序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇射頻識別技術(shù)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1射頻識別技術(shù)簡介

20世紀(jì)80年代，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)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(shù)進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術(shù)。

射頻識別技術(shù)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(shù)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(yīng)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(biāo)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(shù)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(biāo)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)。卡片內(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(dāng)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(dāng)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(luò)。簡單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復(fù)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(shù)的分類

射頻識別技術(shù)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(biāo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shù)發(fā)展?fàn)顩r

射頻識別技術(shù)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(shù)被廣泛應(yīng)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(lǐng)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(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。

據(jù)有關(guān)權(quán)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(shù)具有廣闊的市場前景。

4射頻識別技術(shù)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(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛。現(xiàn)在，射頻識別技術(shù)作為一種新興的自動識別技術(shù)，也將在中國很快地普及。

目前，我國的射頻識別技術(shù)在下列幾種應(yīng)用中發(fā)展前景較好。當(dāng)然，這里僅僅羅列了射頻識別技術(shù)應(yīng)用的一部分。任何一種技術(shù)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(lǐng)域

(1)門禁保安

將來的門禁保安系統(tǒng)均可應(yīng)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(fù)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(yīng)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(dāng)中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當(dāng)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(dāng)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(guān)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(guān)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(guān))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(lǐng)域

(1)生產(chǎn)線自動化

用RFID技術(shù)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(yīng)用RFID技術(shù)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(yīng)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(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，使用可重復(fù)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(wù)。

(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(guān)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(guān)的信息都能在計算機里查到。當(dāng)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(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢。防偽技術(shù)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(guān)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。現(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(lǐng)域

(1)畜牧管理

該領(lǐng)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(biāo)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(yīng)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(dāng)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(dāng)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(shè)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(yīng)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(dāng)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(zhǔn)確的結(jié)果。

4.4交通運輸領(lǐng)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(shù)最成功的應(yīng)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(dāng)?shù)呢斦杖?。RFID技術(shù)應(yīng)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(shù)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(yù)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(dǎo)，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(shù)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(shè)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。

篇（2）

射頻識別技術(shù)(RFID，Radio Frequency Identification)實際上是自動識別技術(shù)(AEI，Automatic Equipment Identification)在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展。該項技術(shù)的基本思想是，通過采用一些先進的技術(shù)手段，實現(xiàn)人們對各類物體或設(shè)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(jì)8 0 年代，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)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(shù)進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術(shù)。射頻識別技術(shù)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(shù)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(yīng)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(biāo)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(shù)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(biāo)等優(yōu)點。

射頻識別技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用日益增長。雖然這項技術(shù)逐漸被普遍采用，但患者真正享受這項技術(shù)仍然需要一個過程。射頻識別技術(shù)不僅在供應(yīng)鏈管理中得到應(yīng)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(shù)。

該技術(shù)能夠使多處標(biāo)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(zhǔn)確數(shù)據(jù)的技術(shù)使其可以為成批的貨物一次性掃描。將射頻識別技術(shù)應(yīng)用在防偽的領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢，射頻識別技術(shù)采用的標(biāo)記系統(tǒng)，迅速進入制藥市場，打擊了假藥的流通；防偽技術(shù)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(guān)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(shù)，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(yīng)鏈的藥物和醫(yī)藥設(shè)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(shù)帶來的安全與便捷。

臨床應(yīng)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(biāo)記的好處。急救車上有一系列的設(shè)備裝置和藥品，隨時準(zhǔn)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(yīng)的設(shè)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(wù)仍然很困難。

射頻識別技術(shù)的標(biāo)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(shù)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(biāo)記的唯一性，降低或消除醫(yī)療過失

射頻識別技術(shù)可以確保急救車、手術(shù)室和康復(fù)室中準(zhǔn)備工作的高效開展?；颊弑环峙涞臉?biāo)記是執(zhí)行射頻識別技術(shù)的關(guān)鍵，患者被標(biāo)記為獨特的代碼，在藥物治療和外科手術(shù)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(biāo)記，這項技術(shù)立刻可以識別，并糾正過來。

在美國已經(jīng)有關(guān)于用自動射頻識別技術(shù)檢查患者身份的案例，這將成為射頻識別技術(shù)應(yīng)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(shù)是最合適的，但射頻識別技術(shù)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(shù)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(shù)與條形碼相結(jié)合的方法。隨著醫(yī)療復(fù)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(shù)在運用中會越來越引人注目。

