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 rcjao@ctu.edu.tw 2006/7/7

Outline Introduction RFID Tag RFID Reader RFID Protocol 業界應用成果 & Demo ZigBee RFID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 promote 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 目前可預期 Slap & ship 決心影響了一切 大量讀取 100%讀取率 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) EPC Library & 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 Tansformer/switch Middleware 與現有系統整合 Filtering collection Reader Tags

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+platform)、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 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： 1.Class0：唯讀 2.Class1：讀多次，寫一次 資料來源：工研院IEK(2005/10) Gen1 Gen2 Tag 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 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 1.無法同時讀Class0/1協定 Tag 2.傳輸率：80~140k/bs 未來可讀ISO、EPCGen1/Gen2所有協定Tag 傳輸率：640k/bs 3.可透過H/W、F/W升級讀取Gen2 Tag 4.兼具單一、多重、密集三種讀取模式

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 13.56MHz ISO14443A 45 貼紙 40 28 ISO15693 UHF Tag 350 300 250 18000-6 紙箱標籤 100 90 70 玻璃標籤 230 200 金屬標籤 400 360 310 Gen2 24

RFID Tag形式 Pcb card wristband eSeal Glass tag Metal tag Blocker tag tag + temp. sensor Key tag Blocker tag

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 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) 天線設置的位置與角度 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

歐美 Wal-Mart 2003 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 …

日本 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 Toyota 2000 年豐田汽車南非廠（Toyota S.A.）鑑於舊有的Job Card System 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。 …

韓國 韓國機場的RFID計畫 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…。

DEMO

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 I Link 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

業界應用成果－學生安全通報 LF (125K) PR600 + DS202 + LinkServer

業界應用成果－學生安全通報 LF (125K) 網路查詢程式(PHP+SQL Server) Tag資料接收程式(VB)

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

業界應用成果－儲值扣款(NFC) 13.56 MHz Up to 5 cm 扣款消費 PCR310 + AC906 VB 儲值

業界應用成果－珠寶管理 RWM600SK VB

業界應用成果－證照防偽 畢業證書、專業證照

業界應用成果－證照防偽

MIFARE 1 MIFARE Standard S50：1K Byte EEPROM S70：4K 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 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 Sector Trailer 2

MIFARE 1 記憶體 . Block x 4 Sector Trailer 1 Sector1 Sector Trailer 2

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

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 查詢 紀錄 儲存

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 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

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 醫療監控 老人看護 無需額外人工盤點與存取貨 取得病人位置與病人的履歷資料(功率小) 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+Network) 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、Middleware) 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