數據採集是物聯網感知層最關鍵的技術，目前常用的數據採集方法有條形碼，二維碼和RFID技術。本文比較了物聯網中這3種關鍵數據採集方法的各自特點。
隨著中國物聯網的飛速發展，物聯網已經滲透到各個領域，在工業領域的應用也非常普遍。物聯網區別於互聯網在於它通過感知層連接物理世界和信息世界，感知層的數據採集是物聯網應用層進行可靠、精準數據挖掘的技術基礎。數據採集是物聯網感知層最關鍵的技術，目前常用的數據採集方法有條形碼，二維碼和RFID技術。本文比較了物聯網中這3種關鍵數據採集方法的各自特點。
一、3種數據採集方式原理介紹
1、關於條形碼的原理
我們在超市買東西時，就可以見到。在我們生活中應用十分普遍。它是一種由黑白相間的條紋組成的圖案，其中黑色部分稱為“條”白色的稱為“空”。條和空分別用來代表0或1，從而不同粗細條紋間的相互組合，便代表了不同的編碼信息。利用二進位的編碼，可以表示數字，字符和符號信息。
條形碼需要使用專門儀器進行識別，即掃描槍。條形碼中條和空對相同光線的反射率不同，各自的反射光強度也不一樣。條形碼掃描槍利用該原理，通過光學傳感器檢測來自不同發射區的不同反射光，對條形碼進行識別。條形碼標籤可以用普通紙打印，也可以使用專門的標籤紙打印。
2.關於二維碼的原理
二維碼可以看作條形碼的升級版。條形碼是一維的，它只有橫向記錄信息，縱向是不記錄信息的，縱向剪短，記錄的信息不受影響。二維碼是二維的，兩個方向都記錄信息。
二維碼也利用二進制表示信息的。二維碼就是把信息翻譯成黑白小方塊，然後組成一個大方塊。相比於只在一個維度上，攜帶信息的條形碼，二維碼在兩個維度上都攜帶了信息，也就做成了這個方塊狀的樣子。在二維碼編碼中，白色小方塊表示0，黑色小方塊表示1。用二進制編碼表示了數字，字母，符號和漢字信息。所有二維碼角上都有三個相同的方塊，是用來給掃描定位的，不管正著掃，倒著掃，還是斜著掃，掃出來的結果都是一樣的。
3.關於RFID的原理
RFID和條形碼、二維碼不同，條形碼和二維碼都可以認為是打印在紙片上的圖案，編碼在圖案上的黑白條或黑白格子裡，沒有芯片。RFID是電子標籤，信息是保存在芯片裡的，芯片可以讀寫。使用的打印機也是專門的打印機，能夠在芯片上寫入信息。
RFID系統的工作原理：閱讀器或者手持機將要發送的信息，經編碼後加載在某一頻率的載波信號上經天線向外發送，進入閱讀器工作區域的電子標籤接收此脈衝信號。可以讀取RFID標籤中信息，或者向其中寫入信息。標籤可以寫入信息，這是RFID技術的一大優勢，條形碼和二維碼打印後，只能讀取，不能再次寫入信息。
RFID電子標籤：由芯片及內置天線組成。芯片內保存有一定格式的電子數據，作為待識別物品的標識性信息，是射頻識別系統真正的數據載體。內置天線用於和射頻天線間進行通信。
RFID技術的產品有三大類：無源RFID產品、有源RFID產品、半有源RFID產品。無源RFID產品沒有電池，有源RFID產品和半有源RFID產品都有電池，半有源RFID產品電池功率小，不與讀寫器通訊時依靠自身電池能量維持待激活狀態。
二、3種數據採集方式應用特點比較
1、條形碼的特點
條形碼可以用來表示數字，英文和符號，但不能表示漢字。它只有橫向記錄信息，但縱向不記錄信息，有一定抗破壞能力。縱向破壞一部分，只要橫向完整，就能讀取出對應的信息。
條形碼輸入速度快：與鍵盤輸入相比，條形碼輸入的速度是鍵盤輸入的5倍。條形碼掃描速度快於二維碼。
條形碼標籤易於製作，如果不需要粘貼，普通紙就可以，且掃描設備也相對便宜。
條形碼可以應於物料管理，生產管理，超市等領域。
2、二維碼的特點
