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作者：李德平 殷燕 顾金星
北京阿法迪信息技术研究中心 2006-07-16
引 言
当今电子商品防盗系统（Electronic Article Surveillance，EAS）在零售商业系统的应用越来越普遍。它是一种为零售商业减少开架售货时商品失窃，进而增加销售和利润的电子防盗产品。EAS系统被用来侦测当有未经柜台授权的商品离开指定区域时，发出提示和告警信号，以提醒工作人员进行相关处理。
EAS系统主要由检测器、解码器和电子标签三部分组成。电子标签分为软标签和硬标签，软标签成本较低，直接粘附在较“硬”的商品上，软标签不可重复使用；硬标签一次性成本较软标签高，但可以重复使用。硬标签须配备专门的取钉器，多用于服装类柔软的、易穿透的物品。解码器多为非接触式设备，有一定的解码高度，当收银员收银或装袋时，电子标签无须接触消磁区域即可解码。也有将解码器和激光条码扫描仪合成到一起的设备，做到商品收款和解码一次性完成，方便收银员的工作，此种方式则须和激光条码供应商相配合，排除二者间的相互干扰，提高解码灵敏度。检测器一般为商场出入口或收银通道处的检测系统装置。在收到某顾客为购买某商品应付的正确款项后，收银员就可以通过对粘贴在商品上的标签进行中性化，而授权该商品和合法地离开某指定区域。而未经解码的商品带离商场，在经过检测器装置（多为门状）时，会触发报警，从而提醒收银人员、顾客和商场保安人员及时处理。
EAS技术分类
事实上，EAS系统是单比特射频识别系统。由于只有两个状态，因此它只能够报告商品的存在与否，而没有能力报告该商品是什么商品。目前应用在EAS系统中主要技术有四种，分别是无线电射频、电磁、声磁、射频识别。不同技术的EAS系统在产品价格、认读距离和可靠性方面有着很大的差别。磁性和射频产品价格便宜，并且其标签通常被永久性粘贴在商品或商品包装上；而微波和声磁标签价格要贵一些，且在商品买出去的时候，由工作人员通过专用工具把标签从商品上取下来，以便再次利用。
无线电射频系统（Radio Frequency，RF）采用无线电波作为发射接收的信号,检测频率范围为6～8兆赫兹左右。无线电系统****优点是系统成本非常低、安装方便。但由于其防窃标签为环形线圈式，所以系统易受一些物品的干扰，如收银机等电子产品、金属物等等，引起系统的误报或不报。
电磁波系统（Electromagnetic System，ES）采用电磁波作为检测信号。电磁波系统的标签小，标签价格也便宜，能重复消磁，但易受磁性或金属物质的影响而产生误报。虽然与无线电射频系统差不多同时产生，但是价格和技术的原因决定了它在市场上的接受度不高。
声磁系统（Acoustic Magnetic，AM）利用了音叉只有在振荡频率相同情况下才引起共振的这种物理原理，实现几乎零误报的操作，固定在商品上的声磁系统标签进入系统的检测区域时，会产生共振，但只在接收器接收到连续四次的共振信号（每1/50秒一次）后，才发出报警。
准确地说，RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别技术）是用来描述可以通过射频进行传感的任何器件的一个术语，通常指的是利用射频来阅读一个小器件（称作标记）上的信息。RFID系统由标签、解读器和天线三部分组成。其工作原理如下：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID标记允许我们利用无线电波对多个标记成批阅读和进行远程阅读，其意义远远超过条形码。同一标记除了包含防窃功能外，还可以用来证明物品的归属、提供EAS系统所能实现的电子商品防窃功能，运用RFID也可以更好地达到目的。
随着RFID标准的统一，RFID标签得到广泛的认可和应用，识别率和稳定性技术瓶颈的突破，低成本标签的实现，RFID将会取代EAS主宰电子商品防窃的市场。但在未来的几年中电子商品防窃领域的将会出现EAS与RFID双雄并立的状况。
