- 物聯網
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前 言
隨著中國物聯網的飛速發展，物聯網已經滲透到各個領域，在工業領域的應用也非常普遍。物聯網區別于互聯網在于它通過感知層連接物理世界和信息世界，感知層的數據采集是物聯網應用層進行可靠、精準數據挖掘的技術基礎。數據采集是物聯網感知層最關鍵的技術，目前常用的數據采集方法有條形碼，二維碼和RFID技術。本文比較了物聯網中這3種關鍵數據采集方法的各自特點。
一、3種數據采集方式原理介紹
1.關于條形碼的原理
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，從而不同粗細條紋間的相互組合，便代表了不同的編碼信息。利用二進位的編碼，可以表示數字，字符和符號信息。
條形碼需要使用專門儀器進行識別，即掃描槍。條形碼中條和空對相同光線的反射率不同，各自的反射光強度也不一樣。條形碼掃描槍利用該原理，通過光學傳感器檢測來自不同發射區的不同反射光，對條形碼進行識別。條形碼標簽可以用普通紙打印，也可以使用專門的標簽紙打印。
2.關于二維碼的原理
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。用二進制編碼表示了數字，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，掃出來的結果都是一樣的。
▲供應鏈指南針二維碼
3.關于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是電子標簽，信息是保存在芯片里的，芯片可以讀寫。使用的打印機也是專門的打印機，能夠在芯片上寫入信息。
RFID系統的工作原理：閱讀器或者手持機將要發送的信息，經編碼后加載在某一頻率的載波信號上經天線向外發送，進入閱讀器工作區域的電子標簽接收此脈沖信號?？梢宰x取RFID標簽中信息，或者向其中寫入信息。標簽可以寫入信息，這是RFID技術的一大優勢，條形碼和二維碼打印后，只能讀取，不能再次寫入信息。
RFID電子標簽：由芯片及內置天線組成。芯片內保存有一定格式的電子數據，作為待識別物品的標識性信息，是射頻識別系統真正的數據載體。內置天線用于和射頻天線間進行通信。
RFID技術的產品有三大類：無源RFID產品、有源RFID產品、半有源RFID產品。無源RFID產品沒有電池，有源RFID產品和半有源RFID產品都有電池，半有源RFID產品電池功率小，不與讀寫器通訊時依靠自身電池能量維持待激活狀態。
二、3種數據采集方式
應用特點比較
1.條形碼的特點
條形碼可以用來表示數字，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。
條形碼標簽易于制作，如果不需要粘貼，普通紙就可以，且掃描設備也相對便宜。
條形碼可以應于物料管理，生產管理，超市等領域。
2.二維碼的特點
與條形碼相比，二維碼可以表示漢字，這是一大優點。它的表示信息也高于條形碼，傳統的條形碼只能處理20位左右的信息量，與之相比，二維碼可處理條形碼的幾十倍到幾百倍的信息量。
二維碼也便于手機掃描，這個優點使得手機支付變得非常普遍。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，實現快速穩定的讀取。
3.RFID的特點
不論條形碼，還是二維碼一次只能讀取一個標簽內容，而使用RFID技術，一次可以讀取多個標簽，讀取效率大為提高，這是RFID一個優勢，也因為該優勢，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全球各標準不一）,微波（2.45Ghz、5.8Ghz）。頻率越高，傳播距離越遠，但是繞射或穿透能力較弱。
RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據，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，并能夠進行穿透性通信。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
企業的信息化必定需要投入一定的成本，就數據采集而言，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）標簽成本；（2）打印機成本；（3）采集設備成本；（4）軟件成本。前3項都屬于硬件成本，我們重點探討硬件投入。
總體來說，條形碼投入最小，RFID投入最大。企業可以根據自己的需求和成本預算選擇適合的數據采集方式。下面分別介紹各自的成本。
1.關于條形碼的成本
條形碼的標簽可以用普通打印紙，也可以用專門的標簽紙。專門的標簽紙背面帶膠，便于粘附在其它商品上。每張標簽的成本可以低于1分錢。
如果條形碼標簽是普通紙，用普通的打印機就可以打印條形碼。如果使用專門標簽紙打印條形碼標簽，一個熱敏紙打印機成本幾百元。
條形碼的采集設備，可以分成兩類。第一種是本身只能掃描，不能輸入數字等信息。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算機上，超市店員掃描商品條形碼后，知道商品名稱和價格，在計算機上錄入商品數量。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，也能夠輸入數字等信息。這種條碼槍也可以叫盤點機或PDA, 它們掃描時，不需要連接計算機，可以直接在上面完成數字等信息錄入，掃描之后信息再傳到計算機上。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，也可以專門標簽紙。標簽紙可以低至1分錢。
如果二維碼標簽是普通紙，用普通的打印機就可以打印條形碼。如果使用專門標簽紙打印條形碼標簽，一個熱敏紙打印機成本幾百元。
二維碼的數據采集設備和條形碼類似，也是可以分成兩類。第一類是掃描時需要連接計算機的，金額可以低至100元。第二類是可以手持獨立掃描的，比只能掃描條形碼設備稍貴，最低1000元左右。
3.RFID的成本
RFID的標簽是含有芯片的，自然比條形碼，二維碼都要貴。RFID標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標簽價格可以低至1元之內，帶電源的RFID標簽可以5元之內。
RFID標簽打印機具有往芯片內寫入信息的功能，價格也高于普通打印機，一般要超過5000元。
RFID手持機可以讀取RFID芯片內容，也能往芯片內寫入信息。它的價格也要高于條形碼，二維碼的手持機，一般超過2000元。RFID手持機使用時，可以單獨使用，采購數據后再傳輸到電腦。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、標簽制作方法比較
1.關于條形碼制作
條形碼可以通過專門軟件，例如NiceLabel Pro軟件可以將數字，字母變成條形碼，它也支持通過Excel導入批量生成條形碼。
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，對數字或字母選擇該字體，就形成了對應的條形碼。
▲圖4 Excel也可以制作條形碼
2.關于二維碼制作
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。
因為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，選擇Microsoft Barcode Control 16.0對象，單擊“屬性”，類型框選擇'11-QR-Code'，其它參數保持系統默認，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.關于RFID制作
使用Bartender軟件配合專門打印機可以將信息寫入RFID芯片，Bartender軟件也可以打印條形碼和二維碼。
后 記
企業在信息化進程中選擇方案時，不能只考慮技術的先進性，最重要的必須考慮企業的實際需求。要分析滿足企業需求有幾種方案，每種方案有什么特點，各種方案成本都是多少。本文分析了物聯網數據采集最常用的3種技術方案特點，供企業選擇方案時參照。