射頻識別技術匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇射頻識別技術范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1射頻識別技術簡介

20世紀80年代，由于大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術。

射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。

典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。

射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。

在多數RFID系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。

工作原理如圖1所示。

2射頻識別技術的分類

射頻識別技術主要按以下四種方式分類。

(1)工作頻率

根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監控、高速公路收費等系統。

(2)射頻卡

根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。

(3)射頻卡的有源與無源

射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發射功率大。

(4)調制方式

根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。

目前使用的多數系統中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。

3國際射頻識別技術發展狀況

射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。

據有關權威數據顯示，射頻識別產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術具有廣闊的市場前景。

4射頻識別技術在我國的發展

我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。

目前，我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。

4.1安全防護領域

(1)門禁保安

將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。

(2)汽車防盜

這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能

夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號，汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。

另一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發報警裝置。

(3)電子物品監視系統

電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。

4.2商品生產銷售領域

(1)生產線自動化

用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視，提高生產率，改進生產方式，節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。

用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。

(2)倉儲管理

將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。

(3)產品防偽

偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。

(4)RFID卡收費

國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易。現金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。

4.3管理與數據統計領域

(1)畜牧管理

該領域的發展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。

(2)運動計時

在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間，不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。

RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時，每個參賽選手將會有一個準確的結果。

4.4交通運輸領域

(1)高速公路自動收費及交通管理

高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一。目前，中國的高速公路發展非常快，而高速公路收費卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預計在未來10年內，高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。

在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導，提高道路的利用率，深挖現有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。

(2)火車和貨運集裝箱的識別

在火車運營中，使用RFID系統很大的優勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據，能夠得到火車的身份、監控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。

篇（2）

射頻識別技術(RFID，Radio Frequency Identification)實際上是自動識別技術(AEI，Automatic Equipment Identification)在無線電技術方面的具體應用與發展。該項技術的基本思想是，通過采用一些先進的技術手段，實現人們對各類物體或設備( 人員、物品) 在不同狀態( 移動、靜止或惡劣環境) 下的自動識別和管理。

2 0 世紀8 0 年代，由于大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術。射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別并交換數據的目的。與同期或早期的接觸式識別技術不同，R F I D 系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。

典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有E E P R O M 用來儲存識別碼或其它數據。E E P R O M 容量從幾比特到幾萬比特。芯片外圍僅需連接天線( 和電池) ，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、I C 卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。

射頻識別技術在醫療領域的應用日益增長。雖然這項技術逐漸被普遍采用，但患者真正享受這項技術仍然需要一個過程。射頻識別技術不僅在供應鏈管理中得到應用，還迅速被引用到醫療方面，而且被證明是非常有效的一項技術。

該技術能夠使多處標記在一定距離同時被掃描。在大規模的零售業，這種提供準確數據的技術使其可以為成批的貨物一次性掃描。將射頻識別技術應用在防偽的領域有它自身的技術優勢，射頻識別技術采用的標記系統，迅速進入制藥市場，打擊了假藥的流通；防偽技術本身要求成本低，但是卻很難偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身具有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據、利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等等產品上都可使用。美國的制藥企業開始在美國使用該技術，生產過程中在每樣產品上封裝入射頻卡，卡上記載了唯一的產品號。批發商、零售商用廠家提供的讀寫器就可以嚴格檢驗產品的合法性，這就使識別假藥變得很簡單了。

相似的科技促進了醫院供應鏈的藥物和醫藥設備的管理。事實上許多醫院都有配置射頻識別系統的需求，在急救室的患者可能最先體驗到這項技術帶來的安全與便捷。

臨床應用的優勢

患者首先感受到在急救車上使用射頻識別系統標記的好處。急救車上有一系列的設備裝置和藥品，隨時準備提供給心搏停止的患者。美國國民患者安全理事會首席專家說，2003年11月至2005年6月，由于急救推車的問題引起了8 起事故，都是由于相應的設備不在車上或藥物過期造成的。這并非人為疏忽，而是在這些推車上至少有三種不同的物品，雖然有檢查各物品是否配備的程序，尤其是在急救室執行急救過程中，迅速完成這項檢查任務仍然很困難。

射頻識別技術的標記能簡化這個檢查程序。與普遍使用的條形編碼系統相比，射頻技術將通過減少掃描次數而改進功效，從而最終提高接待患者的質量。如果使用條形編碼，需要逐一掃描各個物品，所以采用射頻識別掃描就要高效得多。

標記的唯一性，降低或消除醫療過失

射頻識別技術可以確保急救車、手術室和康復室中準備工作的高效開展。患者被分配的標記是執行射頻識別技術的關鍵，患者被標記為獨特的代碼，在藥物治療和外科手術過程中，能降低或消除醫療過失。假如給一個患者的藥或瓶子上貼錯標記，這項技術立刻可以識別，并糾正過來。

在美國已經有關于用自動射頻識別技術檢查患者身份的案例，這將成為射頻識別技術應用強有力的依據。專家認為，在有些場所，條形編碼識別技術是最合適的，但射頻識別技術會成為更強大的工具。為了患者的安全，我們意識到單獨一項技術并不能解決我們所面臨的全部問題，在解決這些問題的時候，可以采用射頻識別技術與條形碼相結合的方法。隨著醫療復雜程度的日益提高，以及患者和醫院對醫療安全的更加重視，射頻識別技術在運用中會越來越引人注目。

在藥物供應鏈上使用射頻識別技術，也成為在患者中使用這項技術的強有力的理由。“射頻識別技術在患者藥物供應鏈上也是很重要的，有時人們會忘記這些。”專家說，“例如，患對藥物產生不良反應，射頻識別技術就可以找出根源，看看是不是假冒藥劑的原因。”

全天候跟蹤

被分配這種標記的患者和醫務人員現在逐步成為爭論的焦點，因為這種鑒定技術不僅是識別個體，而且還跟蹤他們的各項活動，這就牽連有許多內在的利益。使用這個系統，在緊急關頭，可以輕松地在附近找到合適的臨床醫生。

射頻識別技術能幫助提高藥物目錄的功效性以及醫療衛生器材的管理

美國的V e r c h i p 是第一個可移植的射頻識別技術芯片，提供了幼兒保護、資產追蹤、存取控制和預防錯亂的設備。這些設備在皮膚下采用無害標記，結合數據庫存儲患者精確的信息。

美國的Surgichip 是又一組取得進展的患者標記，目標是避免認錯患者，避免執行錯誤的治療程序。系統采用射頻識別技術啟動三步核實過程，核實患者身份、關鍵數據和相應的手術程序和位置。這三方面的電子記錄為各個程序提供了安全審計追蹤。

射頻識別技術在美國醫療界已經開始普遍使用了。每個產科病房都有一項射頻識別技術系統固定識別卡。識別系統像門鎖一樣有許多使用的形式。新的功能如定位醫務人員和患者的進展是非常令人激動；其它類型的室內配置和定位系統被取消了，因為射頻識別技術有很好的投資回收率和健全的標記技術，同時射頻識別技術的自動化進程，在忙碌的手術室里能提高工作效率。

關注成本

雖然在使用中，射頻識別技術潛在的投資回報率已越來越清晰，但執行成本仍將是采用此項技術的主要問題。標記的芯片十分昂貴，這將成為采用此技術最大的障礙。

對射頻技術的誤解

匹茲堡醫藥中心大學的Jay Srini 說：“人們需要藥物供應鏈的自動化。此項目的意義要比標記的成本重要的多。”在美國，醫療保險補償在下降，許多醫院大都建于二十年前，基礎建設要投資更新。在射頻識別技術系統方面的投資有助于更有效地運用其他科技成果。

許多人希望看到它所帶來的利潤，但這需要長時期的使用才可以看到結果。美國的先驅案例——在幼兒安全操作系統和操控設備上使用射頻識別技術，經過了很長時期，才得到了回報。特效的射頻識別技術標記用于醫療設備上已有很大收益，醫院不會浪費設備，不需要再購買或租用額外的設備。

早期廉價標記的使用者，現在他們開始使用更昂貴的標記了。因為它的投資回報率要比它本身的成本高得多。考慮到最初的投資和操作成本，關于射頻識別技術太昂貴的討論發生了變化。例如醫療事故高額賠付，適當地使用精確的技術就可以減少或消除醫療事故的發生，這為降低醫療成本帶來不可忽視的作用。“醫學院關于不良藥物事件的報告指出，每年因不良藥物而導致的死亡人數相當驚人。”Srini 說，“如果有了重大醫療事故的影響，就知道投資一個可靠系統的價值了。”

在病例中，保證診療的準確性，避免不利結果是關鍵。推動使用射頻識別技術關系到患者的安危，能夠減少醫療事故的支出。射頻識別技術確實影響了成本，但必要的程序確保了患者的安危。標記修復術和移植設備，像髖關節置換和心房脈沖產生器不需外科手術，采用射頻識別技術就能檢查出移植設備的問題。同時，技術開發者在努力降低成本，開展創新的支付結構等。例如，由W a v e f o r m 提供的定金基數和帳單到期支付等等。雖然克服了這些憂慮，其他因素也會導致慣性阻礙此項技術的實施。