EAS系统性能评估指标
评估EAS系统性能指标有系统检测率、系统误报、抗环境干扰能力、受金属物屏蔽程度、保护宽度、保护商品种类、防盗标签性能/尺寸、消磁设备等。
1.检测率
检测率是指单位数量的有效标签以不同方向经过检测区域的不同位置时的报警次数。
由于某些系统的标签存在方向性，所以检测率的概念应以综合各个方向的检测率平均值为基准。就目前市场上最常用的三种原理来说，声磁系统的检测率最高，一般超过95%；无线电/射频系统的检测率在60-80%之间；电磁波的检测率一般在50-70%之间。检测率低的系统在商品被带出时发生漏报率可能性要大，因此检测率的高低是评估防盗系统好坏的主要性能指标之一。
2.系统误报
系统误报是指非防盗标签触发系统的报警。如果有非标签物品触发报警将会给工作人员的判断处理带来困难，甚至引起顾客与商场之间的冲突。由于受到原理的限制，目前常见的EAS系统都无法完全排除误报，但性能上会有差别，选择系统的关键是看误报率。
3.抗环境干扰能力
当设备受到干扰时（主要是电源与周围噪声的干扰），系统会在无人经过或无任何触发报警物品经过时发出报警信号，这种现象称为虚报或自鸣。
无线电/射频系统因为易受环境干扰，常常会出现自鸣现象，所以有些系统安装了红外线装置，相当于加装了一个电动开关，只有当人员经过系统，阻挡了红外线，系统才开始工作，没有人经过时，系统处于待机状态。这样虽然解决了无人经过时的自鸣，但仍然不能解决有人经过时的自鸣情况。
电磁波系统也易受到环境干扰，特别是磁性介质以及电源的干扰，影响系统的性能。
声磁系统由于采用了独特的共振远离，并配合智能技术，系统由微机控制、软件驱动，对周围环境噪声自动检测，因而能够很好适应环境，有较好的抗环境干扰能力。
4.受金属物屏蔽的程度
商场、超市中的很多商品带有金属物品，如金属锡箔纸包装的食品、香烟、化妆品、药品等；还有本身自带金属的商品，如电池、CD/VCD盘片、美发用品、五金工具等；另外商场提供的购物车、购物篮等。含金属物品对EAS系统的影响主要是对感应标签的屏蔽作用，使系统检测装置检测不到有效的标签存在或检测灵敏度大大下降，导致系统不发出报警。
受金属屏蔽影响最严重的是无线电/射频RF系统，这可能是无线电/射频在实际使用当中表现的主要局限之一。电磁波系统也会受到金属物品的影响，当大块金属进入电磁波系统的检测区域时，系统会出现“停机”现象，当金属购物车、购物篮经过时，里面的商品即使有有效标签，也会因为屏蔽而不产生报警。声磁系统除了对纯铁制品如铁锅等，会受到影响外，其它的金属物品/锡箔纸、金属购物车/购物篮等超市常见物品均能正常工作。
5.保护宽度
商场需要考虑防盗系统的保护宽度，以免支座之间宽度过窄，影响顾客进出。况且商场都希望出入口宽敞一些。
6.保护商品种类
超市内的商品一般可以分为两类。一类是“软”商品，如服装、鞋帽、针织品，这类一般采用硬标签保护，可以重复使用；另一类是“硬”商品，如化妆品、食品、洗发液等，采用软标签保护，在收银台进行消磁，一般一次性使用。
7.防盗标签的性能
防盗标签是整个电子防盗系统中的一个重要组成部分，防盗标签性能的好坏，影响着整个防盗系统的性能。有些标签容易受到潮湿气的影响；有些不能弯曲；有些标签能够很容易地隐蔽在商品的包装盒内；有些会盖住商品上有用的说明文字等等。
8.消磁设备
消磁设备的可靠性与易操作性也是选择防盗系统的重要因素。目前较先进的消磁设备都是非接触性式，它产生一定高度的消磁区域，当有效标签经过时瞬时完成标签的消磁，无需接触消磁器，这样方便了收银员操作也加快了收银速度。
标签分类
单比特标签
留在商品上并由销售人员中性化了的标签被认为是可去激活的。可去激活标签的其中一个类型是由电感元件和电容元件构成的一个电子线路，该线路在某个无线电频率处产生共振。
磁性标签是由一个软磁性材料的磁条组成。通过与硬磁材料制成的铁磁性元件相互作用，可以使这种磁性标签实现磁化或消磁。在具有一定频率的磁场作用下，这种软磁条将发生共振，并产生谐波。这就可以实现标签的识别。而硬铁磁性元件被磁化或消磁，这样也使标签被激活或去激活。
