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1、精选优质文档-倾情为你奉上RFID基础知识与典型应用一、何为RFID？ 在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别RFID的理论基础。经过数十年的发展，如今，RFID技术理论日趋成熟，产品种类也越来越丰富。 从概念上来说，RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关的数据信息。利用射频方式进行非接触双向通信，达到识别目的并交换数据。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷
2、方便。 1、RFID组成 RFID领域应用最为广泛的一个标准是EPC标准，它将RFID系统分成了四个层次，包括物理层、中间层、网络层和应用层。 物理层是整个系统的物理环境构造，包括标签、天线、读写器、传感器、仪器仪表等硬件设备。 中间层是信息采集的中间件和应用程序接口，负责对读卡器所采集到的标签中的信息进行简单的预处理，然后将信息传送到网络层或应用层的数据接口。 网络层是系统内部以及系统间的数据联系纽带，各种信息在其上交互传递。 应用层则是EPC后端软件及企业应用系统。在明晰的系统层次上，EPC标准还统一了数据的报文格式，并规范了输出传输流程。这样，RFID系统的部署就会变的严谨有序。 通常我
3、们所说的RFID产品处于物理层，其最基本的组成部分包括： 射频标签(或称射频卡、应答器等) 射频标签也可称作射频卡，它由耦合元件及芯片组成，含有物品唯一的标识体系，包含著一系列的数据和信息，比如产地，日期代码和其他关键的信息等，这些信息储存在一个小的硅片中，利用阅读器，可以及时方便的了解精确的信息。射频标签能储存从512字节到4兆不等的数据，由系统的应用和相应的标准决定，射频标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理等。 按照不同的方式，射频卡有以下几种分类：表1. 射频标签的分类 射频阅读器 在RFID系统中，信号接收
4、设备一般叫做阅读器（或读卡器）。阅读器的基本功能就是提供与标签进行数据传输的接口，读取(有时还可以写入)标签信息的设备。在RFID相关产品中，读卡器的含金量是最高的，因为它是半导体技术、射频技术、高效解码算法等多种技术的集合。 阅读器从外形上大体上可分为手持式或固定式，从工作方式来看，阅读器种类也非常的繁多，按工作频率可分为超高频、高频、低频阅读器，通常低频阅读器的读写距离则不超过0.5米，高频阅读器的读写距离约为1m，超高频阅读器读写距离通常在110米，而读卡器的读写距离通常还会受到环境干扰以及读卡器的稳定性等影响而有所改变，此外，若采用有源标签，则读取距离可达到100米。按配置可分为带CP
5、U、预装操作系统的PAD阅读器与普通阅读器；按传输方式可分为无线或者是有线阅读器等。 射频天线 射频天线主要用来在标签和读取器间传递射频信号。RFID系统中包括两类天线，一类是RFID标签上的天线，和RFID标签集成为一体；另一类是读写器天线，既可以内置于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在RFID系统中的重要性往往被人们所忽视，在实际应用中，天线设计参数是影响RFID系统识别范围的主要因素。高性能的天线不仅要求具有良好的阻抗匹配特性，还需要根据应用环境的特点对方向特性、极化特性和频率特性等进行专门设计。在选
6、择天线的时候的主要考虑：天线的类型；天线的阻抗等。 2、RFID工作原理 简而言之，在工作时，RFID读写器通过天线持续发送出一定频率的信号，当RFID标签进入磁场时，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（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；随后读写器读取信息并解码后，将数据传输到中央信息系统进行有关的数据处理。图1. RFID组成及工作原理 3、RFID应用的领域表2. RFID领域及应用二、RFID在我国发展应用之现状 RFID技术在国外得到了飞速的发展，据ABI公司根据预测,预计到2013年
7、全球RFID规模将达到98亿美元,2003-2013年均复合增长率为19%。在我国，在RFID技术与应用的标准化研究工作上已有一定基础，2006年6月9日，科技部等十五部委制定出台了中国射频识别(RFID)技术政策白皮书；此外，依据ISO/IEC 15693系列标准已经基本完成国家标准的起草工作；参照ISO/IEC 18000系列标准制定国家标准的工作已列入国家标准制订计划。 但是，相较于欧美等发达国家或地区,我国在RFID产业上发展较晚并较为落后。在超高频RFID方面，产品的核心技术基本掌握在国外公司的手中，国外公司占有绝对的优势；不过，在低频领域，我国由于发展较早，技术较为成熟，产品应用广
8、泛，已具有了与国外产品一决高下的能力，在市场上处于完全竞争状况。另外，国内低频读写器生产加工技术非常完善,生产经营的企业很多，也有较为成熟的解决方案。 应用方面，在交通、物流、防伪、制造、零售、煤矿等等行业，都有RFID技术的身影，虽然某些应用还不是特别的完善，但在国家的大力扶持与推进下， RFID技术在我国将会全面开花，得到更多、更完善的应用。三、RFID能为制造企业带来什么？ 在制造业，RFID，归根结底，可以看做一种数据采集方式，而目前很多制造企业已经采用了条码技术来进行数据的采集，并结合MES、ERP等信息化软件，对企业的生产过程进行有效管理。而很多企业不禁会问，既然条码应用已十分的成
