RFID原理与应用-第四章.ppt

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1、 RFID原理与应用 第 4章 第四章 RFID系统的实践策略 与方法 1.RFID系统成败的几个因素 2.RFID系统的现场因素 3.RFID系统的规划 4.RFID系统的设计 5.RFID系统的实施 1. RFID系统成败的几个因素 1. 系统硬件的选配不合适 2. 系统可行性的调查和验证不充分 3. 设备安装位置、场所不适当 4. 系统构成设计不合理 5. 系统设计数据流过大 成本效益分析 可行性分析 1-1 系统硬件的选配不合适 很多情况下 RFID系统失败的原因是没有很好地 选定系统合适的电子标签、读写器以及配套设 备上。在没有充分分析和验证业务需求、 RFID 对象物、使用形态和环

2、境干扰的情况下匆忙选 择低成本容易购买的硬件设备往往会导致整体 RFID系统的失败。 1-2 系统可行性的调查和验证 不充分 系统可行性大致分为两个部分，一个是成本 效益分析，如果没有合理的缜密的成本 效益 的预期，企业绝不会投入资金进行 RFID系统的 建设。另一个是技术可行性分析，如果没有经 过充分的现场实验和验证就进行系统设计就会 很危险， RFID的标签、读写器等设备很容易受 使用环境的影响，如果光凭厂家发表的性能指 标就进行系统设计和配置，则注定要导致系统 的失败。 1-3 设备安装位置、场所不 适当 RFID读写器位置或天线的方位、电子标签的粘 贴位置及粘贴方式等都对 RFID系统

3、的可靠性有 很大的影响，如果导致识读率偏低、误码率偏 高，则用户不会接受这样的 RFID系统。 1-4 系统构成设计不合理 天线和读写器的组合方式等系统构成会影响到 系统的识读率和误码率， RFID系统的对象物大 多是移动物体，其位置和方位会不停变化，譬 如如果一幅天线难以胜任可靠性要求，就可以 考虑改变系统的构成，增加另一幅天线，从物 品的左右两侧读取标签，会改善系统的识读率、 降低误码率。 1-5 系统设计数据流过大 如果电子标签的设计数据量大，会影响系统的 可靠性，特别是写入数据需要对存储器进行块 单位的消除和写入，时间要远远长于读取数据， 而管理物品大多是移动物体，在读写器作用范 围内

4、的时间有限，容易造成数据写入失败，应 尽量简化数据，缩短写入时间和读取时间。 2. RFID系统的现场因素 现场因素 1 RFID对象物 现场因素 2 RFID现场使用环境 现场因素 3 RFID现场作业方式 2-1 现场因素 1 RFID对象物 RFID对象物指的是直接粘贴 RFID电子标签的物 品。 RFID对象物的重要性在于对象物的构成材料， 特别是 RFID的通信质量易受金属、水气、温度 的影响。 2-1-1 现场因素 1 RFID对象 物 -金属物 RFID射频信号极易受金属的影响，如果把普通电子 标签直接粘贴到金属物品上，则完全不能读取标签 信息。如果碰到必须要把电子标签粘贴到金属

5、物品 的情况，可用金属专用电子标签或电子标签和 RFID 对象物之间添塞阻隔物。 2-1-2 现场因素 1 RFID对象物 -水气 RFID除了易受到水气（液体）的影响，特别是超高频段以上 通信。可采用在电子标签和 RFID对象物之间利用塑料、电木 等不易吸收水分的材料进行阻隔或标签悬空方式。 2-1-3 现场因素 1 RFID对象物 -温度 一些廉价的塑料加工的电子标签虽然在 - 30 50 条件下不会损坏，但和读写器 进行正常通信的温度可能是 0 50 ， 如果这种标签利用在冰箱或寒冷的北方地 区就会出现问题。因此非但要和标签、读 写器制造商确认产品的温度指标，而且还 要进行标签在各个流通

