电子标签-深圳图书馆课件.ppt
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1、RFIDRFID技术概述及在图书馆的应用技术概述及在图书馆的应用1 RFIDRFID技术概述及在图书馆的应用技术概述及在图书馆的应用v RFIDRFID技术概述技术概述v RFIDRFID技术标准技术标准v RFIDRFID技术应用理念技术应用理念v RFIDRFID在图书馆的应用在图书馆的应用v RFIDRFID技术选择技术选择v RFIDRFID应用实施应用实施2 什么是什么是RFIDRFID? vRFID = Radio Frequency Identification, RFID = Radio Frequency Identification, 即无线射频识即无线射频识别技术,是一种
2、非接触式的自动识别射频技术,常称为感应别技术,是一种非接触式的自动识别射频技术,常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,条码。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,可工作于各种恶劣环境。识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。vRFIDRFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签,技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签,操作快捷方便。操作快捷方便。vRFIDRFID标签根据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标标签根
3、据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。签、超高频电子标签和微波电子标签。v在图书馆领域,比较常用的在图书馆领域,比较常用的2 2种电子标签是:高频种电子标签是:高频13.56MHz13.56MHz和超高频和超高频(800-900MHz)(800-900MHz)的无源标签。的无源标签。 RFIDRFID技术概述技术概述3 RFIDRFID技术构成技术构成v标签标签(Tag)(Tag):由耦合元件及芯片组成,具有一定的存储空间,可存储有关物体的数据:由耦合元件及芯片组成,具有一定的存储空间,可存储有关物体的数据信息。每个标签具有唯一的电子编码,一般由芯片制造商
4、产生。信息。每个标签具有唯一的电子编码,一般由芯片制造商产生。v读写器读写器(Reader)(Reader):是读写标签信息的设备,可设计为手持式或固定式。:是读写标签信息的设备,可设计为手持式或固定式。v天线天线(Antenna)(Antenna):在:在RFIDRFID标签和读写器间传递射频信号标签和读写器间传递射频信号 。RFIDRFID技术概述技术概述4 RFIDRFID工作原理工作原理v当电子标签进入读写器天线所发射的电磁场时,会和阅读器天线形成耦合电路,标当电子标签进入读写器天线所发射的电磁场时,会和阅读器天线形成耦合电路,标签凭借感应电流将所接收到的查询信号及标签中的数据信息合成
5、一体,反射回签凭借感应电流将所接收到的查询信号及标签中的数据信息合成一体,反射回RFIDRFID阅读器。阅读器。vRFIDRFID阅读器接收到电子标签反射回的合成信号后,经其内部微处理器处理后即可获阅读器接收到电子标签反射回的合成信号后,经其内部微处理器处理后即可获得电子标签的唯一标识码及存储在芯片中的相关信息。得电子标签的唯一标识码及存储在芯片中的相关信息。 v电子标签与阅读器之间的通讯时序分为电子标签与阅读器之间的通讯时序分为 RTF(ReaderRTF(Reader TalkFirstTalkFirst) ) 和和 TTF (Tag TTF (Tag TalkTalkFirstFirst
6、) ) ,其中,其中TTFTTF比比RTFRTF的效率更高。的效率更高。RFIDRFID技术概述技术概述5 RFIDRFID标签分类标签分类vRFIDRFID标签分为被动标签标签分为被动标签(Passive tags)(Passive tags)和主动标签和主动标签(Active tags)(Active tags)两种。两种。v主动标签自身带有电池供电,读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。高,也称为有源标签。v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被动
7、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,比主动标签更小也更轻,读写距离则较近,也称为无源标签。寿命,比主动标签更小也更轻,读写距离则较近,也称为无源标签。 v目前图书馆用到的标签均为无源标签。目前图书馆用到的标签均为无源标签。RFIDRFID技术概述技术概述6 RFIDRFID频率划分频率划分目前有四种频率的标签在使用中比较常见。按照无线电频率划分为:目前有四种频率的标签在使用中比较常见。按照无线电频率划分为:v低频标签(低频标签(125125或或134.2134.2千赫)千赫)v高频标签(高频标签(13.5613.56兆赫)兆赫)v超高频标签(超高频标签(8
8、68868到到956956兆赫)兆赫)v微波标签(微波标签(2.45GHz2.45GHz)。)。 RFIDRFID技术概述技术概述7 低频低频LF RFIDLF RFID技术特点技术特点v低频低频 (Low Frequency) RFID(Low Frequency) RFID常见频段有常见频段有125KHz125KHz、135KHz135KHz等。是被动式电子等。是被动式电子标签,耦合方式为电感耦合。标签,耦合方式为电感耦合。v低频的最大的优点在于其标签受金属或液体的影响较小,读写设备价格低廉低频的最大的优点在于其标签受金属或液体的影响较小,读写设备价格低廉。但缺点是读取距离短、无法同时进行
9、多标签读取,信息量较低(一般存储。但缺点是读取距离短、无法同时进行多标签读取,信息量较低(一般存储容量在容量在 128 128 位到位到 512512位)。位)。v主要应用于门禁系统、动物芯片、汽车防盗器和玩具等。由于低频谐振频率主要应用于门禁系统、动物芯片、汽车防盗器和玩具等。由于低频谐振频率低,标签制作成本比其他频段高。低,标签制作成本比其他频段高。RFIDRFID技术概述技术概述8 微波微波RFIDRFID技术特点技术特点v微波微波(Microwave)(Microwave)频段范围为频段范围为 1GHz 1GHz 以上,常见的规格有以上,常见的规格有 2.45GHz2.45GHz、5.
