RFID技术作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础,已经被公认为20世纪十大重要技术之一,在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。射频识别技术逐渐成为企业提高物流供应链管理水平,降低成本,实现企业管理信息化,参与国际经济大循环,增强竞争能力不可缺少的技术工具和手段。随着物联网技术与应用的发展,RFID必将进入一个飞速的发展阶段。
1.1.2.1 国外RFID的应用
RFID识别技术在国外发展是非常迅速的。1948年,Harry Stockman提出了RFID的理论和应用后,RFID开始应用在军事领域。1980年后,随着RFID技术的逐渐成熟,其应用领域也不断扩大,如交通管理、物流管理、安全防伪、公共管理、医疗行业、矿井管理、工业、食品安全等等。
RFID的产品种类相当繁多。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部,RFID技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域:汽车、火车等交通监控;高速公路自动收费系统;停车场管理系统;物品管理;流水线生产自动化;安全出入检查;仓储管理;动物管理;车辆防盗等。
车辆自动识别方面,早在1995年北美铁路系统就采用了RFID技术的车号自动识别标准,在北美150万辆货车、1 400个地点安装了射频识别装置。近年来,澳大利亚开发了用于矿山车辆的识别和管理的射频识别系统。
在高速公路收费及智能交通方面,香港“驾易通”采用的就是射频识别技术。装有射频标签的汽车能被自动识别,无需停车缴费,大大提高了行车速度和效率。
在货物的跟踪、管理及监控方面,澳大利亚和英国的西思罗机场将射频识别技术应用于旅客行李管理中,大大提高了分拣效率,降低了出错率。在几年前,欧共体就要求从1997年开始生产的新车型必须具有基于射频识别技术的防盗系统。
在射频卡应用方面,1996年1月韩国就在汉城的600辆公共汽车上安装射频识别系统用于电子月票,实现了非现金结算,方便了市民出行。而德国汉莎航空公司则开始试用射频卡作为飞机票,改变了传统的机票购销方式,简化了机场入关的手续。
在生产线的自动化及过程控制方面,德国BMW公司为保证汽车在流水线各位置准确地完成装配任务,将射频识别系统应用在汽车装配线上。而Motorola公司则采用了射频识别技术的自动识别工序控制系统,满足了半导体生产对于环境的特殊要求,同时提高了生产效率。在动物的跟踪及管理方面,许多发达国家采用射频识别技术,通过对牲畜个别识别,保证牲畜大规模疾病爆发期间对感染者的有效跟踪及对未感染者进行隔离控制。
1.1.2.2 国内RFID的应用
在我国,由于射频识别技术起步较晚,应用的领域不是很广。除了在中国铁路应用的车号自动识别系统外,主要应用仅限于射频卡。我国射频卡应用最大的项目是第二代公民身份证,其他主要应用于公共交通、地铁、校园、社会保障等方面。上海、深圳、北京等地陆续采用了射频公交卡。虽然我国很多地区高速公路都采用了射频卡,但是大部分还是应用人工停车收费的方式。锦山的一条高速公路上应用了射频卡自动收费,但是与香港“驾易通”相比,差距显而易见。利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向,人工收费包括IC卡的停车收费方式也终将被淘汰。而我国铁路箱包自动追踪管理系统还只是在计划推广之中,真正应用还要假以时日。在生产线的自动化及过程控制以及动物的跟踪和管理方面,我们离国际水平的差距更大,甚至在有些方面根本就没有应用。总体而言,我国射频识别技术应用状况还处于初级阶段,市场前景非常广阔。不久的将来,我国射频识别技术应用将在生产线自动化、仓储管理、电子物品监视系统、货运集装箱的识别以及畜牧管理等方面有所突破。实现射频识别技术在我国成熟、全面的应用将是一个长期的过程,需要业内人士共同的努力。
1.1.2.3 各频段RFID的应用现状
不同频段的RFID产品会有不同的特性,因此其应用领域也大不相同。目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和超高频三种频率范围,不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式,下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的主要应用及特性。
1)低频
低频是从125~134kHz,RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作,也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。通过读写器交变场作用在感应器天线中感应的电压被整流,可作供电电压使用。磁场区域能够很好地被定义,但是场强下降得太快。
(1)特性:
①工作在低频的感应器的一般工作频率从120~134kHz。
②除了金属材料影响外,一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。
③工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。
④低频产品有不同的封装形式。好的封装形式价格比较昂贵,但有十年以上的使用寿命。
⑤虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。
⑥相对于其他频段的RFID产品,该频段数据传输速率比较慢。
⑦感应器的价格相对于其他频段来说也比较贵。
(2)主要应用:
①畜牧业的管理系统。
②汽车防盗和无钥匙开门系统的应用。
③马拉松赛跑系统的应用。
④自动停车场收费和车辆管理系统。
⑤自动加油系统的应用。
⑥酒店门锁系统的应用。
⑦门禁和安全管理系统。
2)高频
高频的工作频率为13.56MHz,该频率的感应器不再需要绕制线圈,可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作。也就是通过感应器上负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化,实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开,那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。
(1)特性:
①工作频率为13.56MHz,该频率的波长约为22m。(www.daowen.com)
②除了金属材料外,该频率的波长可以穿过大多数的材料,但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离。
③该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。
④感应器一般为电子标签的形式。
⑤虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。
⑥该系统具有防冲撞特性,可以同时读取多个电子标签。
⑦可以把某些数据信息写入标签中。
⑧数据传输速率比低频要快,价格不是很贵。
(2)主要应用:
①图书管理系统的应用。
②瓦斯钢瓶的管理应用。
③服装生产线和物流系统的管理和应用。
④三表预收费系统。
⑤酒店门锁的管理和应用。
⑥大型会议人员通道系统。
⑦固定资产的管理系统。
⑧医药物流系统的管理和应用。
⑨智能货架的管理。
3)超高频
超高频的工作频率为860~960MHz之间,超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降得不是很快,但是读取的区域不容易进行定义。该频段读取距离比较远,无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式实现。
(1)特性:
①在该频段,全球的定义不是很相同——欧洲和亚洲部分国家和地区定义的频率为868MHz;北美定义的频段为902~905MHz之间;日本建议的频段为950~956MHz之间。该频段的波长约为30cm。
②目前,该频段功率输出无统一的定义(美国定义为4W,欧洲定义为500mW)。
③超高频频段的电波不能通过许多材料,特别是水、灰尘、雾等有悬浮颗粒的物质。相对于高频的电子标签来说,该频段的电子标签不需要和金属分开。
④电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计,以满足不同应用的需求。
⑤该频段有好的读取距离,但是对读取区域很难进行定义。
⑥有很高的数据传输速率,在很短的时间可以读取大量的电子标签。
(2)主要应用:
①供应链上的管理和应用。
②生产线自动化的管理和应用。
③航空包裹的管理和应用。
④集装箱的管理和应用。
⑤铁路包裹的管理和应用。
⑥后勤管理系统的应用。
RFID在不同频段有其相应的应用领域,在实际应用中,可以随着需求的不同选择特定的频段。
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