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计量自动化和智能化产品涉及的RFID技术是什么?

发布日期:2017-03-11

RFID技术

RFID(Radio Frequency Identification)技术,即无线射频识别,又称电子标签,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。


从概念上来讲,RFID类似于条码扫描,对于条码技术而言,它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签,利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。


从结构上讲RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。


组成部分及工作原理

一套完整的RFID系统, 是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量,用以驱动电路将内部的数据送出,此时Reader便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。


应答器:由天线,耦合元件及芯片组成,一般来说都是用标签作为应答器,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。


阅读器:由天线,耦合元件,芯片组成,读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式RFID读写器或固定式读写器。


应用软件系统:是应用层软件,主要是把收集的数据进一步处理,并为人们所使用。


制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统,导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准,这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题,并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。


RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解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),或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签),解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。


电子标签按照供电方式分:有源和无源两种。无源标签没有电源,采用感应起电产生的电流为标签供电。作用距离相对较短,但免换电池,特别适合于电力系统应用,也是目前市场应用的主流方向。


电子标签按照频率分:低频(125K)、高频(13.56M)、超高频(915M-48G)。采用超高频的无源电子标签,适合长时间粘贴在电力设备上,阅读距离远(5-8M),且群读效果优于其他频段。 


RFID技术的优势

RFID是一项易于操控,简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术。可自由工作在各种恶劣环境下:短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可以替代条码,例如用在工厂的流水线上跟踪物体;长距射频产品多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。射频识别系统主要有以下几个方面系统优势:


读取方便快捷:数据的读取无需光源,甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大,采用自带电池的主动标签时,有效识别距离可达到30米以上;


识别速度快:标签一进入磁场,解读器就可以即时读取其中的信息,而且能够同时处理多个标签,实现批量识别;


数据容量大:数据容量最大的二维条形码,最多也只能存储2725个数字;若包含字母,存储量则会更少;RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数10K;


使用寿命长,应用范围广:其无线电通信方式,使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境,而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码;


标签数据可动态更改:利用编程器可以向标签写入数据,从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能,而且写入时间相比打印条形码更少;


更好的安全性:不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上,而且可以为标签数据的读写设置密码保护,从而具有更高的安全性;


动态实时通信:标签以与每秒50~100次的频率与解读器进行通信,所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内,就可以对其位置进行动态的追踪和监控。


 RFID技术在电能计量体系中的应用

想要在我国现今社会发展阶段的电力企业中更加科学有效的应用RFID技术,相关电力信息计量体系的工作人员就要做好在电子标签的合理使用、电力计量信息初始化管理、标签的粘贴和有效识别等等一系列工作环节上的技术支持。


RFID技术在电力计量体系中的应用并不是一个单独存在的个体。RFID技术的有效应用,需要来自各个工作环节之间的配合和支持。


(一)合理使用电子标签,促进RFID技术的有效应用

在电能计量体系工作环节中,相关技术工作人员在使用电子标签之前,要对相应的电子标签信息做出严格的信息筛选和有效的数据信息分析。在对电子标签的位置、型号以及与其相对应的市场价格做出完整全面的数据信息统计和对比工作之后,再将电子标签应用到电力计量信息管理的工作过程之中。不能满足实际市场以及电力计量信息管理工作要求的电力标签,不仅不能有效的提升相关技术工作人员在电力计量信息管理工作上的工作效率,反而还会严重阻碍RFID技术在电能计量体系中的应用效果。


(二)RFID技术在ID信息初始化处理上的应用

站在宏观的考量角度,对相应的电力计量信息内容进行整体、全面的掌控。在有效确保ID信息初始化,能够保证有效满足电能计量体系的实际工作管理需求的基础上,更加合理的应用RFID技术,是对相关负责电力计量信息管理工作的技术人员最基本的要求。只有相关电力计量信息管理工作的相关工作人员,更好的掌握了RFID技术在ID信息初始化处理上的应用技巧,才能最终促进和保障RFID技术的应用,为我国电力计量信息识别管理工作带来更多的经济收益。保持ID信息与实际电力计量应用信息的高度一致,能够更进一步实现相应电子信息管理的安全性和稳定性。在更有效的防止信息泄露的等阻碍因素产生的基础上,最终实现我国电能计量体系的长久稳定发展。


(三)正确粘贴电子标签,有效防止信号干扰

电子标签粘贴方式的正确与否,是能够影响甚至直接决定RFID技术能否在我国电能计量体系中有效应用的主要因素之一。相关技术工作人员在粘贴电子标签的过程中,要正确掌握和理解相应电力标签上标注的主要信息。只有合理有效的电子标签粘贴方式,才能让RFID技术在电能计量体系的应用过程中,更有效的避免信号干扰对其产生阻碍影响。相关技术工作人员,必须将电子标签粘贴在相应射频识别的垂直区域之中。只有这样粘贴后的电子标签,才能更显著的提升射线电频对于相应电力计量信息的识别水平。在此基础之上,由于电子标签本身固有的灵敏度高、抗干扰性能低下的特点,在相应电子标签的粘贴过程中,最大限度的保持电子标签和重金属之间的距离,防止重金属对电子标签产生强烈的信号干扰,也是需要相关技术工作人员需要尤其注意的工作重点。


(四)合理控制电力计量信息内容,进行识别器批量识别

只有相关技术工作人员能够做到在将RFID技术应用到电力信息计量管理工作的过程中时,能够对相应的电力计量信息内容进行合理有效的掌控,才能最大限度的提升信息批量识别的工作效率。更多的安装射频信息接收天线,是能够更好的保证电力信息批量处理工作质量的有效管理途径之一。射频信息接收天线数量的大量增加,能够更加直接的提升数据传输的效率,最终实现RFID技术在电能计量体系中的应用价值。


总而言之,RFID技术在电能计量体系中的应用,是在我国社会经济、文化以及科学信息技术水平不断高速发展的带动和影响下产生的。对最大限度的保障我国电力计量信息管理的安全性和稳定性,具有显著的保障和促进作用。RFID技术在我国电能计量体系中的应用,是我国电力计量信息管理工作发展进程上的一大技术突破,将最终促进我国电力信息产业经济收益和工作效率的大幅度提升。


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