8月15日，2013第六屆國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展高峰論壇與“2013第五屆中國(guó)（深圳）國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)”同期舉辦。會(huì)上，上海電子標(biāo)簽與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟秘書長(zhǎng)王東教授作了“RFID應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題”的主題報(bào)告。

上海電子標(biāo)簽與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟秘書長(zhǎng)王東教授

　　王東：我已經(jīng)連續(xù)若干年都到這里來(lái)演講。剛才中午我到展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)看了一下，很多企業(yè)以前在的企業(yè)都沒了，但是有一批新的企業(yè)起來(lái)了，當(dāng)然還有一些企業(yè)一直都在這個(gè)行業(yè)里。原來(lái)很早就說(shuō)這個(gè)行業(yè)要井噴發(fā)展了，但一直沒有出現(xiàn)，我也一直想不清楚，我們這個(gè)行業(yè)出現(xiàn)殺手級(jí)的應(yīng)用在哪？殺手級(jí)的應(yīng)用有兩個(gè)特征，第一個(gè)是剛性需求，不是柔性需求，不是它可有可無(wú)，而是必須有RFID才能完成的事情；第二量要大，這兩個(gè)特征組成為殺手級(jí)的應(yīng)用。我認(rèn)為像服裝業(yè)就是殺手級(jí)的應(yīng)用，但是觀察來(lái)看，這個(gè)服裝行業(yè)到現(xiàn)在為止都是國(guó)外推動(dòng)的，國(guó)內(nèi)服裝行業(yè)RFID還是沒有起來(lái)。

　　昨天還在跟一個(gè)老朋友交流，他說(shuō)服裝業(yè)在干三件事情，第一件事應(yīng)付電子商務(wù)對(duì)它巨大沖擊；第二件事在搞企業(yè)上ERP，上新一個(gè)層次（第二個(gè)像李寧、美邦等等，他們的庫(kù)存都幾十億，最近三年都在消化庫(kù)存，于是用RFID這兩三年不太可能，還有一些企業(yè)我就不點(diǎn)名了。）比如他知道服裝業(yè)行業(yè)是RFID的一個(gè)殺手級(jí)應(yīng)用，于是他把我們RFID企業(yè)一家家請(qǐng)過(guò)去做測(cè)試，然后幫助他們?nèi)ツ酶黜?xiàng)政府項(xiàng)目，拿完之后，把政府的錢一騙到手就不做了，搞得RFID行業(yè)做得很辛苦。

　　另外還需要有幾個(gè)推動(dòng)力，我想會(huì)慢慢好起來(lái)。今天物聯(lián)傳媒告訴我說(shuō)今年的展會(huì)有250家，其中有100多家是做了特裝，這說(shuō)明這個(gè)產(chǎn)業(yè)慢慢起來(lái)了。怎么起來(lái)了？第一、物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的推動(dòng)；第二、智慧城市的帶動(dòng)，1月29日和8月5日，一年之內(nèi)住建部一下搞了190個(gè)智慧城市試點(diǎn)。城市智慧了各個(gè)行當(dāng)都要智慧，于是RFID說(shuō)不定能找到比較大的市場(chǎng)。第三、大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)臨了，現(xiàn)在馬云都開始搞大數(shù)據(jù)了，光靠過(guò)去投實(shí)體店等等做一些實(shí)際的東西不一定能賺錢，未來(lái)可能要通過(guò)各種的手段，以RFID為代表的數(shù)據(jù)采集手段采集大量的數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，然后做一系列的決策，或者搭建一個(gè)平臺(tái)為客戶提供服務(wù)。這個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨也可能會(huì)給我們這個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)推動(dòng)力。通過(guò)這三方面的推動(dòng)，說(shuō)不定RFID的日子會(huì)好過(guò)一點(diǎn)。

