纵观RFID技术

世界各地都在关注射频识别标签RFID (电子标签)技术，并预测它的增长趋势。RFID 标签的能取代条形码吗? 下面我们来分析下RFID技术及其利弊。

1.RFID 简介

1)什么是RFID?

RFID 是Radio FrequencyIdentififieation的缩写， 即射频识别，也常称为感应式电子晶片或接近卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码， 等等。是一种通过无线电波传递信息和交换信息的混合技术。

2)RFID 的工作原理

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感应电流从而获得能量， 发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。

3)RFID 的组成

RFID系统由三部分组成：标签(Tag)： 由耦合元件及芯片组成， 每个标签具有唯一的电子编码， 附着在物体上标识目标对象；

阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式：天线(Antenna) 在标签和读取器间传递射频信号。天线的制作方法通常是：冲压或蚀刻金属线圈而形成。或者用铝箔碾压而形成，或者直接在片基上印刷导电油墨。导电油墨可用于连接标签的各组成部分，充当传感器或天线的作用。

RFID 标签用的导电油墨是由细微导电粒子或其他特殊材料(如导电的聚合物等)组成， 印刷到承印物上后， 起到导线、天线和电阻的作用。如今，在高速印刷中使用导电油墨来制作RFID标签天线，优势突出。

另外， 导电油墨从两方面节约了RFID标签的成本。首先，从材料成本上， 油墨要比冲压或蚀刻金属线圈的价格低； 其次，从材料耗用量上说， ；中压或蚀刻要消耗大量金属， 而导电油墨印刷天线或电路速度高， 成本低，效率高。

4)RFID 标签分类

RFID 标签分为被动标签(Passive tags)和主动标签(Activetags)两种。主动标签自身带有电池供电， 读／写距离较远同时体积较大， 与被动标签相比成本更高，也称为有源标签。被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量， 成本很低并具有很长的使用寿命， 比主动标簦更小也更轻， 读写距离则较近，也称为无源标签。

3 RFID 标签的系统工作频率

RFID装置具有一定的范围，LF、HF、UHF对应着不同频率的射频。LF代表低频射频， 在125KHz左右，低频标签比超高频标签便宜，节省能量， 穿透废金属物体能力强，最适合用于含水成份较高的物体， 例如水果等：HF代表高频射频， 在13．56MHz左右， 广泛应用于公交、门禁、考勤、物流管理、电子存折等多个领域，此种形式的标签工作时间短，工作距离长，应用范围广：UHF代表超高频射频， 在850～910MHz范围之内， 其作用范围广，传送数据速度快，但是耗能大， 穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰， 适合用于监测从海港运输到仓库的物品。

在标签和包装印刷中，低频和高频是两个主要的工作频段。然而，低频和高频限制了标签转换装置能提供的整合水平和附加操作范围， 这是由于天线的复杂性决定的。低频和高频要求非常高的传导性， 事实上， 要求天线是固体金属箔而不是导电油墨。在分配和运输过程中， 由于成本、阅读器的阅读范围、数据传输、标签尺寸和耐久，性因素， 当前的RFID 发展主要集中在UHF标签方面。UHF将成为市场上R FID 的主要工作频率， 不同于低频和高频的天线设计— — uHF的天线适合于常规印刷方式， 用导电银油墨印刷， 其油墨的印刷厚度是3～5 U ino目前， 不同的国家使用的频率也各不相同。现在， 美国使用的UHF无线电频段， 中国要采用仍有困难， 欧洲使用的超高频是868MHz，美国则是9l5MHz。

RFID阅读器具有读／写接收器的功能， 和我们听的收音机道理一样，射频标签和阅读器也要调制到相同的频率才能工作。

3 RFID 的静电消除

随着射频识别技术的异军突起，射频标签已进入了纸制品加9-行业。

在包装和纸制品加工的过程中， 静电是一个老生常谈的问题。例如：裁切、印刷和涂布等过程都与静电有关。

对于RFID 标签生产， 静电释放(ESD)是最危险的， 当高电压从ESD被引入穿过复杂微型电路时， 芯片极易被损坏。但在连接天线后芯片就能受到保护，由于电路的载入， 在天线被安装入标签结构中后， RFID 芯片是很安全的。

