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RFID

发表时间:2019-12-26 12:00

RFID简介


射频识别(RFID)是 Radio Frequency Identification 的缩写。原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。


RFID工作原理:阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生电流获得能量(无源 tag),或者依靠自身的供电系统(有源 tag)主动地向阅读器发送出自身编码等信息,然后阅读器采集编码并解码,将信息/数据发送至计算机系统进行处理。


RFID 的应用非常广泛,目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。动向标签询问标识信息,所以有时又被称为询问器。


RFID组成


一般而言,RFID系统由五个组建构成,包括传送器、接收器、微处理器、天线和标签。传送器、接收器和微处理器都被封装在一起,有统称为阅读器,所以工业界一直将RFID系统分为阅读器、天线和标签三大组件,这三大组件一般都由不同的生产商生产。RFID源于雷达技术,所以其工作原理和雷达极为相似。首先阅读器通过天线发出电子信号,标签接收到信号后发射内部存储的标识信息,阅读器再通过天线接受并识别标签发回的信息,最后阅读器再将识别结果发送给主机。


AT911N型便携式读写器.png


阅读器是RFID系统最重要也最复杂的一个组件。因其工作模式一般是主动向标签询问标识信息,所以有时又被称为询问器。


天线与阅读器相连,用于在标签和阅读器之间传递射频信号。阅读可以连接一个或多个天线,但每次使用时只能激活一个天线。天线的形状和大小会随着工作频率和功能的不同而不同。RFID系统的工作频率从低频到微波,范围很广,这使得天线与标签之间的匹配问题变得很复杂。


RFID-NFC2.png


RFID标签(Tag)是由耦合元件、芯片及微型天线组成的。每个标签的内部存有唯一的电子编码。附着在物体上,用来标识目标对象。标签进入RFID阅读器扫描场以后,接收到阅读器发出的射频信号,凭借着感应电流获得的能量发送出存储在芯片中的电子编码(被动式标签),或者主动发送某一频率信号(主动是标签)。


RFID分类


一、RFID技术中衍生的产品大概有3类:


无源RFID产品:发展最成熟,应用最广泛的产品,属于近距离接触式识别类。如公交卡、银行卡、门禁、二代身份证等。


有源RFID产品:其远距离自动识别特性,决定了其巨大的应用空间和市场潜质。在远距离识别领域,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。


半有源RFID产品:半有源RFID技术,也称低频激活触发技术,利用低频近距离精确定方位,微波远距离识别和上传数据,来解决单纯有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能,简单说,就是近距离激活定位,远距离上传数据。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可以替代条形码,例如用在工厂的流水线上跟踪物品。长距离射频产品多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费等。


二、标签根据是否内置电源,可以分为三种类型:被动式标签、主动式标签和半主动是标签。


被动式标签。因内部没有电源设备又被称为无源标签。被动式标签内部集成电路通过接收由阅读器发出的电磁波进行驱动,向阅读器发送数据。第二代被动式标签是应用最为广泛的RFID标签,主要用于工业自动化、资产管理、货物监控、个人标志和访问控制等领域。


主动式标签。因标签内部携带电源又被称为有源标签。电源设备及其相关电路决定了主动式标签要比被动式标签体积大、价格昂贵。但主动式标签通信距离更远,可达上百米。


半主动式标签。半主动式标签兼有被动式标签和主动式标签的所有优点,内部携带电池,能够为标签内部计算提供电源。这种标签可以携带传感器,可用于检测环境参数,如温度、湿度、移动性等。和主动式标签不同的是,它们的通信并不需要电池提供能量,而是像被动式标签一样通过阅读器发射的电磁波获取通信能量。


三、RFID频率是RFID系统的一个很重要的参数指标,它决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应用领域等各种因素。


