第3章-射频识别与产品电子编码总结.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,*,物联网技术,第,1,章 概论,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,物联网导论,薛 燕 红,编著,xueyanhong999,21,世纪高等学校规划教材,机械工业出版社,目 录,全球定位与地理信息系统,物联网导论,共十一章,第,6,章,第,8,章,第,9,章,第,11,章,第,10,章,第,1,章,第,2,章,第,3,章,第,4,章,第,5,章,物联网概述,射频识别与产品电子编码,无线传感网络,传感器与微机电系统,信息自动识别技术,目 录,物联网应用案例,物联网导论,共十一章,第,8,章,第,9,章,第,11,章,第,10,章,第,7,章,第,8,章,第,9,章,第,10,章,第,11,章,互联网与移动互联网,物联网应用接口技术,物联网安全,物联网支撑技术,第,3,章 射频识别与产品电子编码,3.1,射频识别技术,3.1.1 RFID,技术的概念与特点,3.1.2 RFID,技术的原理和分类,3.1.3 RFID,关键技术,3.1.4 RFID,在中国的发展和应用,3.2,产品电子编码,EPC,3.2.1 EPC,概述,3.2.2 EPC,RFID,物品识别的基本模型,3.2.3 EPC,RFID,与条码技术,3.2.4,物联网与,EPC/RFID,技术应用展望,3.1,射频识别技术,无线射频识别系统,RFID,是本世纪重要的技术，这是人类在科技发展上之重大进展，改变人类消费方式与习惯的新兴科技，其所具备的优越特性，已渐渐地受到各国重视与应用，它的发展状况成为各界瞩目的焦点。无线射频辨识系统提供非接触式读取，有数据可更新、储存数据的容量大、可重复使用、同时间可读取多个辨识卷标、数据安全性佳等优点，为人类生活带来另一番新的感受。,3.1.1 RFID,技术的概念与特点,1.RFID,的概念,射频识别,RFID(Radio Frequency Identifications),技术，常称为感应式电子芯片、接近卡、感应卡、非接触卡、电子卷标、电子条形码等等。,RFID,是一种通信技术，可通过无线电信号来识别特定目标并进行相关数据的读写，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，利用无线电波来传送识别数据的系统。它是一种先进的无线识别技术，利用无线电扫瞄器监视每一个芯片的状态，以无线通讯方式传输数据，透过商品上的微芯片,“,标签,“,，每个标签都会发射出独特的,ID,码，透过无线传输，不须实体接触即可进行数据交换，且数据交换时亦无方向性之要求，提供充足的产品信息，将信息连至计算机网络里，用以识别、追踪、排序和与确认，管理各式各样的对象状态，甚至人与动物亦可被加以识别。,3.1,射频识别技术,2.,特点,（,1,）快速扫描,条形码一次只能有一个条形码受到扫描；,RFID,识读器可同时识别读取数个,RFID,标签。,（,2,）体积小型化、形状多样化,RFID,在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，,RFID,标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。,（,3,）抗污染能力和耐久性,传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但,RFID,对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；,RFID,卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。,（,4,）可重复使用,现今的条形码印刷上去之后就无法更改，,RFID,标签则可以重复地新增、修改、删除,RFID,卷标内储存的数据，方便信息的更新。,3.1,射频识别技术,（,5,）穿透性和无屏障阅读,在被覆盖的情况下，,RFID,能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以识读条形码。,（,6,）数据的记忆容量大,一维条形码的容量是,50Bytes,，二维条形码最大的容量可储存,2,至,3000,字符，,RFID,最大的容量则有数,MegaBytes,。