说，编程器写入数据是离线完成的，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附在被标识项目上。也有一些RFID系统，其编程器写入数据是在线完成的，这类RFID系统在生产中常用来进行交互式数据处理。二、RFID标签的特点在RFID技术出现以前，信息的记录和传输主要靠条码。虽然RFID标签和条码的主要功能都是信息存储与识别，但两者在读取数量、远距离读取能力、最大数据容量等诸多方面都存在一些差异，具体如表2-9所示（详见教材）。【课堂问答】【教师】随机邀请学生回答以下问题根据表2-9，总结RFID标签相对商品一维条码、商品二维条码的优势？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答RFID标签读取数量多、远距离读取能力强、最大数据容量大、数据更新能力强、数据准确性高、对环境的适应性强、读写便利。【学生】聆听、思考、理解、记录通过教师讲解、课堂问答、观看微课等方式，让学生了解RFID系统的构成及工作原理，RFID标签的特点等相关知识课堂讨论（10min）【教师】对学生进行分组，4～6人一组，每组选出一名组长，然后组织学生以小组为单位讨论以下问题RFID技术能完全取代条码技术吗？为什么？【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论结果【教师】总结学生的回答，并评价各组的表现通过小组讨论，巩固课堂所学知识，帮助学生加深对RFID技术和条码技术的理解第二节课问题导入（3min）【教师】随机邀请学生回答以下问题我们经常会听到一些技术领域中的国家标准或者国际标准，那么RFID技术是否存在相关标准？【学生】聆听、思考、回答用问题导入，让学生了解在很多的技术领域，都有相关的标准传授新知（22min）【教师】讲解新知，介绍RFID技术的国际标准三、RFID技术的国际标准RFID标准化是指对产品、过程或服务中存在和潜在的问题做出规定，统一语言，以利于各国的技术合作，同时防止形成贸易壁垒。通过制定、发布和实施RFID标准，可以解决编码通信、空中接口和数据共享等问题，促进RFID技术及相关系统的应用。【课堂问答】【教师】随机邀请学生回答以下问题RFID技术制定国际标准的好处？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答目前，国际上关于RFID技术的标准主要有三大体系，即EPCglobal标准体系、ISO标准体系和日本UID标准体系。1．EPCglobal标准体系EPC即产品电子代码。EPCglobal是美国统一代码协会和国际物品编码协会于2003年9月共同成立的非营利性组织，其主要职责是在全球范围内为各个行业建立和维护EPCglobal网络，采用全球统一标准保证物联网各环节信息的自动识别。物联网是利用RFID、红外感应器、GPS等技术，按照约定协议，把相关物体与互联网连接，以实现人与物、物与物的信息交互和通信，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。EPCglobal的物联网体系架构由EPC编码体系、射频识别系统、信息网络系统3部分构成，如表2-10所示（详见教材）。……（详见教材）2．ISO标准体系目前，大部分RFID标准都是由ISO或ISO与IEC联合组成的技术委员会（TC）或分技术委员会（SC）制定的。ISO制定的RFID标准包括RFID通用标准和RFID应用标准。其中，RFID通用标准提供了一个基本框架，RFID应用标准是对RFID通用标准的补充。RFID应用标准在RFID编码、空中接口协议、读写器协议等基础标准之上，针对不同的使用对象，对RFID标签的使用条件、尺寸、粘贴位置、数据内容格式、数据完整性、使用频段等做出了具体规定。3．日本UID标准体系日本UID标准体系的构建思路与EPCglobal标准体系的构建思路相同，都是构建一个从信息采集到信息共享的完整标准体系。UID标准体系框架由泛在识别码（uCode）、信息系统服务器、uCode解析服务器和泛在通信器构成，各部分的功能如表2-11所示（详见教材）。四、RFID技术在物流中的应用（一）在仓储环节的应用RFID技术在仓储环节主要用于货物入库、出库与盘点3个方面。（1）入库。当贴有RFID标签的货物进入配送中心时，配送中心的阅读设备可以自动读取标签中的信息，配送系统将这些信息与发货记录进行核对，检测可能出现的错误，然后将RFID标签中的信息更新到最新状态。RFID技术的应用不仅有效避免了人工操作易出现的各种人为失误，而且能够大幅提高入库效率。【教师】请学生扫码观看“RFID技术在货物入库中的应用”视频（详见教材），让学生直观了解RFID技术在货物入库中起到的作用【学生】聆听、观看、思考（2）出库。将RFID标签贴在每件货物的包装上，RFID读写器就能读出该货物的品名、类别、数量、配送位置等信息，再结合自动分拣设备就可以迅速把货物拣选出来。出库时，把货物的出库信息写入RFID标签中，利用仓库内设置的RFID读写器，就可以实现对货物的出库管理。（3）盘点。利用RFID技术代替人工扫描检查，不仅可以使盘点效率更高，所得数据更加准确，还降低了库存盘点对人力的要求。另外，在仓储环节应用RFID技术还可以解决盘点过程中出现的货物查询难的问题。因为每个货物都贴有射频标签，当货物从一个地方运往另一个地方时，RFID读写器会识别并告知仓储管理系统该货物被放在了哪个位置，这样，仓管员就可以很快找到该货物，并查看其状态。【课堂问答】【教师】随机邀请学生回答以下问题总结RFID技术在仓储环节带来的便利有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答（二）在运输环节的应用RFID技术在运输环节主要用于货物的跟踪、管理和监控。在货物运输过程中，可以在货物和运输车辆上贴上RFID标签，同时在运输线路的一些检查点及仓库、码头、车站、机场等关键地点安装RFID读写器。RFID读写器通过天线向外发射信号，当运输车辆进入RFID读写器所在区域时，RFID标签被触发，并将自身存储的信息传给RFID读写器，RFID读写器将接收到的货物当前的状况及其所在地理位置等信息传送给运输调度中心的数据库，实现对货物的跟踪、管理和监控。【课堂问答】【教师】组织学生阅读同步案例“RFID技术在食糖物流配送中的应用”（详见教材），并随机邀请学生回答以下问题RFID技术是如何在食糖物流中发挥作用的？【学生】聆听、阅读、思考、回答【教师】总结学生的回答（三）在零售环节的应用RFID技术应用于零售环节，能够实现实时补货需求，提高零售商的库存管理水平，降低出错率。此外，RFID技术应用于零售环节，还能够提高服务质量，具体表现在：利用RFID系统可以现实对某些特殊商品的实时监控，如对时效性要求较高的商品的有效期进行监控；利用RFID系统，消费者还能在收银台实现对商品的自动扫描和计费，以取代人工计费。【知识拓展】【学生】聆听、思考、理解、记录通过教师讲解、课堂问答、观看微课等方式，让学生了解RFID技术的国际标准和RFID技术在物流中的应用任务实施（15min）【教师】组织学生完成以下任务（1）学生自由分组，每组3～5人。（2）以小组为单位确定调研主题，如RFID系统的构成、工作原理、RFID技术在物流企业中的应用等。（3）各小组根据调研主题，先利用网络或通过其他渠道确定本次调研需要了解的内容，然后与物流企业联系，确定主题相关内容。（4）将上述内容以PPT的形式进行展示，由老师进行点评。【学生】聆听、思考、资料查找、完成任务【教师】根据学生的课堂表现对其考核进行评价通过确定调研主题，增强学生的沟通交流能力，同时加深学生对RFID技术的理解和对RFID各组成部分的认识课堂小结（3min）【教师】简要总结本节课的要点本次课讲解了RFID系统的构成及其工作原理，RFID标签的特点，RFID技术的国际标准，以及RFID技术在物流中的应用等内容，