白酒行业RFID应用技术

　　一. 电子商品代码

　　EPC RFID(电子商品代码)技术广泛应用始于2006年，国内酒类、特别是白酒行业，EPC RFID的应用处于早期的摸索阶段，以白酒类产品为例，大多数企业对EPC RFID的认知起源于防伪的诉求。EPC RFID在物联网的应用，首先要建立电子商品代码在供应链方面的完整构思，而酒类防伪这个“中国特色”的应用，是由国内白酒产业和市场的基本现状造成的，这是一个无法回避的现实。“技术服务于市场” 是正确的理念，但不能掩盖“技术服务于企业发展”这个同等重要的问题，仅从EPC RFID技术沿革中解析，采用什么样的技术路线、怎么规划中远期目标、如何预期市场发展前景等问题，绝不可能在“满足眼前需求”的过程中找到正确答案。

　　当今中国EPC RFID应用与物联网技术发展迅速，其产品、技术、应用方案层出不穷，本文试图针对白酒行业应用中的典型案例进行讨论，目的是在市场应用、企业发展、品牌保护以及跨行业服务的延伸等方面，寻求一个有效的模式，使物联网技术在产业化应用中，正真充分发挥出其原本的优势。

　　二 EPC RFID的技术优势

　　EPC( Electronic Product Code产品电子代码)的载体是RFID电子标签，EPC RFID与其它类型的无线电子标签不同，从设计之初EPC RFID就定向规划为物流应用。此前市场上出现的各类RFID产品，没有一种包含电子产品以外的应用规划，仅仅是一个电子产品;EPC RFID最大的特征在于：为产品主要应用方向做出了长期的规划。在产品市场化开始的时候，UCC和EAN就立即转入对物流应用中商品代码段的服务与支持。一个符合EPC Class1 Gen2技术规范的电子标签，不但可以直接平移Bar Code，同时可以将其代码段延伸到512bits或者更长。UCC、EAN为代码资源的分配管理提供了必要的支持，EPC Class1 Gen2技术规范在硬件上，为这样一个用于商品单品电子身份的数据组，提供了基础的存储、多群组读写、防冲撞、数据加密、操作权限管理和防伪认证等技术手段。

　　从上述内容可以看出，对于电子商品代码的应用模式，EPC RFID具有以往电子标签无法比拟的技术优势;同时，由于EPC RFID的设计理念和工艺特点，导致成本的可控制能力远远超过其它同类产品。针对客户的海量应用，EPC RFID技术提供了专项的技术服务，其中包括独享的TID代码段和私有的数据加解密算法，使得用户能够更多地参与EPC RFID的应用规划，并将自己的需求，直接置入EPC RFID的产品中。

　　EPC RFID针对物流应用的规划和设计，其应用特点更多地表现在企业管理和客户服务这两个方面。在这两个方面的发展延伸，以及管理、服务的表现形式上，都具有良好的可成长性。无论应用者从那个环节着手，只要规划合理，EPC RFID可以随着应用需求的增长不断延伸，逐步形成一个国际化或者企业化的闭环数据链，在这个信息环路中，服务将延伸到包括产地认证、品牌保护、供应链管理、市场营销管理、防伪识别、二次交易估值、保险服务、金融服务、基础原料保障等环节中。而其中有效地、引导服务延伸的技术手段，即是以单品为载体的商品唯一地电子身份。

　　事实上是EPC RFID将物联网推向未来的高峰，其中互联网、移动互联网是不可或缺的基石，网络人不失时机的寻求各种技术手段，尝试着将物联网收拢入其运营的范畴，NFC技术成为了关注的焦点，是当前白酒行业内热议的话题!

　　三. EPC Class1 Gen2与NFC技术的差异

　　EPC Class1 Gen2技术规范主要应用形式为：超高频无源电子标签

　　在物联网实际应用中，电子标签仅仅是一个传感器，它将在物品(或者商品)的正常生命周期内引发各种服务。

　　NFC主要用途为近距离结算业务。

　　NFC技术无疑在普及方面具有优势，早在10年前，NOKIA出品的手机上就具有NFC功能，而今，手机不断扩张的NFC功能未能替代公交卡，这其中反应出的问题非常明显，即结算业务的巨大利润没有合理的方式进行分配。在防伪识别应用领域中，NFC标签的应用，的确可以依靠手机的普遍率，在更广泛的人群中得到响应;但是，也不难看到，NFC防伪应用在民间，仅仅是一种防伪认证的参与形式，其法律效能仍然需要第三方的确认支持。到目前为止，NFC标签用于商品，在供应链中尚未看到其发展应用服务的前景，只能满足防伪的部分功能。

　　值得注意的是，当NFC作为结算服务的手段开始普及，则NFC将绑定手机钱包，其应用App也作为系统的基础功能被启动。这时手机上NFC功能的主从模式即被确定，在这种前提下，再利用另一个App软件去实现防伪识别操作，恐怕不是想象中的那么简单，除非NFC在手机上的结算功能永远不被应用。

