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条码技术的应用和发展

2015-07-03 00:40:55 点击:
  1.条码技术在国际上的应用和发展
    伴随高科技的飞速发展,国际经济迅速向一体化迈进,促进了信息开发和信息服务产业的诞生和发展。计算机在性能上日臻完善,超大规模集成电路和超高速计算机技术的突飞猛进,人们开始关注如何改变手工数据输入,使输入质量和速度与其相匹配。条码自动识别技术就是在这样的环境下应运而生的,它是以计算机、光电技术和通信技术的发展为基础的一项综合性科学技术,是信息数据自动识别、输入的重要方法和手段。
    作为自动识别技术之一的条码技术,从40年代进行研究开发,70年代逐渐形成了规模,近30年则取得了长足的发展。自动识别技术是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段,也已经初步形成了包括条码技术、射频技术、生物识别、语音识别、图像识别及磁卡技术等以计算机、光、机、电、通讯技术为一体的高新科学技术。
    (1)射频识别技术
    射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的基本原理是电磁理论。射频系统的优点是不局限于视线,识别距离比光学系统远,射频识别卡可具有读写能力,可携带大量数据、难以伪造和有智能等。
射频识别技术适用的领域:物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的场合,由于射频识别标签具有可读写能力,对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用。
    射频识别标签基本上是一种标签形式,将特殊的信息编码进电子标签,标签被粘贴在需要识别或追踪的物品上,如货架、汽车、自动导向的车辆、动物等等。
    射频识别标签能够在人员、地点、物品和动物上使用。目前,最流行的应用是在交通运输(汽车和货箱身份证)、路桥收费、保安(进出控制)、自动生产和动物标签等方面。自动导向的汽车使用射频标签在场地上指导运行。其它应用包括自动存储和补充、工具识别、人员监控、包裹和行李分类、车辆监控和货架识别。
    射频识别标签的设计很多。如:电子微尘,为动物设计的可植入的标签只有一颗米粒大小;包含较大的电池,为远距离通讯(甚至全球定位系统)使用的大型标签如同一部手持式电话。
    (2)生物识别技术
    生物识别技术是指通过计算机利用人类自身生理或行为特征进行身份认定的一种技术,如指纹识别、虹膜识别技术和头像识别等。据介绍,世界上某两个人指纹相同的概率极为微小,而两个人的眼睛虹膜一模一样的情况也几乎没有。人的虹膜在两到三岁之后就不再发生变化,眼睛瞳孔周围的虹膜具有复杂的结构,能够成为独一无二的标识。与生活中的钥匙和密码相比,人的指纹或虹膜不易被修改、被盗或被人冒用,而且随时随地都可以使用。
    生物识别技术是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种解决方案,由于人体特征具有不可复制的特性,这一技术的安全系数较传统意义上的身份验证机制有很大的提高。
    生物识别是用来识别个人的技术,它以数字测量所选择的某些人体特征,然后与这个人的档案资料中的相同特征作比较,这些档案资料可以存储在一个卡片中或存储在数据库中。被使用的人体特征包括指纹、声音、掌纹、手腕上和眼睛视网膜上的备管排列、眼球虹膜的图像、脸部特征、签字时和在键盘上打字时的动态。
指纹扫描器和掌纹测量仪是目前最广泛应用的器材。不管使用什么样的技术,操作方法都总是通过测量人体特征来识别一个人。
    生物特征识别技术适用于几乎所有需要进行安全性防范的场合,遍及诸多领域,在包括金融证券、IT、安全、公安、教育、海关等行业的许多应用中都具有广阔的前景。随着电子商务应用的越来越广泛,身份认证的可靠安全性就越来越重要,就越来越需要更好的技术来实现身份认证。
