新型RFID電子標(biāo)簽在大批量的計(jì)量器具上的群體識讀方式

張璨輝　陳向群　柳青

摘 要：使用傳統(tǒng)RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行大批量計(jì)量器具電子標(biāo)簽的群體識讀，容易因周圍電磁干擾而出現(xiàn)識讀盲區(qū)，從而導(dǎo)致標(biāo)簽的批量讀取效率降低。因此，該文在分析RFID電子標(biāo)簽在計(jì)量器具管理上的應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，提出了一種新型RFID電子標(biāo)簽，可以完成對大批量計(jì)量器具標(biāo)簽的群體識讀，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：新型RFID電子標(biāo)簽 大批量 計(jì)量器具 群體識讀方式

中圖分類號：G25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（c）-0013-02

通過設(shè)計(jì)計(jì)量器具物資標(biāo)簽批量 讀取算法，提高對大型物流物資的收發(fā)和計(jì)量效率。傳統(tǒng)算法采用中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)對計(jì)量器具物資標(biāo)簽批量讀取，當(dāng)標(biāo)簽容錯編碼不穩(wěn)定時，標(biāo)簽的批量讀取效率不高。提出一種基于RFID的計(jì)量器具物資標(biāo)簽批量讀取算法。首先對標(biāo)簽批量讀取數(shù)據(jù)的層次化融合，然后在加量器具終端實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整合，在標(biāo)簽批量讀取過程中，采取有效的物資標(biāo)簽批量識讀方式，可以使物資標(biāo)簽的讀取能力得到提高，繼而為大型物資物流收發(fā)提供更多的技術(shù)支持。而就目前來看，RFID技術(shù)在標(biāo)簽識讀和計(jì)量器具管理方面得到了廣泛的應(yīng)用，從而為計(jì)量器具的管理作出了一定的貢獻(xiàn)。因此，有必要對可以完成大批量計(jì)量器具標(biāo)簽群體識讀的新型RFID電子標(biāo)簽展開研究，從而為RFID技術(shù)的推廣應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

1 RFID電子標(biāo)簽在計(jì)量器具管理上的應(yīng)用情況分析

1.1 RFID電子標(biāo)簽在計(jì)量器具管理上的具體應(yīng)用

所謂的電子標(biāo)簽，其實(shí)就是RFID的俗稱，是一種利用射頻識別技術(shù)提高識別效率和準(zhǔn)確性的工具。利用該技術(shù)，可以在空間耦合條件下利用射頻信號實(shí)現(xiàn)信息傳遞，從而完成對標(biāo)簽信息的識別。所以，應(yīng)用該技術(shù)不需要人工干預(yù)識別工作，并且能夠在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行信息的讀取。在具體應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行計(jì)量器具的管理時，可以利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)對計(jì)量器具的使用管理和核查管理。而所謂的使用管理，其實(shí)就是進(jìn)行計(jì)量器具的檢定，需要進(jìn)行計(jì)量器的檢定時間和地點(diǎn)等信息讀取。相較于條形碼，RFID記錄的數(shù)據(jù)存儲信息量更多，可以包含標(biāo)準(zhǔn)器名稱、型號規(guī)格、準(zhǔn)確度等級和啟用日期等多項(xiàng)內(nèi)容的記錄，從而使數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確和可靠。而利用RFID技術(shù)進(jìn)行計(jì)量器具的核查管理時，收發(fā)員只要利用讀卡器識別送檢計(jì)量器具的電子標(biāo)簽，就能夠?qū)⒂?jì)量器具的信息讀取到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中，從而完成器具信息的核查工作[1]。此外，利用RFID技術(shù)，還能夠完成對檢定證書的管理。通過在檢定證書上黏貼電子標(biāo)簽，就能夠通過讀取標(biāo)簽信息了解證書類型、計(jì)量器具名稱和檢定結(jié)論等多種信息，從而通過與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息對比判定其真?zhèn)巍?/p>

1.2 RFID電子標(biāo)簽在計(jì)量器具管理上的應(yīng)用問題

相較于條碼技術(shù)，使用RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行計(jì)量器具的管理具有較大的優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)對器具信息的穿透性和無屏障識別，并且能夠在較遠(yuǎn)的距離進(jìn)行這些信息的讀取。但在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)時，利用該技術(shù)進(jìn)行計(jì)量器具的管理需要進(jìn)行原廠包裝的人工拆卸，并且將其放置到周轉(zhuǎn)箱中。因?yàn)椋褂肦FID技術(shù)進(jìn)行電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的批量采集，容易出現(xiàn)電子標(biāo)簽無法讀全的現(xiàn)象。而通過將計(jì)量器具轉(zhuǎn)移到周轉(zhuǎn)箱，可以提高該技術(shù)的識別率[2]。所以，一旦進(jìn)行大批量計(jì)量器具的管理，使用該技術(shù)還需要人工參與器具的管理，因此會導(dǎo)致計(jì)量器具管理效率降低。

