RFID：網(wǎng)印業(yè)者的新機(jī)遇

無線射頻標(biāo)識RFID，是近年來電子信息技術(shù)在應(yīng)用方面的重要成果之一，尤其是近兩年國際標(biāo)簽展會上的不斷出現(xiàn)，更引起了國內(nèi)有關(guān)行業(yè)和企業(yè)的重視。它的發(fā)展和應(yīng)用對網(wǎng)印界來說也是一個新的發(fā)展機(jī)遇。最近，科技部等十五部委聯(lián)合發(fā)表了"中國射頻標(biāo)識(RFID)技術(shù)政策白皮書"，更為我國無線射頻標(biāo)識RFID技術(shù)與產(chǎn)業(yè)在未來幾年的發(fā)展，提出了系統(tǒng)性指南。
 
一､RFID簡介

RFID是英文Radio Frequency Identification的縮寫，中文稱為無線射頻標(biāo)識､感應(yīng)卡､電子標(biāo)簽､射頻標(biāo)簽等，是非接觸式自動識別技術(shù)的一種。其特點(diǎn)如下：

1.數(shù)據(jù)的讀寫功能。RFID標(biāo)簽通過讀取器，不需要直接接觸，就能讀取信息，并傳送到數(shù)據(jù)庫。它一次可以讀取多個標(biāo)簽，還可將物流狀態(tài)寫入標(biāo)簽，供下一段物流處理的讀取判斷之用。

2.小型化和多樣化。RFID在讀取上不受尺寸大小和形狀的限制，不需要為了讀取精確度而配合特定的紙張､固定的尺寸及印刷品質(zhì)。此外，RFID標(biāo)簽更可以向小型化､多樣型發(fā)展，以滿足不同類型產(chǎn)品的要求。

3.耐環(huán)境性好。紙張等標(biāo)簽沾上臟污，就會看不清楚，丟失信息，但RFID標(biāo)簽對水､油和有機(jī)溶劑及其它臟污物卻有很好的忍耐性和抗御能力，它在黑暗中和被污染的環(huán)境下，也可以讀取數(shù)據(jù)。

4.可重復(fù)使用。由于RFID為電子數(shù)據(jù)，可以反復(fù)被讀出､寫入，因此可以回收標(biāo)簽，重復(fù)使用。如果是被動式標(biāo)簽，不用電池就可使用，還省卻了維護(hù)保養(yǎng)的麻煩。

5.有穿透性。RFID標(biāo)簽若被紙張､布料､木材､塑料等非金屬､不透明物質(zhì)遮擋､包覆，信息可照樣傳輸，不受影響。

6.數(shù)據(jù)的記憶容量大。隨著社會不斷發(fā)展，未來物品所需要攜帶的信息量也越來越大，這是傳統(tǒng)標(biāo)簽所無法勝任的，這種攜帶大容量信息的任務(wù)，只有RFID標(biāo)簽?zāi)軌騽偃巍?/P>

二､基本原理

最簡單的RFID系統(tǒng)是由標(biāo)簽(Tag)､讀取器(Reader，也稱為閱讀器)和天線(Antenna)三部分組成。工作時，讀取器通過天線發(fā)射無線電信號給標(biāo)簽，而標(biāo)簽通過自己的專用天線接收此信號，利用從信號中得到的能量，來激活啟動芯片工作。芯片啟動后就可進(jìn)行讀出､寫入的數(shù)據(jù)操作。讀取器可把通過天線得到的標(biāo)簽芯片中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過譯碼，送往主計(jì)算機(jī)。RFID系統(tǒng)工作的基本原理如圖1所示。

天線是標(biāo)簽與讀取器收發(fā)信機(jī)之間的聯(lián)接"管道"，通過天線來控制系統(tǒng)信號的獲得與交換。根據(jù)不同的使用場合，天線被做成多種多樣。讀取器可以是手持式的，也可以是固定式的，它發(fā)出的無線電波，根據(jù)其功率和選用頻率不同，在幾厘米到幾百米甚至更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)均有效。

