電子標簽及其應用

什么是電子標簽？

電子標簽(又稱應答器)是時下最為先進的非接觸感應技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。自從1998年,美國德州儀器( TI)和荷蘭飛利浦公司（Philip s)宣布開發出了一種廉價的非接觸感應芯片,到了2000年,國際標準化組織已把這種非接觸感應芯片寫入國際標準ISO15693。

　　目前,全球的許多公司都在進行射頻識別(Radio Frequen2cy Identification, RF ID)技術研究,并且將RF ID芯片即電子標簽嵌入其生產的產品中,用于商品的實時跟蹤、促銷及防偽。

　　Intellident公司是一家專門從事運用條碼和智能標簽進行數據追蹤的系統整合廠商, 2004年上半年,亞特蘭大的GeorgiaPa2cific公司就聯合其一起試驗,將RFID電子標簽嵌入其生產的瓦楞紙箱中。

　　芬蘭的一家公司也已經開發了一種粘在紙包裝上帶有天線的RFID電子標簽。將RFID 技術運用到物流管理、更能保證供應鏈管理的緊密聯合,從而提高生產效率、獲得極大盈利。

　　1　工作原理

　　電子標簽是數據信息的載體,通常由耦合元件(線圈、微波天線) 和用
于存儲有關應用標識信息的存儲器及微電子芯片組成。信息存儲器中的數據信息要通過閱讀器獲得,一臺典型的讀寫器包括高頻模塊(發送器和接收器) 、控制單元和耦合元件(天線) 。電子標簽根據其上有無電源可以分為有源電子標簽和無源電子標簽,根據內部使用存儲器類型的不同可分成只讀標簽和可讀寫標簽。通常,電子標簽沒有自己的供電電源,當其進入閱讀器的工作區域,天線接受到閱讀器發出的特定的電磁波,標簽上的線圈就會產生感應電流,在經過整流并給電容充電。電容電壓經過穩壓后作為工作電壓,此時閱讀器或標簽上的芯片完成數據修改、存儲功能。無源式電子標簽的好處就是它具有永久的使用期。

　　電子標簽是一種非接觸式自動識別技術,它通過射頻信號自動識別并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,與同是快速準確地確認追蹤目標物體的條形碼相比,電子標簽的優點如下:

　　1) 可以透過外部材料讀取數據(無可見性要求) ;

　　2) 防水、防磁、耐高溫,可以在低劣的作業環境下工作,使用壽命較長;

　　3) 可以嵌入或附在不同類型的產品上;

　　4) 讀取距離范圍有所提高,無須直線對準掃描, ;

　　5) 寫入數據的時間少,存儲信息量大;

　　6) 同時可以讀取多張卡,并且可以讀取運動中標簽上的信息;

　　7) 超薄和多種大小不一的外型,使其能封裝在紙張、塑膠制品( PVC、PET) ,可應用于不同場合,也可再層壓制卡。RF ID的倡導者認為,該技術正與電子供應鏈緊密聯系在一起,有望在未來幾年取代條形碼掃描技術。

　　2　電子標簽的獲得

　　印刷業在電子標簽的制作中扮演著重要角色,用導電油墨印刷電子標簽中的天線,可以大大降低RF ID電子標簽的制作成本。電子標簽生產的初期,將主要采用網版印刷的方法,但最終應該采用大量生產的方法,如柔版印刷和凹版印刷。制造天線線圈時采用的絲網印刷工藝介紹如下。利用此方法可將任意形狀的線圈直接印刷到一張嵌入薄膜上。使用的“印刷顏色”是所謂的聚合厚膜( polymer thick film - PTF) 。它由導電材料(如銀、銅、石墨)的粉末,液體溶劑( solvent)和作為加固劑的人造樹脂組成。干燥后嵌入薄膜上形成了一個經印刷成行的導電膠片。膠片的導電率會經過層壓之后降低,因為加熱和加壓效應會使混合粉末各顆粒之間的接觸點增大。將印刷線圈與一個芯片或是一個模塊連接起來,通常使用的焊接工藝對于聚合厚膜是無效的,有個方法就是采用Flip - Chip 工藝,即將未加外殼的芯片的壓焊點向下直接放置到線圈的連接位置上,通過導電粘合劑連接起來。目前,印刷廠和電子油墨制造者能生產出微處理能力接近100bit的電子標簽,足以能夠提供類似條形碼所提供的信息,如制造商,產品系列號和批號等。

　　采用絲網印刷技術獲得電子標簽中的天線,能夠大規模的進行生產,提高生產效率。然而,由于電子標簽制作工藝與傳統的標簽印刷不同,對于印刷企業而言,需要較大的設備投資、人力投資、員工培訓以及購買相應的配套軟件、開發工具、質量控制工具等等,因此,準入門檻較高,是一次挑戰。盡管如此,RF ID電子標簽印刷企業還是在不斷進行工藝的改進與創新,盡量降低印刷環節的成本,為RF ID 電子標簽的應用鋪平道路。

3　電子標簽在集裝箱循環使用中的應用

　　近幾年,電子標簽才在一些實際中應用,如流程工業物流管理、航空包裹管理、碼頭貨柜集裝箱管理等。目前,集裝箱的來源除了實際承運人的箱子、無船承運人的一部分箱子及貨主自備箱子外,其余為集裝箱出租公司的箱子。實際承運人可以是船公司,火車、汽車,飛機的所有人,他們控制這些運輸工具。無船承運人是在集裝箱運輸中,經營集裝箱貨運的攬貨、裝箱、拆箱、內陸運輸及經營中轉戰或內陸戰業務,但不經營船舶。我國航運市場上船公司對集裝箱的經營管理主要有以下3種方式:


　　1) 國內實力比較強的大的船公司通常在公司內部設立箱管部門,專門負責集裝箱的回收和管理。對于集裝箱的回收和管理的相關業務,船公司的箱管部門都是以船公司的名義對外建立相應的法律關系,以船公司自己的名義簽署集裝箱設備交接清單、收取壓箱費等。

　　2) 國外實力比較強的大的船公司,通常在中國內地的主要港口設立航運分公司,在航運分公司內部設立箱管部門,專門負責集裝箱的回收和管理。對于集裝箱的回收和管理的相關業務,航運分公司的箱管部門都是以航運分公司的名義對外建立相應的法律關系,以航運分公司的名義簽署集裝箱設備交接清單、收取壓箱費等。航運分公司實際充當了國外船公司在中國境內的集裝箱的經營人和管理人的角色。

　　3) 國內一些實力較小的船公司或國外一些實力較小的沒有在中國境內設立航運分公司的船公司,通常與國內船務或船舶代理公司簽署箱管協議,委托國內船務或船舶代理公司等單位負責在中國境內的集
裝箱的回收和管理。對于集裝箱的回收和管理的相關業務,國內船務或船舶代理公司的箱管部門都是以國內船務或船舶代理公司的名義對外建立相應的法律關系,以國內船務或船舶代理公司的名義簽署集裝箱設備交接清單,收取壓箱費等。國內船務或船舶代理公司實際上也充當了這些船公司在中國境內的集裝箱的經營人和管理人的角色。

　　如果按照理論上的集裝箱交接方式,每個流通負責部分都遵守原有的規則,那么集裝箱能夠得到及時回收,但是實際上并非如我們所愿,集裝箱回收不及時、造成集裝箱損壞的情況是存在的。比方說,如果貨物交接方式為CY - CY,即從承運人在裝貨港的集裝箱堆場至承運人在卸貨港的集裝箱堆場。如果嚴格按此規定執行,那么承運人應該在卸貨港的集裝箱堆場將集裝箱拆箱,將所運的貨物從集裝箱中掏出,然后將貨物交給收貨人或其委托的代理人。

　　但實際上,由于承運人的集裝箱堆場與收貨人倉庫往往有一段很長的距離,如果完全機械地按前述操作方法去做,必然給收貨人增加很多不方便。按照海運習慣做法,承運人或其委托的集裝箱的經營人或管理人,通常將裝滿貨物的完整的集裝箱交給收貨人或其委托的代理人,并且承運人或其委托的集裝箱的經營人或管理人還給收貨人或其委托的代理人幾天的集裝箱的免費使用期。由收貨人或其委托的代理人再將貨物運到收貨人的倉庫,但承運人或其委托的集裝箱的經營人或管理人為了確保集裝箱按期返回,前提是提箱人必須交付壓箱費,并簽發集裝箱設備交接清單,明確免費使用期限和還箱地點。有時提貨人沒有準時將集裝箱歸還到指定的場所,這就造成了許多的不便。

　　在集裝箱上使用電子標簽即以電子標簽系統作為集裝箱信息電子化的重要載體,將集裝箱箱號、生產廠家、擁有人等詳細信息輸入電子標簽,當貼有標簽的貨箱經過閱讀器時,標簽便將產品數據傳遞給閱讀器,閱讀器再將數據下載到中央處理器,生成集裝箱管理數據庫。這樣,集裝箱從出廠到最后卸貨其中的所有過程都可以被清楚地了解和把握,從而使集裝箱循環更加流暢,能夠幫助集裝箱回收部門及時了解集裝箱的動態,及時與貨主或代理人或租賃人保持聯系,聯系的方式可以是傳真或者網絡,避免由于長時間處于無人看管狀態而被荒廢,有效地提高了集裝箱的利用率。如果好幾個集裝箱的標簽發出的頻率和目標物體的頻率相同,可能會有沖突,所以又有了防沖突技術。因而要想準確及時獲得集裝箱的有關信息,還需要其他一些基礎技術包括數據庫技術、電子數據交換( EDI)技術和網絡技術等。

　　4　展望

　　目前我國的射頻識別技術還處于一個起步階段,在低頻和中頻產品應用上已有一定基礎,但在高頻領域基本沒有大規模成熟的應用案例;而且,電子標簽的使用,是與計算機信息管理系統、物流管理水平密切相關的。進入20世紀80年代,傳統物流已向傳統物流轉變,現代物流包括信息業、配送業、倉儲業、多式聯運業和商品交易業。

　　當前中國的物流管理中不同環節存在連接不良等現象,電子標簽的廣泛使用要考慮到這些因素。除此之外,電子標簽國家標準的制定,將最終影響著在全球銷售的我國產品在生產、物流配送、倉儲、零售、消費者、廢置整個生命周期內的活動。所以我國要在提高相關產業能力的同時,制定電子標簽國家標準,保證各廠家開發的電子標簽產品在容量、信息格式等方面一致性。中國無疑很快成為世界上電子標簽的最大消費市場,而且電子標簽有極大的發展潛力。電子標簽必將廣泛應用于商業、銀行、公共安全、航空、軍事等領域,并且范圍不斷擴大,逐漸滲透到老百姓的個人生活中。