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。,（,7,）安全性,由于,RFID,承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。,近年来，,RFID,因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。,3.1,射频识别技术,3.1.2 RFID,技术的原理和分类,1.RFID,应用系统原理,RFID,系统一般由电子标签（,Tag,）、天线（,Antenna,）、阅读器（,Reader,）和计算机系统（,Computer,）四部分组成，见图,3.9,。标签进入,磁场,后，阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）；阅读器读取信息并解码后，送至计算机数据库系统进行有关数据处理。,2.RFID,应用系统构成,（,1,）电子标签,RFID,标签中存储一个唯一编码，通常为,64bits,、,96bits,甚至更高，其地址空间大大高于条码所能提供的空间，因此可以实现单品级的物品编码。当,RFID,标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理（近场作用范围内）或电磁反向散射耦合原理（远场作用范围内）在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活,RFID,标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读,/,写操作，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。,RFID,标签芯片的内部结构主要包括,射频,前端、模拟前端、数字基带处理单元和,EEPROM,存储单元,四部分。,3.1,射频识别技术,图,3.9 RFID,应用系统原理及构成,3.1,射频识别技术,2.RFID,应用系统构成,（,2,）天线,天线是,RFID,标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。,RFID,系统中包括两类天线，一类是,RFID,标签上的天线，由于它已经和,RFID,标签集成为一体，因此不再单独讨论。另一类是读写器天线，既可以内置于读写器中，也可以通过电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在,RFID,系统中的重要性往往被人们所忽视，在实际应用中，天线设计参数是影响,RFID,系统识别范围的主要因素。高性能的天线不仅要求具有良好的阻抗匹配特性，还需要根据应用环境的特点对,方向特性,、极化特性和频率特性等进行专门设计。,3.1,射频识别技术,2.RFID,应用系统构成,（,3,）读写设备,读写器也称阅读器（,reader,），是对,RFID,标签进行读,/,写操作的设备，主要包括射频模块和,数字信号处理,单元两部分。读写器是,RFID,系统中最重要的基础设施，一方面，,RFID,标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对,RFID,标签的识别或读,/,写操作；另一方面，上层中间件及,应用软件,与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。在上传数据时，读写器会对,RFID,标签原子事件进行去重过滤或简单的条件过滤，将其加工为读写器事件后再上传，以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流量，因此在很多读写器中还集成了微处理器和嵌入式系统，实现一部分中间件的功能，如信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等。未来的读写器呈现出智能化、小型化和集成化趋势，还将具备更加强大的前端控制功能，例如直接与工业现场的其它设备进行交互甚至是作为控制器进行在线调度。在物联网中，读写器将成为同时具有通讯、控制和计算功能的,C3,（,communication,，,control,，,computing,）核心设备。