(高职)第三章 RFID技术ppt课件.pptx
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1、第三章 RFID技术第三章RFID技术LOGO目录Overview案例:沃尔玛案例:沃尔玛 通过采用RFID,沃尔玛每年可以节省83.5亿美元,其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。RFID有助于解决零售业两个最大的难题:商品断货和损耗(因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品),而现在单是盗窃一项,沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元,如果一家合法企业的营业额能达到这个数字,就可以在美国1000家最大企业的排行榜中名列第694位。研究机构估计,这种RFID技术能够帮助把失窃和存货水平降低25% 01OverviewRFIDRFID基础知识基础知识 一、一、RFID概念及工作原理
2、概念及工作原理 (一)射频(一)射频(RF) 射频,是指可传播的电磁波。 低频电流,每秒变化小于1000次的交流电 高频电流,每秒变化大于1000次的交流电 (射频)(射频)(二)(二)RFIDRFID无线识别技术是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。无需人工干预。射频技术是利用无线电波对记录媒体进行读写。射频识别技术可适用的领域主要是:物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的场合,要求频繁改变数据内容的场合尤为适用。一套完整的RFID系统,是由阅读器阅读器(Reader)与电电子标签子
3、标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统应用软件系统三个部份所组成。(三)(三)RFIDRFID技术的工作原理技术的工作原理标签进入标签进入磁场磁场后后接收读接收读写器发写器发出的射出的射频信号频信号凭借从感应电流所获凭借从感应电流所获得的能量发送出存储得的能量发送出存储在芯片中的产品信息在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源,无源标签或被动标签),标签或被动标签),或者由标签主动发送或者由标签主动发送某一频率的信号某一频率的信号(Active Tag,有源标,有源标签或主动标签)签或主动标签)读写器读取读写器读取信息并解码信息并解码后,送至中后,送至
4、中央信息系统央信息系统进行有关数进行有关数据处理。据处理。标签与阅读器之间的数据传输是通过空气介质以无线电波的形式进行的。 阅读器将设定数据的无线电载波信号经过发射天线向外发射。 当射频标签进入发射天线的工作区时,射频标签被激活后即将自身信息代码经天线发射出去。 系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号,经天线的调制器传给阅读器。阅读器对接到的信号进行解调解码,送后台电脑控制器。 计算机控制器根据逻辑运算判断该射频标签的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构的动作。 执行机构按计算机的指令动作。 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来,构成总控信息平台,根据不同
5、的项目设计不同的软件来完成要达到的功能。(四)(四)RFIDRFID的工作过程的工作过程(五)(五)RFIDRFID技术的优势技术的优势 1.扫描识别方面 2.数据的记忆体容量 3.抗污染能力和耐久性 4.可重复使用 5.体积小型化、形状多样化 6.安全性 7.可同时读取多笔标签RFIDRFID与其他系统的比较与其他系统的比较类别类别信息载体信息载体信息信息量量读写读写性性读取方读取方式式保密保密性性智能智能化化抗干抗干扰扰寿命寿命成本成本条码条码纸、塑料纸、塑料薄膜、金薄膜、金属表面属表面小小只读只读CCDCCD或或光束扫光束扫描描差差无无差差较短较短最低最低磁卡磁卡磁性物质磁性物质一般一般
6、读读/ /写写电磁转电磁转换换一般一般无无较差较差短短低低ICIC卡卡EEPROMEEPROM大大读读/ /写写电擦除、电擦除、写入写入好好有有好好长长较高较高RFIDRFID卡卡EEPROMEEPROM大大读读/ /写写无线通无线通信信好好有有很好很好最长最长较低较低射频技术和条形码技术相似,目的都是快速准确地确认追踪目标物体。主要的区别是有无写入信息或更新内存的能力,条形码的内存能否更改。射频标签特有的辨识器不能被复制,标签的作用不仅仅局限于视野之内,因为信息是由无线电波传输,而条形码必须在视野之内。由于条形码成本较低,有完善的标准体系,已在全球广泛使用,而射频技术由于成本相对较高,只被局
