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CIS主要包括了理论识别、视觉识别以及行为识别三大部分。理念识别一般指的是电视台的办台宗旨、对电视频道的定位、对电视频道的经营理念以及对电视频道发展战略的理念。行为识别主要是对电视频道统一的行为规范、各项资源的管理制度、对电视频道各项资源的配置以及电视台的领导形象等。视觉识别是理论识别和行为识别指导下的一种外在形式的具体体现,同时也是最能体现出电视频道整体内容个性的最为直接的手段。
二、对电视频道包装的色彩设计原则的分析
在对电视频道包装的过程中,如何有效运用色彩效果是电视频道在包装色彩设计环节中的重要原则。色彩在电视频道中运用的好坏,直接关系到电视频道包装的整体效果,因此在对电视频道进行色彩设计的过程中,一定要掌握好对电视频道色彩的设计,坚持电视频道包装中的色彩设计原则。色彩设计原则主要有两个方面的内容:一方面指的是要注重电视频道色彩的功能性。不同类型的电视节目,其功能、效果是不一样的,在对电视频道进行包装时,要根据电视频道的不同功能,进行节目色彩的颜色搭配,使其达到电视节目要体现的功能。另一方面是要根据观众的喜好进行色彩的设计。电视台开办节目的重要的目的就是提高电视节目的收视率,因此电视频道要想获得高收视率,就要坚持走群众路线,了解观众的喜好,并根据观众的喜好选择色彩,对当下最流行的主流颜色进行设计,满足观众的需求,投其所好,从而更好地提高电视频道的收视率。同时,电视节目作为一个传播媒介,对观众的价值观和思想行为有一定的引导作用,因此电视频道在进行色彩设计包装时,还要考虑到电视节目的文化性以及电视节目的地域性。
三、电视频道品牌包装中色彩的运用
(一)电视频道包装中暖色调的运用
暖色调在电视频道中,一般都会给人一种既活泼又不失温馨的感觉,暖色调在电视频道的色彩设计环境中,大部分情况下都运用在一些综合节目和娱乐节目的开头中。
(二)电视频道包装中冷色调的运用
冷色调往往给人一种凝重的感觉,其色调在设计搭配中具有一定的严肃性。在各类新闻报道中,对冷色调使用的比较广泛,冷色调的颜色搭配能很好地体现出新闻频道需要的冷静和时效,冷色调的朴实和内向,有利于观众在观看的过程中,冷静下来思考问题,给那些感觉比较活跃和具有扩张力的色彩提供一个深远、包容的空间,让二者之间相互衬托,达到一种和谐的状态,给观众不同的视觉效果。
(三)统一色调的运用
在对电视频道进行包装的过程中,要重点考虑到色调的统一性以及协调性。电视频道在包装的过程中,要想达到这一点,就要做好以下几个方面的要求:
1.要做好相近颜色和同类颜色的统一。
在色彩三要素中,对颜色的明度、颜色的纯度以及色相中提取任何一种加以处理,就很容易达到色彩的统一。在包装电视频道的过程中,使用统一色调的处理方法,让电视台的颜色统一地偏向一种灰度或明度,可以让电视台的画面统一地笼罩在某一特定的颜色氛围中,凸显出电视节目的特色。
2.要做好颜色对比的协调。
电视节目中色彩的明度、色彩的纯度、色相以及面积和形状等关系中的各种不协调因素,通过调整他们之间的比例关系,加强各个因素之间的呼应,靠重复和条文的使用,可以提高颜色的律动感。要综合考虑好电视节目主体和背景、字体和图形、基调和点缀之间的色彩对比。
3.要做好无颜色为媒介的协调。
电视频道包装中的无颜色包装主要指的是黑色、灰色、白色、银色和金色等一系列颜色,这些颜色都是一些中性的颜色,比较容易和其他颜色搭配。比如,中国年画中的色彩主要以大红和大绿的色彩为主,这些色彩都难以达到协调的效果,在其中使用黑线进行勾勒,让整个画面既可达到光鲜夺目的效果,又能使整体上看上去比较协调。
四、总结
其实,中国的产品设计实际上也经历着与此类似的情况。1990年代以来,常听到有人感慨“中国工业产品的质量大不如前”。有些人抱怨现在的暖水壶形状、色彩千奇百怪,但很可能不久之后就会发现开始漏水:“还不如八十年代的铁皮暖壶呢!”的确,七、八十年代风靡一时的绿色铁质暖水壶,虽然外形怎么说也不好看,但质量的确可称得上“管用五十年”(“日丰管”广告语),对于当时的大多数传统家庭来说,除非意外情况一般不需要更换新产品。而现在这种某个产品使用一辈子的事例却已经很难再听到。类似的情况还发生在自行车、家具、皮鞋、水暖、管材……等等几乎一切耐用消费品乃至建筑装修等等领域中。这样的例子挺多了,会使很多人认为这是因为中国的工业技术退步了,“一代不如一代”。但事实并非如此,稍对中国工业在改革开放以来有目共睹的成就有所思考就不会得出这样的结论。对此其实行内的人早已“心照不宣”——其实这是“有计划的废止制”的“宜家模式”在中国市场的一种实践形式。