10、8GHz5.8GHzv微波频段的特性与应用和超高频段相似,读取距离约为微波频段的特性与应用和超高频段相似,读取距离约为 2 2公尺,但是对于环公尺,但是对于环境的敏感性较高。境的敏感性较高。v微波标签的尺寸比较小,但液体对该频段信号的衰减更高,工作距离比超高微波标签的尺寸比较小,但液体对该频段信号的衰减更高,工作距离比超高频更小。频更小。v一般应用于行李追踪、物品管理、供应链管理等。一般应用于行李追踪、物品管理、供应链管理等。RFIDRFID技术概述技术概述9 高频高频HF RFIDHF RFID技术特点技术特点v高频高频(High Frequency)(High Frequency)常见频段
11、为常见频段为 13.56MHz13.56MHz。是被动式电子标签,耦合方。是被动式电子标签,耦合方式为电感耦合式为电感耦合, ,依赖的是电磁场中的近场磁场。依赖的是电磁场中的近场磁场。v高频传输速度较快,通常在高频传输速度较快,通常在100kbps100kbps以上,且可进行多标签辨识。以上,且可进行多标签辨识。v该频段的系统比较成熟,读写设备的价格较低。该频段的系统比较成熟,读写设备的价格较低。v高频标签的存储容量从高频标签的存储容量从 128 128 位到位到8K8K以上字节都有,而且可以支持很高的安以上字节都有,而且可以支持很高的安全特性,从最简单的写锁定,到流加密,甚至是加密处理器都有
12、集成。全特性,从最简单的写锁定,到流加密,甚至是加密处理器都有集成。v一般应用于身份识别、图书馆管理、产品管理等安全性要求较高的一般应用于身份识别、图书馆管理、产品管理等安全性要求较高的RFID RFID 应应用,目前该频段是唯一选择。这个频段中最大的应用就是我们所熟知的非接用,目前该频段是唯一选择。这个频段中最大的应用就是我们所熟知的非接触式智能卡。触式智能卡。vHF RFIDHF RFID技术在近距离的单品识别应用和技术成熟度方面比超高频更有优势技术在近距离的单品识别应用和技术成熟度方面比超高频更有优势,但用于远距离箱包级自动识别性能则较差。,但用于远距离箱包级自动识别性能则较差。v电磁场
13、在金属物理中会很快衰减,所以在金属的环境中,电磁场在金属物理中会很快衰减,所以在金属的环境中,HFHF的工作性能会大的工作性能会大大降低。大降低。RFIDRFID技术概述技术概述10 超高频超高频UHF RFIDUHF RFID技术特点技术特点v超高频超高频(Ultra High Frequency)(Ultra High Frequency)常见的频段有常见的频段有433MHz433MHz、868950MHz868950MHz。耦合。耦合方式为电磁波方式为电磁波, ,依赖电磁场的远场辐射,既包含磁场又包含电场。依赖电磁场的远场辐射,既包含磁场又包含电场。v超高频标签有主动式和被动式,被动式标
14、签读取距离约超高频标签有主动式和被动式,被动式标签读取距离约3 1 0 m3 1 0 m, 传输速率较快,传输速率较快,一般也可以达到一般也可以达到100kbps100kbps左右,天线可采用蚀刻或印刷的方式制造,成本相对较低。左右,天线可采用蚀刻或印刷的方式制造,成本相对较低。v超高频标签读取距离较远、信息传输速率较快,而且可以同时进行大数量标签的读超高频标签读取距离较远、信息传输速率较快,而且可以同时进行大数量标签的读取与辨识,特别适用于物流和供应链管理等领域,是目前箱包级自动识别应用的优取与辨识,特别适用于物流和供应链管理等领域,是目前箱包级自动识别应用的优先选择。先选择。v超高频的缺点
15、是在金属与液体的物品上的应用较不理想,电磁波能够被水等液体吸超高频的缺点是在金属与液体的物品上的应用较不理想,电磁波能够被水等液体吸收,也会被金属完全反射。收,也会被金属完全反射。v目前世界几个主要国家目前世界几个主要国家UHF RFIDUHF RFID频段划分:频段划分:中国中国 840840845MHz 920845MHz 920925MHz 925MHz 北美北美 902902928MHz928MHz欧洲欧洲 865865868MHz868MHz香港香港 865865868MHz 920868MHz 920925MHz925MHz台湾台湾 922922928MHz928MHzRFIDRF
16、ID技术概述技术概述11 超高频超高频UHFUHF技术发展技术发展:UHF Gen2:UHF Gen2vUHF RFID 860-960 MHzUHF RFID 860-960 MHz依赖的是电磁场远场辐射,既包含磁场又包含电场。依赖的是电磁场远场辐射,既包含磁场又包含电场。在在UHFUHF标签中响应的究竟是那种波则取决于标签天线和与阅读器之间的距离标签中响应的究竟是那种波则取决于标签天线和与阅读器之间的距离v从理论上来说:从理论上来说:vUHF Gen 2UHF Gen 2可以比可以比HFHF更容易和更高效地用于近场。更容易和更高效地用于近场。vUHFUHF系统就能够阅读系统就能够阅读HFH