克服市場慣性

要迅速被采用， 必須要顯示此項技術獨特的優勢。在實際運用中，如果現有裝備足夠好，就延緩了射頻識別技術的啟用。例如，一項公認的設備技術被取代時，射頻識別技術微小的利潤也許不能收回前期投資，這就給射頻識別技術的推廣造成了障礙。

在傳染病控制中采用射頻識別技術的益處

條形碼識別技術已經相當成熟，也是降低錯誤的廉價的方式。但射頻識別技術提供更強大的功能，其標記能在視線以外的距離被掃描，并可以反映患者復雜的信息數據庫。因此，要采用射頻識別技術， 取決于射頻識別技術是不是優于條形碼，取決于機構是否用長遠的目光看待成本評估。雖然現在人們已經接受了條形碼，但還會關心射頻識別技術是否能提高效能，能否在長期使用后做到投資回籠。

另一挑戰就是射頻識別技術的發展步驟。標記在變小，讀卡機更復雜，內在程序功能在擴展；并且有些公司擔心該設備進入市場過早而沒有買主。“沒人愿意為他人做嫁衣。但人們愿意看到此項技術的優勢特性和穩定性。”Jay Srini 說，“企業希望了解射頻識別技術的鞏固性和全面性，但我們不愿冒這個風險。”

這些顧慮，經過時間的磨合將會消除，就像擔心患者的隱私問題一樣，因為采用射頻識別技術會涉及到醫護人員、患者個人信息的存儲和追蹤，所以人們認為射頻識別技術侵犯了個人隱私，并且現在憂慮仍然存在，但患者看上去已經逐漸接受了。雖然射頻識別技術的成本相對條形碼來說是很高，并且有些患者為此感到不滿，但如果你解釋他們被標記的原因，他們大都會很高興的接受這樣的護理。總之，爭論在減少、形式在變化、射頻識別技術的成本也在降低。應用只是時間問題

篇（3）

1 系統設計

本系統主要由電源管理單元、單片機AT89C52、射頻卡讀寫模塊（主要由MFRC500構成）、無線模塊、鍵盤顯示電路及其他電路構成，系統如圖1所示。

手持射頻卡讀寫器的工作原理如下：整個手持機由電源管理單元給各個模塊提供工作電壓，由單片機控制射頻卡芯片，并通過天線發射電磁波(區域大小取決于天線的設計質量)，當有射頻卡（也可以稱作電子標簽，RFID卡，非接觸卡）進入天線發射的有效范圍時，射頻卡里有一個LC串聯諧振電路，它的工作頻率與射頻卡讀寫器天線發射的頻率相一致，由于電磁波提供的激勵能量，使得射頻卡里的LC諧振電路產生了感應電勢，電壓達到一定電壓值，就作為卡內其它電路工作的電源，然后射頻卡將數據通過內部電路以同樣的頻率發送回去，讀寫器通過天線接收到射頻卡的信號后，進行解調解碼，并根據沖突檢測和校驗，來判斷有效的數據，接著通過單片機的串口發送數據給無線模塊SIM900D，SIM900D可使用短信或者TCP/IP數據流兩種方式來進行數據的無線傳輸，由于短信方式比較適合數據量少，單方向的場合，這里為了使該設計具有更廣的使用，所以采用TCP/IP數據流的方式，與遠程控制數據中心進行數據交互。

0 引言

射頻識別技術RFID( radio frequency identifiestion) 是21世紀非常流行的一種自動識別技術，其應用場合越來越廣，尤其隨著物聯網技術發展，應用將更上一層樓，目前在停車場，學校圖書館，食堂，公交車上已經屢見不鮮。這里我們設計一種利用單片機開發的新型手持射頻卡讀寫器，作為通用射頻卡檢測設備。

1 系統設計

本系統主要由電源管理單元、單片機AT89C52、射頻卡讀寫模塊（主要由MFRC500構成）、無線模塊、鍵盤顯示電路及其他電路構成，系統如圖1所示。

手持射頻卡讀寫器的工作原理如下：整個手持機由電源管理單元給各個模塊提供工作電壓，由單片機控制射頻卡芯片，并通過天線發射電磁波(區域大小取決于天線的設計質量)，當有射頻卡（也可以稱作電子標簽，RFID卡，非接觸卡）進入天線發射的有效范圍時，射頻卡里有一個LC串聯諧振電路，它的工作頻率與射頻卡讀寫器天線發射的頻率相一致，由于電磁波提供的激勵能量，使得射頻卡里的LC諧振電路產生了感應電勢，電壓達到一定電壓值，就作為卡內其它電路工作的電源，然后射頻卡將數據通過內部電路以同樣的頻率發送回去，讀寫器通過天線接收到射頻卡的信號后，進行解調解碼，并根據沖突檢測和校驗，來判斷有效的數據，接著通過單片機的串口發送數據給無線模塊SIM900D，SIM900D可使用短信或者TCP/IP數據流兩種方式來進行數據的無線傳輸，由于短信方式比較適合數據量少，單方向的場合，這里為了使該設計具有更廣的使用，所以采用TCP/IP數據流的方式，與遠程控制數據中心進行數據交互。

2 硬件電路設計

2.1 讀寫器的主要控制器

手持讀寫器的主要的CPU采用ATMEL公司的AT89C52。它是一款常用的51單片機。被應用到各種工業控制和消費電子領域中。其成本低，開發平臺簡單。當然在這個系統里理論上完全可以用其他單片機或者ARM控制器來替換。

2.2 射頻卡讀寫器設計

射頻卡讀寫主要通過射頻卡芯片MF RC500及其必要的電路構成，射頻卡芯片是整個讀寫器的核心，它可以實現讀寫射頻卡（電子標簽）所有必要的功能，包括射頻信號的產生、調制、解調等。此芯片實際上是單片機與射頻卡之間進行數據傳輸的關鍵。任何射頻卡上的數據讀寫都要通過此芯片來傳送。通過傳送不同的命令給此芯片，就能實現不同的控制。

此芯片需要在OSCSIN和OSCOUT引腳上外接13.56MHz晶振，當然也可使用其他外部時鐘，但不推薦這樣做，因為它本身的時鐘已經足夠穩定。

為了實現最佳性能，射頻卡芯片的模擬部分使用單獨的電源，它對內部的震蕩器、模擬解調器和解碼器提供工作電壓，同時對驅動部分和數字部分也各使用單獨電源供電，此讀卡器，我利用磁珠把各電源進行分開。

此芯片支持不同的CPU接口，單片機通過控制射頻卡芯片的NCS引腳來選擇射頻卡芯片，在射頻卡芯片上電或硬件復位后，此芯片馬上復位它的接口模式，并根據幾個固定引腳上的邏輯電平來識別當前CPU接口的類型。我們這里選擇了地址線與數據線分時復用的接口類型，其具體操作是：當ALE為邏輯1時，將地址鎖存到內部的相應鎖存器中，然后由讀寫信號完成對芯片的數據讀寫。

在這個部分，讀寫器的天線設計也相當的重要，它的設計質量將直接影響讀寫射頻卡的有效距離，我們參考芯片的數據手冊，采用直接匹配的天線，其有效距離最遠可以達到10cm。在天線電路的設計里，我們主要考慮兩個方面的問題：

第一個方面是對電磁干擾的濾波，由于這個讀寫器的工作頻率為13.56MHz，由時鐘電路產生，但它也伴隨產生13.56 MHz中的3次、5次等高次諧波。為達到國際EMC要求，良好地控制這些電磁干擾。本讀寫器使用低通濾波器來控制電磁干擾。

第二個方面是為了天線的性能達到最好，需要考慮天線電路的阻抗匹配。

2.3 電源的設計

由于本手持機在使用無線模塊時，需要較大的電流。另外本設備為手持機，所以系統設計采用優科能源的可充電聚合物鋰離子電池組件（2節串聯，每節3.7V的標稱電壓），可充電（需另購充電器，充電電壓為8.4V），電池電壓通過降壓型DCDC芯片AOZ1016A轉換成5V電壓輸出，此芯片的輸入電壓范圍較大（從4.5V~16V），最大可以輸出3.6A的電流，完全滿足本手持機的電壓需要。

2.4 顯示器的設計

顯示部分采用160×96點陣液晶屏，這個液晶屏是總線型的，它與單片機的連接采用數據并行模式，直接與單片機的PO口相連，而液晶屏的讀寫控制信號R/W則直接連接單片機的讀寫信號上，另外液晶屏的片選信號CS，指令/數據寄存器選擇信號A0，復位信號RESET和串并行選擇端P/S，都需要分別連接到單片機的其他I/O口。

