条形码、二维码和RFID数据采集方法及应用!

　　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、关于条形码的原理

　　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.关于二维码的原理

　　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的原理

　　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、条形码的特点

　　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、二维码的特点

　　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的特点

　　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.关于条形码的成本

　　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。

　　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。

　　▲第二种条码枪

　　2、二维码的成本

　　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的成本

　　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。

　　▲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。