導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇射頻識別技術，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

引言

射頻識別技術(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術方面的具體應用與發(fā)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(tài)(移動、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動識別和管理。

目前，應用最廣泛的自動識別技術大致可以分為光學技術和無線電技術兩個方面。本文主要介紹自動識別技術在無線電技術方面的應用。

1射頻識別技術簡介

20世紀80年代，由于大規(guī)模集成電路技術的成熟，射頻識別系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。

在多數RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)?？ㄆ瑑扔幸粋€LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經過這個區(qū)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。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(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)。

(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(guī)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(fā)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(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)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(fā)送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發(fā)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(tǒng)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(qū)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(qū)域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)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(tǒng)的效率。

3國際射頻識別技術發(fā)展狀況

射頻識別技術在國外發(fā)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(yè)自動化、商業(yè)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(fā)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(tǒng)，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(fā)生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統(tǒng)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(fā)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(fā)展及應用十分迅猛?，F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(fā)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(tǒng)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(xù)、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(tǒng)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(fā)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(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)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(tǒng)是，司機自己帶有一射頻卡，其發(fā)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(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統(tǒng)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(fā)報警裝置。

(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)

電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)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(tài)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(tǒng)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(jiān)視，提高生產率，改進生產方式，節(jié)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(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)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(jiān)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(fā)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(yōu)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(huán)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(huán)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(tǒng)計領域

(1)畜牧管理

該領域的發(fā)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(fā)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(fā)的人同最后一個出發(fā)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(tǒng)便會接收運動員所帶的射頻卡發(fā)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(tǒng)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(fā)展非?？?，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(yōu)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(tǒng)是將來的發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)很大的優(yōu)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(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)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(tǒng)讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統(tǒng)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

中圖分類號：TN401 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）12-00-03

0 引 言

物聯網（Internet of Things）這個詞，國內外普遍公認的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID（射頻識別）技術時最早提出來的[1]。在2005年國際電信聯盟（ITU）的同名報告中，物聯網的定義和范圍已經發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，RFID技術、傳感器技術和嵌入式智能技術成為物聯網的基礎使能性技術 [2]。

電子產品代碼（Electronic Product Code ，EPC）是早期國際上典型的物聯網概念模型，它的本質就是RFID技術加互聯網[3]。由圖1可以看出，物聯網的技術源頭即為RFID技術。

圖1 物聯網概念演進

RFID技術位于物聯網技術架構體系的感知層，是物聯網技術中的關鍵技術。它是一種非接觸式的自動識別技術，識別工作無須人工干預，RFID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。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由讀寫器、電子標簽及應用軟件系統(tǒng)三個部份所組成[4]。

與傳統(tǒng)識別方式相比，RFID技術無需直接接觸，無需光學可視，無需人工干預即可完成信息輸入和處理，操作方便快捷[5]。隨著技術的發(fā)展與市場的成熟，RFID技術被廣泛應用于交通、安防、物流、零售、電力、金融、環(huán)保、醫(yī)療等各個行業(yè)[6]。RFID技術的應用的廣泛性及其潛在的市場價值使得對此技術的研究顯得尤為重要。

專利作為知識產權中科技含量高的重要組成部分，對于知識產權戰(zhàn)略的實施和企業(yè)的研發(fā)活動有重要意義。由于專利成為研發(fā)重點和主要的技術保護措施，專利分析也成為國家和企業(yè)需要重視的主要事務[7]。

專利情報分析就是采用科學的方法對專利文獻中包含的信息通過科學的加工、整理與分析，進行深度挖掘與剖析，形成具有較高技術與商業(yè)價值的專利情報，助于分析技術分布態(tài)勢，掌握技術研發(fā)的歷史起源、當前狀況和未來趨勢，從而為技術創(chuàng)新活動進行科學合理的定位[8]。

專利計量分析是指利用數學和統(tǒng)計學的方法運用在專利研究中，以探索和挖掘專利文獻的結構數量以及變化規(guī)律等內在價值的計量方法[9]。計量專利分析需要針對大量的專利文獻進行統(tǒng)計分析處理 。

專利計量分析可以追蹤技術路線演進，洞察行業(yè)技術的發(fā)展狀況，依此來預測技術發(fā)展趨勢技術活動重點和空白點以及挖掘技術創(chuàng)新機會?？杀嬲J明顯或潛在的競爭對手監(jiān)測競爭環(huán)境制定競爭策略，為行業(yè)競爭情報分析競爭態(tài)勢判斷和競爭力測度提供重要應用工具[10]。

