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物联网应用中条形码介绍概念及应用

新闻来源：新物联Newiot整理发布时间：2020/2/15 19:45:42 共计：6226 浏览

物联网中“万物互联”的物，即物品，也可以称其为物联网终端设备。通过对应用中的产品进行编码，实现了物品的数字化。物品编码是物联网的基础，建立我国物联网编码体系对于保障各个行业、领域、部门的应用，实现协同工作具有重要的意义。条形码在物联网的很多应用中起到重要的作用，可以用于识别物联网应用中不同的产品。

一、条形码简介

条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。

条形码自动识别系统由条形码标签、条形码生成设备、条形码识读器和计算机组成。
条形码技术（bar code technology，BCT）是在计算机的应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术。它是为实现对信息的自动扫描而设计的，它是实现快速、准确而可靠地采集数据的有效手段。条形码技术的应用解决了数据录入和数据采集的瓶颈问题，为物流管理提供了有利的技术支持。条形码是由一组规则的条空及对应字符组成的符号，用于表示一定的信息。条形码技术的核心内容是通过利用光电扫描设备识读这些条形码符号来实现机器的自动识别，并快速、准确地把数据录入计算机进行数据处理，从而达到自动管理的目的。条形码技术的研究对象主要包括标准符号技术、自动识别技术、编码规则、印刷技术和应用系统设计5个部分。

二、条形码识别原理

条码符号是由反射率不同的“条”、“空”按照一定的编码规则组合起来的一种信息符号。由于条码符号中“条”、“空”对光线具有不同的反射率，从而使条码扫描器接受到强弱不同的反射光信号，相应地产生电位高低不同的电脉冲。而条码符号中“条”、“空”的宽度则决定电位高低不同的电脉冲信号的长短。扫描器接收到的光信号需要经光电转换成电信号并通过放大电路进行放大。由于扫描光点具有一定的尺寸、条码印刷时的边缘模糊性以及一些其他原因，经过电路放大的条码电信号是一种平滑的起伏信号，这种信号被称为“模拟电信号”。“模拟电信号”需经整形变成通常的“数字信号”。根据码制所对应的编码规则，译码器便可将“数字信号”识读译成数字、字符信息 [5] 。
条形码扫描器利用光电元件将检测到的光信号转换成电信号，再将电信号通过模拟数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。
对于一维条形码扫描器，如激光型、影像型扫描器，扫描器都通过从某个角度将光束发射到标签上并接收其反射回来的光线读取条形码信息，因此，在读取条形码信息时，光线要与条形码呈一个倾斜角度，这样，整个光束就会产生漫反射，可以将模拟波形转换成数字波形。如果光线与条形码垂直照射，则会导致一部分模拟波形过高而不能正常地转换成数字波形，从而无法读取信息。
对于二维条形码扫描器，如拍照型扫描器，扫描器的读取采用全向和拍照方式，因此，读取时要求光线与条形码垂直，定位十字和定位框与所扫描条形码吻合。
条形码扫描器一般由光源、光学透镜、扫描模组、模拟数字转换电路，以及塑料或金属外壳等构成。每种条形码扫描器都会对环境光源有一定的要求，如果环境光源超出最大容错要求，条形码扫描器将不能正常读取。条形码印刷在金属、镀银层等表面时，光束会被高亮度的表面反射，若金属反射的光线进入到条形码扫描器的光接收元件，将影响扫描器读取的稳定性，因此，需要对金属表面覆盖或涂抹黑色涂料。

三、条形码运作原理及识别原理

条码符号是由反射率不同的“条”、“空”按照一定的编码规则组合起来的一种信息符号。由于条码符号中“条”、“空”对光线具有不同的反射率，从而使条码扫描器接受到强弱不同的反射光信号，相应地产生电位高低不同的电脉冲。而条码符号中“条”、“空”的宽度则决定电位高低不同的电脉冲信号的长短。扫描器接收到的光信号需要经光电转换成电信号并通过放大电路进行放大。由于扫描光点具有一定的尺寸、条码印刷时的边缘模糊性以及一些其他原因，经过电路放大的条码电信号是一种平滑的起伏信号，这种信号被称为“模拟电信号”。“模拟电信号”需经整形变成通常的“数字信号”。根据码制所对应的编码规则，译码器便可将“数字信号”识读译成数字、字符信息。
条形码扫描器利用光电元件将检测到的光信号转换成电信号，再将电信号通过模拟数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。
对于一维条形码扫描器，如激光型、影像型扫描器，扫描器都通过从某个角度将光束发射到标签上并接收其反射回来的光线读取条形码信息，因此，在读取条形码信息时，光线要与条形码呈一个倾斜角度，这样，整个光束就会产生漫反射，可以将模拟波形转换成数字波形。如果光线与条形码垂直照射，则会导致一部分模拟波形过高而不能正常地转换成数字波形，从而无法读取信息。
对于二维条形码扫描器，如拍照型扫描器，扫描器的读取采用全向和拍照方式，因此，读取时要求光线与条形码垂直，定位十字和定位框与所扫描条形码吻合。
条形码扫描器一般由光源、光学透镜、扫描模组、模拟数字转换电路，以及塑料或金属外壳等构成。每种条形码扫描器都会对环境光源有一定的要求，如果环境光源超出最大容错要求，条形码扫描器将不能正常读取。条形码印刷在金属、镀银层等表面时，光束会被高亮度的表面反射，若金属反射的光线进入到条形码扫描器的光接收元件，将影响扫描器读取的稳定性，因此，需要对金属表面覆盖或涂抹黑色涂料。