RFID 標(biāo)簽的核心部分是發(fā)射機(jī)的應(yīng)答器(Transponder)，它能夠接收并發(fā)送信號，一般被做成低功率的集成電路，與外部的電磁波或電磁感應(yīng)相互作用，產(chǎn)生RFID標(biāo)簽工作時所需要的能量并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)射機(jī)的應(yīng)答器包括只讀存儲器(ROM)､隨機(jī)存儲器(RAM)和用于數(shù)據(jù)存儲的非易失性可編程序存儲器(Non-Volatile ProgrammableMemory)。其中，非易失性可編程序存儲器的數(shù)據(jù)存儲取決于裝置的類型與復(fù)雜性；只讀存儲器用于寄存安全數(shù)據(jù)與非易失性可編程序存儲器的操作系統(tǒng)指令；隨機(jī)存儲器則用于存儲非易失性可編程序存儲器的質(zhì)詢與響應(yīng)過程中的暫時數(shù)據(jù)。

三､分類

RFID標(biāo)簽分類的方法很多，舉例如下：按結(jié)構(gòu)分，有主動型､半主動型､被動型。被動型結(jié)構(gòu)最簡單，由天線和芯片組成，其工作能量來自天線接收到的讀取器發(fā)出的電磁波信號，因而成本也最低。主動型和半主動型標(biāo)簽則需要電源來獲得更高的工作頻率，或用以記錄傳感器數(shù)據(jù)的能量，這類標(biāo)簽功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

按供電方式分，有有源卡和無源卡。有源卡是指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用距離較遠(yuǎn)，但壽命有限，體積較大，成本也較高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作。無源卡內(nèi)無電池，它是依靠波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源，為卡內(nèi)電路供電，其作用距離比有源卡短，但壽命長，且對工作環(huán)境要求不高。

按載波頻率分，有低頻射頻卡､中頻射頻卡､高頻射頻卡。低頻射頻卡的頻率有125kHz和134.2kHz兩種，用于短距離低成本場合，如門禁控制､動物監(jiān)管､貨物跟蹤等。中頻射頻卡的頻率為13.56mHz，也用于門禁控制和需要傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)。高頻射頻卡的頻率有433 mHz､915 mHz､2.45GHz､5.8GHz等，主要用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高，主要應(yīng)用于火車監(jiān)控､高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中。按作用距離分，有密耦合卡(作用距離小于1cm)､近耦合卡(作用距離小于15cm)､疏耦合卡(作用距離約為1m)､遠(yuǎn)距離卡(作用距離為1~10m，甚至更遠(yuǎn))。

按功能來分，有只讀式和讀寫式，只讀式標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息不能改變，但通?？梢远啻巫x??；而讀寫式標(biāo)簽允許用戶根據(jù)需要更改已經(jīng)寫入的數(shù)據(jù)信息。
            
四､與條形碼的區(qū)別

一般說來，RFID 標(biāo)簽與條形碼兩者有相似之處，其目的都是要快速､準(zhǔn)確地確認(rèn)目標(biāo)物體，主要區(qū)別是有無寫入信息和更新內(nèi)存的能力。條形碼的內(nèi)存不能更改，RFID標(biāo)簽則可以寫入信息和更新內(nèi)存，同時，其標(biāo)簽信息是由無線電波傳輸，不僅能作用于視野之內(nèi)，只要在接受器的作用范圍內(nèi)，看不見的目標(biāo)也能被讀取；而條形碼必須在視野之內(nèi)才有作用。另外條形碼還有其它一些缺點(diǎn)，如標(biāo)簽被劃破､污染，掃描儀就無法辨認(rèn)目標(biāo)，而且它只能識別生產(chǎn)者和產(chǎn)品，不能辨認(rèn)具體的商品，貼在所有同一種產(chǎn)品包裝上的條形碼都一樣，無法辨認(rèn)哪些產(chǎn)品先過期。目前，在成本方面，由于組成元素不同，RFID標(biāo)簽比條形碼成本高。條形碼的成本就是油墨､紙張､人工；RFID標(biāo)簽根據(jù)類型不同價格差別也很大，從幾美元到幾美分。即使最簡單且無內(nèi)置芯片的標(biāo)簽，即使對數(shù)據(jù)信息要求不高，也具有條形碼所不具備的防偽功能。