本文對RFID技術專利申請量趨勢、技術產出區(qū)域分布、專利申請類型及法律狀態(tài)、專利歷史法律事件和在華申請人排名分別進行了計量與分析。

1 中國RFID專利申請量趨勢分析

由圖2可知，我國在RFID技術的研究起步于20世紀90年代，自2002年起RFID專利申請量迅速增長，特別是近幾年專利數量增長得非?？?。這反映出研發(fā)團體對該技術的關注度持續(xù)增加，同時該技術在我國是專利保護的熱點，市場競爭較為激烈。我國近年RFID專利申請量仍然保持較高速度增長。

圖2 中國RFID技術歷年專利申請量趨勢

1997至2001年間我國RFID技術專利出現了一個增長的高峰期，其增長率數值很高，說明RFID技術在該時期發(fā)展迅速。同時增長率變化較大，主要原因是專利數量基數相對較小的緣故。2001年至2005年，隨著RFID技術成為全球的研究熱點，我國該領域專利申請數增長態(tài)勢迅猛。2006年至2008年專利申請數增長趨勢放緩。2009至2011年，隨著物聯網開始進入人們的視野，RFID專利申請數增長率又迎來了一個小的高峰，而 2012年至2013年，隨著該領域技術的不斷成熟與完善，專利申請數增長速度又逐步趨于緩和，說明RFID技術已經逐步成熟。

2 RFID技術國內產出區(qū)域分布

由圖3可見，廣東省、上海市、北京市、江蘇省是國內最為主要的技術產出地區(qū)。其中廣東省的申請量最大，這與廣東省RFID相關企業(yè)比較多有關。而北京市和上海市的研發(fā)機構比較集中，這兩個地區(qū)的專利產出量也比較大。江蘇省RFID技術發(fā)展速度最快。從全國整體水平看，廣東省仍然是國內RFID技術最具競爭實力的地區(qū)。

圖3 RFID技術主要國內產出區(qū)域份額

近幾年廣東省和上海市RFID技術申請份額逐年下降，北京市保持平穩(wěn)略有增加。江蘇省則發(fā)展迅猛，所占份額迅速增加。處于西部地區(qū)的四川省的增長速度不容小覷，與我國西部大開發(fā)的發(fā)展戰(zhàn)略相吻合。

沿海省份中江蘇省發(fā)展勢頭最為迅猛，緊隨其后的浙江省與山東省份額增長態(tài)勢良好，福建省天津市份額比例變化則比較平穩(wěn)。雖然臺灣省RFID技術發(fā)展較早，但是由于近年來內地各省市RFID技術的迅速發(fā)展而導致所占份額穩(wěn)中有降。

3 RFID專利申請類型及法律狀態(tài)

圖4數據顯示，目前我國RFID專利類型中，發(fā)明專利數量最多超過9 000件，而實用新型專利只有7 000多件，外觀專利較少不到1 000件。我國RFID專利主要集中在發(fā)明和實用新型專利上。

圖4 RFID專利申請類型及法律狀態(tài)

結合專利法律狀態(tài)可以看出在我國RFID專利中，有權專利主要集中在實用新型專利中，發(fā)明專利的有效專利比例較低，大約是實用新型專利的1/3。我國法律狀態(tài)為審中的專利幾乎都集中在發(fā)明專利中，主要原因是發(fā)明專利審核周期長的緣故。同時也說明近期我國RFID專利中發(fā)明專利的比例有較大幅度的增加。在失效專利中發(fā)明專利數量大約是實用新型專利數量的2倍。

4 RFID專利歷史法律事件分析

圖5數據為我國RFID專利更為詳細的法律歷史狀態(tài)。專利申請被駁回的共558件，駁回率為3%，駁回率較低。專利申請權、專利權轉移數量為865件，專利實施許可合同備案數量為162件，共轉移轉化1 072件，轉移轉化率為6%，轉移轉化率較低。實質審查請求生效7 945件，該項只針對發(fā)明專利有效，說明我國發(fā)專利審查周期較長。結合授權專利數來看，近年來RFID技術專利申請主要為發(fā)明專利的申請。

圖5 RFID技術專利歷史法律事件

5 RFID專利在華申請人排名

圖6數據顯示，在排名前十的在華申請人中，有7位為企業(yè)申請人，其中有4位為外國企業(yè)申請人。還有2位為高校申請人，1位為個人申請人。

圖6 RFID專利在華主要申請人

排名前三位的均是中國企業(yè)，說明在RFID技術方面中國企業(yè)是研發(fā)和專利保護的主力軍。四個外國企業(yè)分別為2個日本企業(yè)，1個美國企業(yè)和1個歐洲企業(yè)，說明外國企業(yè)十分重視RFID技術在中國的專利布局，在RFID技術方面外國企業(yè)的實力不容小覷。對于亞洲國家而言，日本在RFID技術方面具備較強的優(yōu)勢。同時高校已開始對RFID技術研發(fā)和專利保護進行有益的探索，并且取得了較好的成績。