    RFID是什么？就是三個(gè)東西，第一個(gè)應(yīng)用標(biāo)簽；第二讀寫器，當(dāng)然還有中間件，我本人就是做中間件的，到現(xiàn)在為止沒有哪家企業(yè)來(lái)找我做中間件，于是我今天把這個(gè)中間件省略掉了；第三是應(yīng)用解決方案，有了標(biāo)簽，有了讀寫器，拿這個(gè)標(biāo)簽和讀寫器怎么去解決企業(yè)應(yīng)用的問(wèn)題，最后再講講人才培養(yǎng)的問(wèn)題。

　　先看標(biāo)簽應(yīng)用工程，主要三個(gè)方面。第一個(gè)標(biāo)簽的天線設(shè)計(jì)，標(biāo)簽這個(gè)芯片沒幾家能做的，世界上能同時(shí)提供高頻、超高頻的芯片比如TI，我們國(guó)內(nèi)可能有幾家能提供這樣的芯片，但是這個(gè)標(biāo)簽太多了，他們差別在哪里呢？

　　我給大家剖析一下，為什么我們這個(gè)行業(yè)碰到很多問(wèn)題。有的客戶是想用，但是因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)集成商和客戶對(duì)RFID一些基本的東西不太了解，到客戶現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候，他可能拿了幾款標(biāo)簽就去試了，也沒有根據(jù)客戶的需求，是不是標(biāo)準(zhǔn)化的商品和標(biāo)簽。

　　我們需要針對(duì)客戶需求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，今天我把這方面的東西跟大家分享一下。高頻標(biāo)簽這是最基本的，高頻標(biāo)簽可以等效為這樣一個(gè)電路，芯片可以等效為一個(gè)電容，天線可以等效為一個(gè)電阻和電感。你要通過(guò)電磁感應(yīng)工作讓它性能最佳，一定要讓它和阻抗相互匹配。

　　怎么匹配？首先，這個(gè)芯片，我們?cè)谧淖约憾疾粫?huì)設(shè)計(jì)芯片，都買芯片，我們買他的芯片可以看它的芯片標(biāo)簽參數(shù)。比如這個(gè)電容，我這里寫的NXP的電容是23.5pf，第二步根據(jù)這樣一個(gè)公式，我如果知道他的工作頻率，知道他的電容值，就可以倒推出來(lái)這個(gè)天線的電感值是怎么樣的，根據(jù)這個(gè)電感值可以推算我這個(gè)天線應(yīng)該才能什么形式的天線，而這個(gè)電感值，你看這里方的、圓的天線，我有一個(gè)公式，也就是說(shuō)這樣一個(gè)電感與天線的幾何尺寸、形狀是相關(guān)的，然后根據(jù)這樣一個(gè)形式，我們就可以總結(jié)對(duì)高頻標(biāo)簽來(lái)說(shuō)，影響這個(gè)電感的參數(shù)就是天線的形狀，包括這是是矩形的，還是圓形的，還有線圈匝寬、線圈之間的間距，如果是雙邊天線的話，還要考慮他們之間的介質(zhì)和距離。我舉一款線圈，匝數(shù)有5匝，線寬及線間距均為0.8mm，總體尺寸40×40mm的天線。這是它的仿真模型，建立了它的仿真模型，我可以分析從10兆M-20M掃頻，可以看到在什么頻率下它仿真出來(lái)這款天線的形狀，它的線圈電感是多少，這個(gè)電感和和你選擇芯片需要的電感能不能匹配。第二這個(gè)線圈的尺寸能不能滿足客戶應(yīng)用的，可以貼合這個(gè)標(biāo)簽面積的需要，于是可以做更多的仿真結(jié)合。我們可以把這個(gè)標(biāo)簽幾何尺寸不斷變化，最后我們就來(lái)進(jìn)行設(shè)定，這是高頻。