與條形碼相比，二維碼可以表示漢字，這是一大優點。它的表示信息也高於條形碼，傳統的條形碼只能處理20位左右的信息量，與之相比，二維碼可處理條形碼的幾十倍到幾百倍的信息量。
二維碼也有一定糾錯能力，最多可以糾錯約30%，少量破壞也能讀取信息。
二維碼從任一方向均可快速讀取。其奧秘就在於它的3處定位圖案，可以幫助二維碼碼不受背景樣式的影響，實現快速穩定的讀取。
3、RFID的特點
不論條形碼，還是二維碼一次只能讀取一個標籤內容，而使用RFID技術，一次可以讀取多個標籤，讀取效率大為提高，這是RFID一個優勢，也因為該優勢，它在很多場合取代了條形碼。
RFID有不同頻率，從工作頻段來分的話可分為,低頻（125Khz~134Khz),高頻（13.56Mhz）,超高頻(860MHz~928Mhz全球各標準不一）,微波（2.45Ghz、5.8Ghz）。頻率越高，傳播距離越遠，但是繞射或穿透能力較弱。
RFID標籤則可以重複地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據，方便信息的更新。
在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質，並能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描器材必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。
三、成本比較
企業的信息化必定需要投入一定的成本，就數據採集而言，也是一樣，無論是採用條形碼，二維碼還是RFID都需要投入一定成本。
條形碼，二維碼和RFID成本主要是4個方面：（1）標籤成本；（2）打印機成本；（3）採集設備成本；（4）軟件成本。前3項都屬於硬件成本，我們重點探討硬件投入。
總體來說，條形碼投入最小，RFID投入最大。企業可以根據自己的需求和成本預算選擇適合的數據採集方式。下面分別介紹各自的成本。
1.關於條形碼的成本
條形碼的標籤可以用普通打印紙，也可以用專門的標籤紙。專門的標籤紙背面帶膠，便於粘附在其它商品上。每張標籤的成本可以低於1分錢。
如果條形碼標籤是普通紙，用普通的打印機就可以打印條形碼。如果使用專門標籤紙打印條形碼標籤，一個熱敏紙打印機成本幾百元。
條形碼的採集設備，可以分成兩類。第一種是本身只能掃描，不能輸入數字等信息。我們在超市見到的條碼槍一般就是這種，這種條碼槍本身不能存儲信息，掃描時條碼槍必須連接在計算機上，超市店員掃描商品條形碼後，知道商品名稱和價格，在計算機上錄入商品數量。這種條碼槍價格可以低至100元。
▲第一種條碼槍
第二種條碼槍本身帶存儲功能，也能夠輸入數字等信息。這種條碼槍也可以叫盤點機或PDA, 它們掃描時，不需要連接計算機，可以直接在上面完成數字等信息錄入，掃描之後信息再傳到計算機上。這種條碼槍價格可以低至700元。
▲第二種條碼槍
2、二維碼的成本
二維碼的標籤打印和條形碼類似，看具體需求，可以用普通紙，也可以專門標籤紙。標籤紙可以低至1分錢。
如果二維碼標籤是普通紙，用普通的打印機就可以打印條形碼。如果使用專門標籤紙打印條形碼標籤，一個熱敏紙打印機成本幾百元。
二維碼的數據採集設備和條形碼類似，也是可以分成兩類。第一類是掃描時需要連接計算機的，金額可以低至100元。第二類是可以手持獨立掃描的，比只能掃描條形碼設備稍貴，最低1000元左右。
3、RFID的成本
RFID的標籤是含有芯片的，自然比條形碼，二維碼都要貴。RFID標籤又可以分為不帶電源和帶電源的，帶電源的成本高於不帶電源的。不帶電源的RFID標籤價格可以低至1元之內，帶電源的RFID標籤可以5元之內。