    所有的生物识别过程大多具有四个步骤:原始数据获取、抽取特征、比较和匹配。生物识别系统捕捉到生物特征的样品,惟一的特征将会被提取并且被转化成数字的符号,接着,这些符号被用作那个人的特征模版,这种模版可能会存放在数据库、智能卡或条码卡中,人们同识别系统交互,根据匹配或不匹配来确定人们的身份。生物识别技术在我们不断增长的电器世界和信息世界中的地位将会越来越重要。
    (3)语音识别技术
    语音识别技术(在自动识别领域中通常被子称作“声音识别”)将人类语音转换为电子信号,然后将这些信号输入进具有规定含义的编码模式中,它并不是将说出的词汇转变为字典式的拼法,而是转换为一种计算机可以识别的形式,这种形式通常开启某种行为。例如:组织某种文件、发出某种讯号或开始对某种活动录音。
    语音识别以两种不同形式的作业进行信息收集工作:分批式和实时式。分批式是指使用者的信息从主机系统中下载到手持式终端里,并自动更新,然后在工作日结束时将全部信息上载到计算机主机。在实时式信息收集中,语音识别也可以与射频技术相结合,提供活动和快捷的与主机的联系方式。
    语音识别系统还分为这样两种类型:连续性讲话和间断发音。连续性讲话型允许使用者以一个演讲者的讲话速度讲话。间断发音要求在每个词和词组之间留出一个短暂的间歇。不管你选择什么类型的语音识别系统,安装这样的系统会在信息收集的速度和准确性方面给你很大的效益,有助于提高工作人员的活动能力和工作效率。
    语音识别技术常用于汽车行业的制造和检查业务,也用在仓储业和配送中心的物料实时跟踪,运输业的收发货和装卸车船,等几个行业的中需要检查和质量控制方面的应用及一些需要解放手眼和实时输入数据等工作场合的应用。语音识别技术输入的准确率高,但不如条码。声音反馈虽可提供准确率,但降低了速度,而速度是声音识别技术的关键优点。语音识别技术可以满足所需要的速度。
    (4)图像识别技术
    随着微电子技术及计算机技术的蓬勃发展,图像识别技术得到了广泛的应用和普遍的重视。作为一门技术,它创始于20世纪50年代后期,随后开始崛起,经过近半个世纪的发展,已经成为在科研和生产中不可或缺的重要部分。
    自20世纪70年代末以来,由于数字技术和微电子技术迅猛发展给数字图像处理提供了先进的技术手段,“图像科学”也就由信息处理、自动控制系统理论、计算机科学、数据通信、电视技术等学科中脱颖而出,成长为旨在研究“图像信息的获取、传输、存储、变换、显示、理解与综合利用”的崭新学科。
    具有“数据量大、运算速度快、算法严密、可靠性强、集成度高、智能性强”等特点的各种应用图文系统在国民经济各部门得到广泛的应用,并在逐渐深入家庭生活。现在,通信、广播、计算机技术、工业自动化、国防工业乃至印刷、医疗等部门的尖端课题无一不与图像科学的进展密切相关。事实上,图像科学已成为各高技术领域的汇流点,有人预言,“图像产业”将是21世纪影响国民经济、国家防务和世界经济的举足轻重的产业。
    “图像科学”的广泛研究成果同时也扩大了“图像信息”的原有概念。广义而言,图像信息不必以视觉形象乃至非可见光谱(红外、微波)的“准视觉形象”为背景:只要是对同一复杂的对象或系统,从不同的空间点、不同的时间等诸方面收集到的全部信息之总和,就称之为多维信号或广义的图像信号。多维信号的观点已渗透到如工业过程控制、交通网管理及复杂系统分析等理论之中。
    (5)磁卡识别技术
    我们常用的磁卡是通过磁条记录信息的。磁条技术应用了物理学和磁力学的基本原理。磁条就是一层薄薄的由定向排列的铁性氧化粒子组成的材料(也称为涂料),用树脂粘合在一起并粘在诸如纸或塑料这样的非磁性基片上。
    磁条技术的优点是数据可读写,即具有现场改变数据的能力;数据存储量能满足大多数需要,便于使用,成本低廉;还具有一定的数据安全性;它能粘附于许多不同规格和形式的基材上。这些优点,使之在很多领域得到广泛应用,如信用卡、银行ATM卡、机票、公共汽车票、自动售货卡、会员卡、现金卡(如电话磁卡)等。
    (6)各种自动识别技术比较