6 研究結論

由RFID專利申請量趨勢來看我國RFID技術正處于高速成長區(qū)，該技術目前是物聯網技術的研究熱點。通過增長率的分析可以看出近年來增速有所放緩，RFID技術的研究正逐步進入成熟區(qū)。

通過RFID技術國內產出區(qū)域分布的分析可以看出RFID技術區(qū)域發(fā)展不平衡。廣東、臺灣省起步較早，沿海地區(qū)發(fā)展速度迅猛，尤其是江蘇省發(fā)展速度最快，主要原因是2009年國務院批準在無錫建設國家級傳感網創(chuàng)新示范區(qū)，為江蘇省RFID技術發(fā)展帶來良好的契機。近年來四川省RFID技術發(fā)展異軍突起，這又與當前我國的西部大開發(fā)政策相吻合。因此RFID技術區(qū)域發(fā)展與國家政策導向有著密不可分的關系。

通過RFID技術專利申請類型及法律狀態(tài)分析可以看出，盡管發(fā)明專利所占份額超過50%，但是發(fā)明有權專利只有實用新型有權專利的1/3，而發(fā)明失效專利卻是實用新型失效專利的2倍。說明當前我國RFID技術專利水平還有待提高。

通過RFID技術歷史法律事件分析，可知我國RFID技術專利轉移轉化率為6%，這說明我國大部分RFID技術專利未被利用，仍處于“沉睡”狀態(tài)，產業(yè)化水平有待大大加強。同時進一步說明我國RFID專利水平還有待提高。

由RFID專利在華申請人排名可以看出對于物聯網關鍵技術的RFID技術各國都非常重視，對于該技術在我國的專利布局的競爭也十分激烈。我國目前該技術的研發(fā)和專利保護暫時處于領先地位，今后一段時期內這種局面勢必會繼續(xù)持續(xù)下去。

參考文獻

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篇3

1 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)射電磁波(區(qū)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(tǒng)設計

本系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)射電磁波(區(qū)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(yè)控制和消費電子領域中。其成本低，開發(fā)平臺簡單。當然在這個系統(tǒng)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(wěn)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(tǒng)設計采用優(yōu)科能源的可充電聚合物鋰離子電池組件（2節(jié)串聯，每節(jié)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(tài)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(xié)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(wěn)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(tǒng)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(tǒng)中采用嵌入式操作系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定性和可讀性。

本系統(tǒng)軟件設計主要包括，系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)；

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(fā)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(fā)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(fā)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(xié)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(fā)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(fā)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(jié)約耗電，繼續(xù)等待下一次的通訊。

4 結論

本手持機主要支持IS014443A協(xié)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(fā)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(fā)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(tài)密鑰在Mifare射頻IC卡識別系統(tǒng)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(yè)控制和消費電子領域中。其成本低，開發(fā)平臺簡單。當然在這個系統(tǒng)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(wěn)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(tǒng)設計采用優(yōu)科能源的可充電聚合物鋰離子電池組件（2節(jié)串聯，每節(jié)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(tài)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(xié)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(wěn)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(tǒng)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(tǒng)中采用嵌入式操作系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定性和可讀性。

本系統(tǒng)軟件設計主要包括，系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)；

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(fā)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(fā)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(fā)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(xié)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(fā)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(fā)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(jié)約耗電，繼續(xù)等待下一次的通訊。

4 結論

本手持機主要支持IS014443A協(xié)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(fā)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(fā)展，其應用前景一定非常廣闊。

篇4

中圖分類號：TN9934 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X（2012）22005903

近年來，隨著對產品供應鏈管理和質量控制水平要求的不斷提高，傳統(tǒng)的監(jiān)管模式已不能適應現代化的需求。經過近幾年的不斷努力，雖然我國政府、企業(yè)、研究機構相繼開展了基于射頻識別RFID（Radio　Frequency　IDentificaiton）在業(yè)務流程監(jiān)管與服務方面的應用研究，在進出口貨物檢驗檢疫監(jiān)管、物流、公共事業(yè)管理等行業(yè)或領域內初步實現了閉環(huán)的RFID監(jiān)管與追溯應用［15］。但是，由于業(yè)務管理模式、運作機制、成本、技術等各種原因，國內尚未有研究或應用項目涉及技術機構尤其官方檢驗檢疫技術機構的食品檢驗樣品全流程跟蹤控制領域。

當前，檢驗檢疫等技術機構在食品樣品檢驗過程中，采用條形碼技術來實現追溯管理。這種方法一般均采用人工方法近距離讀取條碼，無法做到實時、快速地獲得大批量食品的質量信息。同時，其在流轉環(huán)節(jié)上也無法提供食品所處環(huán)境、狀態(tài)信息的實時記錄。因此，在這樣的運作模式下，常常容易導致食品檢驗樣品信息傳遞慢、差錯率高，追溯性不強、業(yè)務進展狀態(tài)不明、糾錯成本高等多個問題。

