前 言
隨著中國物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域,在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也非常普遍。物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于互聯(lián)網(wǎng)在于它通過感知層連接物理世界和信息世界,感知層的數(shù)據(jù)采集是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層進(jìn)行可靠、精準(zhǔn)數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集是物聯(lián)網(wǎng)感知層最關(guān)鍵的技術(shù),目前常用的數(shù)據(jù)采集方法有條形碼,二維碼和RFID技術(shù)。本文比較了物聯(lián)網(wǎng)中這3種關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集方法的各自特點(diǎn)。
一、3種數(shù)據(jù)采集方式原理介紹
1.關(guān)于條形碼的原理
我們在超市買東西時,就可以見到。在我們生活中應(yīng)用十分普遍。它是一種由黑白相間的條紋組成的圖案,其中黑色部分稱為“條”白色的稱為“空”。條和空分別用來代表0或1,從而不同粗細(xì)條紋間的相互組合,便代表了不同的編碼信息。利用二進(jìn)位的編碼,可以表示數(shù)字,字符和符號信息。
條形碼需要使用專門儀器進(jìn)行識別,即掃描槍。條形碼中條和空對相同光線的反射率不同,各自的反射光強(qiáng)度也不一樣。條形碼掃描槍利用該原理,通過光學(xué)傳感器檢測來自不同發(fā)射區(qū)的不同反射光,對條形碼進(jìn)行識別。條形碼標(biāo)簽可以用普通紙打印,也可以使用專門的標(biāo)簽紙打印。
2.關(guān)于二維碼的原理
二維碼可以看作條形碼的升級版。條形碼是一維的,它只有橫向記錄信息,縱向是不記錄信息的,縱向剪短,記錄的信息不受影響。二維碼是二維的,兩個方向都記錄信息。
二維碼也利用二進(jìn)制表示信息的。二維碼就是把信息翻譯成黑白小方塊,然后組成一個大方塊。相比于只在一個維度上,攜帶信息的條形碼,二維碼在兩個維度上都攜帶了信息,也就做成了這個方塊狀的樣子。在二維碼編碼中,白色小方塊表示0,黑色小方塊表示1。用二進(jìn)制編碼表示了數(shù)字,字母,符號和漢字信息。所有二維碼角上都有三個相同的方塊,是用來給掃描定位的,不管正著掃,倒著掃,還是斜著掃,掃出來的結(jié)果都是一樣的。
▲供應(yīng)鏈指南針二維碼
3.關(guān)于RFID的原理
RFID和條形碼、二維碼不同,條形碼和二維碼都可以認(rèn)為是打印在紙片上的圖案,編碼在圖案上的黑白條或黑白格子里,沒有芯片。RFID是電子標(biāo)簽,信息是保存在芯片里的,芯片可以讀寫。使用的打印機(jī)也是專門的打印機(jī),能夠在芯片上寫入信息。
RFID系統(tǒng)的工作原理:閱讀器或者手持機(jī)將要發(fā)送的信息,經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號上經(jīng)天線向外發(fā)送,進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號??梢宰x取RFID標(biāo)簽中信息,或者向其中寫入信息。標(biāo)簽可以寫入信息,這是RFID技術(shù)的一大優(yōu)勢,條形碼和二維碼打印后,只能讀取,不能再次寫入信息。
RFID電子標(biāo)簽:由芯片及內(nèi)置天線組成。芯片內(nèi)保存有一定格式的電子數(shù)據(jù),作為待識別物品的標(biāo)識性信息,是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。內(nèi)置天線用于和射頻天線間進(jìn)行通信。
