詳解RFID模塊的技術(shù)原理、特點(diǎn)及應(yīng)用
2018-06-05
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RFID模塊應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)的金融支付、身份識(shí)別、交通管理、軍事與安全、資產(chǎn)管理、防盜與防偽、金融、物流、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用中取得了突破性的進(jìn)展，并在部分領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用階段。三勝咨詢顧問(wèn)張祥光表示，隨著RFID技術(shù)的進(jìn)一步成熟和成本的進(jìn)一步降低，RFID模塊技術(shù)開(kāi)始逐步應(yīng)用到各行各業(yè)中。
RFID模塊是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。目前，RFID模塊雖然得到了巨大的發(fā)展，但對(duì)于遠(yuǎn)程的RFID還是存在著傳輸距離、防碰撞算法等一些問(wèn)題。
在探討遠(yuǎn)程RFID的原理之前，我們必須先要研究一下RFID的組成。RFID的系統(tǒng)包括以下3個(gè)部分：電子標(biāo)簽(TAG)、讀寫(xiě)器(Reader)和計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用軟件。電子標(biāo)簽主要由內(nèi)置天線和電路芯片組成的，功能是與射頻天線之間完成通信;讀寫(xiě)器主要由天線、控制單元、射頻收發(fā)前段和通信接口這四個(gè)部分組成的，主要功能是讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽的信息;計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件的功能則是通過(guò)讀寫(xiě)器的通信接口而連接外部計(jì)的算機(jī)，或者是連接上位機(jī)主系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。
目前無(wú)源遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程RFID系統(tǒng)有兩種工作頻段UHF和2.45 GHz。無(wú)源超高頻系統(tǒng)的讀寫(xiě)距離可以長(zhǎng)達(dá)十米以上，比2.45 GHz系統(tǒng)要遠(yuǎn)很多，因此已經(jīng)成為了遠(yuǎn)程識(shí)別系統(tǒng)的主流部分。其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
1)實(shí)時(shí)性：可以實(shí)時(shí)響應(yīng)，自動(dòng)讀出ID號(hào)，得到其信息;
2)防偽性：形成的微波標(biāo)示是不可偽造、更改和不可復(fù)制的;
3)聯(lián)網(wǎng)性：通過(guò)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)物流進(jìn)行監(jiān)控;
4)準(zhǔn)確性：讀出信息的準(zhǔn)確率非常高，可以高達(dá)99.99%;
5)低成本：使用時(shí)，只需要數(shù)元;
6)可靠性：適應(yīng)惡劣環(huán)境條件，如：多塵、潮濕等;
7)壽命長(zhǎng)：使用時(shí)不需要電池，只需無(wú)源卡，并且終身免維修;
(1)高速公路收費(fèi)及智能交通系統(tǒng)
高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是射頻識(shí)別技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。
目前中國(guó)的高速公路發(fā)展非?？欤貐^(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先決條件就是有便利的交通條件，而高速公路收費(fèi)卻存在一些問(wèn)題，一是交通堵塞，在收費(fèi)站口，許多車輛要停車排隊(duì)交費(fèi)，成為交通瓶頸問(wèn)題。
REID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動(dòng)收費(fèi)上能夠充分體現(xiàn)該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在車輛高速通過(guò)收費(fèi)站的同時(shí)自動(dòng)完成繳費(fèi)，解決了交通的瓶頸問(wèn)題，提高了車行速度，避免了擁堵，提高了收費(fèi)計(jì)算效率。
(2)生產(chǎn)的自動(dòng)化及過(guò)程控制
RFID技術(shù)因其具有抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、非接觸識(shí)別等特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程控制中有很多應(yīng)用。通過(guò)在大型工廠的自動(dòng)化流水作業(yè)線上使用RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了物料跟蹤和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制、監(jiān)視，提高了生產(chǎn)效率，改進(jìn)了生產(chǎn)方式，降低了成本：
(3)車輛的自動(dòng)識(shí)別以及防盜
通過(guò)建立采用射頻識(shí)別技術(shù)的自動(dòng)車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)，能夠隨時(shí)了解車輛的運(yùn)行情況，不僅實(shí)現(xiàn)了車輛的自動(dòng)跟蹤管理，還可以大大減少發(fā)生事故的可能性，并且可以通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)車輛的主人進(jìn)行有效驗(yàn)證，防止車輛偷盜發(fā)生，在車輛丟失以后可以有效尋找丟失的車輛。