2.5 鍵盤的設計

鍵盤設計使用單片機P1口的八個I/O口實現，采用4×4矩陣動態掃描模式，可設計提供11個數字鍵（包括小數點）、確認鍵、取消鍵、退格鍵、2個功能鍵，共16個按鍵。滿足一般手持設備的按鍵需求。

2.6 無線通訊模塊

目前市場上提供的無線通訊模塊有很多，為了適應更多的國家使用，我們使用剛剛推出的四頻的無線模塊SIM900D（它是SIM340DZ的替代品），此模塊自帶TCP/IP協議棧，無需其他CPU的支持就能利用TCP/IP數據流方式進行無線數據傳輸。當然它也使用標準的AT命令，性能穩定，使用方便。本手持機中，單片機通過串口與SIM900D進行通信，由于單片機AT89C52采用5V供電，而SIM900D使用4.3V供電，所以需要在5V電壓的基礎上進行降壓，我們這里采用簡單的二極管進行串接降壓。當然此模塊還需要SIM卡接口電路，由于SIM卡是經常被手碰到的地方，需要給SIM卡加上ESD保護電路。

3 軟件設計

手持機軟件系統用C51進行直接編寫，當然如果擴展外部儲存器，也可考慮在本系統中采用嵌入式操作系統，并在操作系統的基礎上編寫自己的應用驅動程序，我們這里考慮到本手持機只是作為物流讀寫射頻卡的中間設備，數據處理類型和任務較少，較復雜的應用處理可以由遠程數據控制中心來實現，所以這里采用C51直接編寫全部程序，系統的各個單元部分用單獨的任務線程設計，在減少了軟件設計的復雜度的同時，也增強了軟件系統的穩定性和可讀性。

本系統軟件設計主要包括，系統初始化，鍵盤掃描處理，液晶顯示，射頻卡的讀寫，以及無線模塊的控制與數據通訊等主要部分，由于系統初始化，鍵盤掃描處理，LCD顯示，都是非常常見的應用設計，下面主要說明射頻卡的讀寫部分的設計。

3.1 射頻卡的讀寫軟件設計

射頻卡的讀寫，最主要是對芯片進行控制。因此讀寫程序也主要是完成單片機對射頻卡芯片MF RC500的控制，從而實現芯片與射頻卡之間的數據交互，工作流程如下：

1）單片機對射頻卡芯片進行初始化，使其進入正常的工作狀態；

2）等待中斷信號（射頻卡芯片通過天線檢測到有效的射頻卡進入有效范圍后，產生中斷信號給單片機）；

3）由單片機發送相應的指令給射頻卡芯片，進行請求，防碰撞，選擇等操作；

4）單片機發送相應的指令對讀寫射頻卡密碼進行驗證；

5）驗證完畢后，讀取射頻卡指定塊的內容或者寫入相應地址塊的數據；

6）完成數據讀寫后，向卡發送停止命令，并可判斷卡有沒有離開。

3.2 無線模塊的數據傳輸的軟件設計

由于無線模塊SIM900D自帶TCP/IP協議棧，在本手持讀寫器里，單片機通過其串口，利用AT命令就可以對SIM900D進行數據通訊。主要流程如下：

1）先由單片機通過I/O腳控制模塊上電，使SIM900D上電復位；

2）單片機通過串口發送AT命令控制無線模塊SIM900D與遠程服務器建立TCP連接(預先需要知道遠程數據控制中心服務器的IP地址和端口)；

3）連接建立后，單片機把準備好的數據發送給無線模塊SIM900D，通過前面建立好的數據通道進行數據傳輸；并讀取無線模塊SIM900D從遠程數據中心返回的數據；

4）數據處理好后，關閉當前建立的TCP連接，然后再關閉無線模塊SIM900D的電源，以節約耗電，繼續等待下一次的通訊。

4 結論

本手持機主要支持IS014443A協議的射頻卡的讀寫，此射頻卡目前已經被廣泛使用。利用此設計方案，開發的物流手持射頻卡讀寫器，具有攜帶方便，成本低，軟件修改方便，可使用場合多的特點，隨著物聯網的發展，其應用前景一定非常廣闊。

參考文獻

[1]謝高生，易靈芝，王根平.動態密鑰在Mifare射頻IC卡識別系統中的應用[J].計算機測量與控制，2009，17(4)：725-726.

[2]李朝青.單片機原理及接口技術.北京：北京航空航天大學出版式，2006，12.

2 硬件電路設計

2.1 讀寫器的主要控制器

手持讀寫器的主要的CPU采用ATMEL公司的AT89C52。它是一款常用的51單片機。被應用到各種工業控制和消費電子領域中。其成本低，開發平臺簡單。當然在這個系統里理論上完全可以用其他單片機或者ARM控制器來替換。

2.2 射頻卡讀寫器設計

射頻卡讀寫主要通過射頻卡芯片MF RC500及其必要的電路構成，射頻卡芯片是整個讀寫器的核心，它可以實現讀寫射頻卡（電子標簽）所有必要的功能，包括射頻信號的產生、調制、解調等。此芯片實際上是單片機與射頻卡之間進行數據傳輸的關鍵。任何射頻卡上的數據讀寫都要通過此芯片來傳送。通過傳送不同的命令給此芯片，就能實現不同的控制。

此芯片需要在OSCSIN和OSCOUT引腳上外接13.56MHz晶振，當然也可使用其他外部時鐘，但不推薦這樣做，因為它本身的時鐘已經足夠穩定。

為了實現最佳性能，射頻卡芯片的模擬部分使用單獨的電源，它對內部的震蕩器、模擬解調器和解碼器提供工作電壓，同時對驅動部分和數字部分也各使用單獨電源供電，此讀卡器，我利用磁珠把各電源進行分開。

此芯片支持不同的CPU接口，單片機通過控制射頻卡芯片的NCS引腳來選擇射頻卡芯片，在射頻卡芯片上電或硬件復位后，此芯片馬上復位它的接口模式，并根據幾個固定引腳上的邏輯電平來識別當前CPU接口的類型。我們這里選擇了地址線與數據線分時復用的接口類型，其具體操作是：當ALE為邏輯1時，將地址鎖存到內部的相應鎖存器中，然后由讀寫信號完成對芯片的數據讀寫。

在這個部分，讀寫器的天線設計也相當的重要，它的設計質量將直接影響讀寫射頻卡的有效距離，我們參考芯片的數據手冊，采用直接匹配的天線，其有效距離最遠可以達到10cm。在天線電路的設計里，我們主要考慮兩個方面的問題：

第一個方面是對電磁干擾的濾波，由于這個讀寫器的工作頻率為13.56MHz，由時鐘電路產生，但它也伴隨產生13.56 MHz中的3次、5次等高次諧波。為達到國際EMC要求，良好地控制這些電磁干擾。本讀寫器使用低通濾波器來控制電磁干擾。

第二個方面是為了天線的性能達到最好，需要考慮天線電路的阻抗匹配。

2.3 電源的設計

由于本手持機在使用無線模塊時，需要較大的電流。另外本設備為手持機，所以系統設計采用優科能源的可充電聚合物鋰離子電池組件（2節串聯，每節3.7V的標稱電壓），可充電（需另購充電器，充電電壓為8.4V），電池電壓通過降壓型DCDC芯片AOZ1016A轉換成5V電壓輸出，此芯片的輸入電壓范圍較大（從4.5V~16V），最大可以輸出3.6A的電流，完全滿足本手持機的電壓需要。

2.4 顯示器的設計

顯示部分采用160×96點陣液晶屏，這個液晶屏是總線型的，它與單片機的連接采用數據并行模式，直接與單片機的PO口相連，而液晶屏的讀寫控制信號R/W則直接連接單片機的讀寫信號上，另外液晶屏的片選信號CS，指令/數據寄存器選擇信號A0，復位信號RESET和串并行選擇端P/S，都需要分別連接到單片機的其他I/O口。

2.5 鍵盤的設計

鍵盤設計使用單片機P1口的八個I/O口實現，采用4×4矩陣動態掃描模式，可設計提供11個數字鍵（包括小數點）、確認鍵、取消鍵、退格鍵、2個功能鍵，共16個按鍵。滿足一般手持設備的按鍵需求。

2.6 無線通訊模塊

目前市場上提供的無線通訊模塊有很多，為了適應更多的國家使用，我們使用剛剛推出的四頻的無線模塊SIM900D（它是SIM340DZ的替代品），此模塊自帶TCP/IP協議棧，無需其他CPU的支持就能利用TCP/IP數據流方式進行無線數據傳輸。當然它也使用標準的AT命令，性能穩定，使用方便。本手持機中，單片機通過串口與SIM900D進行通信，由于單片機AT89C52采用5V供電，而SIM900D使用4.3V供電，所以需要在5V電壓的基礎上進行降壓，我們這里采用簡單的二極管進行串接降壓。當然此模塊還需要SIM卡接口電路，由于SIM卡是經常被手碰到的地方，需要給SIM卡加上ESD保護電路。

