《RFID简介》PPT课件

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第三章RFID简介1 教学目标以图解方式介绍基础运作流程及架构简单使同学了解RFID的基本原理从日常生活中的应用导入实体装置及概念2 大纲何谓RFID？RFID发展历史RFID组成组件与基本原理RFID组成组件RFID运作流程RFID基本原理RFID关键问题RFID分类以电池的有无区分以运作频率区分以标签可擦写性区分RFID特性RFID限制RFID应用小结3 何谓RFID？4 何谓RFID？无线射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一种无线识别技术，透过商品上的微芯片「卷标」，可将信息连至后端数据库里，用以识别、追踪与确认商品的状态可以透过无线射频(RF)读取到数值数据(ID)，统称RFID是一种内建无线电技术的芯片，芯片中可存放一系列信息，如：产品别、位置、日期等，其体积可做到极小，可随附于所要识别的实体上，并可以非接触的方式，快速、且大量地读写其内容数据最大的好处是能提高整体物品管理效率及节省人力成本，比目前条形码系统，有更高效率与弹性5 RFID为何这么热门？标签成本降低从美金1元降到50分价格在于卷标的数量（约200,000个标签）UHFRFID撤销管制规定本来只能在北美洲(N.A.)使用，而现在可以在欧洲及半个亚洲使用零售业巨头的未来保证与美国国防部要求Wal-Mart、Tesco、Metro与USDoD亚洲国家皆利用政府资源推广RFID工业日本、韩国、新加坡和台湾6 RFID发展历史7 RFID发展历史在二次大战之时（1950年代），RFID已为英国空军采用，用以侦测并确认前往机场的飞机是否为己方所有，避免己方战机遭到误击之可能；用的是长距离的主动式RFID，直到目前的飞机航安系统仍使用RFID做识别8 RFID发展历史（续）1970年末期，美国政府透过LosAlamos科学实验室将RFID技术转移到民间；RFID技术最先在商业上的应用是在牲畜身上1980年，美国与欧洲的几家公司开始着手生产RFID标签；今日来讲，RFID技术已经被广泛应用于各个领域9 RFID发展历史（续）2005年，对于物流业与零售业者而言是一个技术和管理的转折点，全球百货零售业龙头沃尔玛(Wal-Mart)宣布，将要求旗下前一百大供货商采用RFID系统；根据Wal-Mart的估计，倘若所有的供货商和所有Wal-Mart的分店全面采用RFID标签，每年将可节省84亿美元，削减5%的公司存货以及降低7%管理仓库的人事成本10 RFID发展历史（续）11 RFID组成组件与基本原理12 电子标签(Tag)读取器(Reader)/天线(Antenna)应用系统(ApplicationSystem)-信息系统/后端数据库系统RFID组成组件应用系统读取器电子卷标wire/wireless天线13 RFID组成组件（续）电子标签内含微细的芯片(Chip)及天线通常以电池的有无区分为被动式、半被动式和主动式三种类型被动式标签是接收读取器所传送的能量，转换成电子卷标内部电路操作电能，不需外加电池，可达到体积小、价格便宜、寿命长以及数字数据可移植性等优点内存空间从16位到512K字节以上14 RFID组成组件（续）电子标签细部构造IC芯片电容器天线15 RFID组成组件（续）读取器接收主机端的命令，对于储存在标签的数据以有线或无线方式传送回主机，与应用系统结合使用利用电磁波传递能量与讯号，电子卷标的识别速率每秒可达50个以上内含控制器(Controller)及天线，如果读取距离较长，则天线会单独存在有些RFID设备可以将数据写入电子卷标中，称为写入器(Writer)；同时具备读取和写入功能的设备就称为读写器(Reader/Writer)16 