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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(xiàn)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)。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(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)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?nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經(jīng)過這個區(qū)域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)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(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后，解碼并進行錯誤校驗來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計算機網(wǎng)絡。簡單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數(shù)，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(jù)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(nèi)保存的數(shù)據(jù)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(shù)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(nèi)保存的數(shù)據(jù)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(jù)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(shù)據(jù)所花費的時間遠大于讀取數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)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(diào)制方式
根據(jù)調(diào)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(shù)據(jù)給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)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(nèi)的射頻卡。
目前使用的多數(shù)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(nèi)。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(xiàn)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(chǎn)品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)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(chǎn)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(diào)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(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。
據(jù)有關權威數(shù)據(jù)顯示，射頻識別產(chǎn)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(jīng)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(xiàn)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(jīng)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(jié)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(chǎn)。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(chǎn)，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(jié)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(jīng)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(nèi)，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(nèi)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(jù)估計每年消耗60億套。
4.2商品生產(chǎn)銷售領域
(1)生產(chǎn)線自動化
用RFID技術在生產(chǎn)流水線上實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進生產(chǎn)方式，節(jié)約了成本。舉個例子以說明在生產(chǎn)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(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的。用戶可以從上萬種內(nèi)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(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。
(3)產(chǎn)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(nèi)存，可以儲存、修改與產(chǎn)品有關的數(shù)據(jù)，利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產(chǎn)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(xiàn)金交易?，F(xiàn)金交易不方便也不安全，還容易出現(xiàn)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(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(jié)束時間，不會出現(xiàn)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(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時，每個參賽選手將會有一個準確的結(jié)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(shù)不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當?shù)呢斦杖?。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現(xiàn)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(nèi)，高速公路自動收費系統(tǒng)將有數(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)，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(cè)的條碼，現(xiàn)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(nèi)裝的物品信息。