很多产品在设计之初就已经决定了其必然在多长一段时间之内报废,其报废原因已经逐渐从“时尚”转向对大众各个阶层都同样产生影响的质量层面。这是因为过去设计师和文化理论家们所重视的“制造时尚”等等,已经几乎无法在一个“长尾营销”的时代切实地影响到那些对“时尚”不甚重视的群体的消费,而作为一个极大的市场,商家是不可能忽视它们的存在的。由此,作为对功能主义的一种修正与反驳,“有计划的废止制”作为一种设计方法论在西方设计史上逐渐明朗。毕竟,(请允许我为本行业的利益说一句“公道”的话)设计研究和设计教育的任务,一方面固然不应该忽视如何“为人民服务”等等传统功能主义层面的内容,但另一方面的确也不应忽视与设计师生存息息相关的再生产问题。面临新的市场环境和设计处境,对于“有计划的废止制”的合理利用,便内在地成了设计师任务拓展的一种必然要求。
在此之前,传统意义上的功能主义设计理论已开始受到越来越沉重的冲击与挑战。
尽管文化人类学中的功能主义理论作为一种学术范式早已经衰微,但放眼整个20世纪中国,功能主义设计理论却基本上一直是设计界的主流和理论界的共识。直到今天在设计院校的课堂上,几乎任何一部《设计概论》教材都会专门设置章节来讲授“功能”之于设计的重要性;对于功能的强调总是会引起人们的共鸣,反之则是“冒天下之大不韪”。再加上过去设计界总是受到建筑界“形式追随功能”等等宏大口号的影响,天然地把“功能”的对立面设定为“形式”,并且赋予了“形式”一词“华而不实”、“形式主义”等方面的联想,因此“以人为本”的功能主义理论更是“得道多助”。但我们不得不承认的是,功能主义设计理论其实从几个方面早已开始不知不觉地暴露出自身的局限。
首先是来自于情感方面的质疑。2003年,美国心理学家唐纳德·诺曼的一部过时的畅销书《日用品的设计(DesignofEverydayThings,请不要误译为“每一天的设计”)》被冠以《设计心理学》的中文书名被中信出版社引进,更是曾经激发了不少人对于功能主义设计理论的认同。直到今天,这本书还被很多设计者和决策者奉为圭臬。2006年的另外一部有关网页设计的畅销书《Don’tMakeMeThink》就仍应该看作是此一学术范式之内的著作。尽管事实上《设计心理学》一书的作者,早已经开始质疑自己在上个世纪提出的这种忽视人类审美情感的极端功能主义的设计理论。在新书《情感化设计——为什么我们喜欢或讨厌日用品(EmotionalDesign:WhyWeLoveorHateEverydayThings)》(中译本由电子工业出版社2006年引进)中,诺曼竟一反常态地承认,自己写作《设计心理学》的时候,片面地重视了功能主义设计理论而低估了“情感”在设计中可能产生的作用。
其次是对功能主义忽视审美教育、甚至误导公众审美的焦虑。进入21世纪以来,几则《脑白金》的广告,让无论审美教育程度高低的人都不得安宁,为此,还曾经发生过上海市民要求停播低俗广告、“脑白金”的企业负责人甚至还曾经当面为广告的低劣水准道歉,并保证日后更改。结果后来的“脑白金”广告依然有恃无恐,才让人明白这种“道歉”不过是一种“做秀”的公关手段。其创意构思不说也罢。然而,似乎市场在与所有人开了一个玩笑:尽管广告创意低速龌龊,但“脑白金”产品的市场销量却是一路飙升。一时间,在“销售额是检验广告成败的唯一标准!”等等“硬道理”的裹挟之下,人们也不得不屈服于这种几乎无法辩驳的“功能主义广告理论”,甚至开始习惯于接受“脑白金”乃至其他跟风的“低俗广告”。“功能主义”开始和它的追随者们展现了其自身“悖论”的一面。眼下,中国的一批优秀的专业设计师审美素养与社会大众接受水平的“落差”已经越来越凸现为一个双方争论乃至误解的焦点问题。的确有很多迎合市场的设计师放弃专业品位而无条件地顺从甲方意志,但作为设计师,恐怕不应忘记一种对社会大众进行审美教育的艰巨的使命。
功能主义设计理论也是与上文中我们所说到的那种“为人民服务”的大众化设计教育理念联系在一起的。的确,可以说这种源自包豪斯的理念是走在“设计”行业自身发展规律的正途上,并且也是近年来国内设计教育大幅度扩招之后所必需及时调整适应的市场导向。设计与纯艺术不同,相比较“纯艺术”,设计更多的可说是一种服务性的行业,如果说受众是设计师的衣食父母恐怕并不例外。脱离大众和市场的设计教育恐怕连毕业生的生存问题都无法解决。但这里笔者更想强调的是,任何一种教学思想,我们都不应该走向极端;任何一种外来的教育理念,都不可能百分之百地符合中国的国情。在中国,由于设计体制和设计组织长期以来处于“缺席”的状态,至今没有一个能够维系起全国设计师的行业组织,因而“设计”行业在社会上没有以一种团结一致的形象发挥积极的作用,设计师不但缺乏公信力也缺乏职业认同。在很多人看来,“设计师”只是一种缺乏社会地位、为自己服务的“小工”。并且与欧美国家受众审美教育程度不同,如上所述,中国的甲方和公众在很大程度上缺乏对于美和真正的创意的理解与接受,相当一部分人敢于毫无顾忌地用自己未经过专业训练的审美观念干涉设计师的创作独立性。——在这种社会对于设计行业的认知、接受现状中,倘若设计理论从业者再进一步用一种“平民化的、民主的设计立场”影响公众和圈外人士对于“设计”行业认知的话,无法保证这不会进一步助长国内各级甲方和公众自以为是的心理,从而对国内尚未成熟的设计行业带来更大的伤害。