在藥物供應(yīng)鏈上使用射頻識別技術(shù)，也成為在患者中使用這項技術(shù)的強有力的理由。“射頻識別技術(shù)在患者藥物供應(yīng)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(yīng)，射頻識別技術(shù)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(biāo)記的患者和醫(yī)務(wù)人員現(xiàn)在逐步成為爭論的焦點，因為這種鑒定技術(shù)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(guān)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(shù)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(shù)芯片，提供了幼兒保護、資產(chǎn)追蹤、存取控制和預(yù)防錯亂的設(shè)備。這些設(shè)備在皮膚下采用無害標(biāo)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(biāo)記，目標(biāo)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(shù)啟動三步核實過程，核實患者身份、關(guān)鍵數(shù)據(jù)和相應(yīng)的手術(shù)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(shù)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(shù)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(wù)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(shù)有很好的投資回收率和健全的標(biāo)記技術(shù)，同時射頻識別技術(shù)的自動化進程，在忙碌的手術(shù)室里能提高工作效率。

關(guān)注成本

雖然在使用中，射頻識別技術(shù)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(shù)的主要問題。標(biāo)記的芯片十分昂貴，這將成為采用此技術(shù)最大的障礙。

對射頻技術(shù)的誤解

匹茲堡醫(yī)藥中心大學(xué)的Jay Srini 說：“人們需要藥物供應(yīng)鏈的自動化。此項目的意義要比標(biāo)記的成本重要的多?！痹诿绹?，醫(yī)療保險補償在下降，許多醫(yī)院大都建于二十年前，基礎(chǔ)建設(shè)要投資更新。在射頻識別技術(shù)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(shè)備上使用射頻識別技術(shù)，經(jīng)過了很長時期，才得到了回報。特效的射頻識別技術(shù)標(biāo)記用于醫(yī)療設(shè)備上已有很大收益，醫(yī)院不會浪費設(shè)備，不需要再購買或租用額外的設(shè)備。

早期廉價標(biāo)記的使用者，現(xiàn)在他們開始使用更昂貴的標(biāo)記了。因為它的投資回報率要比它本身的成本高得多?？紤]到最初的投資和操作成本，關(guān)于射頻識別技術(shù)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(dāng)?shù)厥褂镁_的技術(shù)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(xué)院關(guān)于不良藥物事件的報告指出，每年因不良藥物而導(dǎo)致的死亡人數(shù)相當(dāng)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(zhǔn)確性，避免不利結(jié)果是關(guān)鍵。推動使用射頻識別技術(shù)關(guān)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(shù)確實影響了成本，但必要的程序確保了患者的安危。標(biāo)記修復(fù)術(shù)和移植設(shè)備，像髖關(guān)節(jié)置換和心房脈沖產(chǎn)生器不需外科手術(shù)，采用射頻識別技術(shù)就能檢查出移植設(shè)備的問題。同時，技術(shù)開發(fā)者在努力降低成本，開展創(chuàng)新的支付結(jié)構(gòu)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(dǎo)致慣性阻礙此項技術(shù)的實施。

克服市場慣性

要迅速被采用， 必須要顯示此項技術(shù)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(shù)的啟用。例如，一項公認的設(shè)備技術(shù)被取代時，射頻識別技術(shù)微小的利潤也許不能收回前期投資，這就給射頻識別技術(shù)的推廣造成了障礙。

在傳染病控制中采用射頻識別技術(shù)的益處

條形碼識別技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，也是降低錯誤的廉價的方式。但射頻識別技術(shù)提供更強大的功能，其標(biāo)記能在視線以外的距離被掃描，并可以反映患者復(fù)雜的信息數(shù)據(jù)庫。因此，要采用射頻識別技術(shù)， 取決于射頻識別技術(shù)是不是優(yōu)于條形碼，取決于機構(gòu)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(guān)心射頻識別技術(shù)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(shù)的發(fā)展步驟。標(biāo)記在變小，讀卡機更復(fù)雜，內(nèi)在程序功能在擴展；并且有些公司擔(dān)心該設(shè)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(shù)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(shù)的鞏固性和全面性，但我們不愿冒這個風(fēng)險?！?/p>

這些顧慮，經(jīng)過時間的磨合將會消除，就像擔(dān)心患者的隱私問題一樣，因為采用射頻識別技術(shù)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(shù)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(shù)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(biāo)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(shù)的成本也在降低。應(yīng)用只是時間問題

