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突破读取距离难题RFID使食品追溯更容易

发布时间:2021年08月19日    点击:[0]人次

突破读取距离难题:RFID使食品追溯更容易

随着RFID的飞速发展,高频RFID突破读取距离的瓶颈。凭借其读取距离大,成本低的优势,高频RFID技术使食品追溯更加容易。

通常我们认为按照绝大多数国家的无线电法规,非超高频(RFID射频快报注:900MHZ附近的免许可频段)RFID的工作范围只有一米。诚然,如果RFID标签安装有电池,它的工作范围会更大,这对于交通工具和拖车是可行的解决方案。然而,这些所谓的有源标签寿命有限,价格昂贵,相对较大并且容易损坏。这意味着应美国和欧洲零售巨头以及美国军方的要求,超高频被动标签已经成为食品的托盘和容器,以及其他产品的标准。

超高频RFID并不是对所有的食品都适合

虽然超高频RFID 的表现如此出色以至无所不能,实际上,当它最初用在奶牛耳朵上时,如果周围有水或者金属,会出现失常表现,无法准确预测。香港机场(RFID射频快报注:行李安装标签)和麦德龙(RFID射频快报注:食品安装标签)发现,当靠近水或者金属时,有时候识读器无法准确识读目标,甚至识读到的目标有可能是50米以外的令人意想不到的物体,这就有可能产生误读或者无法识读。在欧洲,军方和特权阶级阻止超高频无线电法规的通过,这些法规允许更高的能量和更大的带宽,这大大限制了试验中的识读器和标签之间的识读范围以及控制冲突的能力,从而使超高频问题更加复杂。虽然超高频系统自身正在改进,但传统的高频(13.56MHz)和微波(2.45GHz)系统最近有了巨大的进步,它们的工作范围更大,也更适合于追溯应用。

这些进步包括:

出现密码保护的高频标签,它们的工作范围可以控制,对水和金属的抵抗能力比超高频标签更强。主要的零售商都要求密码保护读写标签,这些以前只有超高频标签才能做到。

出现了扩大高频RFID工作范围的新方法,有时可以达到十米。

利用声表面波芯片来代替RFID标签中的硅芯片。这些芯片没有阈值电压,它们可以不利用附加传感器就感应温度,并且它们制造起来很简单。

密码保护高频标签

让我们来看一个例子,德州仪器刚刚为高频标签数据发布了一种密码保护,标准兼容的写入机制;推出了一种严格的质量控制嵌体制造工序;并为与食品相关的药物标签提供了一套独特的解决方案。

这解决了药品供应链的另一个难题:隐私。与零售业和包装消费品行业形成鲜明对比的是,制药行业达成了一个共识,一旦药物被消费者购买,药物的标签不应该无效(自毁)。实际上,鹊巢和其他食品公司已经表示,自毁性既不可行也不必要。已经大大改进的回收过程是药物标签的关键潜在受益之一,这要求回收的药瓶上的标签中保留信息。当然就会出现问题,不销毁标签将会使消费者的隐私容易收到攻击。药物的处方是极其敏感的个人信息,没有药费者喜欢当他们走出药店时,黑客从购物袋上盗取药品的名字。

密码保护写入功能提供了解决方案。在供应链中的每个地点,药物的产品信息和序列号都存储在标签内,直到药瓶抵达药店为止。在药店,产品信息被完全抹去,而序列号不做处理。从这以后,即使一个黑客成功的读取了标签,产品信息已经不复存在,剩下的只有序列号,而根据序列号完全不能辨别药品到底是什么。此外,在回收时,消费者把贴有标签的药瓶退回到药店,然后序列号被输入系统中来重新得到它的产品信息以确定它是否是真正的要回收产品。超市中的单品级的食品标签将会一直存在而不被销毁。IDTechEx发现30%的潜在利润要归功于更完善的回收制度,假冒产品的减少以及消费者的投资回报。

高频时更大的读取距离

Icelandic Fisheries成功的在装有湿度很大的鱼类的托盘及箱子上使用高频标签,由于读取距离只有1米,超高频不能正常工作,因此采用了信用卡大小的高频标签。 除此之外,高频标签在许多其他领域也非常受欢迎。也可能有人会说经营者的整个成本还不及高频系统运行的开销,比如说实现两米的读取距离时。但是,与超高频相反,高频标签的版税不高,而且产量巨大,这就促使规模经济效益实现。

高频时获取更大读取距离的方法

有许多可以实现更大高频读取距离的方法。世界最大的连锁超市之一麦德龙希望,如果可能的话,单品级标签能够采用同样的频率及标准系统。对于短距离智能货架,因为实际距离非常短,高频最为适合,这样可以对货物进行控制(RFID射频快报注:能够获得所达到的精确距离),因此将一个货物同其他货物区分开来没有任何的问题。而超高频标签可能会识别错误而且对于小的货物来说它实在太大了。 对于大的商品,麦德龙的方法并不是制作更大的高频标签,而是采用大的读写器天线,有点类似于商店里的防盗标签底座。日本的Maruetsu也曾用类似的方法使用高频标签在食品店对食品进行跟踪。