然而,从根本上说,真正对于功能主义设计理论构成颠覆性挑战的,可能还不是商品的情感、审美等等艺术层面的属性,而是在技术层面上如何能够保证设计师持之以恒地从消费者身上获得利益和收入——这正是以往功能主义忽视设计主体的一种体现。所以功能主义自身蕴含着深刻的悖论——即一方面,“功能主义”设计理论倡导尊重产品的使用者、考虑使用中的便利性与耐用性,但同时这种“以人为本”的实践不可能做得很彻底,因为提倡产品耐用性的同时,往往容易导致对于产品设计者经济利益的忽视。功能主义理论在重视产品使用功能的同时也包含了一个反命题,即产品的使用功能与商业功能二者很多时候互相抵牾。
1.盲人购物习惯分析
1)由于盲人比正常人少了一个感观,所以不能进行独立的购物。一般他们都是由家人陪同一起来进行这项活动的,或是在超市导购员的引导帮助人购买所需物品。一般流程是由家人带到物品区,然后口头转诉物品的详情来挑选物品。
2)由于盲人不能靠视觉来辨别物品,所以盲人就只能靠他的触觉来感受以及辨别物品的外形,材质等等,靠听觉来获取另外的信息,触觉和听觉成为盲人选择和判断事物最重要的途径。
3)盲人也可根据平常生活积累和经验去判断辨析事物,随着经验日积月累,盲人会有自己一套辨别事物的习惯,例如当盲人拿到一个杯子,他会用双手环绕杯子上下触摸,来判断杯子的口径、材质、容量以及商标的位置等等。
2.超市识别系统分析
超市的商品摆放通常按照不同大类分区,例如冷冻食品类,糖果糕点类,烟酒茶类等等,然后再根据大类分成小类,冷冻食品又可分为冷冻家禽,冷冻肉类,冷冻水产品等等,超市通过一些导购标示和箭头指引顾客,这些标示通常在超市离地面2.5米至3米处。
二、概念提出
根据前期盲人的日常习惯和超市的现有特点和技术,给出以下三个初步设计方案:
1.盲人导购指环,该指环套于手指,内置条码扫描系统,盲人购物时通过指环扫描商品条形码,通过蓝牙耳机来传递商品信息。
2.盲人导购精灵,该导购精灵类似手图2超市导购标志机,是一个小型的移动条码扫描器,盲人在购物过程中随时使用它来扫描条码获取商品信息。
3.盲人导购手套,该导购仪器形式上是一个手套,基于盲人的习惯特点,满足了用手触摸的习惯,又发挥了条码扫描的功能,同时配有蓝牙耳机播报商品详情,帮助盲人更好地选择商品。
三、方案确定
为了能够让盲人独立购物,获取商品信息,选择所需商品,这个过程需要盲人触觉和听觉的很好结合,从人机角度上,导购指环和导购精灵都不符合盲人的触摸识别习惯,盲人无法准确快速找到商品条形码,条码感应位于掌心位置,当盲人在用双手环绕触摸商品时,随时都可以扫描条码,为了不干扰盲人手指与商品直接的触感,手套的造型将采用无指头半包式,尽可能在满足手套功能的基础上,减少手套面积,增大手部接触商品的范围。而在按键的设计上,除了应有的盲文之外,整个布局能够引导盲人使用流程,让盲人用起来更加得心应手,而在手套的材料上采用舒适透气的布料。
四、方案优化
根据前期的研究与初步设计定位,盲人导购手套这一形式最符合人机特点和盲人习惯,由此我们开发的盲人导购仪是由半包裹式手套和蓝牙耳机组成。扫描区位于手套的中部即掌心位置,让它处于这一位置能够更大概率的扫描到物品上的条形码,提高了效率。而手套本身采用的黄黑的预警色可以更好的提醒周围的人,使盲人能够得到照顾。
五、结论
关键词:有机食品 包装设计 人文关怀 生态
中图分类号:TB482.1 文献标示码:A 文章编号:1003―0069(2014)09―0128―02
科技的不断发展为人类的物质生产和物质生活带来了极大的便利,但同时也加剧了人们对物质追求的欲望,欲望的不断刺激和膨胀导致了人性的堕落和人的被异化。因此,当今社会对人文关怀的关注就变得尤为重要,我们不但要关心人的物质层面的需要,更要关心人的精神文化层面的需求;不仅要创造条件满足人的生存需要,更应着力于人的价值的实现和人的情感的追求。而设计既关乎科学技术,又关乎人文关怀;既能为人类不断创造物质生活,又能影响我们的精神生活和情感需求。“在如何有效地对人性的疏导,对生活方式的重新审视和对人们正确合理消费的价值观的引导问题上,成为作为使命创造者的设计师必须关注的内容和努力实现的目标。”本文将着眼于有机食品包装设计,从“人文关怀”的角度去阐述和分析人文关怀对现代设计的重要性。
一 有机食品及其理念
随着人们生活水平的不断提高以及生态环境的不断恶化,人们对于食品卫生安全和健康的重视程度比任何时期都甚。在此背景下出现的有机农业和有机食品便成了人们竞相追逐的对象。
1 有机食品的定义