    条码、光学字符识别(Optical Character Recognition,OCR)和磁性墨水 (Magnetic Ink Character Recognition,MICR)都是一种与印刷相关的自动识别技术。OCR的优点是人眼可读,可扫描,但输入速度和可靠性不如条码,数据格式有限,通常要用接触式扫描器;MICR是银行界用于支票的专用技术,在特定领域中应用,成本高,需接触识读,可靠性高。
    磁条技术是接触识读,它与条码有三点不同:一个是其数据可做部分读写操作,另一个是给定面积编码容量比条码大,还有就是对于物品逐一标识成本比条码高,而且接触性识读的最大缺点就是灵活性太差。
    射频识别是非接触式识别技术,由于无线电波能“扫描”数据,所以RF挂牌可做成隐形的,有些RF识别技术可读数公里以外的标签,RF标签可做成可读写的。射频识别的缺点是射频标签成本相当高,而且一般不能随意扔掉,而多数条码扫描寿命结束时可扔掉。视觉和声音识别还没有很好地推广应用,机器视觉还可与OCR或条码结合应用,声音识别入可解放人的手眼。
    条码技术现已应用在计算机管理的各个领域,渗透到了商业如POS系统图1-2、工业、交通运输业、邮电通讯业、物资管理、仓储、医疗卫生、安全检查、餐饮旅游、票证管理以及军事装备、工程项目等国民经济各行各业和人民日常生活中。
    第二次世界大战后,美国将其在第二次世界大战期间高效的后勤保障系统的管理方式引进流通领域,把商流、物流、信息流集为一体,并采用条码自动识别技术,改变了物资管理体制、物资配送方式、售货方式和结算方式,促进了大流通、大市场的发展,从而推动了物品编码和条码技术在国际范围的迅速发展。
    条码标识基本上都覆盖了所有产品。商业POS如图1-2所示,物流中心、配送中心、大型商业城、连锁店,甚至家庭商店都基本条码化了。目前,世界各国把条码技术的发展重点向着生产自动化、交通运输现代化、金融贸易国际化、票证单据数字化、安全防盗防伪保密化等领域推进,除大力推行13位商品条码外,同时重点推广应用UCC/EAN-128码、EAN·UCC系统位置码、EAN·UCC系统应用标识符、二维条码等;在介质种类上,除大多印刷在纸质介质外,还研究开发了金属条码、纤维织物条码、隐形条码等,扩大应用领域并保证条码标识在各个领域、各种工作环境的应用。20世纪70年代成立了国际物品编码协会(EAN),负责开发、建立和推动全球性的物品编码及条码标识标准化。国际物品编码协会的宗旨是建立全球统一标识系统,促进国际贸易。其主要任务是协调全球统一标识系统在各国的应用,确保成员组织规划与步调的充分一致。国际物品编码协会和一些经济发达国家,正在将EAN·UCC系统的应用,从单独的物品标识推向整个供应链管理和服务领域。


    许多国家和地区,投入了大量资金建立地区或行业、国内或国际联通的电子数据交换系统,以提高现代化管理水平和在国际贸易中的竞争能力。随着条码技术不断向着深度和广度发展,也推动了条码自动识别技术装备的发展,正向着多功能、远距离、小型化、软件硬件并举、信息传递快速、安全可靠、经济适用等方向发展,出现了许多新型技术装备。
    2.条码技术在我国的应用和发展
    (1)我国条码应用发展历程
    1988年12月28日,经国务院批准,成立了中国物品编码中心负责统一组织、协调、管理我国的条码工作。1991年4月,中国物品编码中心代表我国加入国际物品编码协会(EAN),为全面开展我国条码工作创造了先决条件。中国商品条码系统成员数量近年来迅速增加,截止到2003年12月31日,我国共有10万多家企业成为中国商品条码系统成员。
    ①条码技术研究与应用的起步
    1986年原国家标准局信息分类编码研究所将“条码技术研究”课题列入研究计划,开始进行条码技术基础研究,掌握了条码的编码原理、扫描识读原理等基础技术。1989年,原国家科委重点项目“条码系统研究”正式立项。课题组进行了条码检测技术、条码生成技术、胶片制作技术等研究,并在国内率先开发出条码打印软件。1992年11月,“条码系统研究”通过鉴定。该项成果填补了国内商品条码技术的空白,对条码技术的发展起到了指导作用。1991年,上海食品一店应用条码的POS系统正式投入运行。这是我国自行研制拥有自主知识产权的商业POS系统。