6、环节环境温度下的 性能验证。 2-2 现场因素 1 RFID现场使用环境 RFID系统使用环境的地板、墙壁、屋顶、周边仪器、周 围电波、空间构造等都可能对 RFID的通信产生影响和干 扰。这些影响因素的根源大致可分为以下两类： 1. 现场周围物体的电磁波反射 2. 周围仪器的电磁波发射 产生干扰的时候可用一些吸收电磁波的材料来遮 挡，也可以改变布局的方式来解决问题，无论如 何需要较高的技巧和丰富的经验。 2-3 现场因素 3 RFID现场作业方式 物流、仓储、生产制造线等都是流水线作业， 每个环节都有一定的时间限制，如果 RFID电子 标签的读写不能在固定短暂时间内完成，就会 影响流水线作业效

7、率。在这种情况下，就得考 虑改善电子标签和读写器的性能配置，也可以 考虑尽量简化读写数据，使得每一次通信的数 据长度缩短，提高速度。 2-4 RFID现场因素的调查 3. RFID系统的规划 实施 RFID系统首先要明确系统实施的业务目 标、分析技术可行性和成本 效益预期，对设 备提供商和系统实施商进行评估。所有的这一 切首先应从业务流程分析开始。 3-1 业务流程分析 导入 RFID系统的目的是实现业务的自动化和智能化。业务流程分 析的手法通常采用画业务流程图的方法。业务流程要分析业务的 每一个节点及流向。通过业务流程图，可以明确系统业务目标， 清楚地分解某个业务的技术节点，为进一步讨论和验

8、证每个技术 细节提供路线图。举例如下： 有一个连锁零售企业，以下是它的商品配送业务描述： 这个连锁企业的仓库每天早上收到公司总部发来的商 品配送指令，从仓库里分拣出要配送的商品，在下午 四点之前完成配送商品的捆包。捆包完的商品放入纸 箱按每个店铺进行划分放到货盘上。从下午四点开始 进行货物配送，离仓库较近的店铺当天送到，较远的 次日早上送到。 3-1-1 业务流程分析 -原业务 描述里我们可以分解出两种业务流程，即仓库出货流 程和零售店进货流程。 3-1-2 业务流程分析 -导入 RFID 仓库和店铺对商品配 送业务的核心要求是 商品品种、数量的准 确性和时效性，总部 可能更多考虑配送业 务的

9、总体运输成本， 虽然导入 RFID系统需 要一定投入，但会大 大提高仓库的商品分 拣准确性和店铺的进 货检查效率，进而节 省运输时间和成本。 HHT是手持终端（ Hand Held Terminal），这里 指的 HHT为进出货物检查 仪，具有 RFID、条形码 的读取功能、数据存储 能力、计算能力和通讯 能力。 3-1-3 业务流程中有关 RFID设备的 导入 3-2 可行性分析 有了业务流程图，下一步就可以进行可 行性分析。可行性分析大体上可分为技 术可行性分析和成本 收益的分析。成 本 收益的分析可在技术可行性分析之 后或同时进行。 3-2-1 可行性分析 -RFID技术可行性 分析 R

10、FID的技术可行性分析比起其他的业务系统要更加关注系统现场 因素的分析与评估。在分析现场因素的基础上首先制定 RFID硬件 设备的方案。 业 务 分 析+ 现 场 因 素 决 定 使 用 哪 个 频 段 ？ 使 用 无 源 还 是 有 源 标 签 ？ 选 定 读 写 器 、 电 子 标 签 硬 件 配 置 方 式 （ 天 线 的 组 合 方 式 等 ） 现 场 模 拟 测 试 通 信 距 离 识 读 率 、 误 码 率 读 写 时 间 可 满 足 系 统 要 求 ？ 可 行 方 案 之 一 No Yes 注：连锁零售企业的分析例子可参看教科书的图 4-7。 3-2-2 可行性分析 -成本收益核

11、算 4. RFID系统的设计 RFID系统的设计过程大致分为需求分析、概要 设计和详细设计。 需求分析需要在系统规划的基础上对业务流程 和用户需求进行更加细致的分析，将用户的需 求转化为完整的需求定义，再将需求定义转换 为相应形式的规格说明。需求分析决定系统的 基本功能、特点、属性，因此需要和用户一同 进行收集、编写、协商和修改。 4-1 RFID系统的设计 -需求分析要素 4-2 RFID系统的设计 -概要设计 1. 选择技术标准的依据是业务的需求和对标准的评估，如果 RFID 系统是企业或部门内部的封闭系统，就没有必要一定要采用国 际标准 ISO/EPC。 2. 设计软件结构的具体任务是将