,3.1,射频识别技术,2.RFID,应用系统构成,（,4,）计算机系统,计算机系统除计算机硬件外，主要由应用软件和中间件组成。,应用软件,应用软件是直接面向,RFID,应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将,RFID,原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。从应用评价标准来说，使用者在应用软件端的用户体验是判断一个,RFID,应用案例成功与否的决定性因素之一。,中间件,RFID,中间件是实现,RFID,硬件设备与应用系统之间数据传输、过滤、数据格式转换的一种中间程序，将,RFID,读写器读取的各种数据信息，经过中间件提取、解密、过滤、格式转换、导入企业的管理信息系统，并通过应用系统反应在程序界面上，供操作者浏览、选择、修改、查询。中间件技术也降低了应用开发的难度，使开发者不需要直接面对底层架构，而通过中间件进行调用。这样一来，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，或者读写,RFID,读写器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去多对多连接的维护复杂性问题。,3.1,射频识别技术,3.RFID,分类,（,1,）按应用频率分类,电子标签的工作频率是其最重要的特点之一。电子标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离，还决定着电子标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。,工作在不同频段或频点上的电子标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分，即位于,ISM,波段之中。典型的工作频率有：,125kHz,，,133kHz,，,13.26MHz,，,27.12MHz,，,433MHz,，,902,928MHz,，,2.45GHz,，,5.8GHz,等。,RFID,按应用频率的不同分为低频（,LF,）、高频（,HF,）、超高频（,UHF,）、微波（,MW,），相对应的代表性频率分别为：低频,135KHz,以下、高频,13.26MHz,、超高频,860M960MHz,、微波,2.4G,和微波,5.8G,。,3.1,射频识别技术,3.RFID,分类,（,2,）按能源的供给方式分类,RFID,按照能源的供给方式分为无源,RFID,、有源,RFID,、以及半有源,RFID,。,无源电子标签没有内装电池，在阅读器的读出范围之外时，电子标签处于无源状态，在阅读器的读出范围之内时，电子标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电源，一般可做到免维护，成本很低并具有很长的使用寿命。无源电子标签一般均采用反射调制方式完成电子标签信息向阅读器的传送。无源,RFID,读写距离近，价格低，比有源电子标签更小也更轻。,半无源射频标签内的电池供电仅对本身耗电很少的标签电路供电。标签未,进入工作状态,前，一直处于休眠状态，相当于无源标签，标签内部电池,能量消耗,很少，因而电池可维持几年，甚至长达,10,年有效；当标签进入阅读器的读出区域时，受到阅读器发出的射频信号激励，进入工作状态时，标签与阅读器之间信息交换的能量支持以阅读器供应的射频能量为主,(,反射调制方式,),，标签内部电池的作用主要在于弥补标签所处位置的射频场强不足，标签内部电池的能量并不转换为射频能量。,有源电子标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池的能量供应也部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量。有源,RFID,可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。有源电子标签自身带有电池供电，读,/,写距离较远（约在,100,米,1500,米），体积较大，与无源电子标签相比成本更高。,3.1,射频识别技术,3.RFID,分类,（,3,）依据内存读写功能分类,只读式,(Read-Only,，,R/O),：标签芯片内的信息出厂时已固定，使用者仅能读取卷标芯片内的信息而无法进行写入或修改的程序。