低频(LF)范围为30~300KHz,RFID典型工作频率由125kHz和133kHz两个该频段的波长大约为2500m。低频标签一般都为无源标签,其工作能量通过电感耦合的方式从阅读器耦合线圈的辐射场中获得,通信范围一般小鱼1m。典型的应用包括畜牧业的管理系统、汽车防盗和无钥匙开门系统、马拉松赛跑系统、自动停车场收费和车辆管理系统、自动加油系统、酒店门锁系统、门禁和安全管理系统等。


高频(HF)范围为3~30MHz,RFID典型工作频率为13.56MHz,该频率的波长大概为22吗,通信距离一般也小于1m。典型的应用包括图书管理系统、瓦斯钢瓶管理、服装生产线和物流系统、三表预收费系统、酒店门锁管理、大型会议人员通道系统、固定资产管理系统、医药物流系统、智能货架的管理等。


超高频(UHF)范围为300MHz~3GHz,3GHz以上为微波范围。采用超高频和微波的RFID系统一般统称为超高频RFID系统,典型的工作频率为433MHz,860~960MHz,2.4GHz,5.8GHz,频率波长在30cm左右。严格意义上,2.45GHz和5.8GHz属于微波范围。超高频标签可以是有源的,也可以是无源的,通过电磁耦合方式通阅读器通信。通信距离一昂大于1m,典型情况为4~6m,最大可超过10m。超高频标签的数据存储量一般限定在248bit以内,再大的存储量在现阶段而言基本上没有什么意义。典型应用包括供应链管理、生产线自动化、航空包裹管理、集装箱管理、铁路包裹管理、后勤管理系统等。


RFID应用


一、物流

物流仓储是RFID最有潜力的应用领域之一,UPS、DHL、Fedex等国际物流巨头都在积极实验RFID技术,以期在将来大规模应用于提升其物流能力。可应用的过程包括:物流过程中的货物追踪、信息自动采集、仓储管理应用、港口应用、邮政包裹、快递等。


二、交通

出租车管理、公交车枢纽管理、铁路机车识别等,已有不少较为成功的案例。  


三、身份识别

RFID技术由于具有快速读取与难伪造性,所以被广泛应用于个人的身份识别证件中。如现在开展的电子护照项目、我国的第二代身份证、学生证等其他各种电子证件。


四、防伪

RFID具有很难伪造的特性,但是如何应用于防伪还需要政府和企业的积极推广。可以应用的领域包括贵重物品(烟、酒、药品)的防伪和票证的防伪等。  


五、资产管理

可应用于各类资产的管理,包括贵重物品、数量大相似性高的物品或危险品等。随着标签价格的降低,RFID几乎可以管理所有的物品。


六、食品

  可应用于水果、蔬菜、生鲜、食品等管理。该领域的应用需要在标签的设计及应用模式上有所创新。


七、信息统计

射频识别技术的运用,信息统计就变成了一件既简单又快速的工作。由档案信息化管理平台的查询软件传出统计清查信号,阅读器迅速读取馆藏档案的数据信息和相关储位信息,并智能返回所获取的信息和中心信息库内的信息进行校对。如针对无法匹配的档案,由管理者用阅读器展开现场核实,调整系统信息和现场信息,进而完成信息统计工作。


八、查阅应用

在查询档案信息时,档案管理者借助查询管理平台找出档号,系统按照档号在中心信息库内读取数据资料,核实后,传出档案出库信号,储位管理平台的档案智能识别功能模块会结合档号对应相关储位编号,找出该档案保存的具体部位。管理者传出档案出库信号后,储位点上的指示灯立即亮起。资料出库时,射频识别阅读器将获取的信息反馈至管理平台,管理者再次核实,对出库档案和所查档案核查相同后出库。而且,系统将记录信息出库时间。若反馈档案和查询档案不相符,安全管理平台内的警报模块就会传输异常预警。


九、安全控制

安全控制系统能实现对档案馆的及时监控和异常报警等功能,以避免档案被毁、失窃等。档案在被借阅归还时,特别是实物档案,常常用作展览、评价检查等,管理者对归还的档案仔细检查,并和档案借出以前的信息核实,能及时发现档案是否受损、缺失等。