Barcode vs RFID
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來源：东洋重工机 作者：冯春山
前言
隨著物聯網的飛速發展，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。
物聯網區別於互聯網，在於它透過感知層，連接實體世界和資訊世界，感知層的數據採集，是物聯網應用層，進行可靠、精準數據挖掘的技術基礎。
數據採集是物聯網感知層最關鍵的技術，目前常用的數據採集方法有條碼，二維碼和RFID技術。
本文比較了物聯網中，這三種關鍵數據採集方法的各自特點。
一、三種數據採集方式原理介紹
1. 關於條碼
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資訊。利用二進位的編碼，可以表示數字，字符和符號資訊。
圖1 條碼樣式
條碼需要使用專門儀器進行辨識，即掃描槍。條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。條碼掃描槍利用該原理，透過光學傳感器，檢測來自不同發射區的不同反射光，對條碼進行辨識。條碼標籤可以用普通紙列印，也可以使用專門的標籤紙列印。
2.關於二維碼
二維碼可以看作條碼的升級版，也就是一般所稱的QR Code。條碼是一維的，它只有橫向記錄資訊，縱向是不記錄資訊的，縱向剪短，記錄的資訊不受影響。二維碼是二維的，兩個方向都記錄資訊。
二維碼也利用二進制表示資訊的。二維碼就是把資訊翻譯成黑白小方塊，然後組成一個大方塊。相比於只在一個維度上，攜帶資訊的條碼，二維碼在兩個維度上都攜帶了資訊，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、符號和漢字資訊。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。
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、符號和漢字資訊。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。
3.關於RFID
RFID和條碼、二維碼不同，條碼和二維碼都可以認為是列印在紙片上的圖案，編碼在圖案上的黑白條或黑白格子裡，沒有晶片。RFID是電子標籤，資訊是保存在晶片裡的，晶片可以讀寫。使用的列印機也是專門的列印機，能夠在晶片上寫入資訊。
RFID系統的工作原理：閱讀器或者手持機將要發送的資訊，經編碼後，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籤，接收此脈衝信號。
可以讀取RFID標籤中資訊，或者向其中寫入資訊。標籤可以寫入資訊，這是RFID技術的一大優勢，條碼和二維碼列印後，只能讀取，不能再次寫入資訊。
RFID電子標籤：由晶片及內置天線組成。晶片內保存有一定格式的電子數據，作為待辨識物品的標識性資訊，是射頻辨識系統真正的數據載體。內置天線用於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 種數據採集方式應用特點比較
1.條碼
條碼可以用來表示數字、英文和符號，但不能表示漢字。它只有橫向記錄資訊，但縱向不記錄資訊，有一定抗破壞能力。縱向破壞一部分，只要橫向完整，就能讀取出對應的資訊。
條碼輸入速度快：與鍵盤輸入相比，條碼輸入的速度是鍵盤輸入的五倍。條碼掃描速度快於二維碼。
條碼標籤易於製作，如果不需要粘貼，普通紙就可以，且掃描設備也相對便宜。
條碼可以應於物料管理，生產管理，超市等領域。
2.二維碼 QR Code
與條碼相比，二維碼可以表示漢字，這是一大優點。它的表示資訊也高於條碼，傳統的條碼只能處理20位左右的資訊量，與之相比，二維碼可處理條碼的幾十倍到幾百倍的資訊量。
二維碼也便於手機掃描，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，都可以透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%，少量破壞也能讀取資訊。
二維碼從任一方向均可快速讀取。其奧秘就在於它的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
不論條碼，還是二維碼一次只能讀取一個標籤內容，而使用RFID技術，一次可以讀取多個標籤，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標籤則可以重複地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據，方便資訊的更新。