成本较低，一般应用于门禁管理、车辆管理、物流管理、动物管理,等。,一次写入多次读取式,(Write-Once Read-Many,，,WORM),：使用者仅可写入或修改标签芯片内数据一次，但可进行多次读取。成本较高，应用于资产管理、生物管理、药品管理、危险品管理、军品管理等等。,可重复读写式,(Read-Write,，,R/W),：使用者可以通过读取器对标签内芯片信息多次读取和写入。成本最高，应用于航空货运及行李管理、客运及捷运票证、信用卡服务等等。,3.1,射频识别技术,3.1.3 RFID,关键技术,RFID,关键技术主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面。,1.,产业化关键技术,其中,RFID,产业化关键技术主要包括：,标签芯片设计与制造：,例如低成本、低功耗的,RFID,芯片设计与制造技术，适合标签,芯片实现的新型存储技术，防冲突算法及电路实现技术，芯片安全技术，以及标签,芯片与传感器的集成技术等。,天线设计与制造：,例如标签天线匹配技术，针对不同应用对象的,RFID,标签天线结构,优化技术，多标签天线优化分布技术，片上天线技术，读写器智能波束扫描天线阵,技术，以及,RFID,标签天线设计仿真软件等。,RFID,标签封装技术与装备：,例如基于低温热压的封装工艺，精密机构设计优化，多,物理量检测与控制，高速高精运动控制，装备故障自诊断与修复，以及在线检测技,术等。,RFID,标签集成：,例如芯片与天线及所附着的特殊材料介质三者之间的匹配技术，标,签加工过程中的一致性技术等。,读写器设计：,例如密集读写器技术，抗干扰技术，低成本小型化读写器集成技术，,以及读写器安全认证技术等。,3.1,射频识别技术,2.,应用关键技术,RFID,应用关键技术主要包括：,RFID,应用体系架构：,例如,RFID,应用系统中各种软硬件和数据的接口技术及服务技术等。,RFID,系统集成与数据管理：,例如,RFID,与无线通信、传感网络、信息安全、工业控制等的集成技术，,RFID,应用系统中间件技术，海量,RFID,信息资源的组织、存储、管理、交换、分发、数据处理和跨平台计算技术等。,RFID,公共服务体系：,提供支持,RFID,社会性应用的基础服务体系的认证、注册、编码管理、多编码体系映射、编码解析、检索与跟踪等技术与服务。,RFID,检测技术与规范：,例如面向不同行业应用的,RFID,标签及相关产品物理特性和性能一致性检测技术与规范，标签与读写器之间空中接口一致性检测技术与规范，以及系统解决方案综合性检测技术与规范等。,3.1,射频识别技术,3.1.4 RFID,在中国的发展和应用,本世纪初，,RFID,已经开始在中国进行试探性的应用，并很快得到政府的大力支持，,2006,年,6,月，中国发布了,中国,RFID,技术政策白皮书,，标志着,RFID,的发展已经提高到国家,产业发展战略,层面。到,2008,年底，中国参与,RFID,的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的,RFID,产业链，据专家估计，,2008,年中国,RFID,相关产值达到,80,亿元左右，并将在未来,5-10,年保持快速发展。,目前，,RFID,在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等。尽管,RFID,正快速在各个领域得到实际应用，但相对于我们国家的经济规模，其应用范围还远未达到广泛的程度，即便在,RFID,应用比较多的交通、物流产业，也还处于点分布的状态，而没能达到面的状态，在中国真正实施,RFID,技术的,物流企业,还屈指可数。,3.1,射频识别技术,以下因素阻碍了这一新兴产业在我国的发展：,1.,我国企业总体信息化水平不高，阻碍了,RFID,充分发挥其作用。,RFID,作为一种,信息技术,手段，其基本功能是实现数据的精准快速采集。这些数据采集后，必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。也就是说，,RFID,的实施，往往需要企业信息化达到一定水平，使,RFID,系统与企业既有的,ERP,、,CRM,等信息集成在一起，才能充分发挥其作用。,2.RFID,实施成本还比较高，使很多企业望而却步。,不仅仅对中国企业，即便对西方企业，,RFID,的高成本也是一个巨大障碍。