四、条形码码制分类

世界上常用的码制有EAN条形码、UPC条形码、25条形码、交叉25条形码、库德巴条形码、Code 39条形码和Code 128条形码等。
UPC条形码（统一产品代码）：只能表示数字，有A、B、C、D、E五个版本，版本A-12位数字，版本E-7位数字，最后一位为校验位，大小是宽1.5in（英寸）（lin - 2.54cm），高1in，而且背景要清晰，主要在美国和加拿大使用，用于工业、医药、仓储等部门。
EAN条形码：是国际通用的符号体系，是一种长度固定、无含意的条形码，所表达的信息全部为数字，主要应用于商品标识。
Code 39条形码和Code 128条形码：为目前国内企业内部的自定义码制，可以根据需要确定条形码的长度和信息，它编码的信息可以是数字，也可以包含字母，主要应用于工业生产线领域、图书管理等，如表示产品序列号、图书、文档编号等。
Code 93码：是一种类似于Code 39码的条形码，它的密度较高，同样适用于工业制造领域。
交叉25条形码（也叫穿插25码）：只能表示数字0－9，长度可变，条形码呈连续性，所有条与空都表示代码，第一个数字由条开始，第二个数字由空组成，应用于商品批发、仓库、机场、生产（包装）识别、商业中，条形码的识读率高，可用于固定扫描器的可靠扫描，在所有一维条形码中的密度最高。
库德巴条形码( Codabar)：也称“血库用码”，可表示数字0－9，字符$、+、－，还有只能用作起始和终止符的a、b、c、d四个字符，空白区比窄条宽10倍，非连续性条形码，每个字符表示为4条3空，条形码长度可变，没有校验位，主要应用于血站的献血员管理和血库管理，也可作物料管理、图书馆、机场包裹发送中。
PDF417二维条形码（简称417条形码）：典型的二维条形码码制，不需要连接一个数据库，本身就可以存储大量数据。417条形码主要应用于医院、驾驶证、物料管理、货物运输；特点是当条形码受到一定破坏时，错误纠正能使条形码正确解码；PDF417条形码是Symbol科技公司于1990年研制的二维条形码产品。它是一个多行、连续性、可变长、包含大量数据的符号标识。每个条形码有3－90行，每一行有一个起始部分、数据部分、终止部分，它的字符集包括所有128个字符，最大数据含量是1850个字符。

