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条形码、二维码和RFID数据采集方法的比较

2018年09月21日

  前言

  随着中国物联网的飞速发展,物联网已经渗透到各个领域,在工业领域的应用也非常普遍。物联网区别于互联网在于它通过感知层连接物理世界和信息世界,感知层的数据采集是物联网应用层进行可靠、精准数据挖掘的技术基础。数据采集是物联网感知层最关键的技术,目前常用的数据采集方法有条形码,二维码和RFID技术。本文比较了物联网中这3种关键数据采集方法的各自特点。

  一、3种数据采集方式原理介绍

  1. 关于条形码

  我们在超市买东西时,就可以见到。在我们生活中应用十分普遍。它是一种由黑白相间的条纹组成的图案,其中黑色部分称为“条”白色的称为“空”。条和空分别用来代表0或1,从而不同粗细条纹间的相互组合,便代表了不同的编码信息。利用二进位的编码,可以表示数字,字符和符号信息。

条形码、二维码和RFID数据采集方法的比较

  图1 条形码样式

  条形码需要使用专门仪器进行识别,即扫描枪。条形码中条和空对相同光线的反射率不同,各自的反射光强度也不一样。条形码扫描枪利用该原理,通过光学传感器检测来自不同发射区的不同反射光,对条形码进行识别。条形码标签可以用普通纸打印,也可以使用专门的标签纸打印。

  2.关于二维码

  二维码可以看作条形码的升级版。条形码是一维的,它只有横向记录信息,纵向是不记录信息的,纵向剪短,记录的信息不受影响。二维码是二维的,两个方向都记录信息。

  二维码也利用二进制表示信息的。二维码就是把信息翻译成黑白小方块,然后组成一个大方块。相比于只在一个维度上,携带信息的条形码,二维码在两个维度上都携带了信息,也就做成了这个方块状的样子。在二维码编码中,白色小方块表示0,黑色小方块表示1。用二进制编码表示了数字,字母,符号和汉字信息。所有二维码角上都有三个相同的方块,是用来给扫描定位的,不管正着扫,倒着扫,还是斜着扫,扫出来的结果都是一样的。

  3.关于RFID

  RFID和条形码、二维码不同,条形码和二维码都可以认为是打印在纸片上的图案,编码在图案上的黑白条或黑白格子里,没有芯片。RFID是电子标签,信息是保存在芯片里的,芯片可以读写。使用的打印机也是专门的打印机,能够在芯片上写入信息。

  RFID系统的工作原理:阅读器或者手持机将要发送的信息,经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送,进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号。可以读取RFID标签中信息,或者向其中写入信息。标签可以写入信息,这是RFID技术的一大优势,条形码和二维码打印后,只能读取,不能再次写入信息。

  RFID电子标签:由芯片及内置天线组成。芯片内保存有一定格式的电子数据,作为待识别物品的标识性信息,是射频识别系统真正的数据载体。内置天线用于和射频天线间进行通信。

  RFID技术的产品有三大类:无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。无源RFID产品没有电池,有源RFID产品和半有源RFID产品都有电池,半有源RFID产品电池功率小,不与读写器通讯时依靠自身电池能量维持待激活状态。

  二、3种数据采集方式应用特点比较

  1.条形码

  条形码可以用来表示数字,英文和符号,但不能表示汉字。它只有横向记录信息,但纵向不记录信息,有一定抗破坏能力。纵向破坏一部分,只要横向完整,就能读取出对应的信息。

  条形码输入速度快:与键盘输入相比,条形码输入的速度是键盘输入的5倍。条形码扫描速度快于二维码。

  条形码标签易于制作,如果不需要粘贴,普通纸就可以,且扫描设备也相对便宜。

  条形码可以应于物料管理,生产管理,超市等领域。

  2.二维码

  与条形码相比,二维码可以表示汉字,这是一大优点。它的表示信息也高于条形码,传统的条形码只能处理20位左右的信息量,与之相比,二维码可处理条形码的几十倍到几百倍的信息量。

  二维码也便于手机扫描,这个优点使得手机支付变得非常普遍。今天我们在市场买东西,几乎所有支付都可以通过扫描收款二维码完成。

  二维码也有一定纠错能力,最多可以纠错约30%,少量破坏也能读取信息。

  二维码从任一方向均可快速读取。其奥秘就在于它的3处定位图案,可以帮助二维码码不受背景样式的影响,实现快速稳定的读取。

  3.RFID

  不论条形码,还是二维码一次只能读取一个标签内容,而使用RFID技术,一次可以读取多个标签,读取效率大为提高,这是RFID一个优势,也因为该优势,它在很多场合取代了条形码。

  RFID有不同频率,从工作频段来分的话可分为,低频(125Khz~134Khz),高频(13.56Mhz),超高频(860MHz~928Mhz全球各标准不一),微波(2.45Ghz、5.8Ghz)。频率越高,传播距离越远,但是绕射或穿透能力较弱。

  RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据,方便信息的更新。

  在被覆盖的情况下,RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。而条形码扫描器材必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。

  三、成本比较

  企业的信息化必定需要投入一定的成本,就数据采集而言,也是一样,无论是采用条形码,二维码还是RFID都需要投入一定成本。

  条形码,二维码和RFID成本主要是4个方面:(1)标签成本;(2)打印机成本;(3)采集设备成本;(4)软件成本。前3项都属于硬件成本,我们重点探讨硬件投入。

  总体来说,条形码投入最小,RFID投入最大。企业可以根据自己的需求和成本预算选择适合的数据采集方式。下面分别介绍各自的成本。

  1.关于条形码

  条形码的标签可以用普通打印纸,也可以用专门的标签纸。专门的标签纸背面带胶,便于粘附在其它商品上。每张标签的成本可以低于1分钱。

  如果条形码标签是普通纸,用普通的打印机就可以打印条形码。如果使用专门标签纸打印条形码标签,一个热敏纸打印机成本几百元。

  条形码的采集设备,可以分成两类。第一种是本身只能扫描,不能输入数字等信息。我们在超市见到的条码枪一般就是这种,这种条码枪本身不能存储信息,扫描时条码枪必须连接在计算机上,超市店员扫描商品条形码后,知道商品名称和价格,在计算机上录入商品数量。这种条码枪价格可以低至100元。

条形码、二维码和RFID数据采集方法的比较

  图2 第一种条码枪

  第二种条码枪本身带存储功能,也能够输入数字等信息。这种条码枪也可以叫盘点机或PDA, 它们扫描时,不需要连接计算机,可以直接在上面完成数字等信息录入,扫描之后信息再传到计算机上。这种条码枪价格可以低至700元。

条形码、二维码和RFID数据采集方法的比较

  图3 第二种条码枪

  2.二维码

  二维码的标签打印和条形码类似,看具体需求,可以用普通纸,也可以专门标签纸。标签纸可以低至1分钱。

  如果二维码标签是普通纸,用普通的打印机就可以打印条形码。如果使用专门标签纸打印条形码标签,一个热敏纸打印机成本几百元。

  二维码的数据采集设备和条形码类似,也是可以分成两类。第一类是扫描时需要连接计算机的,金额可以低至100元。第二类是可以手持独立扫描的,比只能扫描条形码设备稍贵,最低1000元左右。

  3.RFID

  RFID的标签是含有芯片的,自然比条形码,二维码都要贵。RFID标签又可以分为不带电源和带电源的,带电源的成本高于不带电源的。不带电源的RFID标签价格可以低至1元之内,带电源的RFID标签可以5元之内。

  RFID标签打印机具有往芯片内写入信息的功能,价格也高于普通打印机,一般要超过5000元。

  RFID手持机可以读取RFID芯片内容,也能往芯片内写入信息。它的价格也要高于条形码,二维码的手持机,一般超过2000元。RFID手持机使用时,可以单独使用,采购数据后再传输到电脑。RFID还有必须连接电脑使用的读写器,便宜的读写器几百元。

  四、标签制作方法比较

  1.关于条形码制作

  条形码可以通过专门软件,例如NiceLabel Pro软件可以将数字,字母变成条形码,它也支持通过Excel导入批量生成条形码。

  Excel也可以制作条形码,需要下载条形码字体,例如C39HrP24DMTt就是一种条形码字体,对数字或字母选择该字体,就形成了对应的条形码。

条形码、二维码和RFID数据采集方法的比较

  图4 Excel也可以制作条形码

  2.关于二维码制作

  二维码可以通过专门软件制作,Excel 2010以上版本也可以制作二维码。

  因为Excel最常用,用它来制作二维码也最便捷。如果用Excel制作二维码,基本步骤如下:

  (1)单击【开发工具】-【插入】,选择“其他控件”

  (2)在“其他控件”对话框里,选择'Microsoft Barcode Control 16.0',单击【确定】

  (3)选择“条形码样板”,右击鼠标,选择Microsoft Barcode Control 16.0对象,单击“属性”,类型框选择'11-QR-Code',其它参数保持系统默认,最后,单击【OK】

  (4)选择“二维码样板”,单击【属性】,在'LinkedCell'中输入保存输入的单元格,例如A1,B2。

  3.关于RFID制作

  使用Bartender软件配合专门打印机可以将信息写入RFID芯片,Bartender软件也可以打印条形码和二维码。

  后记

  企业在信息化进程中选择方案时,不能只考虑技术的先进性,最重要的必须考虑企业的实际需求。要分析满足企业需求有几种方案,每种方案有什么特点,各种方案成本都是多少。本文分析了物联网数据采集最常用的3种技术方案特点,供企业选择方案时参照。

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