行业新闻
RFID在集装箱领域有哪些应用？
时间：2020-05-21
射频识别技术(RFID)以识别速度快、精度高、无需接触、环境适应性强等特点而受到集装箱运输业的青睐，得到了快速发展。他逐渐被运用到了交通运输，航空包裹的管理，后勤管理，生产线自动控制，门禁管理，物料处理，等领域。
RFID技术在对托盘、集装箱、运输车辆等方面的管理，对商品的标识以及供应链整体的管理的应用都促进了物流业的发展。电子标签具有读取距离远(一般在20 m以内)、适于恶劣环境、穿透性强、可识别运动目标等特点。
RFID技术在集装箱领域的应用使准确控制、追踪集装箱的who，where，when信息成为了可能。集装箱用电子标签多用超高频(UHF)段。这个频段的穿透能力强，并且在动态读取时显示出了优越性。相对于工业自动化等领域的应用，电子标签在集装箱物流运输中的应用具有很强的特殊性。RFID标签随集装箱在海上、码头、堆场等场所流动，其工作环境具有温差大，紫外线照射强度大，海水对标签有腐蚀性等特点，集装箱用RFID标签的 封装必须考虑这些因素。同时集装箱金属表面对电磁波的反射作用，对数据传输的影响极大。在金属面的影响下，原来匹配的天线变得不匹配了，需要重新设计天线，重新进行阻抗匹配。
RFID工作原理介绍
RFID是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。他的核心部件是一个电子标签，通过相距几厘米到几米甚至十几米的距离内读写器发射的无线电波，读取电子标签内的储存信息。无源RFID标签是将读写器发送的射频能量转化为直流电源为芯片电路供电的。图1为标签与读写器通信的工作原理示意图。
电子标签应用于集装箱领域出现的问题
集装箱运输环境对电子标签应用性能指标的影响
相对于工业自动化等领域的应用，电子标签在集装箱物流运输中的应用具有很强的特殊性。
(1)工作环境比较恶劣
电子标签随集装箱在海上、码头、堆场等场所流动，与普通的电子标签工作环境不同。标签在设计和封装时必须考虑以下几个因素：
温度的特殊性：集装箱工作环境温度高、温差大，而且作业是全天候的。
高湿度的工作环境：集装箱运输过程中的大部分时间在海上(或者内河中)完成，因此电子标签必须要能够在湿度为35％～80％的环境下工作。
强烈的紫外线照射：长时间、高强度的紫外线照射加速了标签外壳塑料的老化。
酸碱腐蚀及振动冲击：集装箱大部分时间都工作在码头、海上，这种环境要求标签抗酸碱腐蚀，同时封装结构和材料要抗振动撞击。
(2)标签动态读取
由于集装箱流通速度较快，集装箱信息必须能够远距离访问，因此，要求电子标签识别速度高(移动速度>100 km/h)，距离远(>6 m)，准确率高(>99％)等。
考虑金属影响下对电子标签天线进行设计
标签天线特性受所标识物体的形状及物理特性、标签到贴标签物体的距离、贴标签物体的介电常数、金属表面的反射及隔离介质参数等的影响。因此将普通的标签贴附于集装箱金属面时，原来匹配的天线变得不再匹配了，需要对天线重新进行设计，确定天线几何形状与尺寸。超高频RFID标签的天线一般是长条和标签状，而天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。
普通的电子标签天线尺寸极小，但是集装箱体的大面积空间放宽了电子标签天线尺寸的要求。同时天线的设计必须考虑前面提到的隔离介质的影响。天线设计的目标是传输优秀的能量进出电路，天线匹配程度越高，天线的辐射性能越好。这需要仔细地设计天线和自由空间以及芯片电路的匹配。UHF波频段的电子标签天线一般采用微带天线形式。在传统的微带天线设计中，我们可以通过控制天线尺寸和结构，或者使用阻抗匹配转换器使其输入阻抗与馈线相匹配。而电子标签芯片阻抗一般呈现强感弱阻的特性，而且很难测量芯片工作状态下的准确阻抗特性数据。其输入阻抗、方向图等特性容易受到加工精度、介质板纯度的影响。在保持天线性能的同时使天线与芯片相匹配，兼顾集装箱金属面的影响，这是集装箱用电子标签天线设计的一个主要难点。在以前的研究中，一般认为可以通过使用宽频带天线实现天线与芯片间的匹配[3]。