本文結合檢驗檢疫技術中心的業(yè)務需求，開展檢驗檢疫食品樣品流動跟蹤監(jiān)控管理的研究，提出基于RFID技術對食品檢驗樣品進行電子監(jiān)管，實時監(jiān)控樣品封裝、運輸、交接、流轉、檢測到處理的全過程動態(tài)信息，來實現食品檢驗樣品信息的可追溯化、可監(jiān)控化，從而推動檢驗檢疫技術機構的信息化建設和進出口商品檢驗檢疫電子監(jiān)管的應用。

1　系統(tǒng)技術方案

1.1　食品樣品檢驗的信息流分析

食品樣品檢驗包括制樣、倉儲、檢驗、銷毀4個環(huán)節(jié)，按照信息可查詢、流向可跟蹤、責任可追溯的基本要求，系統(tǒng)采用以RFID電子標簽為基本流動數據載體和基本信息單元［68］。針對不同階段的業(yè)務特點和需求，系統(tǒng)選擇不同的RFID讀寫設備、RFID電子標簽以及不同的標簽閱讀形式。其中涉及到兩個貼有RFID電子標簽的周轉容器：周轉箱和周轉盒。周轉盒用來盛放需要檢驗的食品樣品；周轉箱則用來裝已制好樣的周轉盒，每個周轉箱的最大容量為12個周轉盒。其業(yè)務流程及數據信息如下：

（1）　制樣階段

此階段是通過單標簽的讀寫操作，往RFID電子標簽內錄入單個樣品具體信息。由于讀寫距離比較近，此階段選取低頻RFID讀寫設備。

綜合業(yè)務部門基于接收的形形的食品樣品，將其分類裝進貼有RFID標簽的周轉盒，并同時往RFID標簽內寫入相對應的樣品編號、名稱信息、狀態(tài)信息，此即完成樣品的制樣過程。將已制好樣的樣品置入周轉箱內，即完成樣品周轉箱的生成操作，實現了樣品、周轉箱的信息綁定。其具體流程圖如圖1所示。

此階段是通過多標簽的群讀、寫操作，更改每個RFID電子標簽的狀態(tài)信息，并為每個周轉箱分配相應的庫存位置信息。由于讀寫范圍比較大，此階段選用超高頻RFID讀寫設備。其具體業(yè)務流程如圖2所示。

此階段是通過單標簽的讀、寫操作，更改每個RFID電子標簽的狀態(tài)信息，以及綁定相應的檢驗樣品成員信息。由于讀寫范圍要求不高，此階段選用高頻RFID讀寫設備。其具體業(yè)務流程如圖3所示。

此階段是通過單標簽的讀、寫操作，更改每個RFID電子標簽的狀態(tài)信息，以及綁定相應的檢驗樣品成員信息。由于讀寫范圍要求不高，此階段選用高頻RFID讀寫設備。其具體業(yè)務流程如圖4所示。

本文提出的基于RFID的食品檢驗樣品跟蹤管理系統(tǒng)共分為4個層次［910］，自底向上依次為：

（1）　網絡通信層（實現信息的網絡傳輸）；

（2）　系統(tǒng)設備層（RFID硬件設備，其中包括低頻、高頻、超高頻讀寫器和電子標簽）；

（3）　信息資源層（根據RFID獲取的數據資源，建立相應的數據庫系統(tǒng)）；

（4）　系統(tǒng)業(yè)務層（基于業(yè)務流程開發(fā)制樣模塊、入庫模塊、檢驗模塊、留樣及銷毀模塊，以及跟蹤查詢模塊）。

本系統(tǒng)采用SQL　Server2005作為后臺數據庫，基于寫入、存儲在電子標簽內的原始數據為基表，分別建立包括樣品信息表、周轉箱信息表、樣品狀態(tài)信息表、周轉箱狀態(tài)信息表、檢驗庫信息表等數據表?？紤]到系統(tǒng)的友好性與兼容性，基于.NET平臺，采用C#實現管理系統(tǒng)功能模塊：

（1）　RFID讀寫設備的配置模塊

該模塊包括通信端口號設置、天線號設置、天線能量設置、服務器遠程連接等功能。

（2）　業(yè)務操作功能模塊

配置好RFID硬件設備參數，與遠程服務器建立連接，即可對食品檢驗樣品進行業(yè)務流程操作：

①　制樣：讀取周轉箱編號；同時，將樣品編號寫入樣品電子標簽內；

②　入庫：讀取周轉箱、樣品標簽內信息，與數據庫內的信息進行匹對；信息一致，則點擊界面“自動分配貨位”按鈕，為其分配相應的檢驗庫存儲貨位；

③　檢驗：基于檢驗清單需求，點擊界面“查詢”按鈕，根據查詢的檢驗樣品貨位信息，取出樣品去檢驗；

篇5

引 言

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(fā)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(tài)(移動、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動識別和管理。