目前，射頻自動識別系統(tǒng)的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯(lián)網(wǎng)啟用車次車號自動識別系統(tǒng)，為自備車企業(yè)、合資鐵路和地方鐵路實現(xiàn)信息化智能運輸管理提供了重要良機。
摘要：射頻識別技術在醫(yī)療方面的應用逐漸成為現(xiàn)實，在未來的數(shù)年內(nèi)，像射頻識別技術這樣的自動識別技術將被寄予厚望，因為它們孕育著更大的創(chuàng)新。
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(xiàn)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。
2 0 世紀8 0 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，以達到識別并交換數(shù)據(jù)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(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E E P R O M 用來儲存識別碼或其它數(shù)據(jù)。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?？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、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(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。
射頻識別技術在醫(yī)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(yī)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(guī)模的零售業(yè)，這種提供準確數(shù)據(jù)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(yōu)勢，射頻識別技術采用的標記系統(tǒng)，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(nèi)存，可以儲存、修改與產(chǎn)品有關的數(shù)據(jù)、利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機、電視等等產(chǎn)品上都可使用。美國的制藥企業(yè)開始在美國使用該技術，生產(chǎn)過程中在每樣產(chǎn)品上封裝入射頻卡，卡上記載了唯一的產(chǎn)品號。批發(fā)商、零售商用廠家提供的讀寫器就可以嚴格檢驗產(chǎn)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(yī)院供應鏈的藥物和醫(yī)藥設備的管理。事實上許多醫(yī)院都有配置射頻識別系統(tǒng)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(yōu)勢
患者首先感受到在急救車上使用射頻識別系統(tǒng)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(zhí)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(tǒng)相比，射頻技術將通過減少掃描次數(shù)而改進功效，從而最終提高接待患者的質(zhì)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(yī)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?；颊弑环峙涞臉擞浭菆?zhí)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(yī)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(jīng)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(jù)。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(jié)合的方法。隨著醫(yī)療復雜程度的日益提高，以及患者和醫(yī)院對醫(yī)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?！吧漕l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?！睂＜艺f，“例如，患對藥物產(chǎn)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?！?/p>
全天候跟蹤
被分配這種標記的患者和醫(yī)務人員現(xiàn)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(nèi)在的利益。使用這個系統(tǒng)，在緊急關頭，可以輕松地在附近找到合適的臨床醫(yī)生。
射頻識別技術能幫助提高藥物目錄的功效性以及醫(yī)療衛(wèi)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(chǎn)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(jié)合數(shù)據(jù)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(zhí)行錯誤的治療程序。系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(yī)療界已經(jīng)開始普遍使用了。每個產(chǎn)科病房都有一項射頻識別技術系統(tǒng)固定識別卡。識別系統(tǒng)像門鎖一樣有許多使用的形式。新的功能如定位醫(yī)務人員和患者的進展是非常令人激動；其它類型的室內(nèi)配置和定位系統(tǒng)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(zhí)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(yī)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?！痹诿绹t(yī)療保險補償在下降，許多醫(yī)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(tǒng)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(jié)果。美國的先驅(qū)案例——在幼兒安全操作系統(tǒng)和操控設備上使用射頻識別技術，經(jīng)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(yī)療設備上已有很大收益，醫(yī)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(xiàn)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(fā)生了變化。例如醫(yī)療事故高額賠付，適當?shù)厥褂镁_的技術就可以減少或消除醫(yī)療事故的發(fā)生，這為降低醫(yī)療成本帶來不可忽視的作用?！搬t(yī)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(shù)相當驚人?！盨rini 說，“如果有了重大醫(yī)療事故的影響，就知道投資一個可靠系統(tǒng)的價值了?！?/p>