正如前文所言，,RFID,的基本技术原理在,60,几年前就产生了，但直到上世纪后期，,RFID,的应用才逐步推广到民用领域，正是高成本阻碍了,RFID,技术的实际应用。目前在国内，一张,RFID,标签一般都在,1,元以上，,ETC,的车载单元要,400,多元，高成本使得,RFID,的投资回报具有很大风险，使其应用大多局限于高价值或高利润商品领域。,3.1,射频识别技术,3.,行业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险。,尽管,RFID,起源很早，但目前还没有形成全球统一的技术标准，中国在标准制定领域起步较晚，由于关乎各国经济利益，相信标准之争还会持续一定时间。在这种情况下，贸然投入，必然给,企业经营,带来很大风险。蓝光获得,DVD,标准之争的胜利，给,HD-DVD,阵营带来的巨大伤害，是处于标准之争产业里的企业不得不慎重考虑的问题，这也是很多企业对实施,RFID,抱观望态度的原因。,4.,我国产业供应链发展还处于初级阶段，也阻碍了,RFID,的实际应用。,与西方企业相比，由于技术和管理处于劣势地位，我国大多行业都存在过度竞争，价格成为市场竞争的主要手段，这就使得很多制造企业利润率维持在相当低的水平，产业供应链的上下游企业之间往往博弈大于合作。而,RFID,技术只有在整个供应链上协同实施，实现供应链信息透明和分享，才能最大程度发挥出,RFID,的作用，这在目前情况下还很难做到。另外，实施,RFID,的一个主要益处是节省人工成本，沃尔玛称,RFID,每年为其节省数十亿美元的人力成本开支，而中国较低的工资水平也使得很多企业没有积极性去实施,RFID,技术。,3.2,产品电子编码,从物联网的定义可以看出，互联网是物联网的基础。要实现万物相联，统一的物品编码是物联网实现的前提，就像互联网中电脑入网需要分配,IP,地址一样。,产品电子编码,EPC,（,Electronic Product Code,，,EPC,）旨在为每一件单品建立全球的、开放的标识标准，实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯，从而有效提高供应链管理水平、降低物流成本。,EPC,的载体是,RFID,电子标签,，并借助互联网来实现信息的传递。,EPC,是一个完整的、复杂的、综合的系统。,国际电联报告中，,RFID,排在了物联网四大关键应用技术之首，而以,RFID,技术为依托的,产品电子编码,EPC,在全球得到了广泛的关注和积极推进。,3.2,产品电子编码,3.2.1 EPC,概述,1.EPC,产生的背景,1998,年麻省理工学院,(MIT),的两位教授提出，以射频识别技术,(REID),为基础，对所有的货品或物品赋予其唯一的编号方案，来进行唯一的标识。这一标识方案采用数字编码，并且通过实物互联网来实现对物品信息的进一步查询。这一技术设想催生了,EPC,（产品电子代码）和物联网概念的提出。即利用数字编码，通过一个开放的、全球性的标准体系，借助于低价位的电子标签，经由互联网来实现物品信息的追踪和即时交换处理，在此基础上进一步加强信息的收集、整合和互换，并用于生产和物流决策。,1999,年麻省理工大学成立,Auto-ID Center,，致力于自动识别技术的开发和研究。,AutoID Center,在美国统一代码委员会的支持下，将,RFID,技术与,Internet,网结合，提出了,EPC,的概念。国际物品编码协会与美国统一代码委员会将全球统一标识编码体系植入,EPC,概念当中，使,EPC,纳入全球统一标识系统，从而确立了,EPC,在全球统一标识体系中的战略地位，使,EPC,成为一项真正具有革命性意义的新技术，受到了世界众多国家的高度重视，被誉为全球物品编码工作的未来，将给人类社会生活带来巨大的变革。,随后，英国剑桥大学、澳大利亚的阿德雷德大学、日本,Keio,大学、瑞士的圣加仑大学、上海复旦大学、韩国信息通迅大学相继加入并参与,EPC,的研发工作。该项工作还得到了可口可乐、吉利、强生、辉瑞、宝洁、联合利华、,UPS,、沃尔玛等,100,多家国际大公司的支持，其研究成果已在宝洁公司、,TESCO,等公司中试用。,3.2,产品电子编码,EPC,2.EPC,系统的构成和特点,（,1,）,EPC,系统的构成,EPC,系统之所以能够在物联网建设中占据如此重要的地位，主要在于它的系统构成以及一系列不可取代的优点。