目前，應用最廣泛的自動識別技術大致可以分為光學技術和無線電技術兩個方面。本文主要介紹自動識別技術在無線電技術方面的應用。

1 射頻識別技術簡介

20世紀80年代，由于大規(guī)模集成電路技術的成熟，射頻識別系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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?？ǚ庋b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(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。

在多數RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內發(fā)射電磁波(區(qū)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(fā)射的頻率相同。當射頻卡經過這個區(qū)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。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(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)。

(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(guī)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(fā)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(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)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(fā)送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發(fā)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(tǒng)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(qū)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?，F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(qū)域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)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(tǒng)的效率。

3 國際射頻識別技術發(fā)展狀況

射頻識別技術在國外發(fā)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(yè)自動化、商業(yè)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(fā)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(tǒng)，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(fā)生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統(tǒng)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(fā)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(fā)展及應用十分迅猛?，F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(fā)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(tǒng)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(xù)、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(tǒng)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(fā)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(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)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(tǒng)是，司機自己帶有一射頻卡，其發(fā)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(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統(tǒng)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(fā)報警裝置。

(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)

電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(Electronic Article Surveillance， EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)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(tài)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(tǒng)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(jiān)視，提高生產率，改進生產方式，節(jié)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(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)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(jiān)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(fā)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(yōu)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(huán)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(huán)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(tǒng)計領域

(1)畜牧管理

該領域的發(fā)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(fā)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(fā)的人同最后一個出發(fā)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(tǒng)便會接收運動員所帶的射頻卡發(fā)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(tǒng)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(fā)展非?？?，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(yōu)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(tǒng)是將來的發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)很大的優(yōu)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(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)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(tǒng)讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統(tǒng)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(fā)展前景。而電子報道系統(tǒng)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(fā)展空間。

一、RFID系統(tǒng)概述

一個典型的RFID系統(tǒng)，是由電子標簽、閱讀器和應用軟件系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，應具有以下方面的特點：完善的數據統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)軟件的設計

管理控制軟件作為電子報道系統(tǒng)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(jiān)控以及管理會議數據等等。系統(tǒng)軟件主要采用Delphi6.0作為開發(fā)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?；赗FID技術的電子報道系統(tǒng)，要求系統(tǒng)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(xié)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(tǒng)軟件的功能模塊主要包括了數據庫管理模塊、數據統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)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(tài)，以盡可能減少讀卡時誤差情況的發(fā)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(fā)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?；谶@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(tǒng)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(tǒng)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(huán)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(tǒng)當中，以滿足當前各類大中型會議報道的需要。

參考文獻

篇7

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(tǒng)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(tǒng)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?？ǚ庋b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(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。

在多數RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)?？ㄆ瑑扔幸粋€LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經過這個區(qū)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。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(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)。

(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(guī)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(fā)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(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)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(fā)送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發(fā)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(tǒng)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(qū)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?，F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(qū)域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)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(tǒng)的效率。

3國際射頻識別技術發(fā)展狀況

射頻識別技術在國外發(fā)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(yè)自動化、商業(yè)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(fā)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(tǒng)，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(fā)生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)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(tǒng)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(xù)、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(tǒng)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(fā)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(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)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(tǒng)是，司機自己帶有一射頻卡，其發(fā)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(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統(tǒng)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(fā)報警裝置。

(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)

電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)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(tài)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(tǒng)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(jiān)視，提高生產率，改進生產方式，節(jié)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(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)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(jiān)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(fā)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(yōu)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?，F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(huán)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(huán)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(tǒng)計領域

(1)畜牧管理

該領域的發(fā)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(fā)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(fā)的人同最后一個出發(fā)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(tǒng)便會接收運動員所帶的射頻卡發(fā)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(tǒng)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(fā)展非?？欤咚俟肥召M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(yōu)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(tǒng)是將來的發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)很大的優(yōu)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(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)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(tǒng)讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統(tǒng)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8

中圖分類號:TP391文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)02-140-03

RFID Technology and Its Application in Drug Stock and Safety

WANG Huadong1,YANG Jun 1,2

(1.Zhoukou Normal University,Zhoukou,466001,China;2.School of Computer,Guangdong University of Technology,Guangzhou,510006,China)

Abstract:The basic theory of RFID technology is introduced,the RFID technology is suitable and effective when it is used in drug stock and safety,including domestic and external situation of RFID in drug safety,the key technologies and theories.A software system is designed,and RFID technology has a very good application prospect in drug safety,but the criterion is not uniform and the cost is high.