在病例中，保證診療的準確性，避免不利結(jié)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(yī)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(jié)置換和心房脈沖產(chǎn)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(fā)者在努力降低成本，開展創(chuàng)新的支付結(jié)構等。例如，由W a v e f o r m 提供的定金基數(shù)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(yōu)勢。在實際運用中，如果現(xiàn)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(jīng)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(shù)據(jù)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(yōu)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(xiàn)在人們已經(jīng)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(zhàn)就是射頻識別技術的發(fā)展步驟。標記在變小，讀卡機更復雜，內(nèi)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?！皼]人愿意為他人做嫁衣。但人們愿意看到此項技術的優(yōu)勢特性和穩(wěn)定性?！盝ay Srini 說，“企業(yè)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?！?/p>
這些顧慮，經(jīng)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(yī)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(xiàn)在憂慮仍然存在，但患者看上去已經(jīng)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?？傊?，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
實際上，射頻識別技術在醫(yī)療方面的應用逐漸成為現(xiàn)實，在未來的數(shù)年內(nèi)，像射頻識別技術這樣的自動識別技術將被寄予厚望，因為它們孕育著更大的創(chuàng)新。美國專家認為應該加快射頻識別技術的應用，他們認為在對條形碼的更換上可以稍慢一點，但在其它方面如傳染病的控制，應該加速射頻識別技術的應用，因為在識別傳染病患者接觸過的物體而預防醫(yī)院內(nèi)感染等方面射頻識別技術會起到重要作用。所以可以確定這是一個有著良好前景的技術。英國的專家也認為射頻識別技術在醫(yī)療方面起到重要的作用是毫無疑問的，只是時間的問題。他們認為只是由于英國的醫(yī)療機構對接受新技術方面反映遲鈍，才導致不能那么快地接受射頻識別技術。
關鍵詞：射頻識別技術；身份驗證；IC卡；智能
中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02
1 引言
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別技術[1]，俗稱電子標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，具有簡單，快捷，方便的特點。本文使用了其最基本的識別驗證功能，配合FASTRAX終端來實現(xiàn)車載司機的身份合法性，提高了車輛的安全使用性。
2 RFID系統(tǒng)的基本組成及特點
基本的RFID系統(tǒng)由電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）、天線（Antenna）和邏輯處理終端幾部分組成[1]。如圖1所示。
圖1 身份識別驗證系統(tǒng)原理圖
電子信息卡也稱為智能標簽，由IC芯片和無線通信天線組成的超微型的小標簽，其內(nèi)置的射頻天線用于和閱讀器進行通信。閱讀器：閱讀器又稱讀頭、讀寫器等，它在RFID系統(tǒng)中扮演著重要的角色，主要負責與電子標簽的雙向通信，同時接受來自主機系統(tǒng)的控制指令。閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。
3 RFID身份驗證系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)的設計
在本系統(tǒng)中，選擇MIFRAE 1K做為電子標簽[2-3]，讀卡器選擇ACS公司的ACR122S讀寫器，支持ISO14443無線射頻卡通信協(xié)議，適用于MIFARE 1K通信操作，并且提供了LED，蜂鳴器用于配合驗證身份，此外利用其RS232接口與FASTRAX進行驗證通信，系統(tǒng)物理結(jié)構如圖2所示。
圖2 身份識別驗證系統(tǒng)物理結(jié)構部分
3.2 身份識別系統(tǒng)認證協(xié)議設計
無線射頻技術的安全性至關重要，因此讀卡器和電子標簽之間的認證流程和通信安全性需要特別設計，本文采取的認證機制運用了讀卡器和標簽的互相認證。在這種認證機制中，讀卡器與電子標簽卡在出廠設置時都會存儲一個公共的認證密鑰K，并認為這個公鑰是安全的，此公鑰用于計算隨機通信密鑰，每次通信交易的密鑰都會有所區(qū)別，無法被其他設備所復制。其機制流程如圖3所示。
圖3鑒別機制[4-6]
鑒別機制的執(zhí)行過程如下：
（1）讀卡器向射頻卡發(fā)送認證請求命令。
（2）信息卡返回初步認證數(shù)據(jù)。
（3）讀卡器接收響應后，產(chǎn)生隨機數(shù)A并且和公共密鑰K加密運算用形成公鑰信息發(fā)送給射頻卡。
（4）信息卡接收到讀卡器的公鑰與已有的公鑰比較，相同則解密隨機數(shù)A并產(chǎn)生隨機數(shù)B，用公共密鑰和B進行加密形成二次認證數(shù)據(jù)發(fā)送給讀卡器；不相同則認證失敗。
（5）讀卡器成功接收后將接收的二次驗證信息利用隨機數(shù)B運算產(chǎn)生的數(shù)據(jù)再一次發(fā)送給信息卡，并用公共密鑰解密，解析出隨機數(shù)A′并與之前的隨機數(shù)A對比，相同則認證成功；否則認證失敗。
4 結(jié)語
RFID射頻識別是一種非接觸式的新型認證技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)。作為身份認證技術非常合適，在這里我們將其運用到了交通運輸領域，方便和安全的控制了車輛引擎的工作狀態(tài)，便于公司對駕駛員和車輛的管理。本文僅給出了其中的一個應用，以供參考。
參考文獻：
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關鍵詞：射頻識別； 電子標簽； 電子監(jiān)管； 樣品跟蹤