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，並能夠進行穿透性通信。而條碼掃描器材必須在近距離，而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條碼。
三、成本比較
企業的資訊化必定需要投入一定的成本，就數據採集而言，也是一樣，無論是採用條碼、二維碼，還是RFID，都需要投入一定成本。
條碼、二維碼和RFID成本主要是4個方面：(1)標籤成本；(2)列印機成本；(3)採集設備成本；(4)軟體成本。前3項都屬於硬體成本，我們重點探討硬體投入。
總體來說，條碼投入最小，RFID投入最大。企業可以根據自己的需求和成本預算，選擇適合的數據採集方式。下面分別介紹各自的成本。
1.關於條碼
條碼的標籤可以用普通列印紙，也可以用專門的標籤紙。專門的標籤紙背面帶膠，便於粘附在其它商品上。每張標籤的成本可以低於1分錢。
如果條碼標籤是普通紙，用普通的印表機就可以列印條碼。如果使用專門標籤紙列印條碼標籤，一個熱感紙印表機成本，最便宜約千元出頭即有。
條碼的採集設備，可以分成兩類。第一種是本身只能掃描，不能輸入數字等資訊。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儲存資訊，掃描時條碼槍必須連接在POS機上，超市店員掃描商品條碼後，知道商品名稱和價格，在POS機上登入商品數量。這種條碼槍價格可以低至千元以下。
圖2 第一種條碼槍
第二種條碼槍本身帶儲存功能，也能夠輸入數字等資訊。這種條碼槍也可以叫盤點機或PDA，它們掃描時，不需要連接到POS，可以直接在上面完成數字等資訊登入，掃描之後資訊再傳到電腦或POS上。這種條碼槍價格，約從三千五左右起跳。
圖3 第二種條碼槍
2.二維碼
二維碼的標籤列印和條碼類似，看具體需求，可以用普通紙，也可以專門標籤紙。標籤紙可以低至1分錢。
如果二維碼標籤是普通紙，用普通的印表機就可以列印條碼。如果使用專門標籤紙列印條碼標籤，一個熱感紙印表機成本約千元起跳。
二維碼的數據採集設備和條碼類似，也是可以分成兩類。第一類是掃描時需要連接到電腦或POS上，金額可以低至千元以下。第二類是可以手持獨立掃描的，比只能掃描條碼設備稍貴，最低5000元左右。
3.RFID
RFID的標籤是含有晶片的，自然比條碼、二維碼都要貴。RFID標籤又可以分為不帶電源和帶電源的，帶電源的成本高於不帶電源的。不帶電源的RFID標籤價格可以低至5元之內，帶電源的RFID標籤可以30元之內。
RFID標籤印表機，具有往晶片內寫入資訊的功能，價格也高於普通印表機，一般要超過25,000元。
RFID手持機可以讀取RFID晶片內容，也能往晶片內寫入資訊。它的價格也要高於條碼、二維碼的手持機，一般超過一萬元。RFID手持機使用時，可以單獨使用，採購數據後再傳輸到電腦。RFID還有必須連接電腦使用的讀寫器，便宜的讀寫器幾百元。但業者選購時，還是必須視自己的需求來考慮，總是一分錢一分貨。
四、標籤製作方法比較
1.關於條碼製作
條碼可以透過專門軟體，例如NiceLabel Pro軟體可以將數字、字母變成條碼，它也支持透過Excel，導入批量生成條碼。
Excel也可以製作條碼，需要下載條碼字體，例如C39HrP24DMTt就是一種條碼字體，對數字或字母，選擇該字體，就形成了對應的條形碼。
圖4 Excel也可以製作條碼
2.關於二維碼製作
二維碼可以透過專門軟體製作，Excel 2010以上版本也可以製作二維碼。
因為Excel最常用，用它來製作二維碼也最便捷。如果用Excel製作二維碼，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」對話框裡，選擇'Microsoft Barcode Control 16.0'，單擊【確定】
(3)選擇「條碼樣板」，右擊滑鼠，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，最後，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.關於RFID製作
使用Bartender軟體配合專門印表機，可以將資訊寫入RFID晶片，Bartender軟體也可以列印條碼和二維碼。
後記
企業在資訊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，每種方案有什麼特點，各種方案成本都是多少。本文分析了物聯網數據採集，最常用的三種技術方案特點，供企業選擇方案時參照。
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