    ②“八五”期间条码技术应用与发展
    1993年,中国物品编码中心创办了科技期刊《条码与应用系统》,这是我国最早的条码技术刊物。1995年8月,《流通领域电子数据交换规范EANCOM》正式翻译出版。1996年1月17日,国家“八五”重点科技攻关项目“交通运输、仓储、物流条码的研究”科技成果鉴定会在北京召开,并通过了鉴定。课题确定了物流条码体系、贸易单元物流的表示内容和码制选择及条码的生成、识读、质量保证等技术,并就物流条码与EDI的接口及物流条码的应用进行了研究。1997年初,由中国物品编码中心矫云起、张成海编著的《二维条码技术》一书,此书的出版标志着“八五”期间我国对二维条码的技术攻关取得了阶段性成果。
    ③“九五”期间条码技术应用与发展
    1997年4月中国物品编码中心承担了国家科委“九五”重点项目“二维条码技术研究与应用试点”。同年,编制发布了国家标准《四一七条码》(GB/T17172-1997),该标准是我国自动识别技术领域内第一个二维条码国家标准,它的制定标志着PDF417条码在我国的应用进入了正规有序的发展阶段。1998年8月,中国物品编码中心在对商品条码技术的推广应用情况进行了全面调查、分析之后,根据当时需要,对《通用商品条码》(GB/T12904)进行了修订,修订后的标准在实用性和可操作性方面都有了较大提高。2000年,完成了“二维条码技术研究与应用试点”、“EDI位置码的研究与应用”等三项国家“九五”重点攻关项目。同时 还完成了国家技术监督局“供应链管理标准体系及运作模式的研究”、“条码印制品质量控制与质量管理研究”等三项科研项目,以及《128条码》、《快速响应矩阵条码》等五项国家标准的制、修订工作。
    ④“十五”期间条码技术应用与发展
    在“十五”计划中明确提出“要加强条码和代码信息标准化基础工作”,我国条码事业也进入了一个前所未有的发展时期。2002年1月,中国物品编码中心、中国ECR委员会发布“连续补货实施指南”,该指南从操作角度入手,给出了实施连续补货过程的基本概念和技术要求以及成功案例等,便于供应链中各参与方从高效补货中受益。2002年7月,中国物品编码中心承担了国家质量技术监督局青年科技基金项目“基于条码和EDI/XML的连续补货流程研究”,该课题深入研究了国际上连续补货内容和基本流程的发展,在分析国内供应链管理现状的基础上,提出我国供应商与零售商之间的补货过程以及如何在我国实施连续补货流程。2003年1月,中国标准研究中心等单位承担了“物流配送系统标准体系及关键标准研究”课题。2003年4月,中国物品编码中心启动了“中国条码推进工程”。2003年6月,中国物品编码中心发布了《ANCC全球统一标识系统用户手册》,该手册对于ANCC广大用户特别是中国商品条码系统成员的工作具有现实的指导意义。
    在推进国家科研项目过程中,中国物品编码中心及有关机构完成了七项与条码、商业EDI相关的国家标准制修订任务;通过开展相关标准化的研究与制修订工作,推广应用EAN·UCC系统(全球统一物品标识系统),编写了《EAN·UCC系统用户手册》,加强对EAN·UCC系统行业解决方案与物流标准化的研究与应用;进行了科技部、国家计委、国家质检总局的其他科研项目的申请、论证和立项工作,为“十五”期间条码技术研究、发展与应用打下了良好的基础。
    (2)中国条码推进工程 
    党的十六大报告明确指出:“以信息化带动工业化,优先发展信息产业,在经济和社会领域广泛应用信息技术”。条码技术推广应用工作作为我国信息化发展的重要基础工作之一,已被国家列入“十五”计划纲要。这充分表明在世界经济一体化,我国加入WTO后的今天,条码推广应用工作在我国经济建设中具有举足轻重的作用。
为了使条码工作面向市场,适应加入WTO的需要,满足我国经济发展的需求,中国物品编码中心于2003年4月启动 “中国条码推进工程”。
