RFID 業界應用成果與在農業發展之可行性

RFID 業界應用成果與在農業發展之可行性

建國科技大學資管系饒瑞佶

[email protected]/7/7

Outline

IntroductionRFID TagRFID ReaderRFID Protocol業界應用成果 & DemoZigBeeRFID 農業上未來的應用未來展望

RFID 為何變得如此熱門 ?

RFID 在 1950 年就出現了 Tag Cost Down (USD 1$ $40 cents) UHF RFID Deregulation Guaranteed Future by Retail Giants & DoD Asian Country put Government resources to prom

ote RFID industry

RFID議題正火國內應用率偏低一半以上受訪者沒聽過

受訪公司閱讀過 RFID 相關資料或有深入瞭解的僅有 22.3% ；另人詫異的是未聽說過 RFID 的比例高達 56.3 ％；若依行業別來分析，則流通業有聽說過的比例最高 (60.0%) ，其次是醫療業 (33.3%) 與製造業 (19.6%) 。有 RFID 相關應用的受訪公司更是屈指可數，僅 8 ％，其餘 92% 尚無任何應用。

在應用領域上，最主要是用在倉庫管理（ 66.7 ％），其次是生產流程（ 33.3 ％），再進一步交叉分析，不論製造業或運輸業，主要都是用在倉庫管理，分別為 67.5 ％與 100.0% ，顯見目前 RFID 在供應鏈應用上並未見較創新的應用。應用比例低的原因，超過四成（ 44.4 ％）的受訪公司坦言技術是在應用上所遭遇的主要困難。

面對這一波的 RFID 應用風潮，我國企業尚在起步階段，因此策略及佈局顯得格外重要。而目前 RFID 應用有標準未統一、價格過高、新領域應用技術複雜等困難尚待突破，但在國際專家們一致的努力之下，預估最遲到 2008 年應能真正蓬勃發展。

資料來源：東森新聞報

如何算導入成功？

只要有下列兩項要求，短期內無法成功大量讀取100% 讀取率

目前可預期高單價單一讀取應用 ( 門禁 )客制化示範性計畫

Slap & ship決心影響了一切

RFID 具有地域性

U.S.more focus on EPC(902-928 MHz)more focus on active RFID

歐洲more focus on Animal ID(125K)EPCLibrary & NFC Card (Metro future store)

日本More focus on NFC-SmartCard

台灣 / 中國Diversified

新加坡More focus on Library & EPC

RFID System Construction

Reader

Tansformer/switch

Tags

Middleware•與現有系統整合•Filtering•collection

RFID Tag

產業進入門檻高投資成本高

RFID Tag

成本：賣 Tag 附水果似乎比較划算 UHF Tag 不一定比 HF 或是 LF 貴與 wafer 廠 (chip) 、 inlay 廠 (chip+antenna+platfor

m) 、封裝廠息息相關國外的不一定比較貴 ( 日本 5 日圓計畫，大陸市場以量制價 )

穩定度：環境複雜度封裝技術使用年限 (10萬次讀寫， 10 年 )

標準： EPCGlobal 標準未制定完成

RFID Tag 標準 Class 0 and 1(now C1G2) ： ratified by EPCGlobal

Passive identity tags 3-6 m range

Class 2 ： proposed Passive identity tags + memory tags 3-6 m range

Class 3 ： proposed Semi-active battery tags 100 m range

Class 4 ： proposed Active battery tags > 100 m range

RFID Tag 標準Gen1 Gen2

Tag 產品特性：產品特性：1.Class0 ：唯讀2.Class1 ：讀多次，寫一次

1.Class2 ：讀寫 (具大容量記憶體 )2.Class3 ：提升電池效能下進行讀寫

成本：1.2005 年採同一製程2.1晶片中 12,000個電晶體

3.尺寸小、便宜

成本：1.2005 年採同一製程2.1晶片中 40,000個電晶體3.尺寸大、較貴4. 未來業者擬採先進製程使尺寸降為 Gen1晶片 80% ，價格較 Gen1晶片便宜 20%

Reader 產品特性：1. 無法同時讀 Class0/1協

定 Tag2.傳輸率： 80~140k/bs

產品特性：1.未來可讀 ISO 、 EPCGen1/Gen2 所有協定 Tag2.傳輸率： 640k/bs3. 可透過 H/W 、 F/W升級讀取 Gen2 Tag4.兼具單一、多重、密集三種讀取模式

