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RFID的技术发展与创新

2022-04-28 来源:北京农业机械网

RFID的技术发展与创新

虽然我们早已经与它“相濡以沫”,但对于很多人,RFID还是一个陌生的词汇,作为一种寄予厚望的技术,RFID已经在不知不觉间走入我们的生活,走进我们的社会。

也许您还不知道,我们身边的RFID应用已经有很多:我国正在大面积更换的二代居民身份证中使用了RFID技术,很多单位的出入证件、食堂的就餐卡中也使用了RFID技术,停车场计费卡、高速公路不停车收费系统、一些药品和物资的防伪、一些大型展会、体育比赛和演唱会的门票中也都使用了RFID技术,甚至一些汽车钥匙中也应用了RFID技术。

由于标准、成本、相关法律、技术成熟度等诸多原因,RFID技术应用离世界物联网的终极目标还有很远。但是RFID技术物流、物资管理、物品防伪、快速出入、动植物管理等诸多应领域的应用已经如火如荼,显示出了其作为“革命性”技术的威力和实力。准备采用RFID技术或关注这项技术的人们常会关心以下问题:RFID标签将会有哪些进步?大规模应用的条件是什么?单品标签离我们究竟有多远?计算机系统有促进RFID应用的进步吗?

本文将从技术发展,业务模型改造及消费模式创新等方面进行分析,探讨RFID技术的发展方向和近期创新,考查影响其发展的主要因素,回答这些业内人士关心的问题。

一、RFID技术发展动向

技术进步是推动新技术成长的强大动力。这些进步应提供下列优势:使现有应用变得更加方便易用,提供更多的功能及实施费用下降。

技术进步为新的应用打开了一扇门,这些应用以前被认为是不可想像或不可能实现的。下面探讨的一些重要的技术发展,虽然它们大都还在研制中,但有的已经或很快就会出现在市场上。

1.新型标签

围绕着RFID标签设计和制造的创新一直在进行,下面是一些最有前途的新型标签。

* 无芯片标签

许多因素,包括物理和环境因素,都影响标签识读的范围和准确性。这种情况主要是在接近金属、液体物体或极端天气情况,如低温或高湿条件下出现的。除了对现有技术进行改进以克服这些限制,还可以采用可替代的物理形式以突破这些限制。

可替代物理形式的主要工作以无芯片标签研制为核心,无芯片标签可以改善识读距离限制而且因没有集成电路使成本降低。无芯片标签能够更容易地使用在接近金属和液体的情况下或嵌入纸制品中,它们更可以提供更大灵活性和功能。采用波表技术的无芯片标签在供应链应用中显示出这种优点。波表技术指在高纯度晶体表面无线电波的传播技术。其它有潜力的无芯片技术有可能革命性地改变RFID应用,它们使用纳米技术、基因技术或甚至化学方法实现无芯片标签或物体的惟一标识,如纸币和产品标签。通过互联网你可以找到开发和提供无芯片标签技术的厂商。

当以集成电路为基础的标签占主导地位时,主动式标签技术(SAL)获得市场支持。当SAL标签应用到液体或金属的时候,可以有效提高识读范围和准确性。SAL标签实际上是一个以薄片柔性电池为电源的半主动标签。使用SAL标签,可以使对金属听装和瓶装苏打水贴标签和检测变得更实际和更经济。

电子印刷标签

标签封装在特定RFID应用的实用性方面起到了重要作用。标签和天线的封装改进将会持续推进到极限,例如可注射和可吸收标签已经成为现实。以纳米技术为基础的无芯片标签目前处于发展的前沿。

标签封装另外一条完全不同的路是极具潜力的电子印刷。包括使用导电墨水和标准的印刷方式印刷天线、晶体管甚至集成电路。在盒子或单品上廉价地印刷标签,扩大了日常生活中广泛使用的RFID应用。已经有少数公司使用导电墨水印刷标签天线取代铜。

* 感应标签

日本DNP(大日本印刷)已研制出带有温度、湿度、压力和亮度传感器的主动标签。与传感器封装在一起的标签能够对所在环境的各种状态进行监控、记录,甚至可以有反应。这种感应标签可以产生全新的应用。感应标签可以贴在有保存期限的产品包装上,以便在货物从仓库运往商店上架的途中,探测可影响产品质量的温度、振动、野蛮装卸或生化污染等变量,由此来监控物品、货盘或集装箱的状况。麻省理工学院研发的货架寿命模型可把温度变化情况转换成可由食品检查人员检测快餐口粮或集体口粮的状况模型,这方面的主要进展是以极小的形态整合感应技术和RFID标签技术。