采用射頻識(shí)別技術(shù)可以對(duì)道路交通流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、調(diào)度，還可以用作車輛闖紅燈記錄報(bào)警，被盜(可疑)車輛報(bào)警與跟蹤，特殊車輛跟蹤，肇事逃逸車輛排查等。據(jù)報(bào)道，英國(guó)計(jì)劃在汽車上安裝射頻芯片，行駛超速時(shí)將被自動(dòng)“舉報(bào)”。
(4)電子票證
使用電子標(biāo)簽來(lái)代替各種“卡”，實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)金結(jié)算，解決了現(xiàn)金交易不方便也不安全以及以往的各種磁卡、IC卡容易損壞等問(wèn)題。同時(shí)電子標(biāo)簽用起來(lái)方便、快捷，還可以同時(shí)識(shí)別幾張電子標(biāo)簽，并行收費(fèi)。射頻識(shí)別系統(tǒng)，特別是非接觸IC卡(電子標(biāo)簽)應(yīng)用潛力最大的領(lǐng)域之一就是公共交通領(lǐng)域。用電子標(biāo)簽作為電子車票，具有使用方便、可以縮短交易時(shí)間、降低運(yùn)營(yíng)成本等優(yōu)勢(shì)。
(5)貨物跟蹤管理及監(jiān)控
射頻識(shí)別技術(shù)為貨物的跟蹤管理及監(jiān)控提供了方便、快捷、準(zhǔn)確的自動(dòng)化技術(shù)手段。
以射頻識(shí)別技術(shù)為核心的集裝箱自動(dòng)識(shí)別，成為全球范圍內(nèi)最大的貨物跟蹤管理應(yīng)用。將記錄有集裝箱位置、物品類別、數(shù)量等數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽安裝在集裝箱上，借助射頻識(shí)別技術(shù)，就可以確定集裝箱在貨場(chǎng)內(nèi)的確切位置。系統(tǒng)還可以識(shí)別未被允許的集裝箱移動(dòng)，有利于管理和安全。
(6)倉(cāng)儲(chǔ)、配送等物流環(huán)節(jié)
將射頻識(shí)別系統(tǒng)用于智能倉(cāng)庫(kù)貨物管理，可以有效地解決倉(cāng)庫(kù)里與貨物流動(dòng)相關(guān)的信息的管理，監(jiān)控貨物信息，實(shí)時(shí)了解庫(kù)存情況，自動(dòng)識(shí)別貨物，確定貨物的位置。
(7)郵件、郵包的自動(dòng)分揀系統(tǒng)
射頻識(shí)別技術(shù)已經(jīng)被成功應(yīng)用到郵政領(lǐng)域的郵包自動(dòng)分揀系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有非接觸、非視線數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，所以包裹傳送中可以不考慮包裹的方向性問(wèn)題。另外，當(dāng)多個(gè)目標(biāo)同時(shí)進(jìn)入識(shí)別區(qū)域時(shí)，可以同時(shí)識(shí)別，大大提高了貨物分揀能力和處理速度。另外，由于電子標(biāo)簽可以記錄包裹的所有特征數(shù)據(jù)，更有利于提高郵包分揀的準(zhǔn)確性。
(8)動(dòng)物跟蹤和管理
射頻識(shí)別技術(shù)可以用于動(dòng)物跟蹤與管理。將用小玻璃封裝的電子標(biāo)簽植于動(dòng)物皮下，可以標(biāo)識(shí)牲畜，監(jiān)測(cè)動(dòng)物健康狀況等重要信息，為牧場(chǎng)的管理現(xiàn)代化提供了可靠的技術(shù)手段。在大型養(yǎng)殖場(chǎng)，可以通過(guò)采用射頻識(shí)別技術(shù)建立飼養(yǎng)檔案、預(yù)防接種檔案等，達(dá)到高效、自動(dòng)化管理牲畜的目的，同時(shí)為食品安全提供保障。
在動(dòng)物的跟蹤及管理方面，許多發(fā)達(dá)國(guó)家采用射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)對(duì)牲畜個(gè)體識(shí)別，保證牲畜大規(guī)模疾病爆發(fā)期間對(duì)感染者的有效跟蹤及對(duì)未感染者進(jìn)行隔離控制。
(9)門禁保安
未來(lái)的門禁保安系統(tǒng)都可以應(yīng)用電子標(biāo)簽，一卡可以多用，比如做工作證、出入證、停車證、飯店住宿證甚至旅游護(hù)照等。使用電子標(biāo)簽可以有效地識(shí)別人員身份，進(jìn)行安全管理以及高效收費(fèi)，簡(jiǎn)化了出入手續(xù)，提高了工作效率，并且有效地進(jìn)行了安全保護(hù)。人員出入時(shí)該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別身份，非法闖入時(shí)會(huì)有報(bào)警。安全級(jí)別要求高的地方，還可以結(jié)合其他的識(shí)別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入電子標(biāo)簽。
(10)防偽
偽造問(wèn)題在世界各地都是令人頭疼的問(wèn)題，現(xiàn)在應(yīng)用的防偽技術(shù)如全息防偽等同樣會(huì)被不法分子偽造。將射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，它具有成本低而又很難偽造的優(yōu)點(diǎn)。電子標(biāo)簽的成本相對(duì)便宜，且芯片的制造需要有昂貴的工廠，使偽造者望而卻步。電子標(biāo)簽本身具有內(nèi)存，可以儲(chǔ)存、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)，利于進(jìn)行真?zhèn)蔚蔫b別。利用這種技術(shù)不用改變現(xiàn)行的數(shù)據(jù)管理體制，唯一的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)號(hào)完全可以做到與已用數(shù)據(jù)庫(kù)體系兼容。
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在智能制造國(guó)家戰(zhàn)略背景下，我們的目標(biāo)是：通過(guò)為客戶企業(yè)注入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升生產(chǎn)管理效率，幫助客戶實(shí)現(xiàn)企業(yè)的科技躍遷。
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