12、一个复杂业务系统按功能进行模 块划分、建立模块的层次结构及调用关系、确定模块间的接口 协议及人机界面等。 3. 硬件结构的具体任务是确定 RFID标签、读写器、天线、网络设 备的具体型号、数量，设计它们的拓扑结构和数据接口。 4. 数据 结构设计 包括 RFID标签数据结构、中间件数据结构、应用 程序数据结构以及 数据库 的设计。 4-3 RFID系统的设计 -详细设计 详细设计是对概要设计的软硬件结构和 数据结构 的细化，是系统 开发人员和安装测试人员进行具体作业的依据。 1. 软件结构的细化：对软件系统进行详细的系统架构、模块算法设 计，制定处理单元之间的输入输出格式，设计具体的人机交互界

13、 面，等等。 2. 硬件结构的细化：设计读写器、电子标签安装配置的具体参数， 比如读写器天线的高度、方位、功率等，还包括硬件设备的设定、 电源配置、安装尺寸、辅助设备等。 3. 数据结构的细化：对标签、中间件、应用服务程序数据和数据库 进行确切的物理结构定义。物理结构主要指数据库的存储记录格 式、存储记录安排和存储方法。 4-4 概要设计和详细设计的区别举例 如果没有实际的系统设计开发经验，往往难以理解概要设计和详 细设计的区别，下面举一个数据结构设计的例子来说明。这是一 个管理学生个人信息的数据结构， a是概要设计的内容， b是对概 要设计的细化，不难看出，概要设计只要设计出数据的关键因素

14、就可，而详细设计要设计出详细的数据物理存储结构。 4-5 读写器安装详细设计举例 在 RFID系统的详细设计过程中，相对于其他系统费工费力的环节 是读写器天线的安装配置，配置几个天线、如何组合安装是影响 系统可靠性的关键问题。以下是物流分拣线的几种天线组合安装 方式的例子： 4-5 读写器安装详细设计举例 5. RFID系统的实施 RFID系统实施是一个复杂的工程，整体工程可分三个工程阶段： 第四章 习题 -1 1. RFID系统成败的几个因素是什么？请说出各 个因素的内容。 2. 从 RFID的特性考虑，什么因素极大地影响 RFID整体系统的效能？ 3. 结合实验，思考以下超高频（ UHF）

15、段 读取情景中（下图），哪一个通信距离最长？ 哪一个最短？请按通信距离的长短用序号排 序（ 答案在最后一页 ）。 第四章 习题 -2 4. 思考以下环境中（下图），超高频 （ UHF）段读取实验，哪一个通信距离最长？ 哪一个最短？请按通信距离的长短用序号排 序。假设房间大小、读写器天线设置条件不 变（ 答案在最后一页 ）。 第四章 习题 -3 5. 近年来一些大学图书馆里相继设置了智能书 架，上网查一下什么是智能书架，它给图书 管理提供什么样的便利？ 6. 每个人都有网上购物的经验，比如淘宝商城， 请你分析一下商家的业务流程。 第四章 实验 1. 完成金属物对高频、超高频 RFID通信影响的

16、实验。 2. 完成水气对高频、超高频 RFID通信影响的实 验。 第四章 习题 3.答案 习题 3的答案： 的情况下没有影响因素，通信距离最长， 的情况是直接粘贴到金属上，通信距离为 0， 的情况下通信受微弱的影响，的情况是受 水气的影响，通信距离受较大的影响。因此答 案是： 第四章 习题 4.答案 习题 4的答案： 是电波暗室，通信不受影响；工厂、物流中心因 为周围设备、仪器多，容易受干扰，通信距离会缩小； 挤满工作人员的办公室通信会收影响，但要比工厂、 物流中心干扰要小；没有隔断的新建办公室由于崭 新地板等的电波反射，有可能通信距离增大。因此答 案是： 注意：根据建筑物的构造、材质、周围设备等因素会影 响通信距离，实际工程中要进行实地测试。