資料來源：工研院 IEK(2005/10)

RFID Tag參考價格 (NT$)頻率產品規格單一價格 1000 10000以上

125K 厚卡 30 27 22

　薄卡 35 33 25

　　　　　13.56MHz 　　　　

ISO14443A 薄卡 45 35 30

ISO14443A 貼紙 40 28 25

ISO15693 薄卡 45 35 30

ISO15693 貼紙 40 28 25

　　　　　UHF Tag 厚卡 350 300 250

18000-6 紙箱標籤 100 90 70

　玻璃標籤 250 230 200

　金屬標籤 400 360 310

Gen2 紙箱標籤 30 27 24

RFID Tag形式

wristbandPcb card

Key tag

Metal tag

Glass tag

eSeal

Blocker tag tag + temp. sensor

農業上 RFID Tag 使用考量因素人體 ( 水 ) ： 13.56MHz以上影響最大金屬 (鐵有 ferrite 可以阻隔 )擋風玻璃資料備份問題 (tag 內的資料損毀時 )環境溫溼度變化 (-20 ~ 80 °C) 對象物多含水分 ( 高頻較怕水 )多數需要加上 sensor尺寸大小與擺放方式 (緊密度影響讀取率 ) 可以設置的位置 (豬、海鱺 ) 管理問題 ( 如何判斷好壞與維修 ) Tag 上要輔助有 barcode 或文字說明 …等

RFID Tag vendors

RFID Tag vendors 農業應用範例

RFID Reader

產業進入門檻低

Different RFID Reader

農業上 RFID Reader使用考量因素頻率不可太高 (125K, 143K 或 13.56MHz)

FDA試驗使用 UHF連續對一瓶裝滿胰島素的藥瓶連續讀取 1小時，溫度將升高 1°C

天線設置的位置與角度 Reader 到達一定數量時，要考慮傳輸速度與管理等問題

Reader 可以加上 mask限定讀取範圍與 tag匹配與讀取率

RFID Reader vendors

RFID 標準

EPCGlobal

MIT於 1999 年成立 AUTO-ID Center 2003 年 10月， Auto-ID Center 正式宣告結束，並移轉 EPC給 EPCglobal Inc

EPC 是 Electronic Product Code 的簡稱，在台灣以「產品電子編碼」稱之

下一階段整合 ISO變成 ISO18000-6C

EPC編碼標頭：為 EPC碼的第一部份，主要定義該 EPC碼的長度、識別類型和該標籤的編碼結構。

一般管理者代碼：具有獨一無二的特性，為一個組織代號，也是公司代碼，並負責維護結構中最後兩組連續號碼。

物件類別碼：在 EPC編碼結構的角色為辨識物件的形式以及類型，也具有獨一無二的特性。

最後則是序列號：連續號也同樣具有單一的特性，賦予物件類別中物件的最後一層，使得同一種物件得以區分不同個體。

EPC編碼

條碼轉 EPC編碼以 EAN13 為例未來農產品供應鏈與進出口需要

EPCGlobal Network使用 EPC碼、 RFID 與資訊網路等科技，建立一個RFID全球標準架構，為供應鏈自動化、追蹤與追溯管理要求下增進資訊能見度，提供高效率和資訊準確性的物件資訊交換。

EPCGlobal

一定要 follow它嗎？ DoD 的例子付費問題

農產品生產履歷 network (AG Network) 是個可以努力的方向

與目前 EAN barcode ， TraceCode 等的整合與轉換

業界應用成果

Wal-Mart2003 年 6 月時，Wal-Mart 正式提出聲明，要求旗下 100 家供應商自 2005年 1 月開始必須無條件使用 RFID 標籤於所提供的貨箱上，

美國國防部（ DoD）Gillett

Gillette 希望透過智慧貨架掃描貨架上的商品，若是存貨數量降到偏低的水位，就會透過電腦提醒店員注意，確保貨架上的商品不虞匱乏，且不必再靠店員巡視

Prada他們將繪有 Prada 商標與客製化樣式的 RFID 標籤附在每一件商品上，這些商品含括了鞋子、皮包及衣服。例如顧客選擇了一件洋裝後，服務人員可以拿著手持式讀取器辨識商品上的標籤，透過螢幕來呈現洋裝的詳細資訊