RFID標籤打印機具有往芯片內寫入信息的功能，價格也高於普通打印機，一般要超過5000元。
RFID手持機可以讀取RFID芯片內容，也能往芯片內寫入信息。它的價格也要高於條形碼，二維碼的手持機，一般超過2000元。RFID手持機使用時，可以單獨使用，採購數據後再傳輸到電腦。RFID還有必須連接電腦使用的讀寫器，便宜的讀寫器幾百元。
四、標籤製作方法比較
1、關於條形碼製作
條形碼可以通過專門軟件，例如NiceLabel Pro軟件可以將數字，字母變成條形碼，它也支持通過Excel導入批量生成條形碼。
Excel也可以製作條形碼，需要下載條形碼字體，例如C39HrP24DMTt就是一種條形碼字體，對數字或字母選擇該字體，就形成了對應的條形碼。
▲圖4 Excel也可以製作條形碼
2、關於二維碼製作
二維碼可以通過專門軟件製作，Excel 2010以上版本也可以製作二維碼。
因為Excel最常用，用它來製作二維碼也最便捷。如果用Excel製作二維碼，基本步驟如下：
（1）單擊【開發工具】-【插入】，選擇“其他控件”
（2）在“其他控件”對話框裡，選擇'Microsoft Barcode Control 16.0'，單擊【確定】
（3）選擇“條形碼樣板”，右擊鼠標，選擇Microsoft Barcode Control 16.0對象，單擊“屬性”，類型框選擇'11-QR-Code'，其它參數保持系統默認，最後，單擊【OK】
（4）選擇“二維碼樣板”，單擊【屬性】，在'LinkedCell'中輸入保存輸入的單元格，例如A1,B2。
3、關於RFID製作
使用Bartender軟件配合專門打印機可以將信息寫入RFID芯片，Bartender軟件也可以打印條形碼和二維碼。
後 記
企業在信息化進程中選擇方案時，不能只考慮技術的先進性，最重要的必須考慮企業的實際需求。要分析滿足企業需求有幾種方案，每種方案有什麼特點，各種方案成本都是多少。本文分析了物聯網數據採集最常用的3種技術方案特點，供企業選擇方案時參照。
智能設備輔助維護系統（A-MRO）
智能設備輔助維護（AMRO）為實現高端智能裝備的可視化維護的工具,利用模式識別技術和數字孿生體技術+AR技術，實現裝備的可視化。
增強現實巡檢系統
EAM2系統在傳統的移動巡檢平臺提供的功能基礎上，重點打造基於人工智能技術的AR巡檢。其重要特點包括：
1
有效降低裝備的停機檢修時間——系統實現了“不開櫃門”即對裝備進行數字化巡檢的方法，不停機。
2
提高維護效率——在裝備面前，能夠自動識別該裝備，並關聯EAM2系統中的設備相關資料，提高現場工作的效率。
3
增強全員參與——移動應用及互聯網+技術，實現全員進入，全員掌握和全員應用。
增強現實一機一檔系統
在現場工作中完全解放雙手，支持語音導航和三維可視化。使維護工作更安全、更高效、更智能。
- 通過穿戴式平板實現現場與遠程的協同與互動，支持疑難故障的會診斷與修理。
- 支持交互式電子圖文的在線瀏覽，快速指導維護工作。
- 支持語音的數據採集和輸入，方便巡檢和數據採集。
遠程協助
專家資源是寶貴和稀缺的。本系統提供一個基於工業互聯網的雲、管、端三位一體應用。遠程專家通過服務端應用對現場使用者提供溝通指導，如視頻/音頻實時交互、遠程AR標記、遠程共享專家桌面、遠程控制眼鏡端設備以及實時傳送文檔等。終端採用手機、增強現實眼鏡等工具，傳送現場實時信息，並接收來自遠端專家的指導意見。