五､天線制作

天線制作對網(wǎng)印､標(biāo)牌業(yè)者來說是最有吸引力的，因?yàn)樗俏覀償U(kuò)大業(yè)務(wù)領(lǐng)域的又一片廣闊天地。無線電波的接收､發(fā)射，都少不了天線，就如煤氣､自來水輸送離不開管道一樣，無線電離不開天線。我們這里所說的天線制作，是指RFID標(biāo)簽中的天線。這種天線，根據(jù)標(biāo)簽的作用和設(shè)計(jì)者不同的意圖，有多種多樣，下面展示幾個例子，如圖2所示。

制作這種天線可以有多種方法，如真空鍍､削括法､沖裁法､網(wǎng)印銀漿､蝕刻覆銅柔性板等等。最方便可靠的辦法是后者，用制作柔性印制電路板的成熟工藝。沃爾瑪公司已經(jīng)在全球沃爾瑪超市中全部采用RFID標(biāo)簽，超市中幾元甚至更便宜的商品，能用柔性電路板樣的標(biāo)簽嗎?問題是如何制造出質(zhì)量符合要求，價格低廉，且具大批量生產(chǎn)能力的RFID標(biāo)簽天線。以前電子元件行業(yè)都有這樣一個概念：產(chǎn)量過不了"億"，就無法盈利。同樣，天線也屬電子元件，沒有量的觀念是不行的。

有人認(rèn)為用導(dǎo)電油墨印制RFID標(biāo)簽是最佳途徑，這種導(dǎo)電油墨由導(dǎo)電粒子或其它特殊材料(如導(dǎo)電聚合物等)組成，印刷到承印物上后，可起到導(dǎo)線､天線和電阻的作用。這種油墨印刷在柔性或硬質(zhì)承印物上，可制成印制電路，用導(dǎo)電油墨印刷天線，可接收RFID專用無線電信號。如今，在高速印刷中使用導(dǎo)電油墨來制作RFID標(biāo)簽天線，優(yōu)勢突出：

1.導(dǎo)電效果出色

眾所周知，智能標(biāo)簽是那些比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)簽有更強(qiáng)大功能的新型標(biāo)簽，包括RFID標(biāo)簽､顯性/隱性防偽標(biāo)簽及具有指示產(chǎn)品狀態(tài)的傳感器標(biāo)簽。在RFID標(biāo)簽中，導(dǎo)電油墨可用于連接標(biāo)簽的各組成部分，充當(dāng)導(dǎo)線､傳感器和天線的作用。

2.降低成本

 在RFID標(biāo)簽的推廣應(yīng)用中，最大的問題就是成本。對一些高檔商品，1美元以內(nèi)的價格，還能夠被廠商和消費(fèi)者接受，因?yàn)閷λ麄兌?，RFID標(biāo)簽是一種出色的跟蹤裝置，它所帶來的方便與效益更劃算。然而，對于中､低檔的日常消費(fèi)品，RFID標(biāo)簽的價格就不容易被接受了，誰也不愿意為了使用RFID標(biāo)簽，而讓一支普通牙膏再加價0.5美元。導(dǎo)電油墨從兩方面節(jié)約了RFID標(biāo)簽的成本，首先，從材料成本上，油墨要比沖壓或蝕刻金屬線圈的價格低；其次，從材料耗用量上說，沖壓或蝕刻要消耗大量金屬，而導(dǎo)電油墨印刷天線或電路速度快､材料省､成本低､效率高。