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(chǎn)品供應鏈管理和質(zhì)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(xiàn)代化的需求。經(jīng)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(nèi)初步實現(xiàn)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(nèi)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(xiàn)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(zhì)量信息。同時，其在流轉(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)、檢測到處理的全過程動態(tài)信息，來實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)容器：周轉(zhuǎn)箱和周轉(zhuǎn)盒。周轉(zhuǎn)盒用來盛放需要檢驗的食品樣品；周轉(zhuǎn)箱則用來裝已制好樣的周轉(zhuǎn)盒，每個周轉(zhuǎn)箱的最大容量為12個周轉(zhuǎn)盒。其業(yè)務流程及數(shù)據(jù)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(nèi)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(zhuǎn)盒，并同時往RFID標簽內(nèi)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(zhuǎn)箱內(nèi)，即完成樣品周轉(zhuǎn)箱的生成操作，實現(xiàn)了樣品、周轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wǎng)絡通信層（實現(xiàn)信息的網(wǎng)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(jù)RFID獲取的數(shù)據(jù)資源，建立相應的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫，基于寫入、存儲在電子標簽內(nèi)的原始數(shù)據(jù)為基表，分別建立包括樣品信息表、周轉(zhuǎn)箱信息表、樣品狀態(tài)信息表、周轉(zhuǎn)箱狀態(tài)信息表、檢驗庫信息表等數(shù)據(jù)表?？紤]到系統(tǒng)的友好性與兼容性，基于.NET平臺，采用C#實現(xiàn)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(shù)，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(zhuǎn)箱編號；同時，將樣品編號寫入樣品電子標簽內(nèi)；
② 入庫：讀取周轉(zhuǎn)箱、樣品標簽內(nèi)信息，與數(shù)據(jù)庫內(nèi)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(jù)查詢的檢驗樣品貨位信息，取出樣品去檢驗；
④ 留樣或銷毀：檢驗完成，讀取樣品信息，點擊界面“自動分配貨位”按鈕將樣品入庫留樣，或者直接銷毀。
關鍵詞：RFID；自動識別；電子標簽；接口協(xié)議
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(xiàn)象，在20世紀80年代飛速發(fā)展，由于這項技術具有自動識別的能力，今年來發(fā)展也很迅猛。其技術的發(fā)展已經(jīng)趨于多功能化。目前，多種已經(jīng)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(qū)別的，例如：核心工作原理、電磁波的工作頻率和整個系統(tǒng)的技術特點以及系統(tǒng)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(tǒng)由以下三部分組成，即電子標簽、讀寫設備和后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。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(nèi)部沒有供電電源。這種電子標簽依靠接收到的電磁波驅(qū)動內(nèi)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(fā)射出來的。如果電子標簽接收到的信號強度足夠，就可以驅(qū)動內(nèi)部電路向讀寫設備發(fā)送數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)[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(xiàn)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(fā)射的電磁波來驅(qū)動內(nèi)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(chǎn)生數(shù)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(fā)生反射無法傳送到讀寫設備。半主動式標簽的結(jié)構與被動式標簽類似，但是在內(nèi)部多了一個微型電池給內(nèi)部集成電路供電使得集成電路處于正確得工作狀態(tài)[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(nèi)部具有微小內(nèi)部電源給內(nèi)部集成電路供電并且產(chǎn)生對外電磁波以被讀寫設備接收。由于內(nèi)部獨立電源產(chǎn)生的電磁波信號強度足夠，主動式標簽具有較長的發(fā)送距離和較大的存儲容量來存儲讀寫設備發(fā)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(guī)模集成電路處理器芯片和發(fā)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(fā)送的電磁波信號。除此之外還有讀寫器和后臺服務器系統(tǒng)。
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(yōu)點很多，如存儲容量大，發(fā)射距離長，信息安全度高，適應環(huán)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(chǎn)成本高，但是隨時技術的發(fā)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(chǎn)成本就可大幅降低
3 結(jié)束語
射頻識別技術今年來成為了物聯(lián)網(wǎng)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(fā)展，微型智能電子標簽得到了發(fā)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(fā)展創(chuàng)造條件。被動式電子標簽沒有電池，由接收讀寫器發(fā)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(yōu)點[5]。 物聯(lián)網(wǎng)技術中，RFID可以對物體實現(xiàn)透明化追蹤、通信與管理，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基本技術。RFID與智能網(wǎng)絡等技術相結(jié)合，可以實現(xiàn)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(xiàn)人與物、物與物的溝通對話，最終構成聯(lián)通萬事萬物的物聯(lián)網(wǎng)。
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關鍵詞：射頻識別技術；船閘自動排隊管理系統(tǒng)；具體應用
