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电子标签

电子标签(Electronic Tag),是RFID技术的载体,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据,而无须识别系统与特定目标进行建立机械或光学接触。

第二次世界大战期间,雷达的改进与应用催生了射频识别技术,标志着射频识别技术的诞生。20世纪50年代到80年代,射频识别技术主要应用于实验室研究,并出现了一些早期的识别应用;20世纪80年代到21世纪初,射频识别技术开始逐渐应用于商业领域其产品逐渐成为人们生活中的一部分。

RFID电子标签系统基本结构由标签、阅读器、天线组成。电子标签技术主要内涵为电子标识和射频识别,当下应用较广的为电子标签RFID,电子标签RFID是随着雷达技术发展起来的自动识别技术,利用射频信号(\u003e100kHz)和空间电感或电磁耦合的传输特性,实现对物体或商品的非接触式自动识别。阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号,当电子标签进入工作区域时产生感应电流,从而获得能量、电子标签被激活,使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去;阅读器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号,经天线调节器传送到阅读器信号处理模块,经解调解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关的处理;主机系统根据逻辑计算识别该标签的身份,针对不同的设定做出相应的处理和控制,最终发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。

电子标签主要有主动式标签、被动式标签两种,还分为只读标签、可读标签、标识标签、便携数据文件等类。电子标签技术在物料跟踪、货架识别、运载工具、库存管理需要非接触式数据采集、交换或频繁改变数据内容的场合发挥重要作用。电子标签技术具备可读写能力,更能够广泛应用在现代物流供应链上的物料跟踪、运载工具、生产管理、运输管理、仓库管理、货架识别、商店超市防盗等场景。

历史沿革

第二次世界大战期间,雷达的改进与应用催生了射频识别技术,标志着射频识别技术的诞生。20世纪50年代到80年代,射频识别技术主要应用于实验室研究,并出现了一些早期的识别应用;20世纪80年代到21世纪初,射频识别技术开始逐渐应用于商业领域其产品逐渐成为人们生活中的一部分。

名词定义

电子标签是RFID技术的载体,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据,而无须识别系统与特定目标进行建立机械或光学接触。

原理结构

技术原理

电子标签技术主要内涵为电子标识和射频识别,当下应用较广的为电子标签RFID,电子标签RFID是随着雷达技术发展起来的自动识别技术,利用射频信号(\u003e100kHz)和空间电感或电磁耦合的传输特性,实现对物体或商品的非接触式自动识别。

阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号,当电子标签进入工作区域时产生感应电流,从而获得能量、电子标签被激活,使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去;阅读器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号,经天线调节器传送到阅读器信号处理模块,经解调解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关的处理;主机系统根据逻辑计算识别该标签的身份,针对不同的设定做出相应的处理和控制,最终发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。

结构组成

RFID电子标签系统基本结构由标签、阅读器、天线组成。

标签

标签也称为应答器或智能标签,是一个微型的无线收装置,主要由内置天线和芯片组成。每个电子标签具有唯一的电子编码。其中标签内由耦合元件与芯片组成,每个标签电子编码唯一,高容量的电子标签预留用户可写入的存储空间,附着在物体上标识目标对象。

阅读器

读写器是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备,它可以是单独的个体,也可以嵌入其他系统之中。读写器是构成RFID系统的主要部件之一,由于它能够将数据写到RFID标签中,因此称为读写器。读写器具有长时间稳定工作及跳频工作超强的抗干扰能力的特点。

阅读器用于捕捉和处理RFID标签数据的设备,可以为单独的个体,也可嵌入其他系统。阅读器是构成RFID系统的重要部件,因其能够将数据写到RFID标签中,所以称为阅读器。阅读器的硬件基本组成为微处理器、收发机、存储器、外部传感器/执行器、报警器接口、通信接口及电源等。

天线

天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射去的设备,是电路与空间的界面器件,用来实现导行波与自由空间波能量转化。在RFID系统中,天线分为电子标签天线和读写器天线两大类,分别承担接收能量和发射能量的作用。