7、限在有限的市场上使用,但它具有广阔的前景。RFID系统组成:信号发射机(射频标签)、天线、信号接收机(阅读/读写器)射频标签和阅读器之间互相不接触并利用感应、无线电波或微波进行数据通信,从而达到识别的目的二、二、RFIDRFID系统的组成系统的组成三、三、RFIDRFID系统的种类系统的种类根据RFID系统的完成功能分类:(一)(一)EASEAS系统系统(二)便携式数据采集系统(二)便携式数据采集系统(三)物流控制系统(三)物流控制系统(四)定位系统(四)定位系统四、四、RFIDRFID技术的工作频率技术的工作频率RFID系统中的读写器和电子标签通过各自的天线构建了两者之间非接触的信息传输通道
8、。在RFID系统中,特定频率范围内的无线电波经过编码,在读写器和电子标签之间传输信息。无线电波可以划分成低频、高频、超高频和微波,如表3-1所示。RFID技术一般采用的都是这些范围内的无线电波,通过无线电波进行能量的辐射称为电磁辐射。频段频段低频低频135KHZ高频高频13.5MHZ超高频超高频860960MHZ读写距离读写距离1m以下以下3m以下以下10m以下以下技术标准技术标准ISO1800-2ISO11784/11785ISO1800-3ISO15693ISO14443ISO18000-6ISO18000-7通讯方式通讯方式电感耦合电感耦合电感耦合电感耦合电磁传播电磁传播应用场合应用场合
9、1动物识别与监控动物识别与监控2货物、防盗管理货物、防盗管理1门禁系统门禁系统2废弃物管理废弃物管理3智能卡系统智能卡系统1全球供应链管理全球供应链管理2集装箱追踪集装箱追踪 微波微波2.45或或5.8GHZ大于大于10m电磁传播电磁传播1车辆识别车辆识别2区域定位区域定位ISO1800-4表表3-1 FRID3-1 FRID系统所占用的频段系统所占用的频段频段范围低频/kHz高频/MHz超高频/MHz微波/GHz可用频段30300330300100016RFID占用频段12513413.56433和8609602.4和5.8五、五、RFIDRFID技术发展史技术发展史RFID直接继承了雷达的
10、概念,并由此发展成一种生机勃勃的新技术,但实际上它比条码还要古老。1840年,法拉第发现了电磁能;19世纪,麦克斯韦建立了电磁辐射传播理论,提出了方程组;20世纪初,人类利用无线电波发明了雷达,通过无线电波的反射来检测和锁定目标(位置和速度)。RFID技术是无线电波与雷达技术的结合。奠定RFID基础的技术最先是在第二次世界大战中得到发展的,当时是为了鉴别飞机,又被称作“敌友”识别技术,该技术的后续版本至今在飞机识别中使用。1948年哈里斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别RFID技术的理论基础。RFID技术在国外的发展较早也较快,尤其是在美国、英国、德国、瑞士、瑞典、日本、南非,
11、目前均有较成熟且先进的RFID系统。我国在RFID技术的研究方面也发展很快,比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中,推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统在近距离RFID应用方面,许多城市已经实现了公交射频卡作为预付费电子车票的应用,还有预付费电子饭卡等。RFID技术显示出其在各个领域的巨大发展潜力,这就掀起了RFID技术研究、制造和应用的浪潮,RFID技术已经成为21世纪最有发展潜力的技术之一在RFID技术研究及产品开发方面,我国已具有了自主开发低频、高频与微波RFID电子标签与读写器的技术能力及系统集成能力,与国外RFID先进技术之间的差距主要体现在RFID芯片技术方面。尽管
12、如此,在标签芯片设计及开发方面,国内已有多个成功的低频RFID系统标签芯片面市六、六、RFIDRFID技术应用领域技术应用领域RFID技术应用领域RFID技术所起作用物流物流过程中的货物追踪,信息自动采集,仓储应用,港口应用,邮政,快递零售商品的销售数据实时统计,补货,防盗制造业生产数据的实时监控服装业自动化生产,仓储管理,品牌管理,单品管理,渠道管理医疗医疗器械管理,病人身份识别,婴儿防盗身份识别电子护照、身份证、学生证等各种电子证件防伪贵重物品(烟、酒、药品)的防伪,票证的防伪等资产管理各类资产(贵重的,或数量大、相似性高的,或危险品等)交通高速不停车,出租车管理,公交车枢纽管理,铁路机车
