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一个RFID萌妹纸的自我介绍

供稿:中国工控网 2016/4/27 15:13:49

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  嗨,亲爱的朋友,你好,我叫RFID,是你的好朋友。也许你对我不是很熟悉,听说过或者甚至根本没听说过我的名字,其实我很早之前就已经诞生,在各个角落为人类朋友服务。虽然你一直都没有注意到我。今天我终于鼓起勇气向你介绍我自己,我相信,在今后的日子我将会无处不在,在每一个地方发光发热,贡献我的力量。

  我的英文名叫RFID,是Radio Frequency Identification的缩写,中文名字叫做无线射频识别。简单说来,就是一种非接触性的自动识别技术,不需要人工干预便可以实现信息识别。我有一个很大的优点,就是我比较坚强,即使在比较恶劣的环境中,也依然能完成工作。

  首先说一下为什么会有我的存在吧,对于我——无线射频识别技术(RFID)的应用,最早可追溯到第二次世界大战时期,美国军方曾用于识别盟军飞机,20世纪80年代开始兴起并逐渐走向成熟。除了军事方面,在很多其它行业中,人们都有辨识各个物品的需要,为此总要给它们加上很多标签,标签上又要输入好多好多信息,实在太浪费时间和人力,而且数据误码率比较高,所以人们为了节省劳动力,解放双手,便开始寻找一种能够自动识别的方法,于是乎,我就应运而生,帮助人们解决了人工输入速度慢、误码率高、劳动强度大和工作简单重复等等很多问题,还提高了系统信息的实时性和准确性,为各行业的工作带来了很大的方便。先不忙着自卖自夸了,接下来就让我讲讲我具体是如何工作的。

  我的身体构造很简单,就是一个电子标签(Tag)和一个天线(Antenna),再加上我的知己——阅读器Reader,这些都是我完成日常工作不可或缺的一部分。我的电子标签芯片内有两个数据区域,分别是ID区和用户数据区。ID区用于存储全球唯一的标识码UID(在制作芯片时存储在ROM中,无法修改);用户数据区则供用户存储数据,可进行读写、修改或增加的操作。同时,我的天线是实现射频信号空间传播并建立无线通信连接的设备。我的工作原理并不复杂,我和阅读器之间沟通的语言是电磁波,天线就相当于我们的嘴巴。每次阅读器见到我的时候,它都通过天线发送一定频率的信号,在接收到信号后,我就把电子标签内部存储的标识信息通过电线发射出去,阅读器则会通过天线接收并识别该电子标签发回的信息,最终由阅读器将识别结果发送给主机,这样便达到了识别的目的。

 

图1 RFID识别原理示意图

  在我们这个大家族,有各种性格的伙伴,且听我慢慢介绍。

  按吐字频率来分,分为低频,高频,超高频和微波四种。低频(LF)那一家子说话一字一顿的,频率一般在125KHz,他们说话不仅慢条斯理,还轻声细语,所以读写器要离得很近才能听到他们说什么,传播距离最远在1.2米左右。高频(HF)他们家说话跟打机关枪似的,频率一般在13.56MHz,和高频的伙伴们交流,读写器一般最远距离他们也是1.2米左右。而超高频(UHF)家族说话速度,是特别超级无敌快,他们的频率在860~960MHz之间,一般在856.6MHz,他们家也都是些大嗓门儿,站4米远都可以听得到。频率最高的,要数微波家族了,频率一般有2.45GHz和5.8GHz,传输距离在1米以上,因天线的设计和功率的不同,有的最远甚至可以达到一百米以上呢。

  其实信息的传输距离并不单单取决于频率,还有很多其它因素,比如接下来要介绍的能量供应方式就是决定因素之一。

  按能量供应方式来分,我们家族分有源RFID和无源RFID两种,同时也分别对应通信方式中的主动方式和被动方式两种。一般低频的小伙伴是无源的,他们的电子标签没有自带电源,缺乏能量供给,没办法主动开口说话,需要读写器靠近一点,向他发射电子信号,它利用收到的感应电流,才将自己的信息告诉读写器。属于被动一族。中高频和超高频家族他们的电子标签自己带电源,为了达到比较高频率的说话速率,他们需要自带电源提供能量,也正因为自带电源,他们可以任性地主动向阅读器发送射频信号,而且自带电源可以让他们的信号传得更远。