五、条形码的应用

条形码技术已在许多领域中得到了广泛的应用，比较典型的应用有以下五个领域：
第一，零售业。零售业是条形码应用最为成熟的领域。EAN商品条形码为零售业应用条形码进行销售奠定了基础。目前大多数在超市中出售的商品都使用了EAN条形码，在销售时，用扫描器扫描EAN条形码，POS系统从数据库中查找到相应的名称、价格等信息，并对客户所购买的商品进行统计，这大大加快收银的速度和准确性，同时各种销售数据还可作为商场和供虚商进货、供货的参考数据。由于销售信息能够及时准确地被统计出来，所以商家在经营过程中可以准确地掌握各种商品的流通信息，可以大大地减少了库存，最大限度地利用资金．从而提高商家的效益和竞争能力。
第二，图书馆。条形码也被广泛用于图书馆中的图书流通环节中，图书和借书证上都贴上了条形码，借书时只要扫描一下借书证上的条形码，再扫一下借出的图书上的条形码，相关的信息就被自动记录人数据库中，而还书时只要一扫图书上的条形码，系统就会根据原先记录的信息进行核对，如足期就将该书还入库中。与传统的方式相比，这大大地提高了工作效率。
第三，仓储管理与物流跟踪。对于大鼙物品流动的场合，用传统的手工记录方式记录物品的流动状况．既费时费力，准确度又低，在一些特殊场合，手工记录是不现实的。况且这些手工记录的数据在统汁、查询过程中的应用效率电相当低。应用条形码技术，可以实现快速、准确地记录每一件物品，采集到的各种数据可实时地由计算机系统进行处理．使得各种统计数据能够准确、及时地反映物品的状态。
第四，质量跟踪管理。ISO9000质量保证体系强调质睦管理的可追溯性，也就是说，对于出现质量问题的产品，应当可以追溯出它的生产时间、操作者等信息。在过去，这些信息很难记录下来，即使有一些工厂（如一些家用电器生产厂）采用加工单的形式进行记录，但随着时间的积累，加工单也越来越多，有的工厂甚至要用几间房子来存放这些单据。从这么多的单据中查找一张单据的难度可想而知！如采用条形码技术，在生产过程的主要环节中，对生产者及产品的数据通过扫描条形码进行记录，并利用计算机系统进行处理和存储。如产品质量出现问题．可利用电脑系统很快地查到该产品生产时的数据，为工厂查找事故原因、改进工作质量提供依据。
第五，数据自动录入（二维条形码）。大量格式化的单据的录入问题是一件很繁琐的事，浪费大量的人力不说，正确率也难以保障。用二维条形码技术，可以把上千个字母或儿卣个汉字放入名片大小的一个二维条形码中，并可用专用的扫描器住几秒钟内正确地输入这些内容。目前电脑和打印机作为一种必备的办公用品，已相当普及，可以开发一些软件，将格式化报表的内容同时打印在一个二维条形码中。在需要输入这些报表内容的地方扫描二维条形码，报表的内容就自动录入完成了。同时，还可以对数据进行加密，确保报表数据的真实性。
条形码技术在我国的邮电系统、图书情报、生产过程控制、医疗卫生、交通运输等领域都得到较为广泛的应用，特别是商业信息化程度的不断提高，条形码技术也逐步普及，并反过来推动了商业pos系统的发展。

六、条形码技术的优点

条形码是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。条形码技术具有以下几个方面的优点。
(1)信息采集速度快。与键盘输入相比，条形码输入的速度是键盘输入的5倍，并且能实现即时数据输入。
(2)可靠性高。键盘输入数据出错率为三百分之一，利用光学字符识别技术出错率为万分之一，而采用条形码技术误码率低于百万分之一。
(3)采集信息量大。利用传统的一维条形码一次可采集几十位字符的信息，二维条形码更可以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。
(4)灵活、实用。条形码标识既可以作为一种识别手段单独使用，也可以和有关识别设备组成一个系统实现自动化识别，还可以和其他控制设备连接起来实现自动化管理。另外，条形码标签易于制作，对设备和材料没有特殊要求，识别设备操作容易，不需要特殊培训，且设备也相对便宜。
(5)自由度大。识别装置与条形码标签相对位置的自由度要比OCR（光学字符识别）大得多。条形码通常只在一维方向上表达信息，而同一条形码上所表示的信息完全相同并且连续，这样即使标签有部分欠缺，仍可以从正常部分输入正确的信息。
(6)设备简单。条形码符号识别设备的结构简单，操作容易，不需专门训练。
(7)易于制作。可印刷，称为“可印刷的计算机语言”。条形码标签易于制作，对印刷技术设备和材料无特殊要求。

七、条形码组成

条形码也称条形码符号，是由一组规则排列的条、空及字符组成的平行线条图形，用以表示一定信息的代码。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）组成的。
1．静区
静区是指条形码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域，是没有任何符号的白色区域，仅用来提示条形码阅读器开始扫描。
2．起始符
起始符是指条形码符号的第一位字符，标志一个条形码符号的开始，阅读器确认此字符存在后开始处理扫描脉冲。
3．数据符
数据符是指位于起始符后的字符，用来记录一个条形码的数据值，其结构异于起始符，允许双向扫描。
4．终止符
终止符是指条形码符号的最后一个字符，标志着一个条形码的结束，阅读器在确认该字符后停止工作。

八、条形码发展前景

随着零售业和消费市场的飞速扩大和发展，也促进了中国条码标签业务的增长。因为越来越多的地方需要用到标签和条码。其实早在上个世纪70年代，条码已经在全球零售业得到了小范围的应用，而现如今，条码和自动识别系统和数据采集技术依然在全球范围发挥着至关重要的作用。
实际上，在全球范围内，每天需要运用到条码扫描的次数已经超过上亿次，其应用范围也涉及到各个领域和行业，其中包括物流、仓储，图书馆，银行，POS收银系统，医疗卫生、零售商品、服装、食品服务以及高科技电子产品等等，而目前仍然会在每天都在一些新增加的项目上持续的用到条码应用领域。随着市场的不断发展，我们有足够的信心相信，条码必定会推动我们去体验更优质的生活并能节省我们宝贵的时间。