13、识别等食品水果、蔬菜、生鲜、食品等保鲜度管理动物识别驯养动物、畜牧牲口、宠物等识别管理图书馆书店、图书馆、出版社等应用汽车制造、防盗、定位、车钥匙航空制造,旅游机票,行李包裹追踪军事弹药、枪支、物资、人员、卡车等识别与追踪 表表 3-3 RFID3-3 RFID技术的应用领域技术的应用领域02Overview一、一、RFIDRFID中间件概述中间件概述RFID技术是专家早在2005年就建议企业可考虑引入的十大策略技术之一,然而其成功关键除了标签的价格、天线的设计、波段的标准化、设备的认证之外,最重要的是要有关键的应用软件才能迅速推广。而中间件可称为RFID运作的中枢,因为它可以加速应用软件的问
14、世。(一)中间件(一)中间件中间件是基础软件的一大类,属于可复用软件的范畴。中间件(英语:Middleware)是提供系统软件和应用软件之间连接的软件,以便于软件各部件之间的沟通。中间件在操作系统、网络和数据库之上,在应用软件的下层,总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境,帮助用户灵活、高效的开发和集成复杂的应用软件。(二)(二)RFIDRFID中间件中间件RFID中间件是用来加工和处理来自阅读器的所有信息和事物流的软件,是连接读写器和企业应用的纽带。使用RFID中间件提供一组通用的应用程序接口(API),即能连到RFID读写器,读取RFID标签数据。它要对标签数据进行过滤、分
15、组和计数,以减少发往信息网络系统的数据量并防止错误识读、多读信息。二、二、RFIDRFID中间件的三个发展阶段中间件的三个发展阶段从发展趋势看,RFID中间件可分为3个阶段: (一)应用程序中间件发展阶段 (二)架构中间件发展阶段 (三)解决方案中间件发展阶段三、三、RFIDRFID中间件原理中间件原理RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色,从应用程序端使用中间件提供的一组通用的应用程序接口(API),即能连到RFID读写器,读取RFID标签数据。这样,即使存储RFID标签情报的数据库软件或后端应用程序增加,或改由其他软件取代,或者RFID读写器种类增加等情况发生时,应用端无需
16、修改也能处理,省去多对多连接的维护复杂性问题。RFID中间件是一种面向消息的中间件,信息是以消息的形式,从一个程序传送到另一个或多个程序的。信息可以以异步的方式传送,所以传送者不必等该回音。面向消息的中间件包含的功能不仅是传递信息,还必须包括解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、确定消息与要求的优先次序以及延伸的除错工具等服务。四、四、RFIDRFID中间件的分类中间件的分类(一)以应用程序为中心的(一)以应用程序为中心的RFID中间件中间件以应用程序为中心的RFID中间件的设计概念是通过RFID reader厂商提供的API,以hot code方式直接编写特
17、定reader读取数据的adapter,并传送至后端系统的应用程序或数据库,从而达成与后端系统或服务串接的目的。(二)以架构为中心的(二)以架构为中心的RFID中间件中间件随着企业应用系统的复杂度增高,企业无法负荷以hot code方式为每个应用程序编写adapter,同时面对对象标准化等问题,企业可以考虑采用厂商所提供标准规格的RFID中间件,这样,即使存储RFID标签情报的数据库软件改由其他软件代替,或读写RFID标签的RFID reader种类增加等情况发生时,应用端不做修改液能应付。五、五、RFIDRFID中间件的特征中间件的特征一般来说,RFID中间件具有下列特征:(一)独立于架构(
18、二)数据流(三)处理流(四)标准六、六、RFIDRFID中间件的两个应用方向中间件的两个应用方向(一)service oriented architecture based(面向服务架构的RFID中间件)(二)security infrastructure(面向商业信息安全问题的RFID中间件)七、如何将现有的系统与新的七、如何将现有的系统与新的RFID readerRFID reader连接连接对于目前各式各样RFID的应用,企业的首要问题是:如何将现有的系统与这些新的RFID reader连接?这个问题的本质是企业应用系统与硬件接口的问题。因此,通透性是整个应用的关键,正确抓取数据,确保数
19、据读取的可靠性,以及有效的将数据传送到后端系统都是必须考虑的问题。传统应用程序与应用程序之间,数据通透性是通过中间件架构来解决的,因此,中间件的架构设计解决方案便成为RFID应用中一项极重要的核心技术。通过RFID中间件可以快速链接RFID reader。八、中间件技术的发展趋势八、中间件技术的发展趋势 (一)需求导致技术格局多样化 (二)底层中间件持续走稳 (三)高层中间件成为市场新宠 (四)新技术与产品的推出速度放缓 (五)实用化是重要的发展趋势03Overview 电子标签 电子标签是指IC芯片和无线通信天线组合的超微型小标签。 电子标签中保存有约定格式的电子数据。 在实际应用中,电子标
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