天线是一种信号首发设备,它以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去。天线也是电路与空间的界面器件,以此实现导行波与自由空间波能量的转化。天线在RFID系统中分为电子标签天线和读写器天线两个大类,分别承担接收能量和发射能量的作用。

原理流程

电子标签RFID具体的工作原理,就是利用读写器经天线将信息进行发送,标签至一定的磁场内时会出现感应电流并采集能量,然后标签把自身的相关信息传送至读写器;读取相关的信息后进行解码操作,并传送到主机处理,电子标签识别不需要工作人员,可应用在恶劣的环境中。

RFID电子标签系统的基本工作流程:第一步,RFID电子标签靠近读卡器天线时,它会接收到读卡器发出的查询信号,与此同时读卡器发出的能量激活RFID标签;第二步,RFID标签根据查询信号的要求,将标签中的信息反射回读卡器;第三步,读卡器接收到RFID标签反射回来的微波信号后,经读卡器内部电路的解调和处理,识别出RFID电子标签内部存储的信息;第四步,识别出来的信息作为物体的特征数据传送至控制计算机进行处理,进而完成与物体有关的信息查询和管理。

标签分类

电子标签主要有主动式标签、被动式标签两种,还分为只读标签、可读标签、标识标签、便携数据文件等类。其中主动式标签使用寿命有限,但能实现连续供电。被动式标签需电力支持,且电能较弱,传输距离和信号受一定影响,不过其使用寿命比主动式标签长。另外,主动式标签通信距离较远,价格昂贵,多用于贵重物品检测;被动式标签价格低廉,但存储容量和能量有限。只读标签主要由只读存储器、随机存储器和缓冲存储器组成。可读标签主要由随机存储器、只读存储器、缓冲存储器、编程记忆器等组成,且可读标签能擦除并重写数据。标识标签主要存储数字和字母,便携式数据文件由用户自主编程,且便携式标签还有包装说明、工艺说明等信息。

标签特征

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。具体来说,RFID技术具有以下六大优势:

(1)RFID芯片与RFID读卡器对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。

(2)信息的读取上并不受芯片尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质,而且RFID标签正往小型化与多样化形态发展,以应用不同产品。

(3)RFID技术识别相比传统智能芯片更精确,识别的距离更灵活,可以做到穿透性和无障碍阅读。

(4)RFID芯片标签可以重复地新增、修改、删除内部储存的数据,方便信息的更新。

(5)内部数据内容经由密码保护,使其内容不易被伪造及篡改。

(6)RFID芯片数据容量较大,而且随着技术发展,容量还有增大的趋势。

应用系统

RFID电子标签系统根据其功能的不同,可分为便携式数据采集系统、EAS系统、物流控制系统、定位系统四种类型。

便携式数据采集系统

便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器装置,以此采集RFID上的数据。此种系统灵活性较大,适用于不方便安装固定式RFID系统的应用环境。手持式阅读器可在读取数据的同时实时地向主计算机系统传输数据,也可暂时将数据存储在阅读器里,再分批向主计算机系统传输数据。

EAS系统

电子商品防盗系统(electronicarticlesurveillance,EAS)是一种设置在需要控制物品出入地门口的RFID技术。EAS系统典型应用场景是商店、图书馆、数据中心等公共场所,当未授权的人从这些地方取物品时,EAS系统就会发出警告或警报。物品经过设置有EAS系统的门口,EAS装置会自动检测标签的活动性,如果发现失活性标签,EAS系统会发出警告。通过EAS技术应用可以有效地防止物品被盗,无论是大件或者是很小的物品都适用。企业、事业单位应用EAS技术后,物品不必再锁在玻璃柜里,可以自由地观看并检查物品,这在自选商品日益流行的今天意义非凡。EAS系统一般由电子传感器、电子标签灭活装置、监视器组成,其中电子传感器为附着在物品上的电子标签,电子标签灭活装置用于授权物品能够正常出入,监视器则是在出口形成一定区域范围内的监视空间。EAS系统的基本工作原理:在监视区内,发射器以一定的频率向接收器发射信号。发射器与接收器通常安装在零售店里、图书馆的出入口,形成监视空间。当具有特殊特征的标签进入监视空间区域时,就会对发射器发出的信号产生干扰,此种干扰信号也会被接收器接收,再经过微处理器的分析判断,从而控制警报器发生鸣响。依据发射器发出的信号不同以及标签对信号干扰原理不同,EAS可以分成不同的类型。