,EPC,系统是一个先进的、综合的、复杂的系统，其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它由,EPC,编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成。,EPC,的编码体系即,EPC,的编码标准，是识别目标的特定代码。射频识别系统包括,EPC,标签和识读器，前者贴在物品之上或者内嵌在物品之中，后者用于识读,EPC,标签。信息网络系统,包括,EPC,中间件、对象名称解析服务（,Object Naming Service,，,ONS,）和,EPC,信息服务（,EPCIS,）。,EPC,中间件是,EPC,系统的软件支持系统；,ONS,对物品进行解析；,EPCIS,采用可扩展标记语言（,XML,）进行信息描述，提供产品相关信息接口。,3.2,产品电子编码,EPC,2.EPC,系统的构成和特点,（,2,）,EPC,系统的优点,开放性,EPC,系统采用全球最大的公用互联网，避免了系统的复杂性，大大降低了系统的成本，并有利于系统的增值。梅特卡夫（,Metealfe,）定律表明，一个网络开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。,通用性,EPC,系统可以识别十分广泛的实体对象。,EPC,系统网络是建立在互联网上，并且可以与互联网所有可能的组成部分协同工作，具有独立平台，且在不同地区、不同国家的射频识别技术标准不同的情况下具有通用性。,扩展性,EPC,系统是一个灵活的、开放的、可持续发展的体系，可在不替换原有体系的情况下做到系统升级。由此可以毫不夸张地说，,EPC,的产生使得物联网真正从思想走向实践。有专家预言，,“,未来,1O,年内，顶多十几年的时间，物联网一定会像现在互联网一样高度普及,”,，届时，带有,EPC,编码的标签一定会比现在的条码更加随处可见，物品能够,“,开口说话,”,，整个世界都将会更加智能。,3.2,产品电子编码,EPC,3.2.2 EPC,RFID,物品识别的基本模型,RFID,能够更加容易和灵活地把,“,物,”,改变成为智能物件，它的主要应用是把移动和非移动的,“,物体,”,贴上标签，实现各种跟踪和管理。,EPCglobal,提出了,Auto-ID,系统的五大技术组成，分别是,EPC,、,RFID,、,ALE,中间件、,EPCIS,以及信息发现服务（包括,ONS,和,PML,）。,应用层事件（,Application Level Event,）规范，简称,ALE,规范，于,2005,年,9,月，由,EPCglobal,组织正式对外发布，其目的是实现信息的过滤和采集。它定义出,RFID,中间件对上层应用系统应该提供的一组标准接口，以及,RFID,中间件最基本的功能。,EPC,RFID,物品识别功能的实现主要由,EPC,编码标准、,RFID,电子标签、识读器、,Savant,网络、对象名解析服务以及,EPC,信息服务系统等六方面组成。,3.2,产品电子编码,EPC,1.EPC,编码,EPC,提供对物理对象的唯一标识。储存在,EPC,编码中的信息包括嵌入信息,(Embedded Information),和参考信息,(Information,Reference),。嵌入信息可以包括货品重量、尺寸、有效期、目的地等。其基本思想是利用现有的计算机网络和当前的信息资源来存储数据，这样,EPC,就成了一个网络指针，拥有最小的信息量。参考信息其实是有关物品属性的网络信息。,2.RFID,电子标签,由天线、集成电路、连接集成电路与天线的部分、天线所在的底层四部分构成。,RFID,电子标签中存储,EPC,码。,RFID,电子标签有主动型、被动型和半主动型三种类型。主动和半主动标签在追踪高价值商品时非常有用，它们可以远距离的扫描，但这种标签每个成本也较高。被动标签相对便宜，正在被积极地研究和推广。,3.2,产品电子编码,EPC,3.,识读器,使用多种方式与标签交互信息，近距离读取被动标签中的信息最常用的方法就是电感式耦合。标签利用这个磁场发送电磁波给识读器。这些返回的电磁波被转换为数据信息，即标签的,EPC,编码。识读器读取信息的距离取决于识读器的能量和使用的频率。通常来讲，高频率的标签有更大的读取距离。一个典型的低频标签必须在一英尺内读取，而一个,UHF,标签可以在,3,05,6,10rn,的距离内被读取。