3 軟件設計

手持機軟件系統用C51進行直接編寫，當然如果擴展外部儲存器，也可考慮在本系統中采用嵌入式操作系統，并在操作系統的基礎上編寫自己的應用驅動程序，我們這里考慮到本手持機只是作為物流讀寫射頻卡的中間設備，數據處理類型和任務較少，較復雜的應用處理可以由遠程數據控制中心來實現，所以這里采用C51直接編寫全部程序，系統的各個單元部分用單獨的任務線程設計，在減少了軟件設計的復雜度的同時，也增強了軟件系統的穩定性和可讀性。

本系統軟件設計主要包括，系統初始化，鍵盤掃描處理，液晶顯示，射頻卡的讀寫，以及無線模塊的控制與數據通訊等主要部分，由于系統初始化，鍵盤掃描處理，LCD顯示，都是非常常見的應用設計，下面主要說明射頻卡的讀寫部分的設計。

3.1 射頻卡的讀寫軟件設計

射頻卡的讀寫，最主要是對芯片進行控制。因此讀寫程序也主要是完成單片機對射頻卡芯片MF RC500的控制，從而實現芯片與射頻卡之間的數據交互，工作流程如下：

1）單片機對射頻卡芯片進行初始化，使其進入正常的工作狀態；

2）等待中斷信號（射頻卡芯片通過天線檢測到有效的射頻卡進入有效范圍后，產生中斷信號給單片機）；

3）由單片機發送相應的指令給射頻卡芯片，進行請求，防碰撞，選擇等操作；

4）單片機發送相應的指令對讀寫射頻卡密碼進行驗證；

5）驗證完畢后，讀取射頻卡指定塊的內容或者寫入相應地址塊的數據；

6）完成數據讀寫后，向卡發送停止命令，并可判斷卡有沒有離開。

3.2 無線模塊的數據傳輸的軟件設計

由于無線模塊SIM900D自帶TCP/IP協議棧，在本手持讀寫器里，單片機通過其串口，利用AT命令就可以對SIM900D進行數據通訊。主要流程如下：

1）先由單片機通過I/O腳控制模塊上電，使SIM900D上電復位；

2）單片機通過串口發送AT命令控制無線模塊SIM900D與遠程服務器建立TCP連接(預先需要知道遠程數據控制中心服務器的IP地址和端口)；

3）連接建立后，單片機把準備好的數據發送給無線模塊SIM900D，通過前面建立好的數據通道進行數據傳輸；并讀取無線模塊SIM900D從遠程數據中心返回的數據；

4）數據處理好后，關閉當前建立的TCP連接，然后再關閉無線模塊SIM900D的電源，以節約耗電，繼續等待下一次的通訊。

4 結論

本手持機主要支持IS014443A協議的射頻卡的讀寫，此射頻卡目前已經被廣泛使用。利用此設計方案，開發的物流手持射頻卡讀寫器，具有攜帶方便，成本低，軟件修改方便，可使用場合多的特點，隨著物聯網的發展，其應用前景一定非常廣闊。

篇（4）

該技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。可以有效避免人工輸入可能出現的失誤，大大提高入庫、出庫、驗貨、盤點、補貨等工作的效率，優化庫存，進一步提高管理運作效率，降低運作成本，為企業帶來直接經濟效益，提高企業核心競爭力。

一、射頻識別技術工作原理

1、 RFID的技術優勢

RFID利用射頻方式識別目的。和傳統條形碼識別技術相比，RFID有以下優勢：① 快速掃描：條形碼一次只能掃描一個條形碼；RFID辨識器可同時辨識讀取多個RFID標簽；② 體積小型化、形狀多樣化：RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質；③ 抗污染能力和耐久性：傳統條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染和損壞，而RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性；④ 可重復使用：現今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復地新增、修改、更新；⑤ 穿透性和無屏障閱讀：在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質，能夠進行穿透性通信；⑥ 數據的記憶容量大：一維條形碼的容量是50bytes，二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符，隨著記憶載體的發展，數據容量也有不斷擴大的趨勢；⑦ 安全性：由于RFID承載的是電子式信息，其數據內容可經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變造。

2、RFID的組成

射頻識別系統由三部分組成：標簽，由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；閱讀器，讀寫標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；天線，在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

二、射頻識別系統在煙草上應用實例

目前RFID在煙草領域中主要應用在二個方面：第一是RFID在煙草數字物流領域的應用：在整個供應鏈的流通過程中，實現物料跟蹤定位和實時處理異常情況；第二是RFID在煙草數字倉儲領域的應用：實現貨物先進先出和庫存實時化管理。

1、RFID在基地種植環節的應用

現代煙草對生產第一車間——基地單元建設的重視與日俱增，如何對基地單元進行有效的、長期的精細化信息化管理，運用RFID技術可以實現“不用親臨田間地頭，無論是在家，還是在辦公室，甚至是車上，只要一臺3G手機在手，您就可以輕松掌握農作物的生長情況，還可以點對點遠程操作智能大棚內灌溉、通風等任何設施。” 在基地單元實施RFID項目，可以實現采集溫度、濕度、光照、土壤含水量、土壤營養液等農作物生長環境參數，同時顯示對灌溉、通風、水簾、遮陽網等的遠程智能控制，確保煙葉生產降本節工、提質增效，從而推進煙葉生產實現規模化種植、集約化經營、專業化服務、信息化管理。

2、RFID在煙草數字物流領域的應用

根據國家煙草專賣局的要求，所有成品卷煙生產及銷售必須在“行業卷煙生產經營決策管理信息系統”（即一號工程）中運行，每件成品卷煙需粘貼一個32位的“一號工程條碼”，出廠時需在煙草工業企業進行出廠掃描，調撥到商業公司后，需由商業公司進行商業接收掃描。

通過流程分析可以發現，在整個操作流程中，每托盤成品煙都經過了一次從整托盤拆垛成單件和從單件碼垛成整托盤的過程，而且每件煙都是逐一單個掃描工業出庫和單個掃描商業入庫。如果中間減少拆垛、碼垛的過程，實現整托盤一號工程碼一次性掃描，將大大縮減流程、提高物流效率。通過在成垛運輸的托盤中采用RFID電子標簽的方法，通過條碼與RFID電子標簽的結合，成功地解決了成垛卷煙的物流和信息流的交互與統一問題。可以滿足“現代物流”的“一庫制”配送運轉模式要求，適用于大規模繁忙物流配送，可確保供應鏈的高質量數據交流，可為行業卷煙生產經營提供決策依據。

篇（5）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.177

1 引言

FID（射頻識別）技術來源于電磁感應現象，在20世紀80年代飛速發展，由于這項技術具有自動識別的能力，今年來發展也很迅猛。其技術的發展已經趨于多功能化。目前，多種已經投入實用的自動識別技術都與射頻識別技術相關，但是這些技術還是有一些區別的，例如：核心工作原理、電磁波的工作頻率和整個系統的技術特點以及系統所應用的相關技術標準還是不同的[1]。一個典型的射頻識別系統由以下三部分組成，即電子標簽、讀寫設備和后臺數據處理系統。以上三部分的核心器件是電子標簽。

2 射頻識別中的電子標簽技術

射頻識別中的標簽按工作原理可以分為主動式、被動式和半主動式三種。

2.1 被動式

射頻識別中的被動式電子標簽為常見標簽，其特點是內部沒有供電電源。這種電子標簽依靠接收到的電磁波驅動內部的集成電路工作，而接受到的電磁波是由射頻識別讀取設備發射出來的。如果電子標簽接收到的信號強度足夠，就可以驅動內部電路向讀寫設備發送數據。這些數據通常有全球唯一的ID號以及電可擦寫只讀存儲器中的預置數據[2]。由于被動式電子標簽價格低廉、體積小以及無需專用電源供電的特點，因此此種標簽占了主要市場份額。

2.2 半主動式

半主動式標簽的出現與主動式標簽的一些缺點有關。被動式標簽的天線除了接收讀寫設備發射的電磁波來驅動內部基礎電路外，還要通過將天線的阻抗切換來將電信號回傳來產生數字信號。要提高回傳效率，天線的設計很重要，必須處于短路開路間，但是這樣處理又使得回傳信號發生反射無法傳送到讀寫設備。半主動式標簽的結構與被動式標簽類似，但是在內部多了一個微型電池給內部集成電路供電使得集成電路處于正確得工作狀態[3]。與被動式標簽相比，半主動式標簽的響應速度更快，傳輸效率更高。

2.3 主動式

主動式標簽內部具有微小內部電源給內部集成電路供電并且產生對外電磁波以被讀寫設備接收。由于內部獨立電源產生的電磁波信號強度足夠，主動式標簽具有較長的發送距離和較大的存儲容量來存儲讀寫設備發送來的一些信息。

射頻識別技術由一套完整的設備組成，這些設備的核心是電子標簽，電子標簽由存有代碼識別能力的大規模集成電路處理器芯片和發射接收天線組成，目前主要是無源式。使用的時候由接收天線接收讀寫設備發送的電磁波信號。除此之外還有讀寫器和后臺服務器系統。

