RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例分析 - 如何選擇合適頻率設(shè)計(jì)RFID系統(tǒng)

　　3 案例分析

　　3.1 動(dòng)物跟蹤管理

　　動(dòng)物跟蹤和管理傳統(tǒng)上是采用低頻頻段的射頻識(shí)別技術(shù)，并且有國(guó)際規(guī)范規(guī)范編碼及空間信號(hào)接口，相應(yīng)的國(guó)際規(guī)范分別為ISO11784 和 ISO11785。由于高頻和低頻的射頻識(shí)別技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在國(guó)際上關(guān)于動(dòng)物跟蹤管理的頻段也存在著爭(zhēng)論。

　　支持采用低頻技術(shù)方案的理由主要有：

　　（1）事實(shí)上存在的國(guó)際規(guī)范，兼容性要求。

　　（2）如果采用單天線的解決方案，通常低頻系統(tǒng)比高頻系統(tǒng)的讀寫距離要大 20% 到 30%。因?yàn)榈皖l系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率低，所以標(biāo)簽芯片的功耗可以做到微瓦以下。

　　（3）雖然低頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率低，但是鑒于其信號(hào)的強(qiáng)壯性，在實(shí)際應(yīng)用中讀取效率并不低。

　?。?）低頻系統(tǒng)可以穿透動(dòng)物組織，是植入式的電子標(biāo)簽唯一的頻率選擇。

　　而支持高頻技術(shù)方案的理由主要有：

　　（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO11784 的動(dòng)物編碼方式完全可以實(shí)現(xiàn)在高頻和超高頻頻段的解決方案中，在應(yīng)用和系統(tǒng)的層面看來(lái)并不存在區(qū)別。

　?。?）由于頻率差異，低頻標(biāo)簽需要繞制繞線電感來(lái)構(gòu)成標(biāo)簽天線，制作標(biāo)簽的成本要高于高頻標(biāo)簽。高頻標(biāo)簽對(duì)于信用卡大小的尺寸來(lái)說，通常只須繞制 3 圈左右，而且可以采用低成本的印刷工藝。高頻標(biāo)簽的整體成本更低。這一點(diǎn)是公認(rèn)的事實(shí)。

　　（3）如果實(shí)現(xiàn)合理，高頻系統(tǒng)也能夠取得和低頻系統(tǒng)相當(dāng)?shù)淖x寫距離。而且高頻讀寫器可以通過門式天線來(lái)控制作用范圍，利于準(zhǔn)確而快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

　?。?）完備的抗沖突機(jī)制，可以快速而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)讀取。效率和準(zhǔn)確性都要高于采用低頻手持機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

　　（5）高頻的頻率使用已經(jīng)成為全球統(tǒng)一的規(guī)范，采用高頻系統(tǒng)在世界各地都不會(huì)面臨兼容問題。

　　編者更加支持在生豬等不需植入 RFID 的動(dòng)物跟蹤管理中采用高頻的技術(shù)方案。主要原因是基于系統(tǒng)的成本考慮。我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格和利潤(rùn)空間都非常低，在生豬等動(dòng)物跟蹤管理中硬件的消耗成本主要來(lái)自于標(biāo)簽。從降低這部分成本出發(fā)應(yīng)該采用高頻技術(shù)。

　　同時(shí)，考慮到生豬養(yǎng)殖等生產(chǎn)單位通常不具備寬帶連接電子標(biāo)簽上有可能不僅僅存放一個(gè)標(biāo)號(hào)信息，也可能存放一定的相關(guān)數(shù)據(jù)。而高頻解決方案中常見的存儲(chǔ)空間可以達(dá)到1k 位以上。其次，目前我國(guó)主要的 RFID基礎(chǔ)設(shè)施是基于高頻技術(shù)的，采用兼容的技術(shù)系統(tǒng)在安裝成本和可靠性等方面都是有優(yōu)勢(shì)的。