,4.Savant,系统,每件产品都加上,RFID,电子标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，识读器将不断收到一连串的,EPC,码。为了在网上传送和管理这些数据，,Auto-ID,中心开发了一种名叫,Savant,的软件系统，它是一个树状结构，这种结构可以简化管理，提高系统运行效率。它可以安装在商店、本地配送中心、区域甚至全国数据中心中，它的主要任务是数据校对、识读器协调、数据传送、数据存储和任务管理。,3.2,产品电子编码,EPC,5.0NS,（对象名解析服务系统）,通过将,EPC,码与相应物品信息进行匹配来查找有关实物的参考信息。比如：当一个识读器读取到,EPC,标签的信息时，,EPC,码就传递给,Savant,系统，然后再在局域网或因特网上利用,0NS,找到这个产品信息所存储的位置。由,0NS,给,Savant,系统指明了存储这个产品的有关信息的服务器，并将这个文件中的关于这个产品的信息传递过来。,6.EPCIS,（,EPC,信息服务）,在物联网中，有关产品信息的文件存储在,EPC,信息服务器中。这些服务器往往由生产厂家来维护。所有产品信息将用一种新型的标准计算机语言,物理标记语言,(PML),书写，,PML,是基于为人们广为接受的可扩展标识语言（,XML,）发展而来的。,PML,文件将被存储在,EPC,信息服务器上，为其它计算机提供他们需要的文件。,3.2,产品电子编码,EPC,7.PML,正如互联网中,HTML,语言已成为,WWW,的描述语言标准一样，物联网中所有的产品信息也都是在以,XML(eXtensible Markup Language,，可扩展标示语言,),基础上发展的,PML(Physical Markup Language,，物体标记语言,),来描述。,PML,被设计成用于人及机器都可使用的自然物体的描述标准，是物联网网络信息存储、交换的标准格式。,8.EPC,码的识读流程,解读器读取一个,EPC,码，将信息传送给,Savant,系统，并通过,0NS,获取与当前所探测到的远程,EPC,信息服务器的地址，此后,Savant,向远程的,EPC,信息服务器发送读取,PML,数据的请求，,EPC,信息服务器返回给,savant,它所请求的,PML,数据，再由,Savant,处理新读取的,EPC,码的内容，其识读流程如,图,3.10,所示。,3.2,产品电子编码,EPC,图,3.10 EPC,码的识读流程,3.2,产品电子编码,EPC,9.,基于,EPC,RFID,的物联网概念,EPC,网络使用射频技术实现供应链中贸易项信息的真实可见性。它由五个基本要素组成：产品电子代码（,EPC,）、识别系统（,EPC,标签和识读器）、对象名解析服务（,ONS,）、物理标记语言（,PML,），以及,Savant,软件。,EPC,本质上是一个编号，此编号用来唯一的确定供应链中某个特定的贸易项。,EPC,编号位于由一片硅芯片和一个天线组成的标签中，标签附着在商品上。使用射频技术，标签将数字发送到识读器，然后识读器将数字传到作为对象名解析服务（,ONS,）的一台计算机或本地应用系统中。,ONS,告诉计算机系统在网络中到哪里查找携带,EPC,的物理对象的信息，例如该信息可以是商品的生产日期。物理标记语言（,PML,）是,EPC,网络中的通用语言，它用来定义物理对象的数据。,Savant,是一种软件技术，在,EPC,网络中扮演中枢神经的角色并负责信息的管理和流动，确保现有的网络不超负荷运作。,3.2,产品电子编码,EPC,9.,基于,EPC,RFID,的物联网概念,EPC,RFID,技术是以网络为支撑的大系统，它一方面利用现有的,Internet,网络资源，另一方面可在世界范围内构建出实物互联网，基于,EPC,RFID,的物联网系统如,图,3.11,所示。,在这个由,RFID,电子标签、识别设备、,Savant,服务器、,Internet,、,0NS,服务器、,EPC,信息服务系统以及众多数据库组成的实物互联网中，识别设备读出的,EPC,码只是一个指针，由这个指针从,Internet,找到相应的,IP,地址，并获取该地址中存放的相关物品信息，交给,Savant,软件系统处理和管理。由于在每个物品的标签上只有一个,EPC,码，计算机需要知道与该,EPC,匹配的其它信息，这就需要用,0NS,来提供一种自动化的网络数据库服务，,Savant,将,EPC,码传给,0NS,，,0NS,指示,Savant,到一个保存着产品文件的,EPC,信息服务器中查找，,Savant,可以对其进行处理，还可以与,EPC,信息服务器和系统数据库交互。