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RFID射频识别技术 实现工件识别追溯

2013/12/11 17:41:24
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RFID(Radio Frequency Identification)射频识别 技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。


RFID射频技术应用很广,可以应用在产品防伪溯源、仓储物流托盘管理、汽车防盗和无钥匙开门系统等。


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RFID射频技术定义


  射频识别(RFID)是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。


  无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。


  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。


  某些射频标签附在衣物、个人财物上,甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息,这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。


  RFID射频识别技术和二维码技术区别联系


  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磁传送到扫描读写器;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。


  RFID射频技术系统组成


  从结构上讲RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。


  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射频技术特点


  射频识别系统最重要的优点是非接触识别,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。


  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而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50Bytes,二维条形码最大的容量可储存2至3000字符,RFID最大的容量则有数MegaBytes.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。


  RFID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Reader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Ethernet或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。


  RFID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。简单的说,就是近距离激活定位,远距离识别及上传数据。


  应用案例:RFID 智能停车场


  停车场管理系统是将标识车辆的标签附于汽车风挡玻璃上,并将汽车识别信息进行编码,校准标签使其与系统一致。当带有标签的汽车进入阅读区域时,读头向其发射射频信号,标签调节所接受的部分信号反射回阅读器,阅读器再将反射信号所含的识别密码反射至读码器,读码器从信号中分解出识别密码,根据用户确定的标准确认密码,并将密码传递至主计算机或其他数据记录设备中。


  当车辆到达出口时,系统通过读取RFID卡的信息自动识别卡号,并通过内部数据库里的信息检索,查到相应的车辆记录,这样界面显示出用户类型、车牌号码、车辆照片等信息。以便员工进行核对校验,一旦出现非法用户,系统将会产生报警提示。








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