在超市比較流行的條碼技術與RFID相比缺點很多，RFID技術的優點很多，如存儲容量大，發射距離長，信息安全度高，適應環境能力強，最重要的是可以一次性讀取多個標簽。缺點也明顯，如目前的生產成本高，但是隨時技術的發展和使用量的增加可以大大降低使用成本[4]。

相對也有缺點，就是建置成本較高。不過透過該技術的大量使用，生產成本就可大幅降低

3 結束語

射頻識別技術今年來成為了物聯網技術的核心和熱點，伴隨著相關技術的長足進步如微型集成電路的發展，微型智能電子標簽得到了發展，其在超低功耗集成電路上的進步為超低功耗電子標簽的發展創造條件。被動式電子標簽沒有電池，由接收讀寫器發射的電磁波信號從而獲得電路所需的能量，這類線圈工作距離較近，且只能單向通信，使用的局限性較大，而主動式電子標簽不但具備被動式電子標簽的所有特性，而且還具有較長的讀取距離，全雙工通訊，使用壽命較長，性能更好等優點[5]。 物聯網技術中，RFID可以對物體實現透明化追蹤、通信與管理，是實現物聯網的基本技術。RFID與智能網絡等技術相結合，可以實現遠距離物體的跟蹤與信息的共享，從而賦予物體的智能，實現人與物、物與物的溝通對話，最終構成聯通萬事萬物的物聯網。

參考文獻：

[1]黃玉蘭.物聯網射頻識別技術（RFID）與應用[M].北京.人民郵電出版社，2013：101-103.

[2]黃玉蘭.物聯網-射頻識別（RFID）核心技術詳解[M].北京.人民郵電出版社，2010：140-142.

[3]董麗華.RFID技術與應用[M].北京.電子工業出版社，2008：79-81.

篇（6）

射頻識別即RFID（Radio Frequency Identification）技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號或雷達反射的傳輸特性，以實現被識別物體的自動識別。由于該技術具有實時、準確以及快速采集和處理信息的特點，被認為是21世紀十大重要技術之一，在當前物資管理、人員管理、交通管理、消費管理等多個領域中都有著廣泛的應用和發展前景。而電子報道系統作為人員管理的一個特殊領域，也為RFID技術的應用提供了廣闊的發展空間。

一、RFID系統概述

一個典型的RFID系統，是由電子標簽、閱讀器和應用軟件系統這三個部分所組成。電子標簽由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象，電子標簽依據頻率的不同可分為低頻電子標簽、高頻電子標簽、超高頻電子標簽和微波電子標簽等。閱讀器由天線、芯片和耦合元件組成，其主要作用是通過天線與電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的寫入和讀出操作。應用軟件系統則是將所收集到的數據進行進一步處理，以方便人們使用。

基于RFID技術的會議電子報道系統，應具有以下方面的特點：完善的數據統計處理和信息查詢功能；可實時顯示到會人員的報道情況；會議人員的報道過程的快捷化和簡單化。

二、電子標簽的選擇和設計

由于電子標簽的工作頻率不僅決定了射頻識別系統的工作原理（電感耦合或電磁耦合）、識別距離，而且還決定了電子標簽和閱讀器實現的難易程度以及設備的成本，為此應首先對電子標簽的頻率進行選擇。工作在不同頻點或頻段的電子標簽具有各自不同的特點，在國際上有公認的劃分方法，即位于ISM波段以內，典型的工作頻率有：125kHz、133kHz、13.56MHz、433MHz、902～928MHz、2.45GHz、5.8GHz等（見下表1）。

電子報道系統主要功能是實現對會議人員證件的查驗工作，即人員管理，最適宜選擇頻率為13.56MHz的中高頻無源電子標簽，相應的國際標準為ISO18000-3。這類電子標簽采用電感耦合的工作方式，從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得射頻信號及高頻能量，識別距離通常在1m以內，可以方便的制作成卡狀，能夠近距離滿足證件驗證、通道式報道以及刷卡消費等功能的需要。例如，采用美國德州儀器公司所研制的13.56MHz的非接觸式電子標簽，不僅具有唯一的身份識別號，而且擁有2KB的容量可用于防偽及數據的存儲。同時通過天線的調整能實現不同的讀取距離，分別有70～80厘米的遠距離讀卡器（如LR2000型）、40～50厘米的中距離讀卡器（如650A型）以及5～10厘米的近距離讀卡器。實踐證明，采用這類電子標簽，可全面實現電子報道系統中報道、驗證、就餐等多種管理功能的需要，作為會務管理的應用是具有可行性的。

三、其它功能設計

1、系統軟件的設計

管理控制軟件作為電子報道系統的中心部分，主要用于與閱讀器進行數據通信、控制閱讀器的工作模式、遠程監控以及管理會議數據等等。系統軟件主要采用Delphi6.0作為開發平臺， Access數據庫用于會議信息的查詢與存儲，而串口通信控制則用于與閱讀器之間的數據交換以及對閱讀器工作模式的控制。基于RFID技術的電子報道系統，要求系統軟件具有以下方面特點：方便操作控制，界面應美觀、簡單；錄入和讀出會議信息方便簡捷，保密性和維護性強；能通過串口通信協議，實現與閱讀器之間的數據傳送和工作模式的控制；具備完善的會議資料查詢功能等等。

系統軟件的功能模塊主要包括了數據庫管理模塊、數據統計處理模塊、實時報道顯示模塊、閱讀器控制模塊以及用戶登錄模塊，如下圖1所示。其中，數據庫管理模塊采用Access數據庫實現對信息的查詢、修改、維護以及存儲等功能，以確保數據信息的可靠與完整，而且方便錄入、讀出和查詢工作；數據統計處理模塊主要是對會議人員的缺席數據、出席數據進行統計和管理，并將數據信息存入到數據庫中，方便打印和管理；實時報道顯示模塊是結合投影技術，將電子標簽和閱讀器中獲得的信息快速的通過數據庫進行配對和查詢，以得到相應會議報道人員的信息和資料，并進行顯示；閱讀器控制模塊則是利用串口通信控件以實現與閱讀器之間的數據傳送和工作模式的控制；用戶登錄模塊則主要用于檢驗用戶的使用權限，保證電子報道系統使用的安全性。

2、通道門的設計

在會議廳門口或會場的出入口處需設置通道式感應裝置即通道門，當會議人員進入時，通道門可起到對會議人員個人信息的實時自動采集，以實現報道與驗證的功能，因此對通道門的設計也是該電子報道系統的重點內容之一。對通道門的設計既應保證會議人員信息數據的正確采集，還需考慮到方便人員的通行，因此在設計中應重點注意通道門高度與寬度的情況，通常情況下應注意以下幾點：通道門高度的選擇應充分考慮到會議人員身高較高、身高較矮以及輪椅乘員的情況；寬度的選擇則應以方便輪椅乘員的通行為宜。

根據實際情況分析，會議人員的證件通常佩戴在左上衣口袋處，而人身高普遍在1.5～1.9米左右，考慮到少數超高的情況以及坐輪椅的同志，因此通道門內置天線的有效讀卡高度需要涵蓋0.7～1.5米范圍以內。而寬度的設計上，我國的輪椅標準基本參照國際標準，即76cm左右，為確保順利的通行，在通道門兩邊還應各保證一定的余量。綜上所述，通道門高度與寬度的設計可分別設置為：1.5米左右和0.9米左右。

通道門設計的另一個重點問題是天線的電特性設置。在設計時，既要求考慮到單天線的理論數據結果，還應考慮到雙天線之間重疊區域的影響關系。因此，應參照相應的實驗數據結果，保證天線的電特性能調整到最佳狀態，以盡可能減少讀卡時誤差情況的發生。例如，采用LR2000型遠距離讀卡器時，通過對天線電特性的調整，能實現0.9～1米范圍距離的讀卡，通過雙天線理論上能達到1.8～2米的遠距離讀卡。然而在實際操作中發現，當通道門寬度調整到1.8米左右時，讀卡往往會存在2%左右的誤差。基于這種情況，可通過減少通道的寬度，以保證讀卡準確率達到100%。

總結：

電子報道系統應用RFID技術的特點是實現了會議報道管理的智能化與自動化。在對電子報道系統進行設計時，應綜合考慮多方面因素，在掌握好各種實驗數據的同時，加強對現場環境因素的控制，以真正將射頻識別技術良好應用到電子報道系統當中，以滿足當前各類大中型會議報道的需要。

參考文獻

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條碼技術作為一種自動識別技術， 具有成本低、操作簡單的特點， 在圖書館及其它行業中工作得到廣泛的應用，但其也存在局限性， 如必須人工借助讀寫設備進行數據的采集， 常因條碼、閱讀器質量發生誤讀和拒讀。近年迅速發展的射頻識別(RFID) 技術， 不僅具備條碼技術的功能，還克服了其局限性， 用于圖書資料的識別更加簡單高效。本文對射頻技術進行簡單介紹， 并對其在圖書館工作中的應用進行探討。