RFID技術(shù)的產(chǎn)品有三大類:無源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品、半有源RFID產(chǎn)品。無源RFID產(chǎn)品沒有電池,有源RFID產(chǎn)品和半有源RFID產(chǎn)品都有電池,半有源RFID產(chǎn)品電池功率小,不與讀寫器通訊時依靠自身電池能量維持待激活狀態(tài)。
二、3種數(shù)據(jù)采集方式
應(yīng)用特點(diǎn)比較
1.條形碼的特點(diǎn)
條形碼可以用來表示數(shù)字,英文和符號,但不能表示漢字。它只有橫向記錄信息,但縱向不記錄信息,有一定抗破壞能力。縱向破壞一部分,只要橫向完整,就能讀取出對應(yīng)的信息。
條形碼輸入速度快:與鍵盤輸入相比,條形碼輸入的速度是鍵盤輸入的5倍。條形碼掃描速度快于二維碼。
條形碼標(biāo)簽易于制作,如果不需要粘貼,普通紙就可以,且掃描設(shè)備也相對便宜。
條形碼可以應(yīng)于物料管理,生產(chǎn)管理,超市等領(lǐng)域。
2.二維碼的特點(diǎn)
與條形碼相比,二維碼可以表示漢字,這是一大優(yōu)點(diǎn)。它的表示信息也高于條形碼,傳統(tǒng)的條形碼只能處理20位左右的信息量,與之相比,二維碼可處理?xiàng)l形碼的幾十倍到幾百倍的信息量。
二維碼也便于手機(jī)掃描,這個優(yōu)點(diǎn)使得手機(jī)支付變得非常普遍。今天我們在市場買東西,幾乎所有支付都可以通過掃描收款二維碼完成。
二維碼也有一定糾錯能力,最多可以糾錯約30%,少量破壞也能讀取信息。
二維碼從任一方向均可快速讀取。其奧秘就在于它的3處定位圖案,可以幫助二維碼碼不受背景樣式的影響,實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的讀取。
3.RFID的特點(diǎn)
不論條形碼,還是二維碼一次只能讀取一個標(biāo)簽內(nèi)容,而使用RFID技術(shù),一次可以讀取多個標(biāo)簽,讀取效率大為提高,這是RFID一個優(yōu)勢,也因?yàn)樵搩?yōu)勢,它在很多場合取代了條形碼。
RFID有不同頻率,從工作頻段來分的話可分為,低頻(125Khz~134Khz),高頻(13.56Mhz),超高頻(860MHz~928Mhz全球各標(biāo)準(zhǔn)不一),微波(2.45Ghz、5.8Ghz)。頻率越高,傳播距離越遠(yuǎn),但是繞射或穿透能力較弱。
RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)儲存的數(shù)據(jù),方便信息的更新。
在被覆蓋的情況下,RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì),并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼掃描器材必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。
三、成本比較
企業(yè)的信息化必定需要投入一定的成本,就數(shù)據(jù)采集而言,也是一樣,無論是采用條形碼,二維碼還是RFID都需要投入一定成本。
條形碼,二維碼和RFID成本主要是4個方面:(1)標(biāo)簽成本;(2)打印機(jī)成本;(3)采集設(shè)備成本;(4)軟件成本。前3項(xiàng)都屬于硬件成本,我們重點(diǎn)探討硬件投入。
總體來說,條形碼投入最小,RFID投入最大。企業(yè)可以根據(jù)自己的需求和成本預(yù)算選擇適合的數(shù)據(jù)采集方式。下面分別介紹各自的成本。
1.關(guān)于條形碼的成本
條形碼的標(biāo)簽可以用普通打印紙,也可以用專門的標(biāo)簽紙。專門的標(biāo)簽紙背面帶膠,便于粘附在其它商品上。每張標(biāo)簽的成本可以低于1分錢。
如果條形碼標(biāo)簽是普通紙,用普通的打印機(jī)就可以打印條形碼。如果使用專門標(biāo)簽紙打印條形碼標(biāo)簽,一個熱敏紙打印機(jī)成本幾百元。