1972年底,美国、法国、英国、瑞典等国共同在法国巴黎成立了旨在保护农业生态环境促进食品安全的国际组织――国际有机农业运动联盟。有机食品经过了几十年的发展,已被越来越多的消费者重视和选择。
维基百科对“有机食品”的定义为:农作物在种植过程中没有使用非天然的化学物质或有机物质,如农药(即杀虫剂、除草剂等)、化学肥料等;在加工过程中没有使用化学添加物。尽管欧盟、美国以及其他各国对于有机食品的定义有所差异,对有机食品的分类标准也不尽相同,但所强调食品的健康、安全和对生态环境的保护却是一致的。
2 有机食品的理念
国际有机农业运动联盟成立之初就确立了有机农业和有机食品发展的理念,基于人与自然的和谐发展及人类自身安全基础上提出了保护生态环境和促进食品安全的理念。科技的进步和经济的发展已严重破坏了生态的平衡和环境的恶化,保护生态环境已到了刻不容缓的地步。环境的恶化和大量化学材料的使用又导致了食品的安全状况堪忧,严重影响了人们的身心健康。因此,有机食品的不断发展无疑为生态环境的保护和食品的健康安全提供了一条行之有效的途径。
二 有机食品包装设计的人文关怀
现代社会中,包装的功能已不仅仅限于对商品的保护和运输的便利,包装已成了宣传商品、促进销售和传递情感的媒介。优秀的设计师在包装设计过程中会考虑到包装与消费者之间的情感交流,包装不仅带给消费者物质上的需求,更能体现对消费者的人文关怀。有机食品的理念是提倡食品对人的安全性以及对地球生态环境的保护,提倡人与自然的和谐。因此,与普通食品包装相比,有机食品包装应该具有更为鲜明的人文关怀和绿色生态理念。
1 有机食品包装形态的人文关怀
一般而言,形态是指事物外部的形状、外观及形式,和其构成的物质、内容或材质等相对。包装形态设计的合理性直接影响到产品的安全性和可靠性,形态设计的主体性思考则会直接影响到产品的定位,用户的使用便利性等指标。“包装设计除了考虑三维空间的结构的艺术性外,还要考虑包装形态与企业产品形象的联系,以及整体形态对消费者的物质需求和精神需求的满足。”
然而,当前有机食品包装设计从形态方面却很少去体现人文关怀,从我国目前国民的普遍收入水平和有机食品的价格来看,有机食品的消费人群主要集中在中高收入群体,甚至更多的是作为礼品而销售的。当前市场上有机食品包装流行“过度包装”、“豪华包装”,企业和设计师更多地注重视觉形式和经济价值而不考虑社会的文化指向和伦理价值。因而,在结构方面,很多有机食品通过内包装、中包装、外包装不断增加包装的层数,致使商品包装体积过大,而有机食品本身却分量较小,这本身就会导致资源的大量浪费和生态环境的污染。“那原本送礼物的美好用心,就这样被商业主义歪曲,变成了这种让人一看就觉得很豪华的表演,而实质上却更显现出内心的贫乏。”有机食品包装的手提设计和开启方式也值得我们设计师关注,需要运用人机工程学原理,“分析使用过程中的各个要素、环节存在的安全隐患,并采取相应的措施去解决这些问题。”才能使有机食品包装既满足食品本身的安全需要,又保证了消费者的安全。“如果商家可以有效的利用结构上的细节进行包装设计,使消费者在享受产品的同时体会到设计师对细节的关注和对消费者的关心,这样的品牌和商品就一定可以在市场中取胜。”对于有机食品包装的形态设计,我们应该提倡简洁、实用的原则,应从实际出发,合理设计,提倡经济实用、美观大方的包装理念,既要达到包装的功能,又要避免过度。
2 有机食品包装视觉元素的人文关怀
视觉元素主要是指包装设计中的图形、文字、色彩和符号等,包装更多的是通过其视觉元素来传递信息和沟通情感的,因此,视觉元素对于包装设计的重要性是不言而喻的。对于有机食品来说,要体现其本身的理念和包装的人文关怀更要关注视觉元素的设计。当前很多有机食品包装的视觉元素设计与普通食品的包装没有明显的差异,与普通食品包装相比,有机食品包装的视觉元素应该具有更为鲜明的人文关怀和绿色生态理念,而这种人文关怀和生态理念却正是我们当前有机食品包装所欠缺的。
欧美对于有机食品的包装有较为统一的规范要求,例如,欧盟的有机食品分为四个等级,在包装上用红色编码表示,其后是产品国家名称标示,再后是生产厂家等等;美国农业部于2002年制订了有机食品标签,有机食品包装都可以贴上一个专门的有机标记,这个绿色的圆形标记上有英文的“美国农业部”和“有机”字样,在包装上相当明显。而我国由于市场比较混乱,对于有机食品包装的要求还不够规范和严格,目前我们市场上的有机食品包装还很不成熟,无论在图形、色彩还是标识上都没有形成一个统一的有机食品理念的包装体系,最终导致与普通食品包装相差不大。对于有机食品而言,其包装的视觉元素理应具有自身的特色。―方面,有机食品的包装设计首先应该体现人文关怀的设计理念,体现人与自然的沟通与和谐,因此,包装的视觉元素设计应贯彻人本、绿色的理念。另―方面,有机食品包装应有统一规范的标识设计使之区别于普通食品的包装。另外,在有机食品包装的图形、文字和色彩方面应尽量保持简洁和单纯,我们要尽力用很少的设计元素营造丰富的画面。让设计语言以少胜多,以一当十,把想象的空间留给消费者。尽量较少使用油墨和套色,因为过多的油墨和色彩容易对有机食品造成一定的污染。