從本質(zhì)上講，射頻識別（RadioFrequencyIdentification,RFID）應當屬于新型的自動化技術，借助此項技術可以輔助自動化的船閘管理。目前的狀態(tài)下，很多企業(yè)都在嘗試在水閘泵站的日常管理中引入射頻識別的措施，以此來提升船閘管理與泵站管理流程的信息化、規(guī)范化與標準化，確保獲得更好的通航效益[1]。相比于人工排隊，船閘自動排隊系統(tǒng)建立于射頻識別的前提下，針對各個時間段的船閘通航都能予以適當安排，進而保證最根本的通航效率。必要時借助射頻識別的措施還能預測實時性的流量，對此開展全程性的自動化監(jiān)控。由此可見，船閘通航中的船閘排隊系統(tǒng)有必要運用射頻識別來實現(xiàn)全面改進，針對通航資源予以優(yōu)化配置。
1射頻識別指技術原理分析
具體來講，射頻識別指的是在電磁場或者交變磁場的輔助下，借助射頻信號來判斷特定的信息。因此，射頻識別最典型的特征就在于不必接觸識別對象，同時也具有自動性的特征。在射頻信號的輔助下，針對特定對象就能進行判斷和辨別，運用上述措施來獲取精準度較高的結(jié)論與數(shù)據(jù)[2]。在全過程的射頻識別中，操作人員都不必加以干預；即便處在惡劣狀態(tài)下，通過射頻識別也能獲得實時性的信息結(jié)論。一般來講，射頻識別系統(tǒng)都要配備射頻的電子標簽，此外不能缺少閱讀器作為輔助。針對特定類型的電子信息或者電子數(shù)據(jù)，都能將其保留于電子標簽，以此來判斷特定對象的基本特征。具體在操作時，技術人員可以把待測物品與電子標簽結(jié)合在一起，在此前提下就能獲得精準度較高的電子標記[3]。此外，電子標簽應當連接于閱讀器，對于實時性的指令進行傳輸。閱讀器一旦發(fā)出了指令，電子標簽就能對其進行鑒別，然后將其返回至閱讀器。因此可以得知，無接觸式的射頻識別構成了新型的識別技術模式；在空間耦合的狀態(tài)下，針對特定的射頻信號就能進行相應的調(diào)制處理以及解調(diào)處理。從現(xiàn)狀來看，射頻識別可以運用多樣化的電子標簽作為輔助。然而實質(zhì)上，如果要順利完成射頻識別的全過程，那么前提在于設置特定的工作頻率與閱讀距離。在電磁場耦合的作用下，針對天線尺寸與天線外形都要進行相應的設計。在這其中，標簽芯片或者線圈可以構成電子標簽，此類標簽可以用來存儲信息并且實現(xiàn)無線收發(fā)的功能。因此從技術原理來講，實現(xiàn)射頻識別的核心與關鍵應當落實于電子標簽，在此基礎上才能因地制宜設計閱讀器。
2船閘自動排隊管理系統(tǒng)運用射頻識別技術的必要性
從基本特征來講，射頻識別指的是借助空間耦合效應下的射頻信號來完成自動化的識別信息，因此具備非接觸的特征。自動化的船閘排隊管理具有更大的系統(tǒng)流量，對于各項設備之間的沖突可以進行有序消除。為了從根源上避免出現(xiàn)沖突，系統(tǒng)配置了防止沖突的各種措施與技術方案，在較短的時間段就能讀取超過200個的射頻標簽。在瞬時的狀態(tài)下，系統(tǒng)一般來講都能達到200km/h或者更快的移動時速。除了上述性能之外，射頻系統(tǒng)還表現(xiàn)為更好的可靠性與防干擾性。系統(tǒng)即便處在較高溫度的環(huán)境中，也能正常進行運轉(zhuǎn)。針對現(xiàn)場附近的多種干擾源都能進行全面的防控，并且不會傷害到人體。在人工調(diào)度船閘通航的傳統(tǒng)模式下，船閘調(diào)度不能缺少人工指揮。然而實質(zhì)上，人工指揮操控下的船閘通航實效性并不好，因此有待進行優(yōu)化與改進。在現(xiàn)階段的船閘管理中如果能引入自動化的射頻識別，就可以獲得更好的船閘通航效益，節(jié)省了船閘排隊管理消耗的時間。
3具體的技術運用
3.1系統(tǒng)構成
船閘自動排隊的射頻識別系統(tǒng)應當配備有源的射頻標簽作為電子標簽，對此增設防止挪用與防止拆卸的相關措施。在標準串口的輔助下，系統(tǒng)后臺與以太網(wǎng)就能連接射頻設備。船舶設有電子標簽，具體在通航過程中，閱讀器在間隔很遠的距離就能獲知實時性的船舶數(shù)據(jù)與航道信息。閱讀器負責讀取信息并且識別數(shù)據(jù)，而系統(tǒng)上位機最基本的功能在于處理并且分析相關數(shù)據(jù)，然后將其運用于船舶排隊管理中[4]。從穩(wěn)定性的角度來講，對于整個系統(tǒng)都有必要配置專用性的監(jiān)控平臺，在監(jiān)控平臺上還應當配置服務器。為了節(jié)省系統(tǒng)設計的整體成本，可以選擇在監(jiān)控平臺的位置上直接布置服務器，而不必增設額外的裝置。此外，語音系統(tǒng)設有專用的智能引擎，因此可以自動播出實時性的數(shù)字語音。遇到緊急狀況，系統(tǒng)還能播出報警性的語音。
3.2系統(tǒng)功能
目前的狀態(tài)下，如果能在船閘排隊管理中運用新型的射頻識別技術，就可以構建多層次的射頻監(jiān)控系統(tǒng)。具體來講，借助視頻監(jiān)控的方式可以收集實時性的水情信息，針對船閘在各個時間段的運行狀況都能予以明確。實質(zhì)上，射頻識別運用于船閘監(jiān)控的關鍵點應當包括閘門開關與水位的狀態(tài)。射頻讀取器可以用來收集精確信息，在船閘隊列中送入有源數(shù)據(jù)。此外，自動化系統(tǒng)還設有基礎性的數(shù)據(jù)庫，然后借助終端屏就可以顯示較高精確度的電子數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)來源于基礎數(shù)據(jù)庫。智能語音系統(tǒng)通?？梢陨删_的語音信息，然后自動進行語音的播放。在船閘排隊的過程中，系統(tǒng)每隔特定的時間段就能生成警告信息以及其他信息，在此基礎上自動完成語音播出。LED屏可以顯示實時性的通航信息，其中涉及警告性的信息。在多媒體的輔助下，顯示屏就能展示各個時間段生成的船閘通航信息，而多媒體一般來講都包含了視頻類、圖片類與文字類的相關信息[5]。船閘排隊管理應當體現(xiàn)智能化的特征，針對停留等待的船舶能否進入隊列中進行精確的判斷[6]。具體在判斷時，智能化系統(tǒng)還需密切結(jié)合天文潮數(shù)據(jù)、閘門狀況以及現(xiàn)場水位，通過綜合判斷才能獲知最大化的閘室面積。由此可見，船舶如果要依次進入閘室系統(tǒng)，那么有必要將其控制于特定的深度與高度范圍內(nèi)。作為船閘排隊的管理人員，針對上述要素也要予以全方位的考慮，然后優(yōu)化各個船只的排序。通過屏幕顯示的方式，語音系統(tǒng)就能播放精確的船閘信息。
4結(jié)語
目前的狀態(tài)下，很多船閘通航系統(tǒng)仍沿用人工管理，技術人員對此有必要進行調(diào)整。未來在實踐中，與射頻識別密切相關的自動化管理還需加以改進，因地制宜選擇適當?shù)募夹g措施并且服務于船閘通航的順利性。由此可見，在船閘自動排隊的過程中運用射頻識別作為管理輔助，有助于提升船閘管理的整體效能，因此值得在現(xiàn)階段的船閘管理中推廣運用。