　　EPC RFID本身所具有的物流应用特点，对企业本身和产品全流程服务支持，均具有无法忽视的效能。而防伪功能是EPC RFID的显著特征，如果EPC RFID技术被采用，相信没有理由为单一商品，再植入一个仅具有防伪功能的第二只标签，尽管这个标签可以被手机识别。下列图表提供了几类产品的应用比对：

　　在上述列示的表格中，ISO18000-6C/EPC Class1 Gen2标准的UHF(超高频)RFID的技术指标，相对地更适合物联网的应用需求，当ALIEN诠释了其全部的制造工艺及装备时，UHF RFID像一把钥匙，开启了物联网时代最重要的一道大门。

　　四. UHF RFID在白酒行业中的应用案例剖析

　　白酒行业在其产品上，如何使用物联网技术主要有两种思考模式：第一种是采用UHF RFID技术解决当前存在的防伪问题，其目标是提升市场竞争优势，最终在市场上占有份额，从销售数量上获得回报;第二种是在防伪优先的前提下，选择适合UHF RFID技术路线的应用做起点，逐步延伸品牌增值、管理流程优化、信息跟踪服务等深层次的应用。第二种应用思想显然更具有合理性。

　　物联网应用技术首要环节是电子标签植入，有效的植入将在很大程度上确保应用项目获得成功。如国内白酒类一线品牌企业的应用，可以考虑的电子标签植入方式有两种：一是在塑料瓶盖成型时植入电子标签，在整体外观上，电子标签的应用不会产生任何影响，同时，通过植入方式和工艺的设计调整，能够满足开封自毁的要求;第二个思路是在瓶体或者酒标上加装电子标签，国外和国内部分高值红酒采用的方式，该方式更注重物流和服务的应用，在防伪方面，依托于面向世界范围内实际客户的综合防伪支持，包括产地信息、商品属性、及各级供应链信息、零售信息和客户私存注册信息等等。在如此透明地供应链跟踪信息支撑下，电子标签不必再具有自毁功能，反而可以支持最终客户的主动销毁服务。

　　从行业实际情况分析，显然具有撕毁功能的瓶盖内嵌标签，是目前比较容易被接受的思路。因此，需要组织持续的电子标签嵌入工艺研发，并针对不同规格、不同特征、不同材质的瓶盖，不断改进标签封装工艺，以适应不断变化的应用需求。

　　事实上在瓶盖内植入电子标签，这本身就是一件革命性的工作。在瓶盖的传统设计及制造工艺中，没有包含这部分内容，而设计出合理结构和工艺需要多学科合作。目前常见的瓶盖标签，都是以冷封装方式，半自动或自动贴上一个纸基标签的方法，这样的方法本质上没有进行任何实际意义上的应用开发，“易碎贴”不过是大家习惯中，标签产品的表现形式，“易碎贴”标签仅仅提供了易碎和标签两个元素。

　　五. 白酒行业应用中的“易碎贴”剖析

　　在白酒应用中，结合白酒产品自身的特点，易碎功能不是忽略其它特性的理由。例如，白酒具有久储增值的特性，“易碎贴”所采用了化学粘合剂混合金属微粒的方法，既不能为电子标签提供高效率的识别天线，也无法保证化学混合物随时间推移，而自身的稳定性变化不超出临界范围。然而，等同于这种化学混合物实际面积1/3的廉价金属箔，能够提供比其更优异的无线电性能，这部分性能的提升不会增加成本，却可将电子标签的识别距离和适用环境大大扩展，使之有可能在包装箱、托盘、货物堆场中发挥作用。这里所说的性能提升，是指电子标签自身性能的提升，而不是依靠读写设备非理性地加大发射功率实现的;

　　“易碎贴”的第二个问题是过于追求面积减小，但是面积越小标签的超高频性能则越差。在瓶盖上植入标签的目标，应该是尽量增大标签天线的面积，尽最大可能提升标签的适用范围;

　　“易碎贴”的第三个问题是标签植入方式、瓶盖外型及装饰工艺之间的配合。“易碎贴”根本谈不上任何配合，带有金属镀膜的瓶盖几乎没有办法直接使用“易碎贴”，而从原理上理解，金属镀膜本身就可以作为电子标签的直接或间接天线使用;

　　“易碎贴”的最后一个问题是对大批量生产的适应性。“易碎贴”从自身的生产制造，到贴装到酒瓶盖上，其工艺过程存在着诸多不稳定因素，这些因素往往因其设计原理，最终无法在大批量使用中获得满意的良品率。良率低的后果非常严重，一旦在应用流程的某一段出现问题将无法回补标签，而系统对于这样的低指标标签只能默许接受，这等同于在建设体系的同时，必须允许这个体系在错误的条件下运行，并且在必要时给出正确的结果，即使系统具有一定的容错能力，也不能将其作为系统运行的必要条件，这是风险性极大的行为。

　　六. 标签与读写设备的选择

　　“工欲善其事，必先利其器”!我们用了很多时间去剖析应用案例的目的，是希望一起分享从教训中获得精要， UHF RFID在物联网应用中，互联网是相对成熟的技术条件，如果物联网需要一个真正有效的神经末端，那么标签及其读写设备的正确选择，是技术应用成功的关键所在。