一 RFID 概述

1 射頻識別原理

射頻技術(radio Frequency Identification) 是一種非接觸自動識別技術， 它可實現對靜止的或移動中的物體的自動識別并獲取相關數據， 識別工作無須人工干預， 并可工作于惡劣環境。

圖1 射頻識別系統構成圖

射頻識別系統一般由電子標簽(tag) 、讀寫器( read2er) 、天線(Antenna) 三部分組成， 如圖1 所示。其中電子標簽又稱為射頻標簽、應答器， 由標簽芯片和耦合組成。每個標簽具有惟一的電子編碼， 是數據載體。電子標簽附著或嵌在待識別物體上， 用于標識目標對象。天線是標簽與閱讀器之間數據傳輸的發射、接收裝置。天線與讀寫器可集成為一個整體， 也分立存在， 不同制造商有各自的集成方法。任何一個RFID 系統至少應包含一根天線， 可為內置天線也可為外置天線， 用以發射和接收射頻信號。閱讀器又稱為讀出裝置、掃描器， 當電子標簽可以無線改寫數據時雙稱為讀寫器， 典型的閱讀器由高頻模塊(發送器和接收器) 、控制單元以及天線組成。此外許多讀寫器還有附加的接口(RS232、RS485、以太網接口等) ， 以便將所獲得的數據傳向應用系統或從應用系統接收命令。閱讀器與應用系統之間的接口API (Application Programm Interface) 通常用一組可由開發工具(如VC + + ， VB ， PB 等) 調用的標準接口函數來表示。標準接口函數的功能大致包括以下四個方面:

1)應用系統根據需要可能向閱讀器發出閱讀器配置命令。2 ）閱讀器向應用系統可能返回的所有可能的閱讀器當前的配置狀態。3 ）應用系統向閱讀器可能發送的各種命令。4 ）閱讀器向應用系統可能返回的所有可能命令的執行結果。

射頻系統工作時， 閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號， 標簽進入磁場時， 通過空間耦合獲得能量， 發送出自身編碼信息。閱讀器獲取數據并解碼后送至電腦主機進行相關的處理， 這樣在耦合通道內根據時序關系實現能量傳遞和數據交換， 并可通過計算機及計算機網絡對識別信息采集處理及遠程傳送， 從而實現物品的自動識別或物品信息的自動收集。

2 射頻系統的分類

通常讀寫器發送信號時使用的電磁頻率稱為RFID 系統的工作頻率， 射頻系統依工作頻率分為低頻( 30kHz2300kHz) 、高頻(3MHz230MHz) 和超高頻(300MHz23GHz)三種類型。常見的工作頻率有低頻125kHz、13412kHz 及高頻13156MHz 等。低頻電子標簽成本較低， 但標簽保存的數據量較少， 閱讀距離較短， 外形多樣， 閱讀天線方向性不強。高頻系統標簽保存的數據量較大， 閱讀距離可達幾米至十幾米， 能適應物體高速運動， 外形一般為卡狀， 閱讀天線及電子標簽天線有極強的方向性， 成本較高。按電子標簽的供電方式， 射頻系統可分為有源系統和無源系統。

有源系統的電子標簽內裝有電池， 標簽電池供應的能量部分地轉換為電子標簽與閱讀器通訊所需的射頻能量， 閱讀距離較遠， 但電池壽命有限， 一般為3～5 年。無源系統的電子標簽沒有內裝電池， 在閱讀器的讀出范圍之外時， 電子標簽處于無源狀態， 在閱讀器的讀出范圍之內， 電子標簽從空間耦合獲得的射頻能中提取其工作所需的電能。無源電子標簽一般采用反射調制方式實現電子標簽信息向閱讀器的傳送。

3 射頻技術的特點

由于射頻識別的信息傳播媒介是電磁波， 可以透過外部材料讀寫數據， 而且信息讀寫過程中， 對于讀寫器與被識別的電子標簽之間的距離方位沒有精確的要求。電子標簽能在惡劣環境下工作， 使用壽命長， 能夠輕易嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上。電子標簽可以寫入及讀取數據， 標簽的內容可以動態改變， 信息存儲量大。由于使用防沖撞突技術， 能防止標簽之間數據干擾， 因此RFID 系統可以同時處理多個標簽， 例如TI 公司推出的13156MHz系統， 每秒鐘能處理大約50 張標簽。電子標簽的數據存取有密碼保護且需要專門的設備進行讀寫， 因此不容易偽造及更改， 安全性更高。

二RFID 在圖書館工作中的應用

RFID 以其技術優勢在交通、物流等許多行業得到廣泛的應用。在圖書館領域， 目前已有美國、新加坡等多個國家的圖書館采用了這項技術。在我國圖書館領域中， 射頻技術還未廣泛應用， 其應用僅限于射頻卡的使用。圖書館使用射頻卡標識讀者身份， 并與管理軟件相配合， 實現電子閱覽室的“無人管理”和自動計費， 但對圖書資料的標識依然使用條形碼。如果使用射頻技術， 采用電子標簽標識圖書， 則可以解決由于條碼技術自身局限性在圖書館工作中出現的問題。

1 RFID 技術對圖書館工作的作用

1)簡化工作程序， 降低圖書丟失率目前圖書館工作中， 用條形碼標識圖書資料， 同時為防止圖書的丟失， 需在圖書上粘貼磁條， 如果使用電子標簽， 則可不必粘貼磁條， 省去一道圖書加工工序， 在流通工作中也可省去充磁、消磁工作。電子標簽不僅存儲圖書資料的標識信息， 也可包含安全信息， 經過正常借閱圖書的標簽安全信息可自動寫為正常狀態， 否則為另一種狀態，當閱讀器在特定的出口處檢測到非借閱狀態的圖書時，RFID 系統就自動報警。

2)提高工作效率由于條碼必須在一定距離且沒有遮擋的情況下， 通過條碼閱讀器讀入數據， 清點圖書時， 需要逐冊一一掃描。電子標簽則是通過無線電波傳遞信號， 并可一次讀取數個記錄， 能極大提高清點效率。因RFID 系統可同時處理多個標簽， 可減少或避免在借閱高峰時讀者的等候時間， 提高工作效率和服務水平。條碼技術會由于條碼、條碼讀寫器的質量問題產生誤讀或拒讀， 使用電子標簽， 識別準確率會大大提高。對于亂架的圖書只要附有電子標簽， 在RFID閱讀器覆蓋的區域能夠非常容易地找到， 并由館員將其歸位。

3)使用射頻識別技術， 圖書館的一些場館可以實現真正意義上的“開架”在特定的區域， 使用專用設備， 讀者可以自行借書還書; 讀者還可以使用一卡通系統， 選擇RFID 結帳， 即由系統自動扣除超期、丟失圖書罰款等。此外， 裝有RFID 讀寫器的智能書架， 隨著圖書流通， 會自動顯示圖書的流通情況， 幫助館員進一步了解圖書的使用情況。

2 圖書館使用RFID 所面臨的問題 1) 成本問題射頻識別系統的成本是制約其推廣應用的首要因素。當前電子標簽的價格還較高， 無源和有源電子標簽的價格分別在30 美分和1 美元左右， 這對于擁有數十萬乃至上百萬冊圖書的圖書館來說就顯得過于昂貴了。另外射頻閱讀器的價格大都在1 000美元以上， 而一個一般規模的圖書館就需要安裝多臺， 使用射頻識別系統的費用偏高。

2 ）標準化問題到目前為止， 包括ISO (國際標準組織) 和CEN (歐洲標準委員會) 在內的10 多個國家或國際機構頒發了有關RFID 的技術標準， 彼此并不完全兼容。在物流領域， RFID技術存在兩種編碼體系———日本UID 標準和歐美的EPC 標準， 這兩個標準使用的無線頻段、信息位數和應用領域等存在著不同程度的差異。由于RFID 在國際上還沒有一個成熟的技術標準及行業使用規范， 各個廠家推出的RFID 產品互不兼容， 這對RFID 產品互通和發展以及在圖書館的應用造成了極大阻礙。

篇（8）

無線射頻識別技術(RFID)已經成為一個很熱門的話題。據業內人士預測，RFID技術市場將在未來五年內在新的產品與服務上帶來30至100億美金的商機，隨之而來的還有服務器、資料儲存系統、資料庫程序、商業管理軟件、顧問服務，以及其他電腦基礎建設的龐大需求。

或許這些預測過于樂觀，但RFID將會成為未來的一個巨大市場是毫無疑問的。許多高科技公司正在加緊開發RFID專用的軟件和硬件，這些公司包括英特爾、微軟、甲骨文、sap和sun。

二、射頻識別技術發展歷史

從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術在低頻段基于變壓器耦合模型(初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞)，在高頻段基于雷達探測目標的空間耦合模型(雷達發射電磁波信號碰到目標后攜帶目標信息返回雷達接收機)。1948年哈里斯托克曼發表的利用反射功率的通信奠定了射頻識別技術的理論基礎。