,3.2,产品电子编码,EPC,图,3.11,基于,EPC,RFID,的物联网系统,3.2,产品电子编码,EPC,3.2.3 EPC,RFID,与条码技术,EPC,RFID,物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。它与传统条码技术相比有以下几方面的优点。,1.,唯一标识,条码只能识别一类产品，而无法识别单品，因此条码容易伪造。,EPC,却可以为单品提供唯一标识。,2.,读取方便,条码是可视传播技术。即扫描仪必须,“,看见,”,条码才能读取它，这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反，无线电识别并不需要可视传输技术，射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了。无线电识别可以穿过外包装进行识别，即,RFID,芯片可以嵌入到物体内部，例如第二代身份证等。这大大减少了人的参与，方便而高效、防伪且安全。,3.,长寿耐用,纸型条码容易破损和受到污染。而,RFID,电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。,3.2,产品电子编码,EPC,4.,动态更改,条码信息一旦需要更改就必须重贴，而,RFID,电子标签中的信息可以编辑，便于更新。,5.,可扩展性,RFID,电子标签存储的是电子数据。在需要的时候可以改变其中的编码结构，便于升级。,6.,保密性强,RFID,电子标签可以设置密码，保密性大大增强。,条码技术是为自动结算设计的，虽然现在已经在产品生产和流通的其他环节有一定的应用并取得一定的收益，但是其自身存在的一些问题限制了其在物流领域中发挥更大的作用。虽然,EPC/RFID,与条码技术相比有巨大的优势，但是条码技术作为一项十分成熟的技术在物联网中仍然可以起到一定的作用。,EPC,代码实际上是一种编码手段，,EPC,并没有对其信息载体进行任何限制，我们现在有飞速发展起来的射频识别技术，也有成熟的条码技术，,EPC,码可以储存在,RFID,芯片中。同样可以储存在条码中。,电子标签广泛采用后的隐私问题和环保问题一直有争论。而,EPC,在某些产品上采用条码技术，可以有效的解决目前普遍关注的射频标签如何避免隐私的问题、磁污染问题和废弃标签中芯片的处理问题。,3.2,产品电子编码,EPC,3.2.4,物联网与,EPC/RFID,技术应用展望,物联网技术的应用可以使电子商务变得更强大，它使消费者可以在网上查到任何一家商店的任何一件商品，选择起来得心应手。在物流领域，,RFID,电子标签可以应用于自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面。生产组织大量使用,RFID,电子标签可以提高整个供应链和生产作业管理水平。,1.,零售业,今后人们到商场去购物，可能只要将货架上的商品放进购物车，然后推车出门就可以了。因为商店使用了,EPC,RFID,技术，在商店的出口装有,RFID,识读器，当有人把商品带出去的时候，识读器自动列出所购商品清单并通过结算系统自动在该人的帐户上扣取相应的货款。这一技术还使得人们可以带着自己的物品进入超级市场，因为这些物品上的标签显示它们不属于这家商店，因此出门时也不会带来不必要的麻烦。,3.2,产品电子编码,EPC,2.,物流业,货物的清点、查询、发货将变得非常简单和准确。仓库的管理效率更高，用人更少。车辆管理安装了相应系统之后，将有效降低空驶率，并为,“,智能交通,”,提供信息管理的平台。,3.,制造业,通过将,EPC/RFID,技术引入企业生产管理，可实现企业生产信息的自动实时录入，准确记录每一产品形成的全部过程和成本发生的因果信息，实现对物品在加工环节及以后的信息追踪和管理。,4.,有效防伪,由于消费者可以通过商品标签在网上查到有关商品的几乎全部信息，因此假冒产品将变得更加困难。这一技术对高值物品尤其有利。,5.,军事领域,一些国家已经开始在军需物资上使用,RFID,技术，以加强物资的管理、盘点和查询工作。美国军方早在,2O,世纪,9O,年代就开始采用,RFID,技术用于海湾战争中士兵个人信息识别，美国国防部要求,2005,年,1,月,1,日以后，所有军需物资都要使用,RFID,电子标签。,