9、熟广泛，为什么还要使用RFID技术呢？RFID技术，实时数据采集的必要手段 传统企业在数据采集时通常使用条码标签，但条码标签受到一定的局限性，在识别速度、读取精度、使用环境等方面存在种种限制，关键在于，数据采集后并不能实时的反馈到相关人员。而RFID技术通过电子标签与阅读器之间的射频通信，能快速的识别目标对象并且获取其包含数据，将生产现场信息及时准确的采集，赋予企业相关的跟踪能力和实时控制能力，减少人为错误，帮助企业在实际提高效率和利润的同时能够满足客户的需要和法规要求。 RFID数据采集方式能为制造企业带来的便利： 1）在及时采集各个加工工序的人员与工时信息的基础上，可以获取准确的实际生产成
10、本信息。 2）通过及时反馈加工质量和设备信息，可以实现整个车间生产过程的可视化，从而实现制造过程的可追溯。 3）RFID技术为及时准确采集车间信息，实现“实时”企业，提供了经济有效的解决方案。表3. RFID与传统条码采集方式之比较四、制造企业如何正确的选择和使用RFID？ 纵然RFID技术有着许多的优点，但面对RFID，企业必须有清醒的认识，仅凭头脑发热便如同一窝蜂的上ERP等信息化软件一样，得不偿失。 在制造企业，RFID技术通常能很好的应用于生产管理、员工管理、仓储管理、物流管理、质量管理等环节，结合MES等信息化系统，实现实时的控制管理。但由于RFID厂商的参差不齐，或者企业对于RFI
11、D概念的理解偏差，在某些企业，RFID应用也走进了种种误区。以下，将为您剖析，何种RFID解决方案才是您的企业最需要的呢？ 1、有线 or 无线？ RFID无线射频识别技术，顾名思义，RFID数据的采集，是通过无线的识别进行的，RFID标签通常附着于物料、生产设备、员工、以及需要采集的物体上，读卡器对标签上的数据进行识别，而识别之后如何实时的传输给生产管理软件比如MES系统，则需要在企业内部进行网络的部属。如上文所说，读卡器可通常分为手持式与固定式，有线读卡器与无线读卡器。手持式的读卡器通常是无线的，固定式的读卡器则有无线与有线两种可选，这时，就需要企业根据自己的需求进行选择。 基于有线局域网
12、的RFID解决方案：图2. 基于有线局域网的RFID解决方案 在该解决方案下，企业可利用现有的有线局域网，将有线读卡器布置于设置好的位置，读取数据通过TCP/IP组网方式，通过交换机连接计算机进行数据交互。有线网络可与公司的局域网融为一体，其优点是可以使用公司成熟的网络，读卡器与中间件之间进行有线通信，数据传输稳定可靠、反应迅速，并且没有距离的限制。而这种方案的缺点在于：布线较为繁琐，可能会影响工作环境的美观，并且在某些特殊的制造场合，并不适合大量的走线。这种方案通常适合于公司有线网络方便布置的，工位固定，读卡器使用量大、跨地域的纺织、服装、玩具等劳动密集型制造行业。 基于无线局域网的RFID
13、解决方案： 基于无线局域网的方案，即RFID设备通过接在计算机上的无线基站以无线通信的方式和计算机进行通信。无线读卡器阅读RFID卡片上的数据信息后，通过无线基站，将数据信息上传到中间件，中间件通过存储过程与数据库进行数据交互。对于无线组网方式来说，优点在于读卡器与中间件所在的电脑组网布置灵活，省去布线的麻烦，并且技术成熟、网络容量大，施工快速。相应的，无线组网方式的缺点在于读卡器与中间件之间具有一定距离限制，并且在某些车间环境下易受其他无线信号的干扰，因此，采用无线组网方式的RFID解决方案适用范围虽然比较大，但更适合于其他无线信号干扰少，对工作环境整洁程度要求高的制造企业。图3. 基于无线
14、局域网的RFID解决方案 对于无线组网方式，目前的解决方案也存在两种，一种是基于WiFi技术的，另一种是基于Zigbee技术。 WiFi即无线局域网，基于802.11a/b/g/n等协议，也是目前最常见的无线通信技术。 ZigBee是国际标准的工业级网络，基于IEEE 802.15.4协议。是一种经济、高效、低数据速率（250kbps）、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线通信技术。简单的说，Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电
15、波将数据从一个传感器传到另一个传感器，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立。表4. Wifi与Zigbee技术对比 二者相比，ZigBee的特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性，布网容易，通过无线中继器可以非常方便地将网络覆盖范围扩展至数十倍，因此从小空间到大空间、从简单空间环境到复杂空间环境的场合都可以使用。但相比于WiFi技术，Zigbee是定位于低传输速率的应用，因此Zigbee显然不适合于高速上网、大文件下载等场合，更适合某些数据传输量不大的制造企业。制造企业可根据企业的实际情况进行选择。 2、RFID在不同环节的使用选择 以上谈了许多关于RFID的技术与适用场合，那么RFID是如何在企业中得到应用的呢？图4. RFID在制造业生产过程中的应用 生产管理：生产环节是制造企业重中之重，生产过程的可控是制造企业进行库存管理、质量管理、员工管理、财务管理等环节的前提，生产过程中的实时数据也是构建实时企业必不可少的关键。在生产管理过程中部署RFID系统，及时的采集生产信息，是获取实时数据的关键。 采用条码方式采集生产现场的数据在手工计件