  我们这个大家族因为有频率的不同,传播距离远近各异,传播速度也有快有慢,所以我们都有所分工,按照各自的特点被应用在不同的领域。这用古话说,叫做术业有专攻嘛。

  虽然低频那一家说话慢,声音小,但是他们的声音穿透力强,一般的障碍物,除了金属之外,都阻挡不了他们和读写器之间的沟通。但是因为他们的沟通距离限制,通常活跃在酒店的门锁、门禁、自动停车场收费、畜牧业管理系统等这些对距离要求不高的地方。

  高频家族的声音除了金属外,也可以穿过大多数材料,但是这些障碍物会使他们声音传播的距离有所降低,他们被应用在图书馆管理系统,服装生产线上和物流系统中,还有医药物流系统的管理与应用等等一些场所。

  超高频和微波家族传达信息时倒是不怕金属的阻碍,可就是害怕水、灰尘、雾等等这些悬浮颗粒物质,超高频RFID的工作地点一般在生产线自动化、航空包裹管理、集装箱的管理还有铁路包裹管理和应用等对传输速度要求比较高的场所,微波RFID更多的应用在移动车辆的识别、电子遥控门锁等对传输速度、传输距离都有较高要求的地方。

图2 RFID频段分类及特性汇总

  讲了这么多,可能你都看得有点晕了,没关系,接下来让我举个实用的栗子(别馋,不是“食用”),更清楚地介绍一下我平时是怎么工作的。就拿车辆自动收费来说,由于车开动时移动速度较快,所以需要讲话比较快的超高频家族RFID,车主把电子标签贴在它的爱车里,超高频电子标签自带电源,随时通过电线发射电磁波,喊着:“我在这里我在这里”,当车子经过收费站的时候,阅读器通过它的天线发出信号问:“嗨,你是哪位?”小小标签把我的车主车牌信息告诉它,然后阅读器根据我的车型计算出我需要缴纳的费用,告诉我:“嗨,亲爱的,你的过路费是200元,请缴费。”“好的,我已经从我主人钱包里扣除了,给你,请收好。”“嗯,收到收到,太棒了,么么哒。”“好的,合作愉快,再见。”就这样轻松地完成收费手续了,时间最快在2秒内,效率高吧!

图3 RFID在车辆过关检测中的应用

  各行各业因为我,获益不少呢,在采用RFID技术后,高速公路收费卡口和海关监管可以实现卡口不停车验放,大大加快了卡口的通行速度,提高了高速公路通行效率以及海关监管效能和通关效率。

  RFID技术应用在物流管理方面,比之前的人工视觉管理正确率提高了很多,正确率可以达到99%,为各个企业减少了很多成本浪费,这可不是吹的。仓储管理系统中,RFID系统的读取精准率超过了99%,与之前由工人视觉控制相比,大大减少甚至消除了发货错误现象。所有的商品物流都被自动记录下来并生成文档,这使得进一步优化追踪和识别变得更容易。

  今天看了我的自我介绍,你就可以细心留意一下我的身影,在你住旅店用门禁卡开门的时候,在公司用员工卡打卡的时候,图书馆借书的时候,还有到机场托运行李、停车场自动收费的时候,都不要太感谢这个叫做RFID的小小的我哦!

  如果你觉得还是不够明白,还有疑问想要一探究竟,那我偷偷告诉你一个进一步了解我的办法,那就是,在8月18号至20号,深圳会展中心有一场盛大的国际物联网博览会,到时候会有很多我们RFID妹子联盟企业和专家都会去参展,不妨去那里和我们业内的行家交流吧,一定会收获颇丰的,而且除了RFID之外,你还能了解到很多物联网、智能硬件等等方面的前沿科技知识与思想,想想都有点小激动了是不是?报名参加的方式在这里,拿走不谢(还有好多惊喜哦!):


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