射頻識別技術的發展可按十年期劃分如下：

1940-1950年：雷達的改進和應用催生了射頻識別技術，1948年奠定了射頻識別技術的理論基礎。

1950-1960年：早期射頻識別技術的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。

1960-1970年：射頻識別技術的理論得到了發展，開始了一些應用嘗試。

1970-1980年：射頻識別技術與產品研發處于一個大發展時期，各種射頻識別技術測試得到加速。出現了一些最早的射頻識別應用。

1980-1990年：射頻識別技術及產品進入商業應用階段，各種規模應用開始出現。

1990-2000年：射頻識別技術標準化問題日趨得到重視，射頻識別產品得到廣泛采用，射頻識別產品逐漸成為人們生活中的一部分。

2000年后：標準化問題日趨為人們所重視，射頻識別產品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發展，電子標簽成本不斷降低，規模應用行業擴大。

至今，射頻識別技術的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的射頻識別技術與產品正在成為現實并走向應用。

三、無線射頻識別技術

RFID系統的組成及其工作原理

RFID系統因應用不同其組成會有所不同，但基本都由電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和數據交換與管理系統（Processor）三大部分組成。電子標簽（或稱射頻卡、應答器等），由耦合元件及芯片組成，其中飽含帶加密邏輯、串行EEPROM（電可擦除及可編程式只讀存儲器）、微處理器CPU以及射頻收發及相關電路。

電子標簽具有智能讀寫和加密通信的功能，它是通過無線電波與讀寫設備進行數據交換，工作的能量是由閱讀器發出的射頻脈沖提供。閱讀器，有時也被稱為查詢器、讀寫器或讀出裝置，主要由無線收發模塊、天線、控制模塊及接口電路等組成。閱讀器可將主機的讀寫命令傳送到電子標簽，再把從主機發往電子標簽的數據加密，將電子標簽返回的數據解密后送到主機。數據交換與管理系統主要完成數據信息的存儲及管理、對卡進行讀寫控制等。

RFID系統的工作原理如下：閱讀器將要發送的信息，經編碼后加載在某一頻率的載波信號上經天線向外發送，進入閱讀器工作區域的電子標簽接收此脈沖信號，卡內芯片中的有關電路對此信號進行調制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權限等進行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關信息，經加密、編碼、調制后通過卡內天線再發送給閱讀器，閱讀器對接收到的信號進行解調、解碼、解密后送至中央信息系統進行有關數據處理；若為修改信息的寫命令，有關控制邏輯引起的內部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEPROM中的內容進行改寫，若經判斷其對應的密碼和權限不符，則返回出錯信息。

在RFID系統中，閱讀器必須在可閱讀的距離范圍內產生一個合適的能量場以激勵電子標簽。在當前有關的射頻約束下，歐洲的大部分地區各向同性有效輻射功率限制在500mW，這樣的輻射功率在870MHz，可近似達到0.7米。美國、加拿大以及其他一些國家，無需授權的輻射約束各向同性輻射功率為4W，這樣的功率將達到2米的閱讀距離，在獲得授權的情況下，在美國發射30W的功率將使閱讀區增大到5.5米左右。

RFID技術的分類

RFID技術的分類方式常見的有下面四種：

根據電子標簽工作頻率的不同通常可分為低頻（30kHz～300kHz）、中頻（3MHz～30MHz）和高頻系統（300MHz～3GHz）。RFID系統的常見工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz，中頻13.56MHz，高頻860MHz～930MHz、2.45GHz、5.8GHz等。

低頻系統特點是電子標簽內保存的數據量較少，閱讀距離較短，電子標簽外形多樣，閱讀天線方向性不強等。主要用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、校園卡、煤氣表、水表等；中頻系統則用于需傳送大量數據的應用系統；高頻系統的特點是電子標簽及閱讀器成本均較高，標簽內保存的數據量較大，閱讀距離較遠（可達十幾米），適應物體高速運動，性能好。閱讀天線及電子標簽天線均有較強的方向性，但其天線寬波束方向較窄且價格較高，主要用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，多在火車監控、高速公路收費等系統中應用。

根據電子標簽的不同可分為可讀寫卡（RW）、一次寫入多次讀出卡（WORM）和只讀卡（RO）。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等；WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，比RW卡要便宜；RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。

根據電子標簽的有源和無源又可分為有源的和無源的。有源電子標簽使用卡內電流的能量、識別距離較長，可達十幾米，但是它的壽命有限（3～10年），且價格較高；無源電子標簽不含電池，它接收到閱讀器（讀出裝置）發出的微波信號后，利用閱讀器發射的電磁波提供能量，一般可做到免維護、重量輕、體積小、壽命長、較便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十厘米，且需要閱讀器的發射功率大。

根據電子標簽調制方式的不同還可分為主動式（Active tag）和被動式（Passive tag）。主動式的電子標簽用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器，主要用于有障礙物的應用中，距離較遠（可達30米）；被動式的電子標簽，使用調制散射方式發射數據，它必須利用閱讀器讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。

四、無線射頻識別技術改變生活

RFID是通過無線電波掃描基于芯片的電子標簽，以實現對物體的識別。這是一項應用前景非常廣泛的網絡技術，它實現了網絡與物理世界的聯絡。RFID芯片只有螞蟻頭大小，很容易嵌入任何商品標簽。德國的世界杯門票就是未來票務革新的一個開端。未來的足球賽、大型演唱會、大型國際會議，甚至緊缺的機票、火車票都可以通過RFID實現有效管理，杜絕倒票和其他不安全因素。

在安保領域，RFID技術應用也開始普及，德國法蘭克福機場與日本東京機場聯合應用該技術，提高行李安檢效率。法蘭克福機場電子掃描儀檢測的數據，東京也很快能看到。在美國有近100萬個家庭寵物攜帶有這種芯片，一旦寵物走失，主人能很快地找回。2004年9月，日本的一家私立小學在學生書包上也安裝了RFID芯片，家長能隨時知道孩子的去處。 2004年底的印度洋大海嘯后，死難者遺體的鑒定成了一大難事，而今后游客只要注射了RFID芯片，在任何地方遇到事故或被劫持，就能很快被發現。

五、無線射頻識別技術發展存在的問題

RFID技術發展的前景是難以估量的，從廚房到展覽館，從超市到迪斯科舞廳，可以說沒有哪個經濟領域的分支可以不應用RFID的。然而，這一技術的應用可能也會產生某些負面影響。例如：RFID芯片的普遍應用將大大減少零售業的人力需求，這將可能導致員工的失業，并引起員工對新技術的抵觸情緒。

由于RFID技術的來臨太快，許多技術細節問題也還沒有得到解決。到目前為止，RFID技術還沒有最終的標準和統一的頻率。歐洲RFID系統發射的是一種頻率，美國發射的是另一種頻率。另外，無線電波的發射受到液體和金屬的影響，因此，對飲料和罐頭這樣的商品應用RFID還比較困難。重要的一點是還不清楚，誰來承擔新技術的開發成本，商業零售商和技術供應商之間為此還存在爭論。

RFID的廣泛應用還引起數據和消費者保護爭論。目前，全球都在關注美國關于解決消費者針對超市強行進入私人生活的話題。德國比勒費爾德民權聯合會也發起了捍衛個人數據隱私的倡議，反對所謂的間諜芯片。該機構認為，隨著RFID芯片越來越容易地被隱藏在鞋子或衣服里，完全有理由相信，未來這種芯片的掃描儀或識別器也會被安裝在墻上、門檻里、加油站柱子上或樓梯上，企業可以用來隨時隨地監控員工或消費者的行為。

篇（9）

在10年前就已經提出物聯網的概念，物聯網其實質就是把物聯接到網絡上，連接方式是通過射頻技術，紅外技術、無線傳感網絡等方式進行，但是這些設備進行通信必須按照約定的協議進行信息交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。物聯網概念定義其實質還是以互聯網為基礎，把互聯網的用戶拓展到物體和物體之間。物聯網的概念的實質有兩層意思：

第一：物聯網是互聯網的延伸和擴展，其核心和基礎仍然是互聯網；

第二：其用戶端不僅僅是個人，還包括任何物品。

一、物聯網的架構

從技術架構上看物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示。

1.感知層由二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器和各種傳感器以及傳感器網關構成。感知層是物聯網獲取和識別物體層，它從物體中獲取物體的信息，它是物聯網信息采集的來源。

2.網絡層是由通訊與互連網的融合技術，包括信息存儲和查詢，網絡管理等功能，網絡層的感知數據管理與處理技術是實現以數據為中心的物聯網的核心技術，感知數據管理處理技術包括傳感網數據的存儲、查詢、分析、挖掘、和理解以及基于感知數據的決策和行為的理論和技術。