RFID组成组件（续）读取器细部构造17 RFID组成组件（续）读取器外观18 RFID组成组件（续）天线负责无线电讯号的感应应用系统RFID应用系统结合数据库管理系统、计算机网络与防火墙等技术，提供全自动安全便利的实时监控系统功能相关整合应用包括航空行李监控、生产自动化管控、仓储管理、运输监控、保全管制以及医疗管理等19 RFID运作流程卷标是一种被动的回信装置，当系统启动时，由读取器产生特定频率的无线电讯号，激发卷标内部芯片中的程序，进而产生射频电波，并将内存中的识别码(IDCode)传回读取器，再经由译码之后，由主控计算机进行判别，完成识别功能读取器在于传送数据和能量，然后激化卷标并读取卷标数据一个读取器可读取多个不同标签读取器由系统频率产生器产生工作频率，接着微处理器产生要送至卷标的讯号给调变电路，调变电路把讯号调变成载波，送给射频功率晶体，最后由天线将无线信号发给卷标天线接收卷标所回复的数据后，传送至接收器解碼后，再送至上层的控制器，由控制器将译码后的数据传给数据库及计算机等外部装置，若属加密的系统，也一并作加解密处理20 RFID运作流程（续）读取器天线标签））））（（（（应用系统1、读取器透过天线送出一定频率的射频信号2、当标签进入无线范围时产生感应电流而获得能量，向读取器送出ID码等讯息3、读取器采集讯息并译码4、读取器将讯息/数据送至应用系统主机进行处理21 RFID基本原理EAS系统之1-BitTransponder(询答器)含芯片之n-BitTransponder感应耦合(InductiveCoupling)电磁反散射耦合(ElectromagneticBackscatterCoupling)近耦合(CloseCoupling)序列式Transponder22 RFID基本原理（续）感应耦合似变压器原理，利用高频的交变磁场实现耦合，适用于低频(近距离)RFID系统整流器微控制器-频率-内存调变感应器电子卷标控制器RF收发器计算机接口读取器读写数据RF））））交变磁场（（（（23 RFID基本原理（续）电磁反散射耦合同雷达原理，由读取器散射之电磁波，碰到目标物后反射，并带回目标信息，适用于高频（远距离）RFID系统，例如目前UHF频段运作之EPC标准读取器电子卷标24 RFID基本原理（续）近耦合利用于卷标嵌入读取器中的装置（如智能卡），透过电容器连接而不需接触读取器电子卷标25 RFID关键问题26 RFID关键问题读取率／正确率讯号干扰讯号衰减／读取距离／读取角度处理速度电力来源27 RFID分类28 以电池的有无区分被动式(Passive)卷标由读取器传送的无线电讯号进行充电，来响应相关信息半被动式(Semi-passive)标签上有电池，当有事件触发时可提供电力给标签，以增加读取距离、运算能力或效率主动式(Active)卷标上有电池，可由卷标主动传输射频信号29 被动式／半被动式／主动式标签之特性卷标型态被动式半被动式主动式电力来源来自读取器少部分来自读取器，大部分来自本身来自本身是否具备电池无有有所需来至读取器之讯号大小强中弱通讯距离可达3~5米，但通常会少于大于5米最高可达100米以上通讯方式接收读取器传来的电磁波，产生运作时需要的电能，再将数据或讯号回传内含电池，主动侦测周遭有无读取器发射的呼叫信号，并将自身的数据传送给读取器价格低高最高尺寸小中大应用动物芯片、智慧卡、防盗及门禁管理等军事、医疗、运输管理等30 以运作频率区分低频(LowFrequency,LF)：30~300KHz高频(HighFrequency,HF)：3~30MHz超高频(UltraHighFrequency,UHF)：300~3000MHz微波(MicroWave)：2.45~5.8GHz所使用运作频率会影响读取距离31 运作频率比较表频段低频9-135KHz高频13.56MHz超高频300-1200MHz微波2.45或5.8GHz优点此频段在绝大多数的国家属于开放，不涉及法规开放及执照申请的问题。