    中国条码推进工程的总体目标是:根据我国条码发展战略,加速推进条码在各个领域的应用,利用5年时间,共发展系统成员15万家,到2008年实现系统成员数量翻一番,系统成员保有量居世界第二;使用条码的产品总数达到200万种;条码的合格率达到85%。条码技术在零售、物流配送、连锁经营和电子商务等国民经济和社会发展的各个领域得到广泛应用;形成以条码技术为主体的自动识别技术产业。
    中国条码推进工程的实施步骤:
    第一阶段——启动期(2003年)
    系统成员保持10%的增长率,发展系统成员2.2万家,建立2个应用示范系统,开辟2个新的应用领域。
    第二阶段——起飞期(2004至2006年)
    系统成员以每年至少16%的速度增长,发展系统成员8.8万家,商品条码质量合格率提高到 80%,开辟3个新的应用领域,建立8个应用示范系统。 
    第三阶段——成熟期(2007年)
    系统成员以18%的速度增长,发展系统成员4万家,系统成员数量翻一番,系统成员保有量居世界第二;使用条码的产品总数达到200万种;条码的合格率达到85%。条码技术在零售、物流配送、连锁经营和电子商务等国民经济和社会发展的各个领域得到广泛应用;形成以条码技术为主体的自动识别技术产业。
    (3)中国物品编码中心的科研成果
    中国物品编码中心积极跟踪国际条码自动识别技术的最新动态,先后制定了条码、二维条码、商贸EDI等方面的40多项国家标准;圆满完成了科技部、国家计委、原国家技术监督局下达的《二维条码技术研究与应用试点》等20多项国家重点科研任务。此外,还开辟了物流标准化、EDI、供应链管理、高效消费者响应(ECR)、全球产品分类(GPC)、全球数据同步(GDS)和产品电子代码(EPC)等研究领域,并取得了在我国开展全球产品分类和数据同步工作及EPC的注册、管理和推广应用的惟一授权。
    中国物品编码中心(以下简称编码中心)承担并完成的国家“八五”、“九五”“十五”重点攻关项目及相关部委的科研项目:
    ●二维条码技术研究与应用试点
    ●EDI位置码的研究与应用
    ●商贸EDI报文标准规范的研制
    ●交通运输、仓储、物流条码的研究
    ●流通领域信息化基础规范与标准研究
    ●典型城市商贸EDI综合应用示范系统的研究与开发
    ●物流配送系统关键标准研究
    ●中国商品条码信息服务系统
    ●供应链管理标准体系及运作模式优化的研究
    编码中心制修订的主要国家标准:
    ●GB 12904-2003 商品条码
    ●GB/T 12905-2000 条码术语
    ●GB/T 14257-2002 商品条码符号位置
    ●GB/T 15425-2002 EAN·UCC系统128条码
    ●GB/T 18127-2000 物流单元的编码与符号标记
    ●GB/T 18347-2001 128条码
    ●GB/T 16830-1997 储运单元条码
    ●GB/T 16828-1997 位置码
    ●GB/T 16986-1997 条码应用标识
    ●GB/T 17233-1998 订购单报文
    详见附录五。
    编码中心编写的主要技术出版物:
    ●《流通领域电子数据交换规范——EANCOM》
    ●《QR Code二维码技术与应用》
    ●《电子商务》
    ●《现代条码与自动识别技术》
    ●《商品条码应用技术》
    ●《供应链管理技术与方法》
    ●《ANCC系统用户手册》
    ●《现代自动识别技术与应用》
    ●《条码与射频标签应用指南》
    ●《全球电子商务标准——ebXML标准技术规范》
    ●《条码技术与应用》
    ●《全球统一标识系统——EAN·UCC通用规范》
    ●《EPC与物联网》