  我舉個(gè)例子，這是某個(gè)廠家實(shí)際商品化的標(biāo)簽，現(xiàn)在已經(jīng)幾百萬(wàn)了。這個(gè)左上角是實(shí)際的標(biāo)簽，右下角是我們建立的仿真模型，通過(guò)這個(gè)仿真模型仿真下來(lái)發(fā)現(xiàn)在它在13.56赫茲高頻的時(shí)候，它的電感大概5.36微分，比我們根據(jù)剛才那個(gè)計(jì)算的理論值芯片和評(píng)估的頻率，我們可以計(jì)算它的理論值好像放大，這一大正好可以得出一個(gè)結(jié)論，因?yàn)殡姼兄灯?，?dǎo)致它最佳的頻點(diǎn)往前偏移，不是在13.56赫茲最佳了。通過(guò)這樣的東西，如果系統(tǒng)集成商和客戶都了解這樣一個(gè)基本的知識(shí)，可能我們以后解決實(shí)際能力問(wèn)題就會(huì)提高。

    對(duì)于超高頻天線也一樣，天線的形狀，標(biāo)簽種類繁多，每種天線幾何尺寸都有它最適合應(yīng)用的場(chǎng)合，為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？比如簡(jiǎn)單的半波長(zhǎng)偶極子天線的總長(zhǎng)度，理論計(jì)算如果在860-960MHz的話，你要理論計(jì)算的話，這個(gè)超高頻標(biāo)簽的天線長(zhǎng)度應(yīng)該是16公分，這160mm公分貼在礦泉水瓶也不行，貼在酒瓶上也不可以。那怎么辦呢？于是要小型化，一小型化，我們右下角這個(gè)圖就要更小型化，我無(wú)非就是做更多的彎折，這一彎折天線的面積就小了，但是它的性能也會(huì)變化。第二阻抗匹配，電感要和芯片電容相互匹配，這個(gè)方法有很多，橫條加載、感性耦合、容性耦合等等各種各樣的方法。舉個(gè)例子，你看下面是一個(gè)超高頻的偶極子天線，上面我加一條橫條，調(diào)節(jié)這個(gè)橫條和下面偶極子天線之間的間距，我就可以調(diào)節(jié)這樣一個(gè)標(biāo)簽它的阻抗，這樣我就可以讓天線的阻抗和芯片的阻抗相互匹配，這個(gè)性能是最佳的。

    通過(guò)做這樣一系列的事情，如果涉及應(yīng)用金屬、液體環(huán)境上的標(biāo)簽，還有涉及圓極化對(duì)方向不敏感的標(biāo)簽都要做各種設(shè)計(jì)。最大的設(shè)計(jì)就是改變天線的形狀，這個(gè)形狀一改變之后會(huì)對(duì)超高頻芯片它的頻率特性、讀寫特性都會(huì)產(chǎn)生影響。這個(gè)影響我們?cè)趺捶?？它的幾何參?shù)以這些來(lái)做參考，包括中心回路，這個(gè)矩形就是做這個(gè)阻抗匹配的，這個(gè)矩形的長(zhǎng)寬是什么，它的線條粗細(xì)如何，焊接芯片處形狀如何？第二有線形輻射面和面狀的輻射面，這個(gè)輻射面我也有一系列的幾何尺寸，根據(jù)這個(gè)東西我就拿一個(gè)經(jīng)典的標(biāo)簽，這是應(yīng)用在商標(biāo)上的，是酒的商標(biāo)或煙商標(biāo)，左上角是開了一個(gè)實(shí)際標(biāo)簽，這是我建立的一個(gè)仿真模型，你看它有參數(shù)，一個(gè)參數(shù)中間的阻抗頻率有長(zhǎng)度和寬度，旁邊有四五個(gè)彎折，那是一個(gè)線形的輻射面，然后兩邊有面狀輻射面。根據(jù)剛才的理論，現(xiàn)在第一步調(diào)整參數(shù)，首先我可以分析一下，通過(guò)仿真或者通過(guò)實(shí)際測(cè)試我可以知道UHF天線的方向圖，和我們的理論上應(yīng)該是一樣的。比如我把中間的阻抗匹配圖的線寬加寬，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它是影響阻抗的，但是它對(duì)中心頻點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生影響。第二，我可以把外面面狀輻射面，原來(lái)是這么寬的我把它加寬了，這一加寬，你一分析發(fā)現(xiàn)，原來(lái)外面輻射面的長(zhǎng)度是影響標(biāo)簽的頻段和都會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)這種的方式你對(duì)超高頻就認(rèn)識(shí)比較深刻了，以后你就會(huì)根據(jù)應(yīng)用的需求來(lái)選擇適合的標(biāo)簽，這是第一個(gè)標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)。