Keywords:RFID;drug safety;drug stock management;anti_collision algorithm

藥品是特殊商品,給病人用錯藥,用假藥、劣藥或者過期藥品,將給人民的身體健康及生命帶來威脅。假藥在全球范圍內普遍存在。WHO報告的數據顯示,世界范圍內假藥的比例約為5%～10%。從互聯網上隱瞞物理地址的網站購買的藥品超過50%是假藥。全球假藥的銷售額每年不斷增長。美國公共利益藥物中心估計目前世界范圍內假藥每年的銷售額大約是400億美元,全球制藥行業(yè)正規(guī)產品每年的增長率約為7.5%,而假藥銷售將以每年13%的速度增長,預計到2010年全球假藥的銷售額將達到750億美元[1,2]。如此嚴峻的藥品安全形勢已給我們敲醒了警鐘,必須采取有效的方法遏制假藥市場。射頻識別(RFID)是最近幾年流行的新技術,經過幾年的努力,國內外已經通過該技術在藥品安全方面取得了一定的成績,并且RFID具有很強的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 射頻識別(RFID)技術

1.1 RFID概念、組成及工作原理

無線射頻識別技術(Radio Frequency Identification,RFID)是一種非接觸的自動識別技術[3],其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性,實現對被識別物體的自動識別。射頻識別系統(tǒng)由兩部分組成,即電子標簽(應答器Tag)和閱讀器(讀頭Reader)。在RFID的應用中,電子標簽附著在被識別的物體上,當帶有電子標簽的被識別物品通過其可識別范圍時,閱讀器自動以無接觸的方式讀取電子標簽中的信息,實現識別物品信息的功能,其原理如圖1所示。讀頭系統(tǒng)又包括讀頭和天線。發(fā)生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號耦合類型有電感耦合和電磁反向散射耦合兩種。電感耦合采用變壓器模型,通過空間高頻交變磁場實現耦合;電磁反向散射耦合采用雷達原理模型,利用發(fā)射出去的電磁波,碰到目標后反射,同時返回目標信息[1,4]實現耦合。

1.2 防碰撞算法

當電子標簽進入閱讀器范圍時,閱讀器開始識別電子標簽中的信息。然而,當信號頻率相同時,共用信道的多個電子標簽同時將信號送入同一個讀寫器的讀通道,因而產生信道爭用,各信號之間相互干擾,產生數據碰撞。綜合而言,業(yè)界推崇的防碰撞方法主要有ALOHA法、二進制樹搜索法和二者的混合算法。標簽沖突是RFID應用系統(tǒng)中的關鍵問題之一。比較分析\ALOHA法和二進制樹搜索算法以及在此基礎上發(fā)展起來的其他一些比較重要的防碰撞算法,有:

(1) ALOHA算法實現較簡單,但是存在錯誤判決問題,其信道利用率最大為36%,在標簽數目不大的場合,可以采用時隙ALOHA法和DFSA算法。

(2) 二進制樹搜索算法的識別率高,信道利用率可達43%,不存在錯誤判別問題,適用于標簽數目較大的場合。

ALOHA算法只適于中低頻被動式只讀電子標簽,如校園一卡通;而高頻和微波系統(tǒng)則多用二進制樹搜索。但是采用二進制樹搜索算法的時延長,泄露的信息較多,安全性較差。在設計系統(tǒng)時要根據系統(tǒng)的應用場合選擇合適的防沖突算法。

從RFID應用的角度來看,目前防碰撞算法的識別率、識別速度、信道利用率都有待提高,識別過程較復雜,對安全和個人隱私等問題考慮不周,這些問題都有待進一步研究和改進,以適應高速運動、多目標識別復雜系統(tǒng)的應用[5]。

圖1 無線射頻識別原理圖

1.3 信號調制方式

在讀寫器到標簽方向的數據傳輸過程中,所有已知的數字調制方法都可以選用,但與工作頻率和耦合方式無關。常用的數據調制解調方式有三種:幅度調制鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。為了簡化電子標簽設計并降低成本,通常多數射頻識別系統(tǒng)均采用ASK調制方式[3,6]。

1.4 RFID優(yōu)點與發(fā)展制約

RFID的優(yōu)點[3]有:數據存儲量大,容量是普通條形碼的1 000倍;讀寫速度快;數據安全性高;物理性能優(yōu)越,可反復使用并能適應各種惡劣環(huán)境;讀寫方便,采用無接觸自動感應的方式實現信息的讀取。

RFID的發(fā)展也有一些制約因素,如標準未統(tǒng)一;技術不成熟;成本高,主要包括標簽和基礎設施的成本;隱私保護及安全問題有待進一步提高。

2 研究現狀

2.1 RFID在醫(yī)藥領域中的應用

當前醫(yī)療行業(yè)對于自動識別技術的需求主要集中在身份識別、物品管理、手術跟蹤等方面,這些在醫(yī)療體系的信息化系統(tǒng)中都是非常重要的。RFID技術的運用可以增強醫(yī)療行業(yè)的精準管理和精細化操作,減少失誤。以下是RFID 在醫(yī)藥領域的幾個應用[7]:

(1) 藥品防偽管理。SupplyScape公司宣布推出Rx驗證服務。Rx驗證服務是利用RFID標簽來存儲藥品包裝上的EPC,使藥房和批發(fā)商能通過網絡來檢查藥品的真?zhèn)?。同時基于RFID技術標簽的Rx驗證服務也可以用來通知藥房對過期藥品進行召回。

(2) 病例信息管理及醫(yī)藥管理。美國Wellford hall治療中心。采用RFID應用系統(tǒng),在病人入院診治時,醫(yī)院只需用二維條碼掃描器掃描醫(yī)療卡上的標簽信息,所有數據不到1 s就進入計算機中,接收急診病人的處理時間由15 s縮短到2 s。有些醫(yī)療機構還將RFID技術應用到醫(yī)院的藥品管理系統(tǒng)中,將RFID標簽置于藥品盒中,從藥品入庫開始就將藥品的來源、用途、生產日期等信息輸入標簽中。藥品的每一次移動及結合患者的情況信息,就能更加準地確給患者治療服務。

(3) 血液管理?？梢詫崿F非接觸式識別,減少對血液的污染,利用RFID標簽存儲信息量大的特點,存儲較全面的信息,可以實現多目標識別,提高數據采集效率。中國江蘇晨燕公司經多年的潛心研究,并結合RFID技術,已經研制出一套行之有效的網絡解決方案。

(4) 醫(yī)療設備管理。美國俄亥俄州哥倫布兒童醫(yī)院心臟診療中心的患者包括從嬰幼兒到成人的各個層次,其醫(yī)院醫(yī)療器械型號和類別都是多樣性的。該醫(yī)院自從使用高頻無源RFID技術追蹤管理庫存,使診療器械和工具得到及時的供應,手術后器械的準確歸位,大量地降低了手術的風險和提高了手術的質量,同時RFID技術還能應用于設備的防盜方面。

2.2 RFID關鍵技術

一般而言,RFID的關鍵技術由三個部分組成[8],即:共性基礎及前瞻性技術、RFID產業(yè)化關鍵技術和RFID應用關鍵技術。

(1) 共性基礎及前瞻性技術包括用于標簽芯片的超低功耗電爐研究,可用于標簽芯片的安全算法及其實現技術研究,超高頻(UHF)讀寫器核心模塊的研發(fā),基于不同應用對象的超高頻和微波頻段RFID標簽天線研究,標簽封裝設備關鍵技術研究,RFID與其他技術的集成和融合研究,RFID系統(tǒng)檢測、認證相關技術研究,基于IPv6網絡技術的RFID信息服務體系研究等。

(2) RFID產業(yè)化關鍵技術包括芯片、天線設計與制造,電子標簽封裝技術與裝備,RFID標簽集成,讀寫器設計與制造技術等。

(3) RFID應用關鍵技術包括RFID應用體系架構、RFID系統(tǒng)集成與中間件、RFID公共服務體系、RFID測試技術與規(guī)范等。

2.3 藥品安全RFID標準

就某個特定應用范圍而言,高頻方案尤其適合藥品應用,高頻(13.56 MHz)智能標簽被認為是最適合單個藥品適用的標簽技術。這是因為與超高頻(UHF)標簽相比,即使是液體藥瓶密集包裝,或是有藥片金屬箔包裝,高頻智能標簽都能夠很容易地讀取。所以,電子標簽標準化組織EPC global決定采用高頻標簽作為單個醫(yī)藥產品標簽的工業(yè)標準[1]。目前,還沒有正式的關于RFID產品的國際標準,各個廠家推出RFID產品互不兼容,造成了RFID產品在不同市場和應用上的混亂和不兼容。這勢必對未來RFID產品的發(fā)展形成障礙。目前,中國電子標簽國家標準工作組正考慮制定中國的RFID標準,包括RFID技術本身的標準,如芯片、天線、頻率等方面;RFID的各種應用標準,如RFID在物流、身份識別、交通收費等各領域的應用標準。

3 藥品庫存與安全解決方案

3.1 解決方案

在藥品從科研、生產、流通到使用整個過程中,RFID標簽都可進行全方位的監(jiān)控。特別是產品出廠自行自動包裝時,安裝在生產線的讀取器可以自動識別每個藥品的信息,傳輸到數據庫,以便在流通的過程中可以隨時記錄中間信息,實施全線監(jiān)控[2]。

通過使用電子產品代碼(EPC)技術,將會更加容易地跟蹤藥品。EPC 技術使用RFID 標簽,標簽在供應鏈的源頭就會被放在藥瓶、盒子、箱子或托盤上,由RFID 讀取器讀取。讀取器安置在碼頭的門上或者采用手持的形式。讀取器和標簽在整個供應鏈中始終連接并傳遞信息[9]。