    中国物品编码中心是以推进我国标识系统和商务运作的信息化、标准化、国际化为己任,努力将自身建设成为国际一流的,集研发、标准化及系统服务为一体的,向社会提供标准化解决方案和公共服务平台的专门机构。目前,中国商品条码系统成员已逾十万家,发展速度居世界之首;上百万种产品包装上使用了商品条码标识;使用条码技术进行自动零售结算的超市已超万家。条码自动识别技术已广泛应用于零售业、制造业、物流、贸易、军工、医疗药品、政府机关、学校、邮政、税务、海关、金融等诸多领域,极大地推动了我国的信息化发展。
    面对入世给中国经济带来的巨大挑战和机遇,中国物品编码中心继续努力实施“中国条码推进工程”,实现我国条码工作的跨越式发展,并将继续跟踪研究EAN·UCC全球统一标识系统和相关商务标准的发展,积极向包括物流企业、零售商在内的广大用户介绍供应链管理技术研究的最新成果,向社会提供满意的服务,为国民经济信息化建设做贡献。
    3.条码技术的发展方向
    目前世界各国特别是经济发达国家条码技术的发展重点正向着生产自动化、交通运输现代化、金融贸易国际化、医疗卫生高效化、票证金卡普及化、安全防盗防伪保密化等领域推进,除大力推行13位商品标识代码外,同时重点推广、应用贸易单元128码、EAN位置码、条码应用标识、二维条码等。国际上一些走在前面的国家或地区已在商业批发零售和分配、工业制造、金融服务、政府行政管理、建筑和房地产、卫生保健、教育和培训、媒介出版和信息服务、交通运输、旅游和娱乐服务等推广应用,取得了十分明显的成果。 
    条码技术与其他技术的相互渗透、相互促进,将改变传统产品的结构和性能。条码识读器的可识别和可编程功能,可以用在许多场合。它通过扫描条码编程菜单中相应的指令,使自身可设置成许多特定的工作状态,因而可广泛用于电子仪器、机电设备以及家用电器中。
    小型化和微型化是条码技术产品今后发展的重要方向。在研制出具有我国自主知识产权的码制的同时,尽快研制出国产化大规模集成电路专用译码芯片、电荷耦合图像感应器件(CCD器件)、专用激光器件、便携式数据采集器专用电池等等。关键器件的国产化,不仅关系到我国发展和推行条码技术的进程,而且影响到这种新技术的开拓、占领国际市场的进程。目前能生产这类器件的国家为数不多,只要我们抓紧有利时机,使这一高新技术尽快产业化,并注意形成配套生产,完全有可能使它成为国内具有成长性的新兴产业。
    在条码阅读设备的开发方面,无线数据采集器是今后的发展趋势,扫描器的重点是图像式和激光式扫描器等品种。这是因为这几种扫描器应用领域广,操作方便,有利于在起步阶段推广普及。国外 POS系统开始大都采用CCD式扫描器,主要是由于这种扫描器使用方便,只要在景深范围内就可采集到性能可靠的数据,而且阅读精度高。近年来,180度、甚至360度全向激光扫描器越来越多地应用到POS系统中,由于对扫描角度要求不高,因而适应性很强。各种扫描器的首读率一般应达到95%以上,而分辨率一般应达中等分辨率,目前在着力解决高分辨所需的光电转换器件和光路系统。
    随着条码技术的推广应用,在已经开发的多功能译码器基础上。要大力开发各种在线式专用译码器。由于它可与各种专用设备配套使用,因而结构简单,成本低,适于专门场合使用。虽然便携式数据采集器的技术难度较大,但它代表了今后的产品发展方向,我们要解决高集成度的专用芯片的生产工艺问题以及专用的供电电池。在工业生产和仓库管理中,为了适应自动流水生产线上的数据自动采集,还需要研制出有较大景深和扫描工作距离的固定式扫描器。
    条码技术与其他技术的相互渗透、相互促进,将改变传统产品的结构和性能。条码识读器的可识别和可编程功能,可以用于许多场合。它通过扫描条码编程菜单中相应的指令,使自身可设置成许多特定的工作状态,因而可广泛应用于电子仪器、机电设备以及家用电器中。
在生成与印制技术设备的研制方面,国内已开发出中英文轻型印刷系统,适合于大批量印制的设备也已研制成功。因此,今后应重点发展适合于小批量印制的包括现场专用打码机在内的各种专用印制机,以满足广大用户的需要。
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