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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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)。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(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)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?nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經(jīng)過這個區(qū)域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)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(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后，解碼并進行錯誤校驗來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計算機網(wǎng)絡。簡單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數(shù)，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(jù)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(nèi)保存的數(shù)據(jù)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(shù)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(nèi)保存的數(shù)據(jù)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(jù)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(shù)據(jù)所花費的時間遠大于讀取數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)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(diào)制方式
根據(jù)調(diào)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(shù)據(jù)給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)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(nèi)的射頻卡。
目前使用的多數(shù)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(nèi)。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(xiàn)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(chǎn)品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)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(chǎn)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(diào)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(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。
據(jù)有關權威數(shù)據(jù)顯示，射頻識別
產(chǎn)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(jīng)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(xiàn)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(jīng)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(jié)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(chǎn)。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(chǎn)，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(jié)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(jīng)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(nèi)，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(nèi)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(jù)估計每年消耗60億套。
4.2商品生產(chǎn)銷售領域
(1)生產(chǎn)線自動化
用RFID技術在生產(chǎn)流水線上實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進生產(chǎn)方式，節(jié)約了成本。舉個例子以說明在生產(chǎn)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(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的。用戶可以從上萬種內(nèi)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(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。
(3)產(chǎn)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(nèi)存，可以儲存、修改與產(chǎn)品有關的數(shù)據(jù)，利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產(chǎn)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(xiàn)金交易?，F(xiàn)金交易不方便也不安全，還容易出現(xiàn)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(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(jié)束時間，不會出現(xiàn)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(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時，每個參賽選手將會有一個準確的結(jié)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(shù)不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當?shù)呢斦杖?。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現(xiàn)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(nèi)，高速公路自動收費系統(tǒng)將有數(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)，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(cè)的條碼，現(xiàn)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(nèi)裝的物品信息。
目前，射頻自動識別系統(tǒng)的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯(lián)網(wǎng)啟用車次車號自動識別系統(tǒng)，為自備車企業(yè)、合資鐵路和地方鐵路實現(xiàn)信息化智能運輸管理提供了重要良機。
RFID是射頻識別技術的英文(Radio Frequency Identification)的縮寫，射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。