声磁标签是由一个条形的磁致伸缩材料和条形的高矫顽磁性的磁性材料构成。具有特定频率的磁场将引起矫顽磁性磁条共振。这种共振可通过对机械共振磁致伸缩材料所产生磁场敏感的接收机检测到。可以通过改变磁条的磁偏置来实现标签的去活。
对射频识别（RFID）技术而言，EAS仅仅是它的一个简单的附加功能。同其他传统的ESA相比，RFID的EAS具有如下优点：它不仅能通过触发报警系统通告物品的存在，而且也能通告该物品具体是什么;可以通过指令使得相同标签系统在从商品制造商到零售商的整个分销渠道上的所有站点同时关闭或开启EAS功能;可以通过标签的读写协议来方便的控制标签，而不用像现在某些零售商那样，通过一块笨重的磁块来把信息从各种乱七八糟的信用卡上檫除。
当系统使用无线通信时，可以把标签封装在商品里面，这样避免了当把商品从包装里取出时，却把帖有传统标签的包装盒留在了商店的后面。在不需要增加额外成本的情况下，可以把EAS功能和识别系统和跟踪系统集成在一起。
多比特标签
传统EAS标签是一个单比特设备，且不能通过编程信号使之在通、断之间切换。
共振电路就是通过选取电路中电阻R、电容C、电感L合适值，使得该电路的电抗在共振频率处最小。
其中的一个方法是把共振电路布置在一个薄的绝缘电介质衬底上，以形成一个可用以ESA系统的标签。一般地，共振电路线圈由一个具有特定阻抗和电感值的导电元件闭合环组成。而该闭合环中的电容性元件由两个分别放置在绝缘电介质衬底两个相向表面上的薄金属导电膜组成。这要把这类标签粘贴在物品上，就可以起到防偷盗的作用。从基站发送的射频信号的无线电频率在共振电路的共振频率上或附近。一旦标签进入到该射频信号场内，则标签对射频信号的吸收将导致基站共振电路中震荡电流的变化，并使接收线圈中的功率下降。可以利用这两种效应来检测该标签的存在，进而也就检测到粘贴了该标签的物品。因此一旦通过拾音线圈或放大器检测到上述两种效应中的任何一种，就能发出告警声音，表明有商品被非法移动。为了对标签去激活，可以在付款柜台处提供一个相对较高功率的RF脉冲。该高功率的RF脉冲能够击穿电路中电容或熔断线圈的某个薄弱部分。在任何一种情况下，电路不再共振，且不再对来自基站的RF信号有任何响应。因此，在付款柜台正常付费的顾客就可以没有任何困难的情况下通过防盗检测门。
从上面的描述可以清楚地看出，一旦将这类标签去激活，则它们将不再能被再利用。此外，就如上述所描述的结构，这类标签只能携带一比特的信息。因此它们不能给出任何有关识别物品的信息，且只能用在防偷盗场合。通常可以把这类标签归为单比特标签。
某些RF标签由一个共振线圈，即由两个分别处在绝缘电介质衬底两边的薄膜平板电容器构成的双边线圈组成。这类标签可以用作源标签，并具有一个不同于零售业用于防偷盗时的初始频率。例如可以将这类标签设计成一开始就处于去激活状态，直到第一个电容被在共振频率处的高功率RF脉冲击穿。通过第一个电容使得电路共振频率位移到零售商防盗检测系统的共振频率处。当顾客为欲购买商品付款之后，在收款台处，用第二个击穿脉冲是第二个电容失效。在这时，标签再也不能被再利用，标签被永久地破坏。
在一些其他的标签系统中，通过改变电路电容的方法，可以在一个RF线圈标签上获得两个或多个频率。一种情况是通过一个强的DC电场来改变电容器的等效介电常数。因此，该电路就具有两个依赖于所施加直流场强值的共振频率。归因于铁电磁滞特性，可以利用直流电场把标签去激活。然而也可以通过一个具有相反极性的直流电场再次激活标签，使之再利用。
在另外一种情况下，可以将一组电容并联连接到一个电感，且每个电容器的电介质厚度各不相等。用这种方式，可以通过施加不同的电压，就可以获得一系列的共振频率。这样在不同的电场强度下，每个电容器均能根据其电介质厚度而改变电容值。