Metro ： future Store …

歐美

RFID 用於物流監控生酒鮮度 NTT DATA 、 TOPPAN FORMS 、日本 ACCESS 、日野自動車等四家公司在 3月 9 日宣布，將以附有溫度感應器的無線 IC 標籤，進行保存生酒鮮度的物流服務實驗，預期將能經由嚴密的溫度管理擴大銷售通路。

RFID 新應用，養豬戶也很滿意！日本富士通社長黑川博昭於日前富士通論壇上表示，富士通的無線射頻辨識技術（ RFID ）已成功運用在養豬業的生產過程中，更帶領消費者進入安心飲食的時代。農產品生產履歷 network (AG Network) 是個可以努力的方向

Toyota2000 年豐田汽車南非廠（ Toyota S.A. ）鑑於舊有的 Job Card S

ystem 需要許多的人工而且無法提供即時的資訊，為了取得在製工作流程的即時資訊，而決定導入自動追蹤系統。 …

日本

韓國韓國機場的 RFID 計畫

韓國機場的 RFID 計畫則於 2005 年 5月啟動，以其國內機場為主，包括從濟洲到金浦、金海、大丘、清州、光州等 5個國內機場，該計畫也是以強化機場保安與提高行李運輸效率為主，參加測試的航空公司為韓亞航空。

u-Korea 在民眾的生活環境裡，佈建智慧型網絡（如 IPv6 、 BcN 、

USN ）、最新的技術應用（如 DMB 、 Telematics 、 RFID ）等先進的資訊基礎建設，讓民眾可以隨時隨地享有科技智慧服務。 …

台灣認識火車頭 ---RFID 公領域應用推動計畫

台灣

台灣在經濟部與行政院科技顧問組的推動下，『 RFID公領域應用推動計畫』正蓄勢待發，將針對「居家與公眾安全」、「貿易通道安全」、「航空旅運應用」、「食品流通安全」及「健康與醫療應用」等五個公領域

農委會食品安全，農產品產銷履歷追縱、物流管理、動植物檢疫管理、國內禽流感之防護、農作物生長環境監控應用等等…。

讀取率 DEMO

測試用 tag 125K, 13.56MHz, UHF

測試項目人佩帶附著鐵附著水 (噴霧 )角度水果 .. 等

業界應用成果－基礎平台建置 ILink Server

DS202 可以達到資料分享與定位的功能

業界應用成果－基礎平台建置 II

業界應用成果－學生安全通報LF (125K)

讀取距離： upto 60 cm 適合用在不可使用高功率的場合用途：醫療管理、農產品追蹤管理、差勤管理、生

產製程管制、學生點名系統等

讀取距離： upto 60 cm 適合用在不可使用高功率的場合用途：醫療管理、農產品追蹤管理、差勤管理、生

產製程管制、學生點名系統等


PR600 + DS202 + LinkServer PR600 + DS202 + LinkServer

Tag 資料接收程式 (VB)

網路查詢程式 (PHP+SQL Server)


HF (ISO1443A ， MIFARE)

讀取距離： 3-5 cm 適合用在需要進行交易與資料紀錄的場合具備安全機制用途：差勤管理、多媒體展示、會員管理系

統、儲值扣款、證照防偽等

讀取距離： 3-5 cm 適合用在需要進行交易與資料紀錄的場合具備安全機制用途：差勤管理、多媒體展示、會員管理系

統、儲值扣款、證照防偽等

業界應用成果－儲值扣款 (NFC)

扣款消費

儲值

• PCR310 + AC906• VB

•13.56 MHz•Up to 5 cm

業界應用成果－珠寶管理

• RWM600SK• VB

畢業證書、專業證照

業界應用成果－證照防偽

業界應用成果－證照防偽

MIFARE 1

MIFARE Standard S50 ： 1K Byte EEPROM

分成 16 Sector 每個 Sector 有 4 個 Block (16 Byte) 每個 Sector 內有控制欄 (Sector Trailer) ，存放兩組金鑰

S70 ： 4K Byte EEPROM 分成 40 Sector 其中 32 個 Sector 分成 16 個 Block 剩下 8 個 Sector 分成 16 個 Block 每個 Sector 內有控制欄 (Sector Trailer) ，存放兩組金鑰

適用於多種不同領域應用功能

MIFARE 1記憶體

Block x 3 Sector Trailer 1 Sector1




.