3 有机食品包装材质的人文关怀
材质的运用对于包装设计非常重要,合理的材质选择不仅能满足保护商品本身的需求,而且还能给消费者以美感,促进消费者与商品之间的情感交流。因此,有机食品包装材质的选择同样需要体现人文关怀。有机食品位于食品金字塔的顶端,可以说是世界上最安全的食品。相关部门对于有机食品本身的检验比较严格,但对有机食品的包装材料的检查往往容易忽视。事实证明,对于有机食品的污染大多是由包装材料所导致的,大量化学材料的运用本身就极易存在安全性和环保性的问题,从很多知名食品企业屡被曝光其包装材料的安全卫生问题就可窥见一斑。一方面,有机食品企业很多时候为了食品防虫、干燥或者保鲜的目的,对包装材料或包装容器进行杀菌剂、防腐剂或熏蒸剂等处理,这往往会使有害物质残留于包装材料上,进而对有机食品产生污染。另一方面,在包装印刷过程中,大量油墨和溶剂的使用容易对包装材料形成污染,严重影响了有机食品的有机性。
对于有机食品包装的材料,应该提倡使用由木、竹、植物茎叶等天然的有机材料,也允许使用符合卫生要求的其他包装材料,从包装材料的选择、使用、回收和废弃等整个过程都应符合生态环境保护的要求,包括节约资源、能源,避免废弃物的产生,易回收循环使用等。除了传统有机材料的应用外,选用再生材料也是有机食品包装材料的主要途径,再生材料不仅能提高包装材料的利用率,减少生产成本,而且可以节省大量的能源和减少其他资源的消耗,同时减少对环境的排放。特别是纸质材料的应用,纸的原料主要是天然植物纤维,在自然界会很快腐烂,不会造成污染环境,也可回收重新造纸。因此,纸质材料与其他材料相比具有无法比拟的优势,成本低、可塑性强、容易回收利用等,但在使用纸质材料时我们同样需要注意材料本身的安全性和环保性,确保材料本身无污染。
20世纪80年代,由于大规模集成电路技术的成熟,射频识别系统的体积大大缩小,使得射频识别技术进入实用化的阶段,成为一种成熟的自动识别技术。
射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据。它与同期或早期的接触式识别技术不同。RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别,因此它可在更广泛的场合中应用。
典型的射频识别系统包括射频卡和读写器两部分。
射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中,完成与读写器的通信。芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。EEPROM容量从几比特到几万比特。芯片仅需连接天线(和电池),可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。卡封装可以有不同形式,比如常见的信用卡及小圆片的形式等。与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比,射频卡具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。
在多数RFID系统中,读写器在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸)。卡片内有一个LC串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同。当射频卡经过这个区域时,在电磁波的激励下,LC谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷。在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内储存。当所积累的电荷达到2V时,此电容可作为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。读写器接收到卡的数据后,解码并进行错误校验来决定数据的有效性,然后,通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传送到计算机网络。简单的RFID产品就是一种非接触的IC卡,而复杂的RFID产品能和外部传感器接口连接来测量、记录不同的参数,甚至可与GPS系统连接来跟踪物体。
工作原理如图1所示。
2射频识别技术的分类
射频识别技术主要按以下四种方式分类。
(1)工作频率