1.高接受度的频段2.在绝大多数的环境都能正常运行1.读取范围超过1.5公尺2.不易受天候影响超过1.5公尺的选取范围缺点读取范围受限制(在1.5公尺内)1.金属物品附近无法正常运作2.读取范围在1.5公尺左右1.频率太相近时会产生同频干扰2.在阴湿的环境下会影响系统运作1.复杂的系统开发流程2.在现今环境不被广泛使用应用1.畜牧或宠物的管理2.门禁管理、防盗系统1.图书馆管理2.货板追踪3.大楼识别证4.航空行李标签或电子机票1.工厂的物料清点系统2.卡车与拖车之追踪高速公路收费系统资料来源：ForresterResearch,Inc.32 ISO标准之频段、特色与应用频段ISO对应标准特色典型应用低频125kHz135kHzISO18000-2TwoType被动式通讯距离<1米Tag厚度最厚读取速度慢金属及水之阻挡影响最小易有环境噪声干扰无法制成贴纸形状门禁系统动物识别存货控制汽车芯片防盗锁高频13.56MHzISO18000-3TwoMode被动式通讯距离<1米金属及水之阻挡影响次小读取速度中等Tag天线制作容易可制成贴纸形状门禁系统智慧卡悠游卡特高频433MHzISO18000-7主动式通讯距离最长(可达100米)较不受阻挡物影响Tag有电源管理问题Tag尺寸略大货柜电子锁车队管理铁路车厢监控道路收费系统物流管理停车场管理超高频860-950MHzISO18000-6TwoType被动式/半主动式通讯距离长（被动3～5米、半主动可达10米）直线前进特性次强受水分影响被动式整体特性适合物流业应用极高频(微波)2.45GHzISO18000-4TwoMode被动式/半主动式通讯距离长（半主动可达15米）Tag尺寸最小直线前进特性最强，易受金属及水之阻挡影响半主动式适合读取速度快之电子卷标最易受水分吸收影响33 RFID频率/距离效能比识别距离(公尺)频率34 以标签可擦写性区分只读(ReadOnly,RO)可擦写(Read/Write,RW)一写多读(WriteOnceReadMany,WORM)35 RFID特性36 RFID特性可重复读写可一次读取多个微型化／形状多样化耐磨损／耐环境性重复使用性非可视／穿透性数据记忆容量大37 条形码与RFID的优缺点比较功能条形码BarcodeRFID读取数量条形码读取时只能一次一个可同时读取多个RFID卷标数据远距读取读条形码时需要光线RFID标签不需要光线就可以读取或更新数据容量储存数据的容量小储存数据的容量大读写能力条形码数据不可更新电子数据可以反复被覆写(R/W)读取方便性条形码读取时需要可看见与清楚标签可以很薄，若隐藏在包装内仍然可以读取数据数据正确性条形码需要靠人工读取，有人为疏失的可能性RFID卷标可传递数据作为货品与保全坚固性当条形码污秽或损坏将无法读取，即无耐久性RFID标签可在严酷、恶劣与肮脏的环境下仍然可读取数据高速读取移动中读取有所限制可进行高速动读取38 RFID限制39 RFID发展限制因素标准技术可靠度专利兼容性电波频谱标准未定成本隐私权40 RFID成本标签被动式：US$0.20~$0.40主动式：US$10~$50读取器被动式(UHF)：US$500~$3,000主动式：读取器+“Signposts”41 RFID成本（续）计算机、网络、数据库……等训练（委派或外包：US$10,000for1~2weeks）Forrester研究估计（花费$1.2亿在消费者与产品之公司）$128,000在咨询和整合上$315,000在内部项目团队上$80,000在标签和读取器测试上42 RFID应用43 