2 新型RFID電子標(biāo)簽在大批量計(jì)量器具上的群體識讀方式

2.1 新型RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用原理

從工作頻率上來看，PFID系統(tǒng)可以被劃分成低頻、高頻、超高頻和微波這四種系統(tǒng)。而每個頻段的系統(tǒng)擁有不同的特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用范圍。其中，超高頻段的PFID系統(tǒng)具有快速閱讀和長距離讀取的特點(diǎn)，可以在大批量計(jì)量器具的供應(yīng)管理上得到應(yīng)用。而該種新型RFID系統(tǒng)硬件由三部分構(gòu)成，即天線、電子標(biāo)簽和閱讀器。在此基礎(chǔ)上，想要進(jìn)行系統(tǒng)的應(yīng)用，還要建立相應(yīng)的軟件管理系統(tǒng)，并且完成中間件以及數(shù)據(jù)接口程序的編寫[3]。為了進(jìn)行大批量計(jì)量器具的管理，可以使用無源、超高頻的電子標(biāo)簽，并且使用圓極化的天線和四天線閱讀器。而使用該閱讀器，可以在頻段輸出功率符合國際標(biāo)準(zhǔn)的背景下，完成對上百只以上的電子標(biāo)簽的快速、準(zhǔn)確識別，從而實(shí)現(xiàn)對大批量計(jì)量器具的管理。

2.2 新型RFID電子標(biāo)簽的群體識讀方式

2.2.1 電子標(biāo)簽封裝

在使用新型RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行計(jì)量器具的管理時，需要從市場上品種繁多的電子標(biāo)簽中選擇一款適合的電子標(biāo)簽。而電子標(biāo)簽主要由主芯片和天線構(gòu)成，需要根據(jù)計(jì)量器具的應(yīng)用要求進(jìn)行合適的電子標(biāo)簽的選擇，然后再完成電子標(biāo)簽的封裝。就目前來看，國內(nèi)外用于進(jìn)行計(jì)量器具管理的標(biāo)簽種類十分有限。因?yàn)?，?jì)量器具的需求量較大，從外形上來看又體積較小。所以，需要考慮電子標(biāo)簽的價格、大小、位置和形狀，從而滿足計(jì)量器具的應(yīng)用需求。同時，計(jì)量器具的外殼和面板多是由金屬材料制成，容易給電子標(biāo)簽的識讀帶來干擾，所以還要從性能和質(zhì)量等方面進(jìn)行電子標(biāo)簽的選擇。完成標(biāo)簽選定后，還需要確定標(biāo)簽的封裝形式。而合理確定標(biāo)簽的封裝形式，可以為之后使用標(biāo)簽提供便利。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，多選擇使用不干膠粘貼方式的電子標(biāo)簽。而為了使RFID打印機(jī)進(jìn)行標(biāo)簽ID信息的連續(xù)初始化，還需要選擇鏈?zhǔn)椒庋b方式。此外，為了進(jìn)行電子標(biāo)簽封裝速度的提升，也可以設(shè)置多臺RFID打印機(jī)，從而滿足計(jì)量器具的生產(chǎn)計(jì)劃要求。

2.2.2 電子標(biāo)簽信息寫入

在使用電子標(biāo)簽之前，需要進(jìn)行電子標(biāo)簽ID信息的初始化，并且在其中寫入新的信息。按照計(jì)量器具的屬性，可以進(jìn)行標(biāo)簽ID的預(yù)先編排，從而使每個標(biāo)簽的ID信息都是唯一的，并且保證該信息將伴隨標(biāo)簽的整個生命周期。而利用RFID打印機(jī)，就能夠逐一進(jìn)行標(biāo)簽信息的寫入。此外，為了確保數(shù)據(jù)信息的安全性，還要利用打印機(jī)進(jìn)行信息的加密處理，從而避免標(biāo)簽信息被誤讀或惡意改寫。

2.2.3 電子標(biāo)簽的粘貼

完成標(biāo)簽打印后，需要為每一個計(jì)量器具粘貼一個電子標(biāo)簽，從而使器具的身份得到明確。而該身份信息會伴隨計(jì)量器具的整個生命周期，需要在其出廠前粘貼好。在粘貼的過程中，需要使電子標(biāo)簽遠(yuǎn)離金屬，并且盡量處在與識別射線垂直的位置，從而提供標(biāo)簽的識別率。此外，在粘貼的過程中，需要使黏貼面保持光滑平整，從而避免標(biāo)簽的磨損或脫落。