还有一种方法是由一组以并联方式连接到电感的电容器组成一个阵列。这里可以通过选择性地击穿一个或多个电容的方法来改变共振，这样也就改变了最终电路的共振频率。这样就可以通过在询问期间，选择性地击穿电容或使电容失效的方式，建立一套频率编码。一旦扫描，标签就不能再使用，因为频率码依赖于扫描期间被击穿的电容器和观测到的频率改变。因此一旦标签被询问，其电容性元件变成不可恢复的短路，且再也不能被再次扫描。
可再使用标签包含两个铁磁性元件，其中一个是软铁磁性的，另一个是硬铁磁性的，两个铁磁性元件在物理上多部分地覆盖了RF线圈。通过在软铁磁性材料上施加一个偏置场，并使其饱和的方法，就能使具有高矫顽磁性的铁磁性元件磁化。在这种状态下，RF场产生一个非常小的磁滞损耗，导致标签电路有一个相对高的Q值。另一方面，当硬铁磁性元件被消磁时，RF场在软铁磁性材料中产生一个磁滞损耗，这降底了标签电路的Q值。
用来询问和检测RF共振标签的读设备已经实用化，在这里询问频率被在某个中心频率附近扫描。一般地，除非标签出现在发射器的场中间，否则只有非常小的常被辐射出来。因此，当没有标签在天线场中时，只有非常小的天线电路的损耗。当扫描频率同场中活动标签的共振频率相一致时，能量被吸收，且检测电路检测到在询问天线振荡电路中电压有一个下降。在一个完整的扫描周期内，标签吸收发生两次，导致振荡电路产生一个负向下降。该负向下降引起脉冲调制，通过过滤、解调和放大，并发出告警信号，表明有人偷盗物品。通过改变询问载波频率，以便使它和共振标签频率相匹配的方法来实现基本的检测。
EAS技术发展趋势
EAS信号传输方式上模拟式居多，但在全球数字化浪潮中，无论是声磁还是射频，无可避免的，都紧跟数字化脚步，纷纷开发出DSP（Digital
Signal Processor）的系列产品。模拟技术容易受到各种电磁场的干扰，尤其在检测门距离较大时，因电磁场干扰导致误报、漏报较多，而数字产品在信号采集和处理上准确性提高，避免了很多环境及人为因素对EAS设备的干扰，令EAS检测宽度大大提高。但DSP通过软件对各种信号实时采集处理，由于软件设计过程中难以避免的一些问题，目前市场上的各种DSP产品都不尽完美。所以尽管DSP是未来EAS发展的方向，但目前用户仍不可盲目迷信，相信随着时间的推移，DSP技术会更趋完善，而且终有一天，可以直接通过EAS译码过程了解到所售产品种类、数量、库存等，这点正是目前EAS技术努力的方向。
现行EAS系统功能相对来说比较单一，主要是出于商品防窃考虑，且安装上也是作为单一系统设置、布线，而EAS下一步发展必将跳出现有的单一商品管理模式，与CCTV监控、防盗报警系统等有机集成，实现集商品防盗、门禁考勤、物流管理、监控等多种功能于一体。
随着EAS系统的普及和众多连锁零售商对商品防观念的成熟，商品标签化将越来越为众多商家所青睐。所谓商品标签化，即是由生产商在生产过程中，将电子标签做在商品内或商品的包装内。对于零售商来说，商品标签化省去人工贴标签的麻烦，而且电子标签隐藏在硬纸板的夹层中或商品标签内（这种隐藏的电子标签又称源标签），不易被人发觉和破坏，可以较好的防止内盗及外盗的发生，同时开架销售提高了单位销售面积和利润。对于生产商、包装商来说，在生产线上加装一个标签不会使产品性能受到任何影响；商品开架销售使得供货量明显提高；同时可以避免外贴电子标签遮盖产品原有的说明书文字，维持了原包装的图形和商品信息的完整性。虽然源标签增加了生产商的成本，但同时也因产品具有防盗标签的特点而增加了产品的市场竞争优势。
安防产业一直提倡技防与人防的有机结合，对于主要用于商业领域的EAS来说也不例外。目前EAS尚无法克服误报与漏报的问题，零售行业面对的是来购物的顾客，当设备出现报警时的处理就显得尤为重要而敏感。作为EAS供货商，在为用户提供使用培训时，应向用户解释各种可能出现的意外情况，令商家在处理报警时心中有底；作为零售商，在雇员的素质培训上也应进一步提升，尽可能人性化处理各种报警情况，减轻因误报对顾客感情上的伤害；而作为顾客，则需要理解科技的局限性，配合商家进行检查，减少不必要的纠纷与麻烦。
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