选择大标签

其他人主张用大的高频标签以及更为合适的读写器来实现。例如DHL邮政标签就是如此。由Denstron提供的该类标签测试非常成功,他们邀请供应商签署10亿美元的订单,这使得超高频托盘/货箱的处境相形见绌。(RFID射频快报注:另一点传奇之处在于,不可能有高频ISO标签,但ASK和许多公司对其表示支持) 。两米读取距离的大标签并不是一个新概念。例如,芬兰的UPM Rafsec现已长期销售其A5(也就是国内的7寸)大小、背面有序号的标签,用于马拉松运动。日本的Miyake也已量身定做了大量A5大小的标签用于铸管上,在13.56 MHz的频率下可以穿透两米的土壤进行识读。这些标签不使用芯片,就是一个“扫描射频”LC阵列,但是其薄片卷状天线是一样的。

更小的高频标签,更大的读取距离

然而在轴对轴生产工序中,面积是有限的,这些“大天线”解决方案显得太占地方。因此,任何其他的方法也十分有趣。例如,一家法国公司DAG-System-PYGMALYON公司的电子分部,从1998年就已经开始从事RFID系统的开发制作。拥有几项专利的PYGMALYON现已开发了一个唯一的并且非常具有创新的技术——13.56MHz频率下的“不受约束”探测,他们宣称最大的探测距离可达10米,可通过更大的区域或者空间(2D或3D),而不像超高频那样必须非常接近波源并且经常会出现读取不到的情形。天线能够在60立方米的空间内探测标签,该技术起初是为运动项目而设计的。比如曾用于罗马马拉松比赛中。对于几米的读取范围,DAG标签仍然很大,但是其他公司已经开发出所谓的不规则天线来减少标签的尺寸。能量收获方案也可以用来减小标签尺寸,这些用在大多数食品上的标签抗水能力也很强。

SAW RFID的突破

SAW(RFID射频快报注:声表面波)RFID已经存在了一段时间,数亿计的非RFID SAW应用于移动电话,呼机等等,其稳定性和低成本使其经受住了考验。SAW RFID第一次出现在加利福尼亚和挪威的非停路段收费处,但是数量很少,在加利福尼亚,轿车挡风玻璃中的SAW RFID被硅芯片RFID标签取代。在挪威,MicroDesign供应只读被动标签已经十几年。从此以后,它以Qfree为商标,专为非停路段收费站和其他设备出售基于硅芯片的主动读写设备和系统。实际上,到目前为止,没有人知道如何制作主动或读写SAW RFID。虽然达拉斯的RFSAW已经做了许多出色的工作来展示在没有额外传感器时,如何感知张力和温度。利用硅芯片和分离的传感器,两种功能都能实现,而且成本有限。例如,目前的家畜饲料只是用一定数量的温度监控RFID。

最高的产量,最低的成本?

然而,虽然SAW RFID的缺点是它仍使用易碎的芯片比如硅,但至少其工序步骤越来越少,要求越来越宽松。虽然目前市场还没有觉悟,但SAW RFID给出了承诺-比基于硅芯片的RFID成本更低。RFSAW已经在多个行业中建立了SAW RFID设备销售渠道,它也成为成立ISO 18000子标准的发动者。

SAW RFID的优势

SAW ID芯片的独特特点能够解决RFID的主要问题:

标签和识读器之间距离较大时可靠的识读;

克服液体和金属阻碍识读信号的问题,以及托盘的完全识读,这是一个极其重要的RFID能力。

在很多场合,SAW标签的读取范围非常大,以至于被动标签可以取代高成本,电池驱动的主动标签。

基于SAW的RFID系统自身就能够测量标签位置,运行方向,以及标签温度,这些使用与其竞争的技术很难实现。此外,SAW标签可以经受安全和安全相关的工序的考验,包括高温,高能量X-射线,或伽马射线杀菌,这些应用在食品或药片供应场合。

再来看一个例子,RFSAW Global声表面波标签集成一个成本很低的芯片与一个很小,成本很低的标签天线,这样在与基于IC的标签竞争时就有了成本优势。另外,通过把关键的信号处理功能模块比如多标签识读单元集成入识读器而不是标签,整体系统成本得到最优化。通过多址展频通信来实现必要的高速识读,这种识读具有更好的抗冲突性,以及与其他射频系统和RFID识读器的频谱兼容性。与超高频不同的是,它可以在全球合法的工作-不必等待欧洲,中国和其他无线电组织的审批。不管其他的交通工具和车辆,只考虑单品级的托盘和箱子,256位版本的出现是可能的而且将会远远高于标准。

其他公司开发SAW RFID

韩国的三星公司宣布它已经开始开发SAW无芯片RFID,很明显它们想降低成本,因为按照EPC Gen2标准,2006年按最大产量计算,每个标签中的硅芯片最低12美分,这对于大多数的单品级标签来说是不能接受的。德国的Thoronics成立了一个SAW设计工作室为客户设计SAW RFID标签。奥地利的Carinthian Tech Research (CTR)最近开发了一种新的被动RFID标签,能够承受和检测工程和工业环境中的温度,但不是RFSAW生产的那种高产量低成本标签。

主要会议

很明显,RFID在食品和牲畜跟

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