电子标签及其应用

        什么是电子标签？

        电子标签(又称应答器)是时下最为先进的非接触感应技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。自从1998年,美国德州仪器( TI)和荷兰飞利浦公司（Philip s)宣布开发出了一种廉价的非接触感应芯片,到了2000年,国际标准化组织已把这种非接触感应芯片写入国际标准ISO15693。

　　目前,全球的许多公司都在进行射频识别(Radio Frequen2cy Identification, RF ID)技术研究,并且将RF ID芯片即电子标签嵌入其生产的产品中,用于商品的实时跟踪、促销及防伪。

　　Intellident公司是一家专门从事运用条码和智能标签进行数据追踪的系统整合厂商, 2004年上半年,亚特兰大的GeorgiaPa2cific公司就联合其一起试验,将RFID电子标签嵌入其生产的瓦楞纸箱中。

　　芬兰的一家公司也已经开发了一种粘在纸包装上带有天线的RFID电子标签。将RFID 技术运用到物流管理、更能保证供应链管理的紧密联合,从而提高生产效率、获得极大盈利。

　　1　工作原理

　　电子标签是数据信息的载体,通常由耦合元件(线圈、微波天线) 和用  
于存储有关应用标识信息的存储器及微电子芯片组成。信息存储器中的数据信息要通过阅读器获得,一台典型的读写器包括高频模块(发送器和接收器) 、控制单元和耦合元件(天线) 。电子标签根据其上有无电源可以分为有源电子标签和无源电子标签,根据内部使用存储器类型的不同可分成只读标签和可读写标签。通常,电子标签没有自己的供电电源,当其进入阅读器的工作区域,天线接受到阅读器发出的特定的电磁波,标签上的线圈就会产生感应电流,在经过整流并给电容充电。电容电压经过稳压后作为工作电压,此时阅读器或标签上的芯片完成数据修改、存储功能。无源式电子标签的好处就是它具有永久的使用期。

　　电子标签是一种非接触式自动识别技术,它通过射频信号自动识别并获取相关数据,识别工作无须人工干预,与同是快速准确地确认追踪目标物体的条形码相比,电子标签的优点如下:

　　1) 可以透过外部材料读取数据(无可见性要求) ;

　　2) 防水、防磁、耐高温,可以在低劣的作业环境下工作,使用寿命较长;

　　3) 可以嵌入或附在不同类型的产品上;

　　4) 读取距离范围有所提高,无须直线对准扫描, ;

　　5) 写入数据的时间少,存储信息量大;

　　6) 同时可以读取多张卡,并且可以读取运动中标签上的信息;

　　7) 超薄和多种大小不一的外型,使其能封装在纸张、塑胶制品( PVC、PET) ,可应用于不同场合,也可再层压制卡。RF ID的倡导者认为,该技术正与电子供应链紧密联系在一起,有望在未来几年取代条形码扫描技术。

　　2　电子标签的获得

　　印刷业在电子标签的制作中扮演着重要角色,用导电油墨印刷电子标签中的天线,可以大大降低RF ID电子标签的制作成本。电子标签生产的初期,将主要采用网版印刷的方法,但最终应该采用大量生产的方法,如柔版印刷和凹版印刷。制造天线线圈时采用的丝网印刷工艺介绍如下。利用此方法可将任意形状的线圈直接印刷到一张嵌入薄膜上。使用的“印刷颜色”是所谓的聚合厚膜( polymer thick film - PTF) 。它由导电材料(如银、铜、石墨)的粉末,液体溶剂( solvent)和作为加固剂的人造树脂组成。干燥后嵌入薄膜上形成了一个经印刷成行的导电胶片。胶片的导电率会经过层压之后降低,因为加热和加压效应会使混合粉末各颗粒之间的接触点增大。将印刷线圈与一个芯片或是一个模块连接起来,通常使用的焊接工艺对于聚合厚膜是无效的,有个方法就是采用Flip - Chip 工艺,即将未加外壳的芯片的压焊点向下直接放置到线圈的连接位置上,通过导电粘合剂连接起来。目前,印刷厂和电子油墨制造者能生产出微处理能力接近100bit的电子标签,足以能够提供类似条形码所提供的信息,如制造商,产品系列号和批号等。

　　采用丝网印刷技术获得电子标签中的天线,能够大规模的进行生产,提高生产效率。然而,由于电子标签制作工艺与传统的标签印刷不同,对于印刷企业而言,需要较大的设备投资、人力投资、员工培训以及购买相应的配套软件、开发工具、质量控制工具等等,因此,准入门槛较高,是一次挑战。尽管如此,RF ID电子标签印刷企业还是在不断进行工艺的改进与创新,尽量降低印刷环节的成本,为RF ID 电子标签的应用铺平道路。

3　电子标签在集装箱循环使用中的应用

　　近几年,电子标签才在一些实际中应用,如流程工业物流管理、航空包裹管理、码头货柜集装箱管理等。目前,集装箱的来源除了实际承运人的箱子、无船承运人的一部分箱子及货主自备箱子外,其余为集装箱出租公司的箱子。实际承运人可以是船公司,火车、汽车,飞机的所有人,他们控制这些运输工具。无船承运人是在集装箱运输中,经营集装箱货运的揽货、装箱、拆箱、内陆运输及经营中转战或内陆战业务,但不经营船舶。我国航运市场上船公司对集装箱的经营管理主要有以下3种方式: 