根据工作频率的不同可分为低频和高频系统。①低频系统一般指其工作频率小于30MHz的系统。其基本特点是:射频卡的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况,典型阅读距离为10cm)、射频卡外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。低频系统多用于短距离、低成本的应用中,如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪。②高频系统一般指其工作频率大于400MHz的系统。高频系统的基本特点是射频卡及读写器成本均较高、卡内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几m~十几m)、适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及射频卡天线均有较强的方向性。高频系统多应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合,像火车监控、高速公路收费等系统。
(2)射频卡
根据射频卡的不同可分成可读写(RW)卡、一次写入多次读出(WORM)卡和只读(RO)卡三种。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多,如电话卡、信用卡等。一般情况下改写数据所花费的时间远大于读取数据所花费的时间(常规为改写所花费的时间为s级,阅读花费的时间为ms级)。WORM卡是用户可以一次性写入的卡,写入后数据不能改变,且比RW卡要便宜。RO卡存有一个唯一的号码,不能逐改,保证了安全性。RO卡最便宜。
(3)射频卡的有源与无源
射频卡可分为有源及无源两种。有源射频卡使用卡内电池的能量、识别距离较长,可达十几m,但是它的寿命有限(3~10年),且价格较高;无源射频卡不含电池,利用读写器发射的电磁波提供能量,重量轻、体积小、寿命长、很便宜,但它的发射距离受限制,一般是几十cm,且需要读写器的发射功率大。
(4)调制方式
根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式。①主动式的射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器。②被动式的射频卡,使用调制散射方式发射数据。它必须利用读写器的载波调制自己的信号,适宜在门禁或交通的应用中使用。因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。
目前使用的多数系统中,一次只能读写一个射频卡。射频卡之间要保持一定距离,确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长,射频卡之间的距离就要大,应用起来很不方便。现在的射频卡具有防碰撞的功能,这对于RFID来说十分重要。所谓碰撞是指多个射频卡进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有射频卡,它的并行工作方式大大提高了系统的效率。
3国际射频识别技术发展状况
射频识别技术在国外发展得很快。RFID产品种类很多,像德州仪器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名厂家都生产RFID产品。他们的产品各有特点,自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。如澳大利亚将它的RFID产品用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用;瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装RFID自动识别系统,调度员可以实时掌握火车运行情况,不仅利于管理,还大大减小了发生事故的可能性;德国BMW公司将射频识别系统应用在汽车生产流水线的生产过程控制中等。
据有关权威数据显示,射频识别
产品在全世界的销量以每年25.3%的比例增长。由此可见,射频识别技术具有广阔的市场前景。
4射频识别技术在我国的发展
我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划,是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程,由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在,射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术,也将在中国很快地普及。