無線射頻識別技術(RFID)已經(jīng)成為一個很熱門的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預測，RFID技術市場將在未來五年內(nèi)在新的產(chǎn)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(tǒng)、資料庫程序、商業(yè)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)展，開始了一些應用嘗試。
1970-1980年：射頻識別技術與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種射頻識別技術測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應用。
1980-1990年：射頻識別技術及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段，各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)。
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(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識別產(chǎn)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(chǎn)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(fā)展，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應用行業(yè)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(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應用。
三、無線射頻識別技術
RFID系統(tǒng)的組成及其工作原理
RFID系統(tǒng)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(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)（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(fā)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(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)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(fā)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(fā)往電子標簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機。數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲及管理、對卡進行讀寫控制等。
RFID系統(tǒng)的工作原理如下：閱讀器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號上經(jīng)天線向外發(fā)送，進入閱讀器工作區(qū)域的電子標簽接收此脈沖信號，卡內(nèi)芯片中的有關電路對此信號進行調(diào)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(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過卡內(nèi)天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對接收到的信號進行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理；若為修改信息的寫命令，有關控制邏輯引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEPROM中的內(nèi)容進行改寫，若經(jīng)判斷其對應的密碼和權限不符，則返回出錯信息。
在RFID系統(tǒng)中，閱讀器必須在可閱讀的距離范圍內(nèi)產(chǎn)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(qū)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(fā)射30W的功率將使閱讀區(qū)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(jù)電子標簽工作頻率的不同通?？煞譃榈皖l（30kHz～300kHz）、中頻（3MHz～30MHz）和高頻系統(tǒng)（300MHz～3GHz）。RFID系統(tǒng)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(tǒng)特點是電子標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)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(shù)的門禁控制、校園卡、煤氣表、水表等；中頻系統(tǒng)則用于需傳送大量數(shù)據(jù)的應用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng)的特點是電子標簽及閱讀器成本均較高，標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)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(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)中應用。
根據(jù)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(shù)據(jù)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(jù)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(nèi)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(fā)出的微波信號后，利用閱讀器發(fā)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(fā)射距離受限制，一般是幾十厘米，且需要閱讀器的發(fā)射功率大。
根據(jù)電子標簽調(diào)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(fā)送數(shù)據(jù)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(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用閱讀器讀寫器的載波調(diào)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(xiàn)對物體的識別。這是一項應用前景非常廣泛的網(wǎng)絡技術，它實現(xiàn)了網(wǎng)絡與物理世界的聯(lián)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(xiàn)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(lián)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(shù)據(jù)，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(fā)現(xiàn)。