在当今纸制品加工领域表现最为活跃的射频产品就是压敏标签。现在， 它的生产过程已经变得非常缓慢了， 当芯片从卷筒纸架转移到承印物上时， 运转速度仅为l5～45m／min。有一些制造商们会把射频芯片的生产过程嵌入它们的纸制品加工过程， 或者有一些小型标签加工厂会把一些预先组装的射频芯片转移到印刷好的标签上。在这两种情况下，无论他们使用的插入设备是非常成熟的名牌产品还是自己组装的加工机器，都容易产生静电。

卷筒纸印刷机和纸制品加工机械是最易产生静电荷的， 在空气干燥的情况下， 对于薄膜材料(高绝缘体)静电释放是最高的，所以对于卷筒纸印刷机，在其上安装静电消除器非常重要， 它能保持相对的电离平衡，而且也能够中和在特定条件下(速度，材料种类等等)应用过程中产生的电荷。

4 RFID 与条形码的区别

从概念上来说， 两者很相似， 目的都是快速准确地确认追踪目标物体。主要区别如下： 有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能更改。射频标签不像条形码， 它特有的辨识器不能被复制。射频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， 已在全球广为应用， 所以已经被普遍接受，从总体来看， 射频技术只被局限在有限的市场份额之内。

射频技术与条形码是两种不同的技术， 有不同的适用范围，有时会有重叠。两者之间最大的区别是： 条形码是“可视技术”，扫描仪在人的指导下工作， 只能接收它视野范围内的条形码。相比之下， 射频识别不要求看见目标，只要在接受器的作用范围内就可以被读取。条形码本身还具有其他缺点， 如果标签被划破，污染或是脱落， 扫描仪就无法辨认目标。条形码只能识别生产者和产品， 并不能辨认具体的商品，贴在所有同一种产品包装上的条形码都一样， 无法辨认哪些产品先过期。而射频标签的芯片内存有该产品的详细信息： 产品的名称、产地、材料、批次、生产日期， 以及产品有效等信息。

RFID与条形码相比优势非常明显：

·不需要光源， 甚至可以透过外部材料读取数据：

·使用寿命长， 能在恶劣环境下工作；

·能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上；

·读取距离更远：

·可以写入及存取数据， 写入时间相比打印条形码更少：

·标签的内容可做动态改变；

·能够同时处理多个标签；

·标签的数据存取有密码保护，安全性更高；

·可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位。

有分析指出，该技术可节省人力及自动控制库存，也可改善商品断货及因盗窃或供应链被搞乱引起的商品损耗问题，估计每年可为沃尔玛节省83．5亿美元。

5 RFID 的应用

1)在零售业中， 自动识别技术的运用使得数以万计的商品种类、价格、产地、批次、货架、库存、销售等各环节被管理得井然有序；

2)采用车辆自动识别技术，使得路桥、停车场等收费场所避免了车辆排队通关现象，减少了时间浪费，从而极大地提高了交通运输效率及交通运输设施的通行能力；

3)在粉尘、污染、寒冷、炎热等恶劣环境中，远距离射频识别技术的应用改善了卡车司机必须下车办理手续的不便；

4)在公交车的运行管理中，自动识别系统准确地记录着车辆在沿线各站点的到发站时刻， 为车辆调度及全程运行管理提供实时可靠的信息。

6 RFID 的市场进展及发展趋势

RFID 是一个不断进化的标签市场， 每天发生的改变都会影响RFID 的发展。新的GEN2芯片技术， 新的导电油墨技术，新的RFID使用理念和我们不断缩小的全球市场对这个变化的市场都有影响。

尽管RFID 标签具有以上种种优点， 但对于是否投资RFID标签仍存在许多不能回答的问题，如：

在全球使用RFID 标签能成为现实吗?

相对于市场渗透和需求，什么时候RFID标签的价格才能被人们所接受?

什么时候投资RFID 标签市场才是最好时机? 什么时候投资会太晚?

对于我们的顾客什么才是最好的技术， 或者说我投资的这个技术适合我的顾客需求吗7我的投资能及时地得到回报吗？

RFID标签尚未普及的因素式多方面的，其最大障碍就是成本， 现在每张RFID 标签的价格是0．25美元， 量少的话，每张需0．5～0．75美元， 对比一年前每张1美元， 价格下调不少， 高价位产品如电器、音像等产品尚可承担0．5美元的标签成本， 但低价位商品， 如：纸巾、牙刷等日用品也贴上标签的话， 势必提高整体成本，最终削弱产品的市场竞争力。所以，对大多数消费品而言，成本仍是过高。

有人士认为， 一旦RFID也能像电脑一样普及，那成本自然会降低，但电脑与RFID不一样，电脑有很多品牌，百花齐放，品牌的竞争必会驱使价格下调， 但目前拥有RFID芯片的制造技术的供应商， 寥寥可数，全世界也只有五六家， 如供应商不降价， 标签价格自然不可能下调。

另外，RFID 也有自己的天敌， 如遇金属、电波干扰等情况， 无线电波无法轻易穿透金属， 以至阅读器无法解读电子标签的有关资料。试想， 在超市里， 有多少产品是不含金属的呢?