在智能眼鏡的支持下，各工業企業用戶不僅能解放雙手、更準確高效地工作，還能隨時隨地的實現數據回傳，並與遠程專家連接修復現場難題。此外，通過語音命令快速導覽技術文檔、手冊，取代了紙質文檔、筆記本電腦和手持式平板電腦，真正實現了智能檢索。
卓越設備資產全生命週期管理
精智工廠（PlantIQ）在對重資產企業的諮詢研究、實踐中，結合EFQM模型，總結提出了面向卓越績效的EAM²（Excellent Asset Management & Maintenance）卓越設備資產與精益運維管理體系。通過企業自我完善（領導力），制定合理的維護策略，通過優化資源配置（員工、合作伙伴、備件），精益的過程管控和現場改善，實現員工快速成長，生產效率提升，良好的維修經濟效益，支持企業一體化目標。
設備績效管理
EAM2系統建立全面的設備績效“KPI指標”體系，分析指標計算的口徑、數據來源及採集辦法，並配置好數據庫管理系統及計算引擎，實現指標的自動計算。通過“目標管理”，以人為中心，設定各個管理崗位目標體系，通過量化指標引導科學管理。
設備健康評
EAM2系統運用雷達圖等工具，從三個維度對照評價標準對單臺設備單個指標進行比對，掌握每臺設備指標短板，根據指標之間的約束和關聯關係，對設備健康狀態進行分析，查找影響設備健康狀況的主要因素。
設備健康評價界面
設備維修費用管理
EAM2系統考慮了財務業務一體化，通過資產管理、備件管理、維修成本管理三個模塊的集成性及模型一致性，滿足企業對維護成本的全面實時管控及核算要求。通過系統的成本數據歸集，使得成本數據唯一而不冗餘，並直接累積開成各個成本中心的數據，支持與財務系統的對接。
圖:工單費用核算模型
設備資產動態管理
EAM2系統包括了設備前期管理、設備固定資產管理、設備資產變動管理，形成設備綜合臺帳。
圖:資產動態管理總圖
低易品管理臺賬
EAM2系統管理低易品的全生命週期，包括採購申請、採購計劃、採購訂音、出入庫管理、發票管理、臺帳管理、庫存管理等。
計算機設備臺賬
在設備資產管理的基礎上，對計算機類設備進行專業管理。包括採購計劃、配發管理、單獨入帳、報廢管理、臺帳管理和庫存管理。支持計算機管理的保密、安裝等特殊要求。
計量設備臺賬
在設備資產管理的基礎功能之上，專為計量類設備的專業管理而設計。計量器具管理模塊包含計量器具臺賬管理、預警提醒功能、計量器具檢定管理、檢定結果信息維護、記錄器具查詢功能。
備件管理
EAM2系統的備件管理計算機解決方案，有效地為備件品種多而儲備規模較大的企業實現備件管理的科學化重組，按“零庫存”思想和“準時制”原理，對備品備件的計劃、採購、出入庫、盤點、庫存等進行動態控制與預警管理，通過有效控制供應商、採購計劃、採購價格、採購質量，達到降低庫存、備件費用和及時保障維修需要的管理要求。
設備運行統計
運行管理分析是EAM2為企業提供的重要應用價值所在，涉及設備採購的經濟技術分析、設備壽命週期費用、設備管理KPI分析、維修決策分析、備件合理庫存分析、設備管理經濟技術指標分析等數據採集、分析及其管理應用和決策支持。
統一知識管理
知識管理與技術標準文件庫，是系統實施標準化、提升管理水平的重要支撐系統。該系統將分散在EAM2中的各類知識資源、文檔標準以統一的視圖歸集成來，利用知識門戶統一展示出來，方便用戶查詢及使用。
設備資產統一門戶
統一資產門戶包括兩部分：公共信息門戶、個人信息門戶。建立設備專業的統一公共信息平臺，局域網內部人員不需帳號密碼進行瀏覽，實現設備信息的全員化；個人信息門戶需要權限認證通過後進入，顯示個人所設置的信息展示、應用功能及代辦事宜。
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