物流控制系统

在物流控制系统中,RFID阅读器分散地固定布置在给定的区域,阅读器直接与数据管理信息系统相连接,移动信号发射机一般安装在移动的物体或者人身上。当物体和人经过阅读器时,阅读器会自动扫描标签上的信息,并把数据信息输入数据管理信息系统储存、分析、处理,从而达到控制物流的目的。

定位系统

定位系统主要用于自动化加工系统中的物料定位及对物流装备车辆、轮船等进行定位支持。阅读器放置于移动的车辆、轮船上或自动化流水线中原材料、半成品、成品上,信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机存储位置识别信息,阅读器一般通过无线或者有线的方式连接到主信息管理系统。

执行标准

中国标准

中国在RFID标准制定方面,形成了一系列的国家标准。例如,GB/T29768-2013《信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议》规定了工作在800-900MHz频段的RFID系统空中接口的物理层、数据链路层等相关技术要求,包括射频参数、防碰撞机制、数据传输等内容,以确保不同厂家的RFID设备在该频段下能够实现互联互通;GB/T33481-2016《信息技术射频识别近场通信接口和协议》针对近场通信(NFC,是RFID技术的一种衍生应用),对其接口特性、数据传输协议等进行了规范,使得基于NFC的电子标签在移动支付、门禁等应用场景中有统一的标准可依。

国外(列举)

国外电子标签技术执行标准的标准体系主要有国际标准化组织(ISO)制定的标准、美国电子电气工程师协会(IEEE)标准以及欧洲电信标准协会(ETSI)标准等。

2024年11月20日,欧盟颁布第2024/2865号法规(REGULATION (EU) 2024/2865),引入数字标签制度及相关要求。该法规虽适应了数字时代的新型贸易模式,提升了标签透明度和可及性,并规范了广告与远程销售,但其高昂的落地成本和过度要求引发了利益相关者的担忧。欧盟委员会收集了各方的反馈意见,就相关问题进行讨论投票,正式发布COM(2025)531号提案。

2025年7月8日,欧盟委员会发布COM(2025)531号提案,旨在优化第1272/2008号法规(EC)中关于物质和混合物分类、标签和包装法规(CLP法规)中的某些要求和程序。

技术应用

电子标签技术在物料跟踪、货架识别、运载工具、库存管理需要非接触式数据采集、交换或频繁改变数据内容的场合发挥重要作用。在实际应用中,电子标签技术在其他物品的识别及自动化管理等方面也得到了比较广泛的应用,为现代物流供应链管理提供了便捷高效的实施方案,其具体应用包括仓储管理、物流供应、产品认证、质量控制、自动结账等方面,电子标签技术彻底解决了物流管理中信息采集的自动化问题。附着在单个商品、包装箱、托盘上的电子标签,能够提供供应链管理中产品流和信息流的双向通信,并通过互联网传递从标签采集到的数据。

快递物流

基于电子标签技术的快递物流。电子标签技术具有非接触、无需光学可视、无人工干预、适于实现自动化且不易损坏,可识别高速运动物体,并可同时识别多个射频卡,操作快捷方便等诸多优点,在现代物流中得到了越来越广泛的应用。

