發布日期：2022-05-25 點擊率：66
1 引 言
射頻識別技術(RFID)以識別速度快、精度高、無需接觸、環境適應性強等特點而受到集裝箱運輸業的青睞，得到了快速發展。他逐漸被運用到了交通運輸，航空包裹的管理，后勤管理，生產線自動控制，門禁管理，物料處理，醫療等領域。RFID技術在對托盤、集裝箱、運輸車輛等方面的管理，對商品的標識以及供應鏈整體的管理的應用都促進了物流業的發展。電子標簽具有讀取距離遠(一般在20 m以內)、適于惡劣環境、穿透性強、可識別運動目標等特點。
RFID技術在集裝箱領域的應用使準確控制、追蹤集裝箱的who，where，when信息成為了可能。集裝箱用電子標簽多用超高頻(UHF)段。這個頻段的穿透能力強，并且在動態讀取時顯示出了優越性[1]。相對于工業自動化等領域的應用，電子標簽在集裝箱物流運輸中的應用具有很強的特殊性。RFID標簽隨集裝箱在海上、碼頭、堆場等場所流動，其工作環境具有溫差大，紫外線照射強度大，海水對標簽有腐蝕性等特點，集裝箱用RFID標簽的封裝必須考慮這些因素。同時集裝箱金屬表面對電磁波的反射作用，對數據傳輸的影響極大。在金屬面的影響下，原來匹配的天線變得不匹配了，需要重新設計天線，重新進行阻抗匹配。
2 RFID工作原理介紹
RFID是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。他的核心部件是一個電子標簽，通過相距幾厘米到幾米甚至十幾米的距離內讀寫器發射的無線電波，讀取電子標簽內的儲存信息。無源RFID標簽是將讀寫器發送的射頻能量轉化為直流電源為芯片電路供電的。圖1為標簽與讀寫器通信的工作原理示意圖。
3 電子標簽應用于集裝箱領域出現的問題
3.1 集裝箱運輸環境對電子標簽應用性能指標的影響
相對于工業自動化等領域的應用，電子標簽在集裝箱物流運輸中的應用具有很強的特殊性。
(1)工作環境比較惡劣
電子標簽隨集裝箱在海上、碼頭、堆場等場所流動，與普通的電子標簽工作環境不同。標簽在設計和封裝時必須考慮以下幾個因素：
溫度的特殊性 集裝箱工作環境溫度高、溫差大，而且作業是全天候的。
高濕度的工作環境 集裝箱運輸過程中的大部分時間在海上(或者內河中)完成，因此電子標簽必須要能夠在濕度為35%～80%的環境下工作。
強烈的紫外線照射 長時間、高強度的紫外線照射加速了標簽外殼塑料的老化。
酸堿腐蝕及振動沖擊 集裝箱大部分時間都工作在碼頭、海上，這種環境要求標簽抗酸堿腐蝕，同時封裝結構和材料要抗振動撞擊。
(2)標簽動態讀取
由于集裝箱流通速度較快，集裝箱信息必須能夠遠距離訪問，因此，要求電子標簽識別速度高(移動速度>100 km/h)，距離遠(>6 m)，準確率高(>99%)等。
集裝箱用電子標簽受金屬面的影響分析
3.2 集裝箱用電子標簽受金屬面的影響分析
普通RFID標簽直接貼附于金屬表面上，由于金屬表面對入射電磁波的反射作用，將會有較強的反方向電磁波也穿過電子標簽。入射波與反射波相位疊加后將會抵消一部分，強度也會大大削弱，嚴重影響讀寫器對RFID標簽的讀取距離，甚至無法讀取和RFID標簽上的數據，如圖2所示。同時，讀寫器與RFID標簽間產生的磁通量會在金屬表面感應渦流，根據楞次定律，渦流對讀寫器的磁場起反作用，致使金屬表面上的磁場被強烈地衰減了。
消除集裝箱金屬面影響的解決方法是提高天線和金屬面的相對高度。隨著相對高度的增加，合成場信號矢量將逐漸增強，到相對高度達到波長的1/4時，合成場信號矢量達到最大，并可獲得3 dB增益。而RFID標簽貼附于集裝箱金屬面上時，標簽和金屬面之間的距離很小，可抬高的空間有限，達不到要求。例如：900 MHz射頻的1/4波長近似為8 cm，而集裝箱外表面凹槽實際深度只有2 cm。需要在普通電子標簽與金屬表面間插入一種隔離介質，根據電磁波在介質中的波長公式： 其中：λ0為自由空間波長，μ，ε分別為介質導磁率和介電系數。
通常的做法是把隔離介質與電子標簽封裝成一體，從而形成防金屬電子標簽。需要做的研究包括介質的研究(介質的選擇、試驗與工藝過程確定等)，特定介質參數的數據分析(μ，ε等)，以及封裝形式的選擇。
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