條形碼的采集設(shè)備,可以分成兩類。第一種是本身只能掃描,不能輸入數(shù)字等信息。我們在超市見到的條碼槍一般就是這種,這種條碼槍本身不能存儲信息,掃描時條碼槍必須連接在計(jì)算機(jī)上,超市店員掃描商品條形碼后,知道商品名稱和價格,在計(jì)算機(jī)上錄入商品數(shù)量。這種條碼槍價格可以低至100元。
▲ 第一種條碼槍
第二種條碼槍本身帶存儲功能,也能夠輸入數(shù)字等信息。這種條碼槍也可以叫盤點(diǎn)機(jī)或PDA, 它們掃描時,不需要連接計(jì)算機(jī),可以直接在上面完成數(shù)字等信息錄入,掃描之后信息再傳到計(jì)算機(jī)上。這種條碼槍價格可以低至700元。
▲第二種條碼槍
2.二維碼的成本
二維碼的標(biāo)簽打印和條形碼類似,看具體需求,可以用普通紙,也可以專門標(biāo)簽紙。標(biāo)簽紙可以低至1分錢。
如果二維碼標(biāo)簽是普通紙,用普通的打印機(jī)就可以打印條形碼。如果使用專門標(biāo)簽紙打印條形碼標(biāo)簽,一個熱敏紙打印機(jī)成本幾百元。
二維碼的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和條形碼類似,也是可以分成兩類。第一類是掃描時需要連接計(jì)算機(jī)的,金額可以低至100元。第二類是可以手持獨(dú)立掃描的,比只能掃描條形碼設(shè)備稍貴,最低1000元左右。
3.RFID的成本
RFID的標(biāo)簽是含有芯片的,自然比條形碼,二維碼都要貴。RFID標(biāo)簽又可以分為不帶電源和帶電源的,帶電源的成本高于不帶電源的。不帶電源的RFID標(biāo)簽價格可以低至1元之內(nèi),帶電源的RFID標(biāo)簽可以5元之內(nèi)。
RFID標(biāo)簽打印機(jī)具有往芯片內(nèi)寫入信息的功能,價格也高于普通打印機(jī),一般要超過5000元。
RFID手持機(jī)可以讀取RFID芯片內(nèi)容,也能往芯片內(nèi)寫入信息。它的價格也要高于條形碼,二維碼的手持機(jī),一般超過2000元。RFID手持機(jī)使用時,可以單獨(dú)使用,采購數(shù)據(jù)后再傳輸?shù)诫娔X。RFID還有必須連接電腦使用的讀寫器,便宜的讀寫器幾百元。
四、標(biāo)簽制作方法比較
1.關(guān)于條形碼制作
條形碼可以通過專門軟件,例如NiceLabel Pro軟件可以將數(shù)字,字母變成條形碼,它也支持通過Excel導(dǎo)入批量生成條形碼。
Excel也可以制作條形碼,需要下載條形碼字體,例如C39HrP24DMTt就是一種條形碼字體,對數(shù)字或字母選擇該字體,就形成了對應(yīng)的條形碼。
▲圖4 Excel也可以制作條形碼
2.關(guān)于二維碼制作
二維碼可以通過專門軟件制作,Excel 2010以上版本也可以制作二維碼。
因?yàn)?span lang="EN-US">Excel最常用,用它來制作二維碼也最便捷。如果用Excel制作二維碼,基本步驟如下:
(1)單擊【開發(fā)工具】-【插入】,選擇“其他控件”
(2)在“其他控件”對話框里,選擇'Microsoft Barcode Control 16.0',單擊【確定】
(3)選擇“條形碼樣板”,右擊鼠標(biāo),選擇Microsoft Barcode Control 16.0對象,單擊“屬性”,類型框選擇'11-QR-Code',其它參數(shù)保持系統(tǒng)默認(rèn),最后,單擊【OK】
(4)選擇“二維碼樣板”,單擊【屬性】,在'LinkedCell'中輸入保存輸入的單元格,例如A1,B2。
3.關(guān)于RFID制作
使用Bartender軟件配合專門打印機(jī)可以將信息寫入RFID芯片,Bartender軟件也可以打印條形碼和二維碼。
后 記
企業(yè)在信息化進(jìn)程中選擇方案時,不能只考慮技術(shù)的先進(jìn)性,最重要的必須考慮企業(yè)的實(shí)際需求。要分析滿足企業(yè)需求有幾種方案,每種方案有什么特點(diǎn),各種方案成本都是多少。本文分析了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集最常用的3種技術(shù)方案特點(diǎn),供企業(yè)選擇方案時參照。