印刷電子技術作為一項新的技術, 具有生產(chǎn)超低成本智能標簽的能力, 該技術能夠真正促進物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。使用導電油墨可以印刷電子電路。在商品的生產(chǎn)過秘中、能夠將該技術生產(chǎn)出的超低成本智能標簽直接印刷在包裝袋上。另外, 該項技術還可以通過印刷電池、傳感器及監(jiān)控器等設備擴展現(xiàn)有的智能標簽功能。
      有機或無機原料可通過標準的工業(yè)印刷機進行印刷, 例如, 用于印刷報紙的印刷機每秒可以完成多個平方米版面的印刷。這有助于實現(xiàn)超低成本的電子元器件的生產(chǎn), 進而實現(xiàn)將諸如智能標簽之類的電子元器件應用到以往不可能涉及的領域。
     現(xiàn)有的大多數(shù)傳統(tǒng)電子元器件都是單晶硅的。這些高性能的電子元器件都是經(jīng)過高度集成化和微型化的, 而且每個晶體管的價格都非常低。然而, 它們的制造工藝非常復雜, 例如, 需要設計多個模具并對單晶硅薄片進行腐刻(消減過程), 還需要昂貴的空間設施, 增加了幾億美元的微芯片工廠費用。

     利用印刷電子技術將不同的原料進行印刷, 形成了電子元器件(添加處理)。這無疑減少了電子元器件的生產(chǎn)步驟, 降低了原材料成本, 以及總設備開銷, 使生產(chǎn)變得簡單、快速、廉價。然而, 印刷電子技術的工作性能較低。對于印刷電子元器件而言, 雖然印刷電子的每個晶體管的價格比傳統(tǒng)電子元器件高, 但是其單位價格卻低于傳統(tǒng)電子元器件。因此, 在某些對電子元器件尺寸大小、運行速度無特殊要求, 但追求電子元器件低成本的應用中, 印刷電子元器件有望替代傳統(tǒng)電子元器件。
 
1、有機電子和無機電子
     印刷電子可以使用有機或無機原料。無機原料(例如鋅氧化物(Zn0)等)具有優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性和工作特性(載流子遷移率), 但無機粒子不易溶解, 難以加工。相反, 有機原料(如塑料和聚合物等), 通常具有較好的加工性能, 且自身的物理性質(zhì)易用化學方法調(diào)整。因此, 本節(jié)主要討論有機電子。通過有機電子, 能夠印刷和集成二極管、晶體管、存儲器、電池、傳感器等元件。該技術能夠生產(chǎn)出比常規(guī)智能標簽更加便宜的新“有機”智能標簽。這些標簽可以包含了大量的傳感器, 如溫度、光線、壓力、張力傳感器。而且, 鑒于其超低的成本價格, 能夠使單個物體上印刷多個有機智能標簽(多標簽)。一方面, 由實驗可知, 多標簽提高了有機智能標簽的通信可靠性。另一方面, 多標簽為單個物體提供了多個不同的傳感器數(shù)值。每個配備了多標簽的物體都相當于一個無線傳感器網(wǎng)絡, 雖然數(shù)據(jù)管理變得復雜, 但卻能夠更好地監(jiān)控該物體的狀況。有機智能標簽與基于單晶硅的標準

2.2 有機智能印刷標簽的發(fā)展藍圖
     我們對制造有機智能標簽的主要概念和技術進行了研究。然而, 為了在市場。成功地引人該產(chǎn)品, 還需對產(chǎn)品參數(shù)(如產(chǎn)量)進行優(yōu)化。現(xiàn)在只存在簡單的機智能標簽, 該標簽只包含一個1~4bit 只讀存儲器(ROM), 沒有傳感器和電。該圖數(shù)據(jù)來自于有機印刷電子 OE-A發(fā)展藍圖。如前所述, 目前只存在簡單的有機傳感器。2012年誕生了第塊全集成的印刷電池, 它能使有機智能標簽集成更多的復雜傳感器, 這些傳感器能 夠持續(xù)監(jiān)測其環(huán)境, 甚至在缺少讀取設備的情況下也能進行工作。隨著時間的移, 智能標簽的存儲容量將會不斷上升, 至2016 年將達到96bit。另外, 我們還效引進“寫一次讀多次”(WORM)的存儲類型。這些存儲器能夠存儲電子產(chǎn)品代碼(EPC)-EPC 是編碼商品認證碼的重要標準, WORM 型存儲器的引人是有機名能標簽發(fā)展的里程碑。長遠來看, 有機智能標簽有望實現(xiàn)全EPC 通信協(xié)議。首先實現(xiàn)的是高頻(13. 56MHz)標簽, 然后是特高頻(850~950 MHz)標簽。為避免混淆, 在圖2-5中沒有畫出傳感器。目前, 市場上存在溫度、光線、壓力、張力等各種各樣的傳感器, 同時很多其他類型的傳感器也在發(fā)展。
2. 3 使用有機智能標簽存在的問題
    物聯(lián)網(wǎng)由大規(guī)模的信息系統(tǒng)組成。其中, 信息系統(tǒng)包括資源規(guī)劃系統(tǒng)、資料庫管理系統(tǒng)、應用服務器等。物聯(lián)網(wǎng)利用智能標簽技術將業(yè)務流程與現(xiàn)實生活中的損體相關聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)中信息系統(tǒng)從基礎設施網(wǎng)絡中獲取數(shù)據(jù), 如零售店的標簽閱讀議備。隨后的主要任務是:

①處理獲取的數(shù)據(jù), 如傳感器數(shù)據(jù)和信息識別;

 ②執(zhí)行相應的操作, 如啟動補貨訂購程序; 

③存儲獲取的數(shù)據(jù), 通常保存多年, 例如食品上業(yè)中的數(shù)據(jù)保存。

    但是, 有機智能標簽的大規(guī)模部署將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù), 目前很多系統(tǒng)無法對其進行有效處理。這是因為每個物體都攜帶很多的智能標簽, 所以數(shù)節(jié)量遠大于RFID 設備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。因此每個物體將包含一些能返回沖突數(shù)據(jù)” 傳感器。下面將對上述兩個方面進行討論。

    1)海量數(shù)據(jù):隨著有機智能標簽的大規(guī)模使用, 物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)存在的核心問題是對海量數(shù)據(jù)的處理和管理。識別信息與各自數(shù)據(jù)相關, 如物品在業(yè)務進程中所處的位置及狀態(tài)。例如, 如果沃爾瑪公司對商品使用了RFID技術, 那么每天將產(chǎn)生7TB的數(shù)據(jù)量。當每個商品包含有10個或100個有機智能標簽時, 數(shù)據(jù)量將 急劇增加。在最大負荷的情況下, 例如當貨物托盤到達一個閱讀器設備時, 元數(shù)據(jù)會發(fā)生變化。在信息系統(tǒng)中, 數(shù)據(jù)會以泛洪的形式進行傳播更新, 例如, 更新貨物位置的元數(shù)據(jù)。為了快速處理數(shù)據(jù), 信息系統(tǒng)必須高速率運行。在整個供應鏈上運行海量數(shù)據(jù)將給中間件系統(tǒng)帶來更高的負荷量。為了處理整個供應鏈上的復雜事件, 我們將對不同來源的數(shù)據(jù)進行合并。同時, 要求信息系統(tǒng)提供實時處理。RFID 數(shù)據(jù)壓縮和處理算法是處理有機智能標簽產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的基礎。
   2)數(shù)據(jù)質(zhì)量:當商品嵌入了多個智能標簽和傳感器時, 數(shù)據(jù)質(zhì)量變得至關重要。當每個物體上配置了100個或1000個的傳感器, 來自單個智能標簽的數(shù)據(jù)可能會被送至后臺處理。一方面, 提供冗余。一個智能標簽的失效并不會導致嚴重的后果, 因為鄰近智能標簽采集的數(shù)據(jù)可對其進行補償。另一方面, 過濾不一致或相 互沖突的數(shù)據(jù)較為復雜。無法正確采集數(shù)據(jù)的傳感器可能會引發(fā)不必要的甚至是高成本的進程和操作。由于物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)之間的多樣化關系使得我們很難找出問題 的源頭。有關解決不確定性的 RFID 數(shù)據(jù)的解釋以及過濾的成果可以在調(diào)整后應用 于提高有機智能標簽產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

     為了進一步開展研究, 本節(jié)討論了物聯(lián)網(wǎng)中使用有機智能標簽存在的問題。隨著數(shù)據(jù)量的大幅度增長, 信息系統(tǒng)也需要同比例增長并能夠實時查詢。中間件系統(tǒng)的高負荷量、整個供應鏈的事件處理和嵌人商品的多個智能標簽都需要靈活的工作負荷數(shù)據(jù)分配機制。該機制在有機智能標簽、閱讀設備、中間件計算機系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)分配。這也意味著在一定程度上, 我們需要重新考慮利用一些現(xiàn)有的方法去解決這些問題。