17、F能够阅读的各种东西,包括液体和金属含量高的物品。能够阅读的各种东西,包括液体和金属含量高的物品。vUHF Gen 2UHF Gen 2在单品级应用使得其可以为供应链多带来更多的利益。在单品级应用使得其可以为供应链多带来更多的利益。v实际上,实际上,UHFUHF近距离的单品级应用的关键是如何控制近距离的单品级应用的关键是如何控制UHFUHF的近场,目前该项技的近场,目前该项技术还在不断发展及完善过程中。术还在不断发展及完善过程中。RFIDRFID技术概述技术概述12 各频段各频段RFIDRFID技术比较技术比较低频低频LFLF高频高频 HFHF超高频超高频UHFUHF微波微波工作频率工作频率1
18、25-135KHz125-135KHz13.56MHz13.56MHz800-900MHz800-900MHz2.4-5.8GHz2.4-5.8GHz耦合方式耦合方式电感耦合电感耦合电感耦合电感耦合电磁波电磁波读取距离读取距离1.2m1.2m1.2m1.2m4m4m15m15m抗冲突抗冲突不能不能能能能能-速度速度慢慢快快很快很快很快很快潮湿环境潮湿环境无影响无影响无影响无影响影响较大影响较大影响较大影响较大方向性方向性无无无无部分部分有有应用领域应用领域门禁系统、动物门禁系统、动物芯片、汽车芯片、汽车防盗器和玩防盗器和玩具具身份识别、图身份识别、图书馆管理、书馆管理、产品管理产品管理物流和供
19、应链管理、物流和供应链管理、箱包级自动识别箱包级自动识别行李追踪、行李追踪、物品管理物品管理、供应链、供应链管理管理RFIDRFID技术概述技术概述13 v低频低频LF RFID LF RFID 标准标准 ISO 11784/85,ISO14223ISO 11784/85,ISO14223v微波微波RFIDRFID标准标准 ISO 18000-4ISO 18000-4v高频高频HF 13.56MHz RFIDHF 13.56MHz RFID标准:标准:ISO/IEC 18000-3 ISO/IEC 18000-3 、ISO15693ISO15693、 ISO14443ISO14443v超高频超
20、高频UHF 860-960Mhz RFIDUHF 860-960Mhz RFID标准标准 ISO/IEC 18000-6A/6BISO/IEC 18000-6A/6B ISO/IEC 18000-6C ( ISO/IEC 18000-6C (相当于相当于 EPC UHF Class1 Gen2EPC UHF Class1 Gen2标准)标准) EPC (Electronic Product Code)EPC (Electronic Product Code)标准标准 (EPC C1(EPC C1、C2C2等等等等) )RFIDRFID技术标准技术标准RFIDRFID空中接口(通讯标准)空中接口
21、(通讯标准)14 vISO/IEC 15961-1ISO/IEC 15961-1,RFID- RFID- 数据协议数据协议 -应用接口应用接口vISO/IEC 15961-2ISO/IEC 15961-2,RFID- RFID- 数据协议数据协议 - RFID- RFID数据组件注册数据组件注册vISO/IEC 15962ISO/IEC 15962, RFID- RFID- 数据协议:数据编码规则和逻辑存储数据协议:数据编码规则和逻辑存储RFIDRFID技术标准技术标准RFIDRFID数据协议数据协议15 RFIDRFID在图书馆的应用标准在图书馆的应用标准ISO28560 (ISO28560
22、 (RFID in libraries)RFID in libraries) 于于20112011年年3 3月月3030日正式颁布实施(参见日正式颁布实施(参见 http:/biblstandard.dk/rfidhttp:/biblstandard.dk/rfid/ /), ,本标准分三部本标准分三部分:分:vISO 28560-1ISO 28560-1: 一般需求和数据元素一般需求和数据元素v本部分定义了图书馆本部分定义了图书馆RFIDRFID数据模型中可选择存储的数据模型中可选择存储的3131个数据元素,并对个数据元素,并对每个元素的表现形式、字符集及存储约束进行了说明,同时规定每个元素
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