    第二個(gè)標(biāo)簽的連接，這個(gè)以前我講過(guò)，這一箱里放的是鐵罐的王老吉，另外是塑料瓶子的農(nóng)夫山泉瓶，移速電磁波打到它這個(gè)側(cè)面，電磁信號(hào)是不一樣的。我們做了一個(gè)工具，大家卡右上角這個(gè)圖，我把這個(gè)標(biāo)簽沿著這樣一個(gè)側(cè)面一變之后，這個(gè)軟件工具就會(huì)告訴你畫出這樣一個(gè)熱點(diǎn)圖，這個(gè)熱點(diǎn)圖告訴你綠色的是最適合貼標(biāo)簽的地方，它是射頻信號(hào)好的地方，你貼在這個(gè)位置讀取率會(huì)比較好一點(diǎn)，你貼在紅色的地方，可能就難以讀取，這就是標(biāo)簽的空間部署。

    第三傳感標(biāo)簽，大家看這款它的基材是用石蠟，石蠟隨著溫度的不斷升高，它從固態(tài)變成液態(tài)，這樣一變化不要緊，天線的幾何形狀、空間形態(tài)就會(huì)變化，這一變化阻抗就會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)外面溫度變化、阻抗變化和頻率變化之間的關(guān)系，我可以把這樣一個(gè)標(biāo)簽做成溫度傳感標(biāo)簽，也就是我不需要外加傳感器，而我這個(gè)標(biāo)簽本身就是一個(gè)傳感器，通過(guò)我這個(gè)射頻識(shí)別，短記錄通訊，我可以把這個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)射出來(lái)。第二個(gè)這是設(shè)計(jì)的一款標(biāo)簽，這個(gè)標(biāo)簽就像區(qū)別人一樣，但是如果我兩邊把它用力一拉，一拉以后它的形狀發(fā)生變化，形狀發(fā)生變化，它的阻抗率發(fā)生變化，我一樣可以看外面的重力和標(biāo)簽幾何之間的關(guān)系，我可以做成一個(gè)力學(xué)上的研究，這是傳感標(biāo)簽。

    前面我跟大家講了標(biāo)簽方面我們應(yīng)該注意什么問(wèn)題，下面我跟大家講一下讀寫器。讀寫器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，我們很多制造業(yè)是很想利用RFID技術(shù)，但是經(jīng)常碰到問(wèn)題。比如這是一個(gè)汽車制造廠，它的叉車像周轉(zhuǎn)箱，帶著一系列的汽車沖壓電要出庫(kù)了，但是你讀這個(gè)籠子的時(shí)候，它旁邊還有很多固定的籠，你不一定把叉車叉出來(lái)的標(biāo)簽讀到了，有可能把旁邊很多不該讀的也讀到了，這時(shí)候廠商就束手無(wú)策了。我們的Alien讀寫器有很強(qiáng)的功能，有些讀寫器可以靜止的標(biāo)簽不讀，它只讀運(yùn)動(dòng)的標(biāo)簽。就是這個(gè)讀寫器，這個(gè)讀寫器你可以設(shè)置參數(shù)，它只把運(yùn)動(dòng)的標(biāo)簽讀取，把靜止的標(biāo)簽全都給過(guò)濾掉了。通過(guò)這個(gè)方式，就區(qū)分這個(gè)標(biāo)簽是要讀的，那些靜止放在旁邊的就可以不讀，當(dāng)然由于多靜效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一些影響，于是第二步還可以干什么？這個(gè)叉車叉的貨物出來(lái)，正對(duì)門叉車叉的籠子，它在門閘天線的正中，這個(gè)時(shí)候收到的信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)。于是你可以做一個(gè)試驗(yàn)，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)到什么時(shí)候這個(gè)標(biāo)簽就是我應(yīng)該閱讀的標(biāo)簽，低到什么程度我就直接把它扔掉，這是第二。第三讀取次數(shù)，這個(gè)標(biāo)簽一過(guò)來(lái)不是讀一次，可能讀兩次、讀幾次，但是正是在這個(gè)信號(hào)讀寫器天線正中位置的時(shí)候，這個(gè)標(biāo)簽讀取的次數(shù)會(huì)最多，在旁邊讀取的次數(shù)會(huì)最少。這樣一做試驗(yàn)，最后我們可以得到采用一個(gè)復(fù)合的，什么事都不用干，在座的只要對(duì)讀寫器讀他多個(gè)參數(shù)的值，就可以提高倉(cāng)庫(kù)門的讀取率。