此外， 由于RFID设备目前制定的标准并不统一，故硬件设备问的兼容仍有问题。

所以， 有专家预测，在未来10年内，RFID均不能发展至成熟阶段，在未来20-25年里， 电子标签与条形码还会长期并存。

同类文章：漫谈RFID电子标签(印刷世界)

近几年以来， 电子标签(RFID )频繁出现于物流领域，国内也对此技术召开了一系列的研究会，讨论这一技术的研究动态、发展趋势以及应用现状和前景等。然而对于这一技术， 国内的许多物流业内人士还不是很了解，笔者在本文之中将对此项技术进行简要叙述， 希望对那些对于电子标签(RFID)感兴趣的人士有所帮助。

1 电子标签(RFID)基本知识

RFID 是英文“Radio Fre一西安理3-大学印刷与包装工程学院 王志永quency Identification” 的缩写，即无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术， 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预， 可在各种恶劣环境中工作。该技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， 操作快捷方便。其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识别物品的自动识别。电子标签(RFID )已经成为2l世纪全球自动识别技术发展的主要方向。

射频识别系统一般由两个部分组成， 即电子标签和阅读器。应用中， 电子标签附着在待识别的物品上， 阅读器用于当附着电子标签的待识别物品通过其读出范围时， 自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。

典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。此外，许多阅读器还有附加的接口(RS232、RS485、以太网接口等)， 以便将所获得的数据传向应用系统或从应用系统接收命令。

标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合，在耦合通道内， 根据时序关系， 实现能量的传递、数据的交换。

电子标签是射频识别系统(RFID )真正的数据载体。一般情况下， 电子标签由天线和芯片组成(最新提出的无芯片射频标签以及声表面波SAW 标签未来可能会有较大的发展， 目前还处在产品萌芽初期)。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)和无源电子标签(Passive tag)。有源电子标签内装有电池， 无源射频标签没有内装电池。对于有源电子标签来说， 根据标签内装电池供电情况不同又可细分为有源电子标签(Active tag)和半无源电子标签(Semi-passive tag)o

2 电子标签(RFID)的优点

与其它自动识别技术， 例如与条形码识别技术相比， 电子标签(RFID)主要有以下几个特点：

1)电子标签的阅读器能透过泥浆、污垢、油漆涂料、油污、木材、水泥、塑料、水和蒸汽等非金属材料阅读标签， 不必一定与标签直接接触， 这使电子标签成为肮脏、潮湿和刺目等恶劣环境下阅读的理想选择；

2)电子标签的数据存储容量大， 标签上数据可以加密、数据可随时更新， 特别适合于储存大量数据或在所需储存的数据经常需要改变的情况下使用；

3)电子标签和条形码的主要区别是数据被电子化储存在RFID标签的存储单元内。采用专用芯片的RFID读卡机能根据每件货物唯一的序列标识号来进行识别，并可以进行密钥认证，保障数据安全：

4)电子标签实现了“免接触”， 不需要直线瞄准扫描操作，读写速度快，读取距离大。因此RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。例如用在工厂的流水线上跟踪部件或产品，长距射频产品可用于自动收费或识别车辆身份等交通运输上，识别距离达几十米；

5)电子标签的体积小、易封装， 外形多样(如卡状、环状、钮扣形、笔形等)， 可以隐藏或者嵌入在大多数材料或产品内，使被标记的货品更加美观。可应用于不同场合， 使用非常方便；

6)电子标签的使用寿命可长达10年以上， 读写10万次，无机械磨损、无机械故障， 可在恶劣环境下使用， 工作温度：一25oC～+70℃ 以内：

7)电子标签的编号独一无二， 而且可以加入防伪识别码(如编码的最后一位可以设置防伪数位，它需要使用前面编码数字， 通过一种加密运算得出)，只要通过联网或生产厂的防盗识别设备扫描， 立即可以分辨产品的真伪。