從制造商開始托運產品,最初的數據便保存在隨藥品的EPC及制造商的數據庫中。這些數據至少包括原材料源、制造數據、制造地點和這批貨物的數據。這批貨物首先應到總經銷商,總經銷商核實這批貨物并最終轉運給第二層經銷商。第一總經銷商將信息添加到系譜中,這些信息至少包括貨物的來源、經銷商名稱、質量、包裝尺寸、位置、貨物的接收信息以及辨別貨物真?zhèn)蔚淖C實信息(數字簽名)。當產品轉運到下一經銷商時,系譜的信息被類似地錄入,然后再傳到下一經銷商。特別是,它將包括貨物的有效信息證實、貨物的信息、儲藏條件、新的數量,以及因為最初的貨物批次將會被拆封,并重新打包發(fā)往不同的目的地的打包信息[9]。

對于一個藥品庫存系統(tǒng),其系統(tǒng)結構可由如下部分組成:

(1) 硬件主要包括帶標簽藥品、天線、出入庫讀寫器、分流讀寫器、手持讀寫器。

(2) 軟件即后臺管理系統(tǒng)。系統(tǒng)結構平面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結構平面圖

藥品的入庫或出庫要經過出入庫讀寫器。倉庫按照藥品的分類分成C1,C2,C3等幾個區(qū)域,每個倉庫對應一個藥品RFID分流讀寫器,當讀寫器檢測到經過的藥品對應于該倉庫時,就把該藥品分流到該倉庫,對于無法識別的藥品最終需要人工處理。最后所有的數據都經由讀寫器傳送到后臺管理軟件。

3.2 系統(tǒng)功能模塊及其實現平臺

藥品庫存管理系統(tǒng)主要完成藥品的進出管理,并能夠快捷方便地查詢庫存的狀態(tài)和藥品的保質期。鑒于這些基本功能的考慮,系統(tǒng)的功能模塊設計如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊

該系統(tǒng)為基于B/S的藥品庫存管理系統(tǒng),實現平臺是:Visual Studio 2005+SQL Server 2005;操作系統(tǒng)為:Microsoft XP2;實現工具為C#和。

3.3 軟件系統(tǒng)部分功能界面

軟件系統(tǒng)的部分界面如圖4,圖5所示。

圖4 系統(tǒng)登陸窗口

4 結 語

藥品安全與人們身體健康息息相關,與RFID技術結合起來,形成更加健壯的藥品安全供應鏈。本文在綜圖5 庫存缺貨查詢界面

合介紹RFID的基礎上,分析RFID技術在醫(yī)療及藥品管理中的應用,并針對藥品的管理與安全方面設計了藥品庫存管理軟件系統(tǒng)。它對藥品庫存的高效管理以及藥品的安全管理有一定的指導意義。

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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(xié)議進行信息交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)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(tǒng)）的接口，它與行業(yè)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(tǒng)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(fā)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(fā)送出去，如果標簽自身有電源標簽就會主動發(fā)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(tǒng)，最后由中央信息系統(tǒng)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(tǒng)組成

RFID系統(tǒng)有標簽、閱讀器、Internet，服務器、中間軟件和計算機數據庫系統(tǒng)。系統(tǒng)通過閱讀器發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)中起著關鍵性的作用，它是整個系統(tǒng)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(zhí)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(fā)而開發(fā)的中間件，中間件是一個軟件，它可以接受客戶端發(fā)送的請求，可以同時對多個讀寫器進行操作，進行并發(fā)處理，并且可以連接一個或者多個后端軟件應用系統(tǒng)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(yè)系統(tǒng)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(xié)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(yè)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(yè)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(tǒng)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(yè)倉儲管理系統(tǒng)的數據庫中，對電子標簽管理信息、發(fā)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(tǒng)應用示例

港口集裝箱RFID技術的應用，RFID應用系統(tǒng)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(qū)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(tǒng)；第三部分集裝箱信息實時交換系統(tǒng)，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(fā)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(fā)出的無線電波特定頻段的能量，或由電子標簽主動發(fā)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(tǒng)（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(tǒng)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(tǒng)。

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(huán)境變化，保養(yǎng)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(tǒng)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(yè)得以應用，未能建立完整的產業(yè)鏈，而在超級市場等零售業(yè)界，更只是在實施試點項目，未能形成普遍的氣候。

4 rfid系統(tǒng)優(yōu)勢

rfid標簽全面取代條形碼后，能帶來更多的便利、快捷、創(chuàng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)

自動計費系統(tǒng)連接物聯網和超市內部的數據庫，待系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(yōu)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(yè)、產品倉儲中、配送中心、門禁管理中、產品防偽中、制造業(yè)中、生產物流實驗系統(tǒng)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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