　　电子标签的选择包括两个主要方面

　　◆ 电子标签的良率、标准化程度和升级能力;

　　◆ 电子标签天线和辅助天线的材质与实现方法;

　　考虑标签产品的良率、标准化程度与升级能力是很正常的思维方式。根据以往应用中的教训，很多被选用的标签自身的良率不理想，经过多次后道封装后发现问题，所造成的成本损失和工艺浪费无法计算。

　　标准化方面，在RFID世界官方论坛中出现过一个典型案例，某企业按照小批量价格最低原则选择了某型号的标签，应用后发现其与EPC Class1 Gen2技术规范的符合度有限，许多高级功能在项目设计之初没有考虑，而后续又无法增加。用户在下定决心后，全面更换另一标准化程度较高的产品，完成简单系统平移后，发现其防伪性能被攻破，于是广泛求解。最终发现在其早期建立起来的防伪代码段只有32位，升级后在96位防伪代码段中出现大量重复，由于无法收回售出产品，只能默许这种现象，并强制使其合法化。其中最重要的概念是：代码升级和数据操作升级是信息化产品无法回避的需求。

　　目前已经升级的电子标签操作包括Load Image，BlastWrite，QuickWrite等。

　　Load Image 是一种快速的镜像写入方式，适用于高速发行代码;

　　BlastWrite 俗称爆炸写，可在一秒或数秒内完成写入上千或者数千只标签;

　　QuickWrite 是一种针对某一个或几个bits进行批量写操作的功能。

　　电子标签的天线是标签效能的基础保障。以银浆天线方案为例，其天线效率明显较低，与同幅面铝箔天线相比读写操作距离下降超过30%。而采用银浆天线方案进行类似封装的“易碎贴”产品还有很多，普遍性能甚至还要再降低20%。从技术指标上分析，一只合格的G2电子标签被有效激活的无线电功率应优于-18dB;在银浆天线方案的产品测试中，较优的产品样品测试(非正式)为-15dB左右，而其它样品多位-12dB~-13dB。

　　电子标签的质量往往在应用中被忽视，一些用户通过加大读写设备输出功率来弥补或者掩盖这些问题，最终没有解决电子标签的基础性能指标和稳定性，与其愿望相反，额外引入了大功率的读写器产品，高热将导致识别系统的不稳定。

　　在寿命方面，银浆天线是一种适合短周期使用的方案，对于可以存储超过20年的白酒显然不是理想的方案。

　　读写器设备的选型首先考虑应用的针对性。对于低功率读写器，重点关注其标准化程度和操作稳定性。例如在小型化的手持设备，蓝牙RFID采集器，媒体机识别器等应用，就可以选择200mW以下的读写器设备。小型化应用的另一个关键就是读写器与小型天线的配合。天线振子边长短与1/4波长的小型天线是要在整机环境下联合设计调试的，这样的天线不是通用产品;另外，大功率读写器要不可避免面对成本高、电力消耗大、温度高、连续运行稳定性差等问题;最关键的是G2 电子标签的许多优秀性能，要求读写器天线必须很好地呈现读写器的无线电指标，粗劣的天线几乎无法稳定实现大部分电子标签的高级操作，对于小幅面天线，其技术复杂性不亚于读写器模块。

　　小型化、小功率的识别设备，往往对识别速度和每秒识别标签数量要求不高，原因是在其无线电可视范围内，不可能出现很多数量的标签。因此，对此类设备的要求不是高速，而是低耗高稳定性。

　　对于中大功率的识别设备，在考虑其满足应用与升级需要的同时，应考虑设备的合法性。中大功率设备在各个国家都是被严格管理的，即使是简单应用或小范围应用，在产品选型时也要为此做好基础铺垫，因为一旦系统升级，按照简单产品设计的硬件和软件架构有可能不适应。在超过27dBm输出功率的读写设备中，固定式分立元件的读写器为首选，模块化产品则是R2000 方案相对比较好，而IDS的方案则在25dBm以下具有明显优势。

　　中大功率读写设备的散热问题比较突出。一方面具有良好射频性能的读写器使用的放大器线性度要求高、效率较低、自然发热量大;另一方面是设备的启停应考虑条件触发模式，尽量不要使用简单的连续运行模式。大功率读写器连续高速运行，产生的高温也会严重影响设备的稳定性，并将导致其输出性能的下降。

　　七. 目前行业应用普遍存在的问题

　　技术应用或者说项目的成功，和相关联各方的共识密不可分，如果我们能在更高的角度观察思考，那么当下即是“收获”。

　　下列各项是在实际案例中所遇见的困惑：

　　◆ 用户作为甲方对应用设计的关注和参与度较低;

　　◆ 技术方向的确立缺乏中远期规划;

　　◆ 产品选择上缺乏更专业的技术支持和分析评估;

　　◆ 产品方向不明确，小股多次投资，使技术支持方无法采用电子信息产业最优秀的产品设计和制造手段。

　　结束语：

　　物联网时代的来临，一时间跨行业跨领域的各类技术汇聚，只有对这些技术和实际情况进行认真的比对分析，才能就具体应用寻求到有效的解决方案，使UHF RFID在物联网应用中还原其真实的价值。