五、無線射頻識別技術發(fā)展存在的問題
RFID技術發(fā)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(jīng)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(chǎn)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(yè)的人力需求，這將可能導致員工的失業(yè)，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(jié)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(tǒng)一的頻率。歐洲RFID系統(tǒng)發(fā)射的是一種頻率，美國發(fā)射的是另一種頻率。另外，無線電波的發(fā)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(fā)成本，商業(yè)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(shù)據(jù)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(lián)合會也發(fā)起了捍衛(wèi)個人數(shù)據(jù)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(yè)可以用來隨時隨地監(jiān)控員工或消費者的行為。
批評者是否夸大了RFID的負面影響還有待質(zhì)疑，事實上目前RFID芯片的無線電波發(fā)射范圍還很有限。
關鍵詞:RFID現(xiàn)代物流管理智能化物流管理
射頻識別技術是無線通信IC和天線所構成的組件的通稱。它的成品有著各式各樣的形狀和大小,不過其基本的卡片型、硬幣型及有印刷天線的紙張等,不過其基本的功能卻是一樣的,只要配搭專用的讀寫器(READER/WRITER),就可以從外部讀取或?qū)懭胄畔ⅰ?/p>
但這種僅能提供單一功能的RFID,卻扮演了實現(xiàn)ubiquitoous(網(wǎng)路無所不在)社會的牽線者,正牽起一股狂大的旋風。服飾業(yè)、食品業(yè)、物流業(yè)等許多業(yè)界已開始認真思考以此項技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的條形碼系統(tǒng)。在歐美各國,包括了美國的WalMart、英國的特易購Tesco、德國的Metro等大型的連鎖式零售企業(yè),都以提升公司內(nèi)部物流系統(tǒng)的效率為目標,相繼宣布未來將在2005-2006年間,正式采用RFID系統(tǒng)。
由此可見,無線射頻識別技術已經(jīng)在全球的零售業(yè)界掀起了一股旋風,而與其休戚與共的現(xiàn)代物流業(yè),當然也不可避免地卷入了這一旋渦。
現(xiàn)代智能化物流管理
現(xiàn)代的物流,是以物流企業(yè)為主體、以第三方物流配送服務為主要形式、由物流和信息流相結(jié)合的、涉及供應鏈全過程的現(xiàn)代物流系統(tǒng)。在信息化時代里面,隨著網(wǎng)絡技術、電子商務、交通運輸和管理的現(xiàn)代化,現(xiàn)代物流配送也將在運輸網(wǎng)絡合理化和銷售網(wǎng)絡系統(tǒng)化的基礎上,實現(xiàn)整個物流系統(tǒng)管理的電子化及信息化,配送各環(huán)節(jié)作業(yè)的自動化和智能化,從而進入以網(wǎng)絡技術和電子商務為代表的物流配送的新時期。
此外,現(xiàn)代物流表現(xiàn)為企業(yè)生產(chǎn)與運輸一體化的供應鏈管理與服務。其中貨物運輸所需的成本、時間及貨物在途的狀態(tài)控制是整個供應鏈管理過程中的重要環(huán)節(jié)。而將射頻識別技術RFID與現(xiàn)代的物流管理相結(jié)合,將會極大地提升物流管理各個環(huán)節(jié)的智能化水平和服務水平,其勢必成為21世紀現(xiàn)代物流發(fā)展的不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。
射頻識別技術的技術優(yōu)勢分析
傳統(tǒng)的自動識別技術的主要功能是提供關于個人、動物、貨物和商品的區(qū)別于他物的相關信息。在當今的服務領域、在商品銷售與后勤分配領域、以及在商業(yè)部門、在生產(chǎn)企業(yè)和材料流通等領域自動識別技術己得到了快速的普及和應用。
條形碼技術,曾在識別系統(tǒng)領域引起了一場革命并得到了廣泛的應用。但是現(xiàn)在這種技術在許多場合已經(jīng)不能滿足人們的需要了。條形碼雖然很便宜,但它的存儲能力小、不能改寫等的缺點均限制了它在自動識別領域的應用。
在這樣特殊的歷史背景底下,在我們對大存儲量信息載體和無線信息交換方式的需求下面,RFID技術應運而生。而要把自動識別技術與現(xiàn)代的物流管理相結(jié)合,在技術的實際應用當中提高物流管理的效率和效益,RFID技術較之以傳統(tǒng)的識別技術,具有其自身獨特的技術優(yōu)勢(見表1):
射頻識別技術的應用優(yōu)勢分析
無論是傳統(tǒng)的管理方式,還是現(xiàn)代更強調(diào)智能化的管理方式,物流管理的最終目標都是要通過向商品流通過程當中不同的對象提品或服務以換取利潤。因此,商品從生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)搅魍?這一完整的物流管理的流程里面,RFID智能射頻識別技術的應用,能幫助我們在其中不同的范圍或領域內(nèi)改進業(yè)務
的效率和效益,這具體表現(xiàn)在以下幾個方面:
零售領域
無論是一包糖果,還是一臺冰箱或者電視機,在外包裝上加印規(guī)范的條形碼,已經(jīng)是絕大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)過程中一個常規(guī)的步驟。在商品流通企業(yè),例如大型超市,店員通過掃描條形碼來結(jié)賬和統(tǒng)計庫存也是司空見慣的一個場景。
然而,這一場景可能很快要成為歷史,產(chǎn)品包裝上的條形碼可能將要消失,而由加貼或者隱藏在包裝內(nèi)的智能識別標簽(RFID)取而代之。RFID的應用,將使企業(yè)的產(chǎn)品和商品信息統(tǒng)計在無形中自動完成,大大提高運營效率。
物流運輸領域
在商品出貨運輸?shù)倪^程中,RFID系統(tǒng)可以指導和跟蹤貨物運輸?shù)椒诸惖牡攸c,通過實時收集的貨物信息,調(diào)度和分配運輸工具的有效工作時間。此外,它還能幫助我們完成諸如:集裝箱檢視、集裝箱分艙、內(nèi)裝貨物的核對和確認,以及發(fā)貨單打印等工作。
在該領域內(nèi)RFID的廣泛應用,能夠使得貨物運輸過程中人為參與因素大量地減少,籍此獲取更準確的貨物信息,實現(xiàn)貨物有效的在途控制。同時,進一步降低物流成本,提高生產(chǎn)效率。對管理者而言,就是可以隨時地監(jiān)控全局,更好地調(diào)整資源和勞動力的配置。
商品庫存領域
智能化的庫存管理,能夠幫助我們精確地監(jiān)控產(chǎn)品的流動情況,實現(xiàn)庫存狀況的實時控制,從而提高生產(chǎn)透明度和生產(chǎn)效率。
RFID技術的運用,能使我們通過無線射頻信息的收集而直接完成商品的入庫工作。貨物的實時位置和運動信息,都直接由RFID系統(tǒng)進行實時跟蹤,倉庫工作人員只需借助RFID的收發(fā)天線和讀寫器的幫助,即可把貨物的信息記錄入庫。同時,RFID系統(tǒng)還可以根據(jù)貨物標簽中所記錄的有關數(shù)量和體積等的信息,指示出最合適的倉儲位置,以達到倉儲空間的最優(yōu)化利用。而在貨物清點的過程當中,也可以通過自動跟蹤RFID標簽,極大地提高清點工作的透明度和效率。
生產(chǎn)領域