    第二個(gè)讀寫器和應(yīng)用環(huán)境的匹配，在設(shè)頻信號(hào)不友好的環(huán)境中，如果不是一次過(guò)一個(gè)，而是一次過(guò)幾十個(gè)甚至上百個(gè)，而且這個(gè)標(biāo)簽還比較密集，還有旁邊有一家企業(yè)它是48個(gè)門，每個(gè)門都要叉車叉?zhèn)€貨物上來(lái)，每個(gè)叉車?yán)镉?0只標(biāo)簽，這時(shí)候多臺(tái)讀寫器同時(shí)工作，這時(shí)候你要分析它的話，它給你提出了一個(gè)密集讀寫器的模式DRM的工作模式，如果你在射頻友好的情況下，可以用高速的模式。于是，我們應(yīng)該根據(jù)外界的環(huán)境應(yīng)用情境，通過(guò)一系列的研究，看外面，比如它的標(biāo)簽密度，這個(gè)標(biāo)簽運(yùn)動(dòng)速度和這個(gè)協(xié)議參數(shù)數(shù)字之間的關(guān)系，了解這個(gè)關(guān)系之后就可以更好的利用這個(gè)讀寫器。

    再往下讀寫器空間部署優(yōu)化，這樣一個(gè)門是最經(jīng)典的RFID利用場(chǎng)景，在這樣一個(gè)門上，一般讀寫器都是接一個(gè)天線、兩個(gè)天線、三個(gè)天線、四個(gè)天線。我們應(yīng)該在這個(gè)門上左邊這個(gè)地方放一個(gè)天線還是兩個(gè)天線，右邊這個(gè)地方放一個(gè)天線還是兩個(gè)天線？這個(gè)天線是用一個(gè)天線好還是兩個(gè)天線？這個(gè)天線在門上該怎么部署？我們做了一套工具，按照規(guī)則做一系列試驗(yàn)之后，它直接會(huì)給你一個(gè)結(jié)論，左邊的地方應(yīng)該放兩支天線，每個(gè)天線應(yīng)該放在高度30公分的，60公分的，這個(gè)天線的角度應(yīng)該是什么角度，通過(guò)這個(gè)方式也可以提高讀取率。

    剛才我把我在實(shí)際實(shí)施RFID項(xiàng)目過(guò)程中一些總結(jié)跟大家匯報(bào)一下，當(dāng)然在座各位都可以總結(jié)，這樣總結(jié)出來(lái)之后，我們?cè)诿鎸?duì)客戶的時(shí)候，我們就有取之不盡，用之不竭的武器和百寶箱，我就可以把客戶搞定了，于是這個(gè)行業(yè)就可以發(fā)展起來(lái)。