　　高頻技術(shù)從芯片、標(biāo)簽封裝、讀寫機(jī)具、系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)來(lái)看，我國(guó)擁有上百家供應(yīng)商，這一點(diǎn)是低頻技術(shù)不能比擬的。另外，在生豬管理等應(yīng)用中，并不需要植入式的電子標(biāo)簽，可以采用動(dòng)物耳標(biāo)的形式。當(dāng)然，在動(dòng)物跟蹤管理中采用高頻技術(shù)方案和傳統(tǒng)的高頻射頻系統(tǒng)還是有所不同的，需要在降低環(huán)境對(duì)操作距離的影響、專用讀寫設(shè)備開發(fā)方面開展研發(fā)工作，使得高頻的技術(shù)在操作距離和可靠性方面達(dá)到系統(tǒng)要求。

　　3.2 藥品管理

　　即使到2006年的今天，專家仍然認(rèn)為在消費(fèi)品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)物品級(jí)的跟蹤管理還是一個(gè)需要 3 到 5 年才有可能達(dá)到的目標(biāo)。但是，相對(duì)價(jià)值較高的藥品采用射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)單品管理已經(jīng)是正在發(fā)生的現(xiàn)實(shí)了。美國(guó)食品和藥品管理局（FDA）要求在2007 年實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品的單品全流程跟蹤和管理，實(shí)現(xiàn)從原料到家庭藥箱的全程管理。

　　對(duì)于藥品管理的單品管理而言，目前看來(lái)采用高頻技術(shù)更具有綜合優(yōu)勢(shì)，具體為：

　?。?）高頻和超高頻都是通過電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能量和信號(hào)的傳遞的，超高頻是通過電場(chǎng)來(lái)進(jìn)行能量和信號(hào)的傳遞的，系統(tǒng)一般工作在遠(yuǎn)場(chǎng)，對(duì)于相距很近的單個(gè)物品，標(biāo)簽的失諧會(huì)造成標(biāo)簽（物品）的漏讀。而高頻系統(tǒng)是工作在近場(chǎng)范圍內(nèi)的（即電磁場(chǎng)仍然是束縛在系統(tǒng)內(nèi)部的，并沒有形成電磁波發(fā)射出去）能量和信號(hào)是通過磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行的，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的標(biāo)簽?zāi)軌驕?zhǔn)確地進(jìn)行識(shí)別（當(dāng)然，作用距離僅僅在 1 米以內(nèi)），有更好地抗電磁干擾（ElectromagneticInterference，EMI）能力。

　?。?）液體和金屬的影響。高頻信號(hào)較超高頻而言在水中的衰減小，更適合用在含有液體的容器上，而藥品中有相當(dāng)一部分是液體形態(tài)的。

　?。?）存儲(chǔ)容量，高頻標(biāo)簽的存儲(chǔ)容量可以達(dá)到 8K 字節(jié)，因此可以在標(biāo)簽上存儲(chǔ)更多信息而實(shí)現(xiàn)一“移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)”而不僅僅是一個(gè)電子號(hào)碼。這在目前的超高頻解決方案上還沒有如此大容量的電子標(biāo)簽。

　?。?）高頻 13.56MHz 為國(guó)際通用的 ISM 頻段，沒有兼容性問題。而超高頻到目前為止全球還不是所有的地區(qū)都有相應(yīng)的射頻識(shí)別標(biāo)簽頻段可以使用。我國(guó)的超高頻頻段就在制定過程中。

　　4 總結(jié)

　　綜上所述，各個(gè)頻段的RFID 技術(shù)各有自身的特點(diǎn)。即使是在同一個(gè)頻段內(nèi)的射頻識(shí)別系統(tǒng)，其通信距離也是差異很大的。我們不能夠簡(jiǎn)單地認(rèn)為某一個(gè)頻段的射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作距離大于另一個(gè)頻段的射頻識(shí)別系統(tǒng)。而在實(shí)際選擇射頻系統(tǒng)時(shí)，需要考慮一個(gè)RFID 系統(tǒng)的整體成本，以及存儲(chǔ)器容量、安全特性等因素，根據(jù)這些來(lái)綜合選擇合適的RFID 頻段。