篇（3）

1 系統(tǒng)設(shè)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(gòu)成）、無線模塊、鍵盤顯示電路及其他電路構(gòu)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(shè)計質(zhì)量)，當(dāng)有射頻卡（也可以稱作電子標(biāo)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(lián)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(chǎn)生了感應(yīng)電勢，電壓達到一定電壓值，就作為卡內(nèi)其它電路工作的電源，然后射頻卡將數(shù)據(jù)通過內(nèi)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(diào)解碼，并根據(jù)沖突檢測和校驗，來判斷有效的數(shù)據(jù)，接著通過單片機的串口發(fā)送數(shù)據(jù)給無線模塊SIM900D，SIM900D可使用短信或者TCP/IP數(shù)據(jù)流兩種方式來進行數(shù)據(jù)的無線傳輸，由于短信方式比較適合數(shù)據(jù)量少，單方向的場合，這里為了使該設(shè)計具有更廣的使用，所以采用TCP/IP數(shù)據(jù)流的方式，與遠程控制數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交互。

0 引言

射頻識別技術(shù)RFID( radio frequency identifiestion) 是21世紀(jì)非常流行的一種自動識別技術(shù)，其應(yīng)用場合越來越廣，尤其隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用將更上一層樓，目前在停車場，學(xué)校圖書館，食堂，公交車上已經(jīng)屢見不鮮。這里我們設(shè)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(shè)備。

1 系統(tǒng)設(shè)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(gòu)成）、無線模塊、鍵盤顯示電路及其他電路構(gòu)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(shè)計質(zhì)量)，當(dāng)有射頻卡（也可以稱作電子標(biāo)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(lián)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(chǎn)生了感應(yīng)電勢，電壓達到一定電壓值，就作為卡內(nèi)其它電路工作的電源，然后射頻卡將數(shù)據(jù)通過內(nèi)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(diào)解碼，并根據(jù)沖突檢測和校驗，來判斷有效的數(shù)據(jù)，接著通過單片機的串口發(fā)送數(shù)據(jù)給無線模塊SIM900D，SIM900D可使用短信或者TCP/IP數(shù)據(jù)流兩種方式來進行數(shù)據(jù)的無線傳輸，由于短信方式比較適合數(shù)據(jù)量少，單方向的場合，這里為了使該設(shè)計具有更廣的使用，所以采用TCP/IP數(shù)據(jù)流的方式，與遠程控制數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交互。

2 硬件電路設(shè)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(yīng)用到各種工業(yè)控制和消費電子領(lǐng)域中。其成本低，開發(fā)平臺簡單。當(dāng)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(shè)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(gòu)成，射頻卡芯片是整個讀寫器的核心，它可以實現(xiàn)讀寫射頻卡（電子標(biāo)簽）所有必要的功能，包括射頻信號的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)等。此芯片實際上是單片機與射頻卡之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。任何射頻卡上的數(shù)據(jù)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(xiàn)不同的控制。

此芯片需要在OSCSIN和OSCOUT引腳上外接13.56MHz晶振，當(dāng)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(jīng)足夠穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)最佳性能，射頻卡芯片的模擬部分使用單獨的電源，它對內(nèi)部的震蕩器、模擬解調(diào)器和解碼器提供工作電壓，同時對驅(qū)動部分和數(shù)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(fù)位后，此芯片馬上復(fù)位它的接口模式，并根據(jù)幾個固定引腳上的邏輯電平來識別當(dāng)前CPU接口的類型。我們這里選擇了地址線與數(shù)據(jù)線分時復(fù)用的接口類型，其具體操作是：當(dāng)ALE為邏輯1時，將地址鎖存到內(nèi)部的相應(yīng)鎖存器中，然后由讀寫信號完成對芯片的數(shù)據(jù)讀寫。

在這個部分，讀寫器的天線設(shè)計也相當(dāng)?shù)闹匾?，它的設(shè)計質(zhì)量將直接影響讀寫射頻卡的有效距離，我們參考芯片的數(shù)據(jù)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(shè)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(chǎn)生，但它也伴隨產(chǎn)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(shè)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(shè)備為手持機，所以系統(tǒng)設(shè)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(lián)，每節(jié)3.7V的標(biāo)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(zhuǎn)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(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)寄存器選擇信號A0，復(fù)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(shè)計

