前 言

隨著中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到各個(gè)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(guò)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?cè)诔匈I(mǎi)東西時(shí)，就可以見(jiàn)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(lái)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(hào)信息。

條形碼需要使用專門(mén)儀器進(jìn)行識(shí)別，即掃描槍。條形碼中條和空對(duì)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(guò)光學(xué)傳感器檢測(cè)來(lái)自不同發(fā)射區(qū)的不同反射光，對(duì)條形碼進(jìn)行識(shí)別。條形碼標(biāo)簽可以用普通紙打印，也可以使用專門(mén)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(jí)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(gè)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(gè)大方塊。相比于只在一個(gè)維度上，攜帶信息的條形碼，二維碼在兩個(gè)維度上都攜帶了信息，也就做成了這個(gè)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(hào)和漢字信息。所有二維碼角上都有三個(gè)相同的方塊，是用來(lái)給掃描定位的，不管正著掃，倒著掃，還是斜著掃，掃出來(lái)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(méi)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(xiě)。使用的打印機(jī)也是專門(mén)的打印機(jī)，能夠在芯片上寫(xiě)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(hào)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(hào)?？梢宰x取RFID標(biāo)簽中信息，或者向其中寫(xiě)入信息。標(biāo)簽可以寫(xiě)入信息，這是RFID技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)，條形碼和二維碼打印后，只能讀取，不能再次寫(xiě)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(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息，是射頻識(shí)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(lèi)：無(wú)源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品、半有源RFID產(chǎn)品。無(wú)源RFID產(chǎn)品沒(méi)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(xiě)器通訊時(shí)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(lái)表示數(shù)字，英文和符號(hào)，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(duì)應(yīng)的信息。

條形碼輸入速度快：與鍵盤(pán)輸入相比，條形碼輸入的速度是鍵盤(pán)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(duì)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(gè)優(yōu)點(diǎn)使得手機(jī)支付變得非常普遍。今天我們?cè)谑袌?chǎng)買(mǎi)東西，幾乎所有支付都可以通過(guò)掃描收款二維碼完成。

二維碼也有一定糾錯(cuò)能力，最多可以糾錯(cuò)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(gè)標(biāo)簽內(nèi)容，而使用RFID技術(shù)，一次可以讀取多個(gè)標(biāo)簽，讀取效率大為提高，這是RFID一個(gè)優(yōu)勢(shì)，也因?yàn)樵搩?yōu)勢(shì)，它在很多場(chǎng)合取代了條形碼。

RFID有不同頻率，從工作頻段來(lái)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(chǔ)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(méi)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(wú)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(gè)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(lái)說(shuō)，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(mén)的標(biāo)簽紙。專門(mén)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(qián)。

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(mén)標(biāo)簽紙打印條形碼標(biāo)簽，一個(gè)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(lèi)。第一種是本身只能掃描，不能輸入數(shù)字等信息。我們?cè)诔幸?jiàn)到的條碼槍一般就是這種，這種條碼槍本身不能存儲(chǔ)信息，掃描時(shí)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(jià)格，在計(jì)算機(jī)上錄入商品數(shù)量。這種條碼槍價(jià)格可以低至100元。

▲ 第一種條碼槍

第二種條碼槍本身帶存儲(chǔ)功能，也能夠輸入數(shù)字等信息。這種條碼槍也可以叫盤(pán)點(diǎn)機(jī)或PDA, 它們掃描時(shí)，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(jià)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(lèi)似，看具體需求，可以用普通紙，也可以專門(mén)標(biāo)簽紙。標(biāo)簽紙可以低至1分錢(qián)。

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(mén)標(biāo)簽紙打印條形碼標(biāo)簽，一個(gè)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(lèi)似，也是可以分成兩類(lèi)。第一類(lèi)是掃描時(shí)需要連接計(jì)算機(jī)的，金額可以低至100元。第二類(lèi)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(jià)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(xiě)入信息的功能，價(jià)格也高于普通打印機(jī)，一般要超過(guò)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(xiě)入信息。它的價(jià)格也要高于條形碼，二維碼的手持機(jī)，一般超過(guò)2000元。RFID手持機(jī)使用時(shí)，可以單獨(dú)使用，采購(gòu)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(xiě)器，便宜的讀寫(xiě)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(guò)專門(mén)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(guò)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(duì)數(shù)字或字母選擇該字體，就形成了對(duì)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(guò)專門(mén)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(lái)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(kāi)發(fā)工具】-【插入】，選擇“其他控件”

（2）在“其他控件”對(duì)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(duì)象，單擊“屬性”，類(lèi)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(mén)打印機(jī)可以將信息寫(xiě)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(shí)，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(shí)參照。