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MIFARE 1

記憶體





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CF (125K, 13.56M, UHF)

讀取距離： 3-5 cm 適合用在需要可攜式的場合具備安全機制用途：盤點管理、巡場管理、收容所動物管理、導覽系統等

讀取距離： 3-5 cm 適合用在需要可攜式的場合具備安全機制用途：盤點管理、巡場管理、收容所動物管理、導覽系統等

業界應用成果－財產盤點

• PDA + CF RFID Reader• RDA + SQL Server• PHP

業界應用成果－動物收容所動物管理

斗南鎮農會

定位

紀錄

儲存查詢

斗南鎮農會

生產履歷追蹤管理倉儲管理進銷貨管理行政管理門禁管制

ZigBee RFID

無線網路技術

目前市面上有許多彼此不相容的無線網路技術，如 Wi-Fi 、 ZigBee 、藍芽、超寬頻，以及「近場通訊」（ Near Field Communications ）

什麼是 ZigBeeTM群峰無線網路藉由在物品中置入一個低耗電量以及低成本的無線模組來達到存取資訊以及進行控制的技術。

ZigBee 技術是一種無線傳輸技術，符合 IEEE802.15.4 標準，工作頻率為 868MHz 、 915MHz 或 2.4GHz 。強調低成本、低耗電、雙向傳輸、感應網路功能等特色。目前推動 Zigbee 標準的主要廠商包括Mitsubishi 、 Motorola 與 Philips ，以及 20多家的 IC設計製造與系統廠商。

ZigBeeTM 的優點彈性的傳輸距離

可依需求決定傳輸距離 ( 數公尺 ~ 數百公尺 )多節點傳輸多節點與快速系統化

長效電源使用一對 AAA電池可以工作數年的時間

低成本優秀的抗干擾能力融合 Wireless LAN 的 CSMA/CA 及 CDMA的 DSSS抗干擾技術

為什麼選擇 ZigBee ？

具有最省電、最大網路節點數及最低成本等優點，專為低成本多節點的低功耗網路所設計

Feature(s) IEEE 802.11b Bluetooth ZigBee

電源持續力 hours days years

複雜度 Very complex complex Simple

節點數 Many

建立連線速度 Upto 3 seconds Upto 10 seconds 30 ms

傳輸距離 100m 10m 70m ~ 300m

擴充性 Roaming possible no Yes

資料傳輸率 11 Mbps 1 Mpbs 250 Kbps

安全性 SSID 64bit, 128bit 128bit AES

ZigBee RFID 較符合人類習慣

ZigBee RFID 可以從一堆雜亂的物品中正確的判別物品內容

Hands –Free ( 門禁、停車場管理等 )

ZigBee 主動式 RFID 的優勢是？

ZigBee RFID 標簽成本雖然較被動式高，但仍具下列優勢：

較長的傳輸距離 (hands-free)可以傳輸溫度、卡片距離等額外資訊，同時進行控制

可以進行人員與物品定位 ( 倉儲管理 )可以調整感應距離 (危險區域控制 )同時監控龐大數量的標籤 (65536=2bytes ，

4ms/個 )

ZigBee RFID與 Active RFID的差異是？

主要是在標籤上

ZigBee Tag Active RFID Tag

雙向傳輸優良

網路涵蓋範圍

大中

抗同頻干擾強弱

最大標籤數 65535 200~1000

ZigBee 適合應用哪些方案 (I)

貨物倉儲管理無需額外人工盤點與存取貨

醫療監控取得病人位置與病人的履歷資料 ( 功率小 )

老人看護構築老人更便利的生活環境

ZigBee 適合應用哪些方案 (II)

停車場管理無需進行過卡動作

車隊管理

Hands-Free 門禁系統出入更方便

RFID 農業上未來的應用

農業上未來的應用組培苗生產管理種源保存管理生產履歷管理倉儲物流管理休閒農業農業教育農業認證農企業差勤& 門禁管理農藥管理 … 等

展望未來 U 化取代M 化 RFID將內建於 OS (plug & play) RFID in a box( 內建 reader+middleware+ONS+Net

work) EPCGlobal Network不要為了 RFID 而 RFID農業流程的複雜度提高了導入門檻 (設備、 Mid

dleware) NFC(Near Field Communication)會是主流 CompTIA RFID+ 國際認證

敬請指教http://163.23.45.9:8080/rueychi/index_lab.htm

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