2.2.4 計(jì)量器具標(biāo)簽的群體識讀

在進(jìn)行計(jì)量器具信息的識別錄入的過程中，可以通過安裝固定RFID閱讀設(shè)備實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽的群體識讀。具體來講，就是在計(jì)量器具出入的各個環(huán)節(jié)安裝固定式RFID閱讀設(shè)備，并且為設(shè)備配置多個圓極化天線。而天線應(yīng)該以兩個一組的形式分別設(shè)立在設(shè)備兩邊，從而形成一個標(biāo)簽的識別區(qū)域。在載有計(jì)量器具的車輛通過該識別區(qū)域的過程中，計(jì)量器具上的電子標(biāo)簽將能被閱讀器識別出來。而通過將計(jì)算機(jī)與閱讀器連接起來，就能夠?qū)⒆R別出的標(biāo)簽ID信息輸入到后臺資產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，從而完成對計(jì)量器具原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、高效采集。需要注意的是，由于天線采用的固定部署方式，并且其所處環(huán)境的電磁場分布固定，所以可能會出現(xiàn)因物品遮擋而無法讀全信息的現(xiàn)象。同時，電磁場的反射波和入射波的疊加，也容易形成一個盲區(qū)，從而使部分計(jì)量器具的標(biāo)簽無法得到識讀。所以，在識別區(qū)域和周圍，還要做好射頻的屏蔽，從而避免信息讀取受到干擾。為此，可以使用獨(dú)立運(yùn)行模式進(jìn)行射頻天線的運(yùn)行，并且使用封閉式剛性結(jié)構(gòu)構(gòu)建一個屏蔽室。同時，還需要使用傳動模組進(jìn)行天線位置和角度的控制。

2.3 新型RFID電子標(biāo)簽的群體識讀的實(shí)現(xiàn)

按照之前提出的新型RFID電子標(biāo)簽的群體識讀方式，電子標(biāo)簽進(jìn)入到RFID系統(tǒng)后，會接收閱讀器發(fā)送的射頻信號，然后憑借感應(yīng)電流進(jìn)行存儲在芯片中的 信息的發(fā)送。而閱讀器完成信息的讀取后，會將信息解碼并發(fā)送至中央信息系統(tǒng)。系統(tǒng)控制器會根據(jù)任務(wù)單信息啟動閱讀設(shè)備和滑動組件，然后將識讀信息傳送至數(shù)據(jù)庫。在屏蔽室內(nèi)，閱讀器和天線將安裝在側(cè)壁。同時，每個天線都會采用獨(dú)立運(yùn)行模式，并且會被固定在支架上。而天線支架則將被固定在滑軌平臺上，并且天線高度可以利用支架上的滑槽調(diào)節(jié)。在閱讀器工作的過程中，設(shè)備配備的兩組天線將輪流工作，工作時間間隔在5 ms，每組工作時間為100 ms。而每組的兩個天線將進(jìn)行電磁波的交替發(fā)射和接收，時間持續(xù)10 ms。在閱讀器安裝位置的底層和側(cè)面，需要進(jìn)行吸波材料的安裝，從而防止信號反射。而系統(tǒng)滑動模組由驅(qū)動器、電機(jī)、控制板和滑動平臺等多個結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可以利用軟件編程進(jìn)行該模塊的控制。在使射頻天線橫向移動的過程中，就能夠進(jìn)行屏蔽室內(nèi)的輻射模式和場域的改變，繼而改變計(jì)量器具所處的電磁環(huán)境。而利用空腔效應(yīng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)盲區(qū)的動態(tài)覆蓋，繼而使標(biāo)簽群體識讀的問題得到解決。

3 結(jié)語

總之，利用新型RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行大批量計(jì)量器具標(biāo)簽的群體識讀，可以提高大型物流物資的計(jì)量效率。所以，該文通過研究，提出了一種由天線、電子標(biāo)簽和閱讀器構(gòu)成的超高頻段的新型RFID系統(tǒng)，可以通過改變計(jì)量器具所處的電磁環(huán)境實(shí)現(xiàn)對電子標(biāo)簽信息讀取盲區(qū)的動態(tài)覆蓋，繼而實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的群體識讀。因此，該文對新型RFID電子標(biāo)簽在大批量的計(jì)量器具上的群體識讀方式展開的探討，可以為相關(guān)工作的開展提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙林，徐占河，章鹿華，等.箱式大批量射頻識別方法的研究與應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2014（9）：66-70.

[2] 潘秋娟，張?jiān)瀑F，孫希艷，等.基于RFID的中厚板成品物流標(biāo)識的應(yīng)用[J].中國冶金，2015（6）：44-48.

[3] 曹國瑞，解巖.基于RFID的計(jì)量器具物資標(biāo)簽批量讀取算法[J].科技通報(bào)，2015（8）：30-32.