3.應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。

二、射頻識別技術

射頻識別技術（RFID）是無線電技術在自動識別領域中的具體應用，RFID技術是通過無線射頻方式進行，通信雙方自動識別實現交換數據，它主要是通過射頻信號進行識別目標對象，并自動獲取物體的相關數據，同時也向后臺的計算機處理系統進行通信，完成相關的數據信息處理。射頻識別技術包括數據的采集，數據的傳輸和數據的處理的功能。

工作原理

當標簽進入磁場以后，標簽接收讀卡器發出的無線射頻信號，標簽內的感應電流所獲取的能量把標簽內存儲的信息發送出去，如果標簽自身有電源標簽就會主動發送某一頻率的信號；解讀器讀取信息并且解碼，然后把信息送到中央信息處理系統，最后由中央信息系統進行數據處理。

射頻識別技術主要是電子標簽和讀寫器之間的信息主要通過無線信號進行穿梭，這種信息傳送的射頻信號分兩種耦合類型。

三、RFID系統組成

RFID系統有標簽、閱讀器、Internet，服務器、中間軟件和計算機數據庫系統。系統通過閱讀器發送信號至電子標簽，電子標簽通過射頻信號驅動內部的電磁電路提供電力，由天線將內部存儲器所儲存的數據傳至閱讀器，經由中介軟件編碼，通過網絡最后再將信息存入對應數據庫。

讀寫器讀出的電子標簽的信息，并采用分布式的系統中間件處理由讀寫器讀取的一連串標簽信息。由于每一個電子標簽上只有唯一代碼，計算機需要知道與該EPC匹配的其它信息，這就需要ONS來提供一種自動化的網絡數據庫服務，EPC中間件將EPC代碼傳給ONS，ONS指示EPC中間件到一個保存著產品文件的服務器（EPCIS）查找，該文件可由EPC中間件復制，因而文件中的產品信息就能傳到供應鏈上，系統的工作流程如圖2所示。

1.電子標簽

RFID標簽是由耦合元件和芯片組成，它內置天線芯片中寫有能夠被識別的唯一的電子編碼，這種標簽附著在可被識別的物體上，標識目標對象。這種標簽具有持久性的特點，信息接收傳播穿透性強、存儲容量大、種類多的特點。有些標簽支持讀寫功能，目標物體的信息能夠隨時被更新。

2.讀寫器

讀寫器在射頻系統中起著關鍵性的作用，它是整個系統的基礎設施，它與RFID標簽進行信息交換，交換過程中，讀寫器把射頻電磁信號轉化成數字信號，特別是讀寫器進行對信號加工整理，然后從中解調出返回的信息，完成對RFID標簽的識別或讀/寫操作；讀寫器與計算機通訊：上層中間件及應用軟件與讀寫器進行交互，實現操作指令的執行和數據匯總上傳。

3.中間件（middleware）

為實現所采集信息的傳遞與分發而開發的中間件，中間件是一個軟件，它可以接受客戶端發送的請求，可以同時對多個讀寫器進行操作，進行并發處理，并且可以連接一個或者多個后端軟件應用系統連接，它是返回結果數據的特殊化軟件。應用程序使用中間件提供的應用程序接口（API），進行與讀寫器進行通信，讀取RFID標簽數據。

4.應用軟件

主要指企業系統軟件，應用軟件（application software）是直接面向RFID應用最終用戶的人機交互界面，協助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設置，逐級將RFID原子事件轉化為使用者可以理解的業務事件，并使用可視化界面進行展示。由于應用軟件需要根據不同應用領域的不同企業進行專門制定，因此很難具有通用性。從應用評價標準來說，使用者在應用軟件端的用戶體驗是判斷一個RFID應用案例成功與否的決定性因素之一。應用軟件也是系統的數據中心，它負責與讀寫器通信，將讀寫器經過中間件轉換之后的數據，插入到后臺企業倉儲管理系統的數據庫中，對電子標簽管理信息、發行電子標簽和采集的電子標簽信息集中進行存儲和處理。

四、RFID射頻設別系統應用示例

港口集裝箱RFID技術的應用，RFID應用系統主要有三部分組成，首先在集裝箱上安裝電子標簽，電子標簽內保存集裝箱信息，并且能夠進行自動識別；其次，在港口區域有無線覆蓋，進行信息傳輸，它可以完成對電子標簽的信息的傳輸，應具有實時性信息交互，并將數據導入TSS運輸安全管理系統；第三部分集裝箱信息實時交換系統，完成后端對集裝箱信息的實時處理和管理，并進行EDI數據交換，以實現起運港和目的港之間的集裝箱信息實時交換。

參考文獻：

[1]王忠敏.《EPC技術基礎教程》.北京：中國標準出版社，2004[2]

篇（10）

1 rfid技術概述

射頻識別（radio frequency identification，以下簡稱rfid）亦稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術。rfid技術越來越受到人們的重視，在我國，rfid技術在工廠生產、鐵路運營、倉儲物流、貴重品貿易、身份識別等領域得到長足發展，已經有相當成熟的應用。[4]

rfid技術的技術原理是利用感應識別特定的電子標簽（rfid tags）發出的無線電波特定頻段的能量，或由電子標簽主動發送某一頻率的信號，進行非接觸式雙向通信，完成目標識別和數據交換目的的自動識別技術，而不需要識別系統（一般是rfid閱讀器）與電子標簽之間建立機械或光學接觸。[5] rfid技術可應用的領域十分廣泛，可以說，在物聯網的概念中，rfid技術被看作是繼互聯網和移動通信兩大技術之后的第三大技術。

rfid系統組成包括硬件和軟件。其中硬件主要包括電子標簽、閱讀器（reader）、計算機、網絡設備；軟件主要包括應用軟件、嵌入式軟件（又稱中間件）、數據庫系統。

2 rfid和其他識別技術的比較

rfid技術和條形碼等其他識別技術相比，有以下幾個特點：遠距離讀寫，存儲量大，可重復使用。使用壽命長。可以同時識別多個標簽。形狀不受限制。耐環境變化，保養方便。數據安全。

3 rfid應用時的制約因素

rfid技術目前尚在托盤標簽而未達到單品標簽的階段，原因之一就是成本。第二個制約因素是安全問題。第三個問題在于標準和頻段的不統一。

總而言之，由于受到技術水平和標準問題的限制，rfid技術目前尚在部分行業得以應用，未能建立完整的產業鏈，而在超級市場等零售業界，更只是在實施試點項目，未能形成普遍的氣候。

4 rfid系統優勢

rfid標簽全面取代條形碼后，能帶來更多的便利、快捷、創新和利潤。首先是能大大減少人工計費的失誤，將現有的計費系統耗時減少1/2到2/3，減少商品非預期性損失等，能給顧客和零售商均帶來極大的便利。

5 現有條形碼系統存在的問題

1）條碼條形碼是"可視技術"，掃描器必須人為操作，只能接收它視野范圍內的條碼條形碼。

2）條形碼的數據不能更改。

3）條形碼對完整性有較高要求。

4）條形碼只能識別生產者和產品，并不能辨認具體的商品，

5）條形碼雖然只存儲了少量數據，但這些數據卻是未經過編碼的，識別碼是全球通用，因此數據保密性和安全性還是有一些欠缺。

而以上這種種問題，使用基于無線射頻識別（rfid）的超市購物自動計費系統則可以一一解決。

6 rfid技術的實現

根據前文所述可以通過設計rfid通道、閱讀器勘誤（中間層）和自動計費系統來實現。

1）rfid通道

rfid閱讀器通道，簡稱rfid通道。它將閱讀器固定在收銀臺附近的三個位置，從不同的位置對購物車進行計費。其設計如圖1所示。

2）閱讀器勘誤（中間層）

每個通道架設三臺閱讀器，分設左右兩邊，而位置亦是高中低三個位置，便于從不同角度來獲取rfid標簽的信號。通過一個控制器使用tdma技術，控制三個閱讀器分時讀取購物車上的rfid標簽發出的經過編碼的信息，一方面實現三個閱讀器在不同時間接收信號，以保證閱讀器不會互相干擾，另一方面實現防碰撞功能，即每個閱讀器可在短時間內的不同時刻讀取不同rfid標簽上的信息，使所以在范圍內的商品rfid標簽在通過通道的時候全被讀取。

3）自動計費系統

自動計費系統連接物聯網和超市內部的數據庫，待系統根據清單上各種商品的代碼連接數據庫建立帳單視圖并顯示到顯示屏中后，顧客可在顯示器屏幕上見到清單，并可選擇是將信用卡（銀聯卡）插入卡槽，還是在現金放置口中放入現金，進行付費。付費完成后系統將控制通道末端的閘門開放，顧客可將購物車推離通道，系統將自動修改庫存相關信息。

7 rfid技術的應用

進入21世紀后更是因為其定位追蹤及數據交互方面的優勢，rfid技術越來越受到人們的重視，在我國，rfid已經在生產及包裝業、產品倉儲中、配送中心、門禁管理中、產品防偽中、制造業中、生產物流實驗系統等廣泛應用，相信在不久的將來rfid技術的應用會越來越廣泛。

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