 過去，導(dǎo)電油墨只用絲網(wǎng)印刷，如今已擴(kuò)展到膠印､柔性版印刷和凹印。美國富林特公司就針對RFID標(biāo)簽，組建了名為Precisia LLC的新部門，專門開發(fā)導(dǎo)電油墨，其目的是制造低成本的RFID標(biāo)簽，從而推動RFID技術(shù)的應(yīng)用。它還與R.T.Circuits公司簽署了獨(dú)家授權(quán)，允許其在膠印中使用導(dǎo)電油墨。這是一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)了RFID標(biāo)簽的生產(chǎn)和使用，特別是大型零售商，他們可以要求供貨商提供貼有RFID標(biāo)簽的商品。

六､應(yīng)用實(shí)例

RFID標(biāo)簽作為一種智能標(biāo)簽，正在被越來越多的使用者和標(biāo)簽制造者所重視，但這類標(biāo)簽又不同于其它標(biāo)簽產(chǎn)品，可以完全由印刷來完成。若要利用印刷技術(shù)完成RFID標(biāo)簽的加工，只能求助于新型的導(dǎo)電油墨。在實(shí)踐中，無論是工業(yè)､商業(yè)､物流､倉儲､服務(wù)業(yè)，在數(shù)據(jù)采集的每一個環(huán)節(jié)，都可以使用RFID標(biāo)簽。RFID技術(shù)也可以作為其它數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)的補(bǔ)充，以解決這些技術(shù)在實(shí)用中遇到的一些難題。對于制造商､零售商和消費(fèi)者來說，RFID標(biāo)簽提供了一種實(shí)時､可見的產(chǎn)品信息，可以幫助用戶更好地掌握商品的狀況和供應(yīng)鏈上的每一個環(huán)節(jié)。

目前，國外的RFID技術(shù)主要應(yīng)用于以下方面：

▲物品的電子管理，主要是服裝､零售商店的出口環(huán)節(jié)；
▲貴重物品防盜保護(hù)､非授權(quán)移動或資產(chǎn)管理；
▲停車場與燃油設(shè)施的進(jìn)出控制管理；
▲道路､橋梁的自動收費(fèi)；
▲重要機(jī)構(gòu)或危險(xiǎn)地點(diǎn)的人員進(jìn)出控制；
▲考勤用，取代傳統(tǒng)的"打卡"；
▲用于特殊的動物飼養(yǎng)；
▲在數(shù)控機(jī)床加工中，對刀具的自動識別；
▲產(chǎn)品派生的識別與在柔性加工系統(tǒng)中，進(jìn)行過程控制；
▲體育競賽的時間控制；
▲家庭中防盜等安全監(jiān)控；
▲車輛的防盜系統(tǒng)與監(jiān)控等。

中國鼓勵和支持在公共安全､生產(chǎn)管理與控制､現(xiàn)代物流與供應(yīng)鏈管理､交通管理､國防應(yīng)用､重大工程與活動等領(lǐng)域中優(yōu)先應(yīng)用RFID技術(shù)，為其大規(guī)模廣泛應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。我國分3個階段來發(fā)展：

第一階段為培育期(2006~2008年)。在產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)研發(fā)､標(biāo)準(zhǔn)制定等方面取得突破，通過典型行業(yè)示范應(yīng)用，初步形成RFID產(chǎn)業(yè)鏈及良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。

第二階段為成長期(2008~2012年)。擴(kuò)展RFID應(yīng)用領(lǐng)域，形成規(guī)模生產(chǎn)能力，建立公共服務(wù)體系，推動并形成規(guī)?；袌?，促進(jìn)RFID產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

第三階段為成熟期。整合產(chǎn)業(yè)鏈，適應(yīng)新一代技術(shù)的發(fā)展，輻射多個應(yīng)用領(lǐng)域，提高RFID應(yīng)用效率和效益。

隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，RFID標(biāo)簽的使用數(shù)量也會越來越大，其價格也會逐漸降低。根據(jù)預(yù)測，RFID標(biāo)簽技術(shù)將在未來2~5年逐漸開始大規(guī)模應(yīng)用，到2008年RFID標(biāo)簽僅在全球供應(yīng)鏈領(lǐng)域的市場需求，就要達(dá)到40億美元。這真是一個極具吸引力的好市場，大市場。