立体仓库

基于电子标签技术的立体仓库。伴随科学技术的不断发展,以自动化为基础的立体式仓库货物识别技术受到较多的企业关注,并且此类型的立体仓库系统已经从传统时代的人工纸质标签识别逐步转变为机器式的电子标签自动识别。目前,应用广泛的自动识别技术主要包含RFID无线射频、条形码、二维码、机器视觉图像、磁卡等识别技术。在仓库选择使用RFID电子标签识别技术应当在设计仓库时便做好相应的准备,由于自动化立体仓库建成后使用时间较长,因此RFID电子标签识别技术应用前应当掌握自动化立体仓库中对RFID电子标签具有影响的各种不同因素。

自动化立体仓库使用RFID电子标签识别技术前要明确仓库的使用需求和要求,以及相关的内部问题,进一步明确仓库所服务的对象,还要对使用单位是否具备管理能力进行检查。然后对仓库特点开展主要的分析,分析产品到达仓库的整体程序,以及仓库所拥有的相关资源,比如装备和人工等,还有仓库的主要结构和内部的环境因素。此外,对自动化立体仓库外部环境的分析也特别重要,使用RFID电子标签自动识别技术时,需要注重RFID频率的分配,因为其存在不同的标准。

物品管理

基于RFID电子标签技术的物品管理。在各类军警部门、科研院所及企事业单位日常工作中,经常面临着对重要仪器仪表、物资装备及涉密资产等重要物品的管理。这类物品由于本身承载着重要信息,在实际管理过程中因为其使用场所较分散、工作区域内外的流转率高等特点,使其集中管控实现困难。依靠记账、人工流程派单等传统管理方式导致管理滞后、监管程度低以及重要物品丢失等安全隐患依然存在。随着移动互联网与信息传感技术的快速发展,利用信息传感设备与互联网通过某种接口协议将任一物品连接起来,从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控及管理方式“物联网”模式已广泛应用于物流跟踪、智慧农业、食品追溯、物资管理等领域,在提高面向大量目标集群、分布式管理效率方面发挥了显著作用。基于物联网技术的物品管理已在智能制造、智能仓储及智慧物流等典型物联网应用领域逐步实现,其中多基于有源、无源RFID标签技术、NFC技术以及条码标签技术实现对物品的识别及管控。

应用价值

电子标签技术具备可读写能力,对于需要频繁改变数据内容的场合比较适用,它发挥的作用不仅是数据采集和系统指令的传达,更能够广泛应用在现代物流供应链上的物料跟踪、运载工具、生产管理、运输管理、仓库管理、货架识别、商店超市防盗等场景。其在现代快递物流中具体的应用价值,主要表现在以下几个方面:

生产环节

在生产环节方面。由于电子标签技术具备信息的自动接收与发送能力,因此将电子标签技术应用在生产制造环节,可实现在整个生产线上原材料、零部件、半成品和全成品的识别与跟踪,从而减少人工识别的成本和出错率:一方面可实现生产线的自动化运作,另一方面提高生产制造过程的效益与效率。尤其在采用准时制生产方式的制造流水线上,由于生产过程中对原材料和零部件的准时送达要求严格,因此可采用电子标签技术,通过自动识别电子标签信息来快速地在众多库存中准确地找出当前生产环节所需的原材料及零部件。同时,电子标签技术还可帮助管理人员实时地掌握原材料和零部件库存情况,依据生产进度及时发出补货信息,进而实现流水线均衡稳步的生产,增强生产质量的控制与跟踪。

储存环节

在储存环节方面。在储存环节中,电子标签技术最广泛的应用就是实现货物存取和库存盘点等自动化工作。将现代物流供应系统的收货计划、取货计划、装运计划与电子标签技术相结合,可以高效地完成上架、取货、补货、指定堆放区域等业务操作,从而减少了整个业务过程中由于物品误置、损害、库存出货错误等造成的损失,增强了业务操作的准确性、快捷性,进而降低成本、节省劳动力及库存空间。此外,电子标签技术在储存环节的应用使得库存盘点时不需要人工的检查或扫描条码操作,管理人员基于电子标签技术可以快速识别并纠正低效率运作情况,实现更加快速准确地提供有关库存情况信息,从而更快速供货并最大限度地减少储存成本。