    最后應(yīng)用解決方案，這是茅臺(tái)酒廠的現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)集成商在那里折騰三個(gè)月，一天到晚在那里試，茅臺(tái)就開始懷疑你了，我之前都很成熟，為什么你到我這里來(lái)，今天解決這個(gè)問(wèn)題，明天那個(gè)問(wèn)題？我們可以在一個(gè)試驗(yàn)環(huán)境中，在上海和無(wú)錫都建立了一個(gè)小型的環(huán)型線，這個(gè)環(huán)型線和酒廠的環(huán)型線，雖然小，但是完全可以模擬這個(gè)線。在這個(gè)線上我們的系統(tǒng)集成商和一些用戶不耽誤客戶的正常生產(chǎn)，在這條線上我們做這樣一個(gè)試驗(yàn)，我們這個(gè)標(biāo)簽該怎么改進(jìn)？讀取方式該怎么改進(jìn)？最后才能解決現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題，這種試驗(yàn)是非常重要的。為此我們建了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)在在無(wú)錫建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)現(xiàn)在接近免費(fèi)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室有RSSI，很多公司來(lái)應(yīng)用，你來(lái)應(yīng)用的話平均1000塊錢，低的500塊錢一小時(shí)，高的1500一小時(shí)，平均要1000塊錢小時(shí)，有一個(gè)著名的廠商在我那里做了一個(gè)多月的時(shí)間，每天在那里做七八個(gè)小時(shí)，我叫RSSI去收，一天收八千塊，我們企業(yè)項(xiàng)目還沒有拿到，企業(yè)又比較小，這就是我們搞公共服務(wù)的難處，現(xiàn)在只能接近免費(fèi)了，成本都收不上來(lái)了，為大家提供服務(wù)。你想這個(gè)產(chǎn)業(yè)紅火了，上海所有的RSSI全都排滿了，它一天到晚做手機(jī)的彎曲、扭轉(zhuǎn)、跌打、擠壓、靜電試驗(yàn)等等，做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他的任務(wù)已經(jīng)接不過(guò)來(lái)了，現(xiàn)在的RFID我們最容易感覺RFID到底行還是不行，我這個(gè)沒人來(lái)找我，找我都說(shuō)王老師“你看我到你這里來(lái)測(cè)試”，說(shuō)了半天就是不用付錢或者付很少的錢來(lái)做，現(xiàn)在這個(gè)行業(yè)達(dá)到這個(gè)程度，但我們還是全力支持這個(gè)行業(yè)的發(fā)展，所以我們這個(gè)試驗(yàn)無(wú)論在上海，還是在無(wú)錫，我們都愿意以低成本或者免費(fèi)，一看你這個(gè)項(xiàng)目可以，我免費(fèi)為你提供服務(wù)。

    最后一個(gè)，全國(guó)都行動(dòng)起來(lái)，溫總理一提出物聯(lián)網(wǎng)以后，教育部也開始行動(dòng)了，分成四批，每年批一批，現(xiàn)在全國(guó)經(jīng)過(guò)教育部正式批準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)校有266所，這些學(xué)校都不知道這個(gè)專業(yè)應(yīng)該教什么課，做什么試驗(yàn)，怎么樣培養(yǎng)學(xué)生，今天早上我還看到華中的院長(zhǎng)帶著它整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院的所有學(xué)生在展覽中心門口會(huì)合，他說(shuō)我?guī)W(xué)生來(lái)看一下這個(gè)展覽，讓學(xué)生有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，大家都是摸著石頭過(guò)河，不知道干什么。于是我們交大成立一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)研究專家組，這個(gè)專家組出了兩個(gè)規(guī)范，應(yīng)該上什么課、做什么試驗(yàn)，但是現(xiàn)在我們還在做一個(gè)事，我們要建立教育部計(jì)算機(jī)教職委物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)產(chǎn)學(xué)研合作基地。在無(wú)錫馬上我們要在10月份簽約了，在別的地方我們可以集體簽約，也可以單獨(dú)簽約，我想這是和在座企業(yè)家有能合作的地方。

    這就是我的演講，謝謝。