　　1) 国内实力比较强的大的船公司通常在公司内部设立箱管部门,专门负责集装箱的回收和管理。对于集装箱的回收和管理的相关业务,船公司的箱管部门都是以船公司的名义对外建立相应的法律关系,以船公司自己的名义签署集装箱设备交接清单、收取压箱费等。

　　2) 国外实力比较强的大的船公司,通常在中国内地的主要港口设立航运分公司,在航运分公司内部设立箱管部门,专门负责集装箱的回收和管理。对于集装箱的回收和管理的相关业务,航运分公司的箱管部门都是以航运分公司的名义对外建立相应的法律关系,以航运分公司的名义签署集装箱设备交接清单、收取压箱费等。航运分公司实际充当了国外船公司在中国境内的集装箱的经营人和管理人的角色。

　　3) 国内一些实力较小的船公司或国外一些实力较小的没有在中国境内设立航运分公司的船公司,通常与国内船务或船舶代理公司签署箱管协议,委托国内船务或船舶代理公司等单位负责在中国境内的集  
装箱的回收和管理。对于集装箱的回收和管理的相关业务,国内船务或船舶代理公司的箱管部门都是以国内船务或船舶代理公司的名义对外建立相应的法律关系,以国内船务或船舶代理公司的名义签署集装箱设备交接清单,收取压箱费等。国内船务或船舶代理公司实际上也充当了这些船公司在中国境内的集装箱的经营人和管理人的角色。

　　如果按照理论上的集装箱交接方式,每个流通负责部分都遵守原有的规则,那么集装箱能够得到及时回收,但是实际上并非如我们所愿,集装箱回收不及时、造成集装箱损坏的情况是存在的。比方说,如果货物交接方式为CY - CY,即从承运人在装货港的集装箱堆场至承运人在卸货港的集装箱堆场。如果严格按此规定执行,那么承运人应该在卸货港的集装箱堆场将集装箱拆箱,将所运的货物从集装箱中掏出,然后将货物交给收货人或其委托的代理人。

　　但实际上,由于承运人的集装箱堆场与收货人仓库往往有一段很长的距离,如果完全机械地按前述操作方法去做,必然给收货人增加很多不方便。按照海运习惯做法,承运人或其委托的集装箱的经营人或管理人,通常将装满货物的完整的集装箱交给收货人或其委托的代理人,并且承运人或其委托的集装箱的经营人或管理人还给收货人或其委托的代理人几天的集装箱的免费使用期。由收货人或其委托的代理人再将货物运到收货人的仓库,但承运人或其委托的集装箱的经营人或管理人为了确保集装箱按期返回,前提是提箱人必须交付压箱费,并签发集装箱设备交接清单,明确免费使用期限和还箱地点。有时提货人没有准时将集装箱归还到指定的场所,这就造成了许多的不便。

　　在集装箱上使用电子标签即以电子标签系统作为集装箱信息电子化的重要载体,将集装箱箱号、生产厂家、拥有人等详细信息输入电子标签,当贴有标签的货箱经过阅读器时,标签便将产品数据传递给阅读器,阅读器再将数据下载到中央处理器,生成集装箱管理数据库。这样,集装箱从出厂到最后卸货其中的所有过程都可以被清楚地了解和把握,从而使集装箱循环更加流畅,能够帮助集装箱回收部门及时了解集装箱的动态,及时与货主或代理人或租赁人保持联系,联系的方式可以是传真或者网络,避免由于长时间处于无人看管状态而被荒废,有效地提高了集装箱的利用率。如果好几个集装箱的标签发出的频率和目标物体的频率相同,可能会有冲突,所以又有了防冲突技术。因而要想准确及时获得集装箱的有关信息,还需要其他一些基础技术包括数据库技术、电子数据交换( EDI)技术和网络技术等。

　　4　展望

　　目前我国的射频识别技术还处于一个起步阶段,在低频和中频产品应用上已有一定基础,但在高频领域基本没有大规模成熟的应用案例;而且,电子标签的使用,是与计算机信息管理系统、物流管理水平密切相关的。进入20世纪80年代,传统物流已向传统物流转变,现代物流包括信息业、配送业、仓储业、多式联运业和商品交易业。

　　当前中国的物流管理中不同环节存在连接不良等现象,电子标签的广泛使用要考虑到这些因素。除此之外,电子标签国家标准的制定,将最终影响着在全球销售的我国产品在生产、物流配送、仓储、零售、消费者、废置整个生命周期内的活动。所以我国要在提高相关产业能力的同时,制定电子标签国家标准,保证各厂家开发的电子标签产品在容量、信息格式等方面一致性。中国无疑很快成为世界上电子标签的最大消费市场,而且电子标签有极大的发展潜力。电子标签必将广泛应用于商业、银行、公共安全、航空、军事等领域,并且范围不断扩大,逐渐渗透到老百姓的个人生活中。