RFID应用物流管理：航空运输的行李识别，存货、物流运输管理自动控制：汽车、家电、电子业之分类、组装、品管、生产医疗应用：医院的病历系统、危险或管制之生化物品管理门禁管制：人员出入门禁监控、管制及上下班人事管理动物监控：畜牧动物管理、宠物识别、野生动物生态的追踪物料管控：工厂的物料盘点、物料控制系统质量追踪：成品质量追踪、回馈44 RFID应用（续）资源回收：栈板、可回收容器等管理防盗应用：超市的防盗、图书馆或书店的防盗管理防仿冒：名牌提包、衣服、金门高梁废物处理：垃圾回收处理、废弃物管控系统交通运输：高速公路的收费系统、捷运悠游卡联合票证：联合多种用途的智能型储值卡、红利积点卡危险物品：枪枝管制45 RFID应用（续）46 供应链商品包装箱货板货柜运输(货轮/交通工具)47 生产线料件控管－料车追踪48 机房设备控管49 追踪管理家畜鲑鱼宠物学校公园或游乐场50 门禁/存取管制(1/2)建筑物滑雪渡假村海关(出入境)货柜51 门禁/存取管制–海关(2/2)52 行李识别全球航空运输协会列出全球机场RFID应用计划80家全球最繁忙的机场将在5年内采用RFID标签追踪和处理包裹，该措施预计每年能为航空业节省7亿美元。当项目的第一个5年计划结束后，80家机场采用了RFID标签，预计节省2亿美元。53 医疗照护(1/3)药品、器材管理患部确认远程医疗利用信息技术从一个遥远的地方为患者提供便利的医疗诊断、咨询及治疗服务。虚拟的会诊实时信息访问跨各医院、诊所和保健机构进行数据整合54 医疗照护(2/3)器材管理药物电子病历血袋手术位置55 医疗照护(3/3)56 交易加油(ExxonMobilSpeedPass)信用卡(MasterCardPayPass)收费站(IllinoisTollwayI-Pass)PowerPay57 交通ETC车牌交通督导和最佳路线电子地图58 购物59 RFID不同层次应用之效益（资料来源：工研院系统中心）强化贸易伙伴关系产业运筹竞争力提升国家安全与国际角色提升运筹安全及工业之带动产品栈板转换供应链VMI补货生产规划物流中心收货作业验货与上架存取控制与储存实时ATP库存防止产品失窃需求/供应规划下包/在包装可视性拣货、包装与出货计数循环盘点库存交付与保有管理商品货架上促销与标价防止产品失窃付款(帐)扫读消费者告知产品研发WIP库存途程(Routing)产品组装老化/质量控制MRP产能规划产品分类产品招回/保固作业ItemTaggingContainerTaggingPalletTaggingCaseTagging时间高低机会与效益增加与交易伙伴合作、分享的程度60 小结61 小结依照各种不同的环境与情况挑选适合的RFID类型在RFID导入前须评估是否能在导入后增加效益如何利用RFID结合不同领域，成为更多有帮助的应用是可讨论的议题RFID在未来将会慢慢融合到我们的日常生活中，但其安全性和隐私权的保护还是需要多方的考虑62 补充63 标签级别级别性质特点零级被动识别只可读一级被动识别可读取，可写入一次二级较一级增加功能可重复读写，具加密三级内有电池二级功能，较长通信距离四级主动标签三级功能，主动沟通五级可读取其它标签四级功能，可当读取器64 RFID在管理上的运用取代条形码货物运输航空公司行李运输及安全管理军事应用与后勤补给物流与供应链管理图书馆管理医疗流程管控药剂用量与正确性管理医疗院所接触史追踪管制系统住院病人的行动管理废弃物管理研拟中的应用……65 日常生活数位便利贴智能家电66 运动(1/2)Casio运动护腕67 运动(2/2)Nike与AppleiPod合作设计了装有RFID感应芯片的慢跑鞋Adidas的AdistarFusion除了上述功能外，还能测量心跳68 危险控管电子手铐精神科病患失智老人和加护病房病人追踪管制69 防伪欧盟中央银行欧元纸钞的试验计划欧盟中央银行并和其它国家的中央银行接触，探讨在现有纸钞加密的可行性具备内嵌RFID功能的纸币，将可追踪其整个被使用的流程，将是人类发行纸币以来的大变革官方文件打击伪造（护照、身分证等）70