目前,我国的射频识别技术在下列几种应用中发展前景较好。当然,这里仅仅罗列了射频识别技术应用的一部分。任何一种技术如果得到普及,都将会孕育一个庞大的市场。射频识别将是未来一个新的经济增长点。
4.1安全防护领域
(1)门禁保安
将来的门禁保安系统均可应用射频卡。一卡可以多用。比如,可以作工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等,目的都是识别人员身份、安全管理、收费等等。好处是简化出入手续、提高工作效率、安全保护。只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡、进出入口有一台读写器,人员出入时自动识别身份,非法闯入会有报警。安全级别要求高的地方、还可以结合其它的识别方式,将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。
公司还可以用射频卡保护和跟踪财产。将射频卡贴在物品上面,如计算机、传真机、文件、复印机或其它实验室用品上。该射频卡使得公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产,可以跟踪一个物品从某一建筑离开,或是用报警的方式限制物品离开某地。结合GPS系统利用射频卡,还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。
(2)汽车防盗
这是RFID较新的应用。目前已经开发出了足够小的、能够封装到汽车钥匙当中含有特定码字的射频卡。它需要在汽车上装有读写器,当钥匙插入到点火器中时,读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的特定信号,汽车的引擎将不会发动。用这种电子验证的方法,汽车的中央计算机也就能容易防止短路点火。
另一种汽车防盗系统是,司机自己带有一射频卡,其发射范围是在司机座椅45~55cm以内,读写器安装在座椅的背部。当读写器读取到有效的ID号时,系统发出三声鸣叫,然后汽车引擎才能启动。该防盗系统还有另一强大功能:倘若司机离开汽车并且车门敞开引擎也没有关闭,这时读写器就需要读取另一有效ID号;假如司机将该射频卡带离汽车,这样读写器不能读到有效ID号,引擎就会自动关闭,同时触发报警装置。
(3)电子物品监视系统
电子物品监视系统(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盗。整个系统包括贴在物体上的一个内存容量仅为1比特(即开或关)的射频卡,和商店出口处的读写器。射频卡在安装时被激活。在激活状态下,射频卡接近扫描器时会被探测到,同时会报警。如果货物被购买,由销售人员用专用工具拆除射频卡(典型的是在服装店里),或者用磁场来使射频卡失效,或者直接破坏射频卡本身的电特性。EAS系统已被广泛使用。据估计每年消耗60亿套。
4.2商品生产销售领域
(1)生产线自动化
用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视,提高生产率,改进生产方式,节约了成本。举个例子以说明在生产线上应用RFID技术的情况。
用于汽车装配流水线。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡,以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的。用户可以从上万种内部和外部选项中,选定自己所需车的颜色、引擎型号和轮胎式样等。这样一来,汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车,如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司在其装配流水线上配有RFID系统,使用可重复使用的射频卡。该射频卡上带有汽车所需的所有详细的要求,在每个工作点处都有读写器,这样可以保证汽车在各个流水线位置,能毫不出错地完成装配任务。
(2)仓储管理
将RFID系统用于智能仓库货物管理,能有效地解决与货物流动有关的信息管理,不但增加了处理货物的速度,还可监视货物的一切信息。射频卡贴在货物所通过的仓库大门边上,读写器和天线都放在叉车上,每个货物都贴有条码,所有条码信息都被存储在仓库的中央计算机里,与该货物有关的信息都能在计算机里查到。当货物出库时,由另一读写器识别并告知中央计算它被放在哪个拖车上。这样,管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品。
(3)产品防伪
伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题,将射频识别技术应用在防伪领域有它自身的技术优势。防伪技术本身要求成本低,且难于伪造。射频卡的成本就相对便宜,而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂,使伪造者望而却步。射频卡本身有内存,可以储存、修改与产品有关的数据,利于销售商使用;体积十分小、便于产品封装。像电脑、激光打印机、电视等产品上都可使用。
(4)RFID卡收费
国外的各种交易大多利用各种卡来完成,而我国普遍采用现金交易。现金交易不方便也不安全,还容易出现税收的漏洞。目前的收费卡多用磁卡、IC卡,而射频卡也开始占据市场。原因是在一些恶劣的环境中,磁卡、IC卡容易损坏,而射频卡则不易磨损,也不怕静电及其它情况;同时,射频卡用起来方便、快捷,甚至不用打开包,在读写器前摇晃一下,就完成收费。另外,还可同时识别几张卡.并行收费,如公共汽车上的电子月票。我国大城市的公共汽车异常拥挤、环境条件差,射频卡的使用有助于改善这种情况。
4.3管理与数据统计领域
(1)畜牧管理
该领域的发展起步于赛马的识别,是用小玻璃封装的射频卡植于动物皮下。射频卡大约10mm长,内有一个线圈,约1000圈的细线绕在铁氧体上,读写距离是十几cm。从赛马识别发展到了标识牲畜。牲畜的识别提供了现代化管理牧场的方法。
(2)运动计时
在马拉松比赛中,由于人员太多,有时第一个出发的人同最后一个出发的人能相隔40分钟。如果没有一个精确的计时装置,就会出现差错。射频卡应用于马拉松比赛中,运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡,在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片。当运动员越过此垫片时,计时系统便会接收运动员所带的射频卡发出的ID号,并记录当时的时间。这样,每个运动员都会有自己的起始时间和结束时间,不会出现不公平竞争的可能性了。在比赛路线中,如果每隔5km就设置这样一个垫片,还可以很方便地记录运动员在每个阶段所用的时间。
RFID还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。在跑道下面按照一定的距离间隔埋入一系列的
天线,这些天线与读写器相连,而射频卡安装到赛车前方。当赛车每越过一个天线时,赛车的ID号和时间就被记录下来,并存储到中央计算机内。这样到比赛结束时,每个参赛选手将会有一个准确的结果。
4.4交通运输领域
(1)高速公路自动收费及交通管理
高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。目前,中国的高速公路发展非常快,而高速公路收费却存在一些问题:一是在收费站口,许多车辆要停车排队,成为交通瓶颈问题;二是少数不法的收费员贪污路费,使国家损失了相当的财政收入。RFID技术应用在高速公路自动收费上,能够充分体现它非接触识别的优势——让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费,同时可以解决收费员贪污路费及交通拥堵的问题。利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向;人工收费,包括IC卡的停车收费方式,终将会被淘汰。预计在未来10年内,高速公路自动收费系统将有数十亿元的需求。
在城市交通方面,解决交通日趋拥挤问题不能只依赖于修路。加强交通的指挥、控制、疏导,提高道路的利用率,深挖现有交通潜能也是非常重要的;而基于RFID技术的交通管理系统可实现自动查处违章车辆,记录违章情况。另外,公共汽车站实时跟踪指示公共汽车到站时间及自动显示乘客信息,会给乘客带来很大的方便。
(2)火车和货运集装箱的识别
在火车运营中,使用RFID系统很大的优势在于:火车是按既定路线运行的,因此肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据,能够得到火车的身份、监控火车的完整性,以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故,同时能在车站将车厢重新编组。起初的努力是用超音波和雷达测距系统读出车厢侧的条码,现在被RFID系统取代。射频卡一般安在车厢顶边,读写器安在铁路沿线,就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。
目前,射频自动识别系统的安装遍布全国14个铁路局。2001年3月1日,铁道部正式联网启用车次车号自动识别系统,为自备车企业、合资铁路和地方铁路实现信息化智能运输管理提供了重要良机。