运输环节方面

在运输中将电子标签贴附在货物和运输车辆上,并在运输线的一些检查点安装电子标签信息接收转发装置。当货物运输车辆行经安装有电子标签信息接收转发装置的检查点时,电子标签接收装置在收到电子标签信息后,将读取识别信息及接收地的位置信息上传至通信卫星,再经卫星传至运输调度中心,最后进入数据库中,从而实现货物整个供应链上的物流跟踪和供应链的自动化管理,实现供应链管理的透明化。如果要更精细化,在每辆运输车上安装电子标签信息接收及转发装置等信息终端,发货时将车辆、货物和司机的身份信息上传至运输调度中心信息数据库。

在运输途中,接收转发装置每隔一固定间隔时间就以一定的频率自动无线扫描车辆和货物的电子标签,然后将扫描到的信息存入车辆信息终端,并通过全球定位系统获得车辆位置信息,再将所有采集的数据一起传回运输调度中心,存入中心信息数据库。计算机软件系统再将传回的信息与数据库中保存的发货时原始信息进行对比,检查司机信息、车辆的信息、货物信息等是否匹配,一旦有任何不匹配,表明该车货物出现了问题,必须采取相应紧急应对措施。通过这种方式可实现对运输车辆实时动态的追踪和监控,有效地解决货物在运输过程中的防盗问题。

配送、分销环节

在配送、分销环节方面。当货物运抵中央配送中心时,电子标签信息读取系统将扫描读取货物的电子标签信息,并与运输调度中心信息数据库中储存的发货记录进行比对,若出现信息不符,说明货物在运输过程中出现了问题,需要进一步进行调查核对,以较快速度找出问题所在并解决问题。由于电子标签技术可以实现自动识别与读取,因此极大地提高了拣选与分发过程的效率与准确率,降本增效。通过这种方式既保证了精确的库存控制,又能准确了解目前有多少货物处于运输途中、转运的始发地和目的地,以及预期的抵达时间信息等。

零售环节方面

在零售环节方面。在商场和超市电子标签应用中,电子标签可以弥补条码识别技术的不足,每件商品都可携带其自身特有的信息,生产商及销售商可以随时知道它的位置,在某个商场和超市的货架上下,还有多少存货以及商品的有效期等信息。更重要的是,消费者不必在收款台前排队等候,只需把购物车从电子标签信息接收装置旁边推过,接收装置就会读取所有商品的信息。收银员不必把每件商品逐个拿到手里扫描,只需收款即可,从而极大提升商场和超市的现代化管理水平。

其他相关

RFID的核心是使每件商品都有自己特定的一段信息,以与别的商品进行区分,与之相配合的在仓库的进出口都设立RFID读写器,会读取通过读写器的货物信息,在仓库里面可以使用RFID的手持客户端,对物品进行扫描。这样可以很容易地实现从商品进库到商品出库过程中的商品的识别定位、追踪、运送、存取、出库的信息收集和整理。

RFID可以解决传统条码仓库出入库管理的四点难点:

(1)在光线条件太差的情况下,读码器无法正常扫描条码;

(2)一次只能有一个条形码可以扫描,效率低下;

(3)条形码标签容易损坏或掉落,扫描器无法辨识;

(4)条形码必须在近距离且没有物体阻挡的情况下,才可以识别。

参考资料

电子标签.中国大百科全书.2025-07-15

射频识别.中国大百科全书.2025-07-15

标准号:GB/T 29768-2013.国家标准全文公开系统.2025-07-15

ISO : Global standards for trusted goods and services.ISO : Global standards for trusted goods and services.2025-07-15

ieeexplore.ieee.org.ieeexplore.ieee.org.2025-07-15

欧盟CLP法规2025重大修订解读:数字标签新规与企业应对策略.欧盟CLP法规2025重大修订解读:数字标签新规与企业应对策略.2025-07-15