电子标签具有读写速度快，读取距离远， 数据容量大等特点， 这一技术应用在物流过程和供应链管理之中，将会带来流通和交易成本的减少和管理水平的提高。

3 电子标签面临的问题

尽管电子标签有以上诸多多优点，但在实际生产应用中还面临很多问题。据美国Eyefortrans-port公司调查， 国外影响电子标签应用于物流管理的阻力中，最突出的3大因素为： 实施成本、技术标准和市场需求。其中，“成本”因素被认为是最大的阻力，占49％ ；“无法统一的技术标准”因素紧随其后， 占36％ ；“是否有必要用电子标签”的需求因素则占32％ 。

1)成本因素。即使业内在不断努力降低电子标签的价格，但是如果要为每一件商品都贴上标签， 那么价格应该降到很低才行。目前电子标签的市场价格为50-80美分， 即便将来降到3元人民币，也已超过一瓶可乐或方便面(商品)本身的价格。在牙膏、刀片、口香糖之类小物件上使用， 更有可能超过物品本身的价值。相对而言， 条形码只要申请到后，就可以印刷到产品包装上，成本接近于零：

2)技术标准是制约电子标签发展的另外一个关键因素。目前各国的频率标 隹、编码标准和应用标准都不统一。仅在编码领域，就有日本的Ul1)、欧美的EPC币口中国的GB18937—2003(NPC)3套体系鼎足而立。另外，在频率方面， 在850～910MHz的超高频波段， 各国频率分配也不相同；

3)市场需求则是制约电子标签发展的第三大阻力因素。许多学者认为， 需求不明确是影响RFID 应用于物流管理的因素。中国物流与采购联合会副会长戴定一指出，这一因素在中国更为明显。国内企业对RFID的需求意识远不及国外企业， 这将成为阻碍国内电子标签发展的关键性因素。

除了上述三个主要的因素制约电子标签的发展之外，还有其余的问题需要解决。

4)电子标签读码器的技术问题。电子标签的工作原理是通过射频激发， 反射出标签储存的编码；读码器读码的准确 性、读码速度、标签受商品物质影响反射的强度都是妨碍电子标签正常使用的重要问题；

5)读码设备即阅读器的研发和生产。开发，陕速、准确、远距离、可对大批量标签进行读码的阅读器， 如整卡板商品阅读器、收银机阅读器、卖场／仓库标签定位设备开发手提式阅读器， 以供企业使用；

6)整个供应链需要增加电子标签识别相关设备的投资。包括生产厂、仓库、分销中心、零售商在内的有关厂商都需要增加电子标签识别设备， 生产厂还要增加标签印刷或粘贴设备、写码设备， 零售商还要增加电子标签收银设备、卖场和货架读码设备、手提编码识别设备和相应的电脑软件。

解决上面这些问题，还需要电子标签相关生产领域的专家以及工程师们不断的努力。

4 国内电子标签发展现状及展望

据了解， 我国RFID技术起步虽晚， 但电子标签技术已在我国电子身份证、城市公共交通支付、证照与商品防伪、特种设备强检、安全管理、动植物电子标识、现代物流管理等领域启动了应用试点， 取得了一定进展。我国RFID产业在芯片设计与制造、标签封装、读写器的设计与制造等方面都取得实际进展， 已具备一定的系统集成能力， 并在几个特定领域开发了相关应用系统，提供了电子标签应用的完整解决方案。信息产业部已在今年电子发展基金中组织落实了RFID技术、标准和产品的研发及应用示范工作，进行了产业化部署。

据埃森哲咨询公司(Accen—ture)的调查， 中国企业对于应用RFID 不积极的首要原因是本企业得不到什么收益， 而跨国公司则认为应用RFID 带来的好处主要是提高整个供应链管理水平和降低成本，可见两者的主要差别是供应链的基础和观念。

国内企业与国外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。

笔者以为，在国内国际， 虽然短时间内电子标签无法取代条形码等自动识别技术， 但是随着市场经济的发展， 电子标签制作和识别技术的成熟以及普及， 电子标签生产成本的降低，流通领域企业对RFID 的需求意识的提高，我们有信心期待在不久的将来， 电子标签将取代条形码等自动识别技术， 成为物流业内广泛使用的自动识别技术，并在其他行业， 例如交通、医疗、矿冶等，获得较大范围的应用。