智能电子灰尘是另一种极小的环境感应结合体,它是带有主动式RFID标签能力的感应器(MEMS)。这种装置的大小仅为1立方毫米。这种技术的潜在应用跨越很宽的范围,从监视战场军事行动到通过追踪脸部运动控制残疾人移动轮椅。

* 皮下标签

皮下标签是将RFID标签注射在皮肤下面以实现身份识别或追踪的目的,并非是一个新观念。作为鱼和家畜的身份确认,应用已经超过十年。然而,在俱乐部成员甚至在工作人员身上带有标签以控制进入办公室或接触敏感文件这类创新应用,引发了更多消费者的兴趣和狂热,这将导致更容易接受的消费心理。如果布兰妮或贾斯汀决定在他们的音乐会上为购买优惠纪念品或准许到后台而使用它,你就只能为皮下标签会如此迅速地起飞而感到惊奇了。

2.RFID对应的网络结构

英特网曾被认为是最复杂的网络,而RFID网络在许多方面与英特网有极大的不同,甚至要更复杂。这主要是由于RFID网络结点在全球范围扩大的数量比英特网多几个数量级。这就意味着传统的计算体系和架构无法适应和处理RFID网络中可以预期的海量数据。在这里,我们就这个新型网络的需求,从硬件和软件两方面,讨论不同的解决方法。

* 难以想象的巨量RFID数据

多数人对RFID产生的巨量数据并没有足够认识。假定一些主要的零售连锁集团在所有商店对所有货物在单品级使用标签。而单品标签的数量很容易地达到百亿或更多。这意味着一百亿个单品的识别数据总计约为120GB。如果这些单品在供应链中某处以每5分钟读一次,每天将产生15TB数据。这就是说,一个零售连锁集团每天产生15TB的新增数据。据此,十个使用RFID标签的主要零售连锁集团追踪每个单品将会产生150TB数据。这比美国国会图书馆1700万本书的136TB数据还要大。这样大量的RFID数据都需处理和加工。

以上仅用单品级标签应用导出了RFID产生的数据雪崩。同样,可以用相似的公式计算其它情况的数据量,如包装-托盘级标签的情况。尽管这种级别应用的数据量较单品级要小一个数量级,但它仍比使用RFID前要大几个数量级。

* 点对点计算

RFID系统产生的数据可以很容易地达到TB级,它们都需要实时处理,其中许多数据要在一个或多个企业间交换,甚至在全球范围交换。这就使人想到通过RFID识读器将数据在本地处理,这样可以使数据在传送到中心计算机之前能大大降低,减少中心计算机的资源负担。这是一个处理RFID数据的好想法,点对点技术是一种分布式计算方式,它将计算任务分布在网络中一些非紧密连接的计算机(结点)中。

二、单品标签还有多远

RFID技术中,各部件的费用,尤其是单个标签的费用,将会在决定它最终成功和普及方面扮演一个主要角色。按照经济学观点,标签的费用将随着需求量的增加持续降低。然而,无芯片标签设计和集成电路制造业的进步使标签的费用降得更低。正如5美分标签已被普遍地认为是RFID进入普及的转折点,似乎很快就要到来。但是仅靠供需平衡是不可能把以集成电路为基础的标签价格降到5美分。今天,即使在很大量的情况下,标签价格几乎不可能降到25美分以下。因此,替代标签设计和更高效的标签制造可能是推动标签费用下降的重要因素。

在单品上贴标签是RFID实施的终极目标。这种观念充斥在几乎所有供应链应用中。然而站在实际的立场看,单品标签充满了挑战。在消费者这边,对安全和隐私问题的关注将会影响这项技术的使用。从效益成本的观点看,在单品上贴标签的潜能被认识以前,5美分标签将会是关键。虽然一些作为示范的试点正在开发,但大型专用商品零售商场和药店采用单品标签的步伐正在根据专家和分析家的意见放慢。预计单品级标签在零售店广泛使用要到2010和2020年之间。

信息来源:微电脑世界

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