适用于集装箱的RFID标签的封装形式研究
RFID技术在对托盘、集装箱、运输车辆等方面的管理，对商品的标识以及供应链整体的管理的应用都促进了物流业的发展。电子标签具有读取距离远(一般在20 m以内)、适于恶劣环境、穿透性强、可识别运动目标等特点。
RFID技术在集装箱领域的应用使准确控制、追踪集装箱的who，where，when信息成为了可能。集装箱用电子标签多用超高频(UHF)段。这个频段的穿透能力强，并且在动态读取时显示出了优越性。相对于工业自动化等领域的应用，电子标签在集装箱物流运输中的应用具有很强的特殊性。RFID标签随集装箱在海上、码头、堆场等场所流动，其工作环境具有温差大，紫外线照射强度大，海水对标签有腐蚀性等特点，集装箱用RFID标签的 封装必须考虑这些因素。同时集装箱金属表面对电磁波的反射作用，对数据传输的影响极大。在金属面的影响下，原来匹配的天线变得不匹配了，需要重新设计天线，重新进行阻抗匹配。
RFID工作原理介绍
RFID是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。他的核心部件是一个电子标签，通过相距几厘米到几米甚至十几米的距离内读写器发射的无线电波，读取电子标签内的储存信息。无源RFID标签是将读写器发送的射频能量转化为直流电源为芯片电路供电的。图1为标签与读写器通信的工作原理示意图。
电子标签应用于集装箱领域出现的问题
集装箱运输环境对电子标签应用性能指标的影响
相对于工业自动化等领域的应用，电子标签在集装箱物流运输中的应用具有很强的特殊性。
(1)工作环境比较恶劣
电子标签随集装箱在海上、码头、堆场等场所流动，与普通的电子标签工作环境不同。标签在设计和封装时必须考虑以下几个因素：
温度的特殊性：集装箱工作环境温度高、温差大，而且作业是全天候的。
高湿度的工作环境：集装箱运输过程中的大部分时间在海上(或者内河中)完成，因此电子标签必须要能够在湿度为35％～80％的环境下工作。
强烈的紫外线照射：长时间、高强度的紫外线照射加速了标签外壳塑料的老化。
酸碱腐蚀及振动冲击：集装箱大部分时间都工作在码头、海上，这种环境要求标签抗酸碱腐蚀，同时封装结构和材料要抗振动撞击。
(2)标签动态读取
由于集装箱流通速度较快，集装箱信息必须能够远距离访问，因此，要求电子标签识别速度高(移动速度>100 km/h)，距离远(>6 m)，准确率高(>99％)等。
考虑金属影响下对电子标签天线进行设计
标签天线特性受所标识物体的形状及物理特性、标签到贴标签物体的距离、贴标签物体的介电常数、金属表面的反射及隔离介质参数等的影响。因此将普通的标签贴附于集装箱金属面时，原来匹配的天线变得不再匹配了，需要对天线重新进行设计，确定天线几何形状与尺寸。超高频RFID标签的天线一般是长条和标签状，而天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。
普通的电子标签天线尺寸极小，但是集装箱体的大面积空间放宽了电子标签天线尺寸的要求。同时天线的设计必须考虑前面提到的隔离介质的影响。天线设计的目标是传输优秀的能量进出电路，天线匹配程度越高，天线的辐射性能越好。这需要仔细地设计天线和自由空间以及芯片电路的匹配。UHF波频段的电子标签天线一般采用微带天线形式。在传统的微带天线设计中，我们可以通过控制天线尺寸和结构，或者使用阻抗匹配转换器使其输入阻抗与馈线相匹配。而电子标签芯片阻抗一般呈现强感弱阻的特性，而且很难测量芯片工作状态下的准确阻抗特性数据。其输入阻抗、方向图等特性容易受到加工精度、介质板纯度的影响。在保持天线性能的同时使天线与芯片相匹配，兼顾集装箱金属面的影响，这是集装箱用电子标签天线设计的一个主要难点。在以前的研究中，一般认为可以通过使用宽频带天线实现天线与芯片间的匹配[3]。
适用于集装箱的RFID标签的封装形式研究