鍵盤設(shè)計使用單片機P1口的八個I/O口實現(xiàn)，采用4×4矩陣動態(tài)掃描模式，可設(shè)計提供11個數(shù)字鍵（包括小數(shù)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(shè)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(yīng)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(shù)據(jù)流方式進行無線數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)然它也使用標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)上進行降壓，我們這里采用簡單的二極管進行串接降壓。當(dāng)然此模塊還需要SIM卡接口電路，由于SIM卡是經(jīng)常被手碰到的地方，需要給SIM卡加上ESD保護電路。

3 軟件設(shè)計

手持機軟件系統(tǒng)用C51進行直接編寫，當(dāng)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(chǔ)上編寫自己的應(yīng)用驅(qū)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(shè)備，數(shù)據(jù)處理類型和任務(wù)較少，較復(fù)雜的應(yīng)用處理可以由遠程數(shù)據(jù)控制中心來實現(xiàn)，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(wù)線程設(shè)計，在減少了軟件設(shè)計的復(fù)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(shè)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(shù)據(jù)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(yīng)用設(shè)計，下面主要說明射頻卡的讀寫部分的設(shè)計。

3.1 射頻卡的讀寫軟件設(shè)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(xiàn)芯片與射頻卡之間的數(shù)據(jù)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(chǎn)生中斷信號給單片機）；

3）由單片機發(fā)送相應(yīng)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(yīng)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(nèi)容或者寫入相應(yīng)地址塊的數(shù)據(jù)；

6）完成數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖O(shè)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(shù)據(jù)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(fù)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(wù)器建立TCP連接(預(yù)先需要知道遠程數(shù)據(jù)控制中心服務(wù)器的IP地址和端口)；

3）連接建立后，單片機把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)發(fā)送給無線模塊SIM900D，通過前面建立好的數(shù)據(jù)通道進行數(shù)據(jù)傳輸；并讀取無線模塊SIM900D從遠程數(shù)據(jù)中心返回的數(shù)據(jù)；

4）數(shù)據(jù)處理好后，關(guān)閉當(dāng)前建立的TCP連接，然后再關(guān)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(jié)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(jīng)被廣泛使用。利用此設(shè)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(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其應(yīng)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(yīng)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(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版式，2006，12.

2 硬件電路設(shè)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(yīng)用到各種工業(yè)控制和消費電子領(lǐng)域中。其成本低，開發(fā)平臺簡單。當(dāng)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(shè)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(gòu)成，射頻卡芯片是整個讀寫器的核心，它可以實現(xiàn)讀寫射頻卡（電子標(biāo)簽）所有必要的功能，包括射頻信號的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)等。此芯片實際上是單片機與射頻卡之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。任何射頻卡上的數(shù)據(jù)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(xiàn)不同的控制。

此芯片需要在OSCSIN和OSCOUT引腳上外接13.56MHz晶振，當(dāng)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(jīng)足夠穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)最佳性能，射頻卡芯片的模擬部分使用單獨的電源，它對內(nèi)部的震蕩器、模擬解調(diào)器和解碼器提供工作電壓，同時對驅(qū)動部分和數(shù)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(fù)位后，此芯片馬上復(fù)位它的接口模式，并根據(jù)幾個固定引腳上的邏輯電平來識別當(dāng)前CPU接口的類型。我們這里選擇了地址線與數(shù)據(jù)線分時復(fù)用的接口類型，其具體操作是：當(dāng)ALE為邏輯1時，將地址鎖存到內(nèi)部的相應(yīng)鎖存器中，然后由讀寫信號完成對芯片的數(shù)據(jù)讀寫。

在這個部分，讀寫器的天線設(shè)計也相當(dāng)?shù)闹匾?，它的設(shè)計質(zhì)量將直接影響讀寫射頻卡的有效距離，我們參考芯片的數(shù)據(jù)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(shè)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(chǎn)生，但它也伴隨產(chǎn)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(shè)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(shè)備為手持機，所以系統(tǒng)設(shè)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(lián)，每節(jié)3.7V的標(biāo)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(zhuǎn)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(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)寄存器選擇信號A0，復(fù)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(shè)計

鍵盤設(shè)計使用單片機P1口的八個I/O口實現(xiàn)，采用4×4矩陣動態(tài)掃描模式，可設(shè)計提供11個數(shù)字鍵（包括小數(shù)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(shè)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(yīng)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(shù)據(jù)流方式進行無線數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)然它也使用標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)上進行降壓，我們這里采用簡單的二極管進行串接降壓。當(dāng)然此模塊還需要SIM卡接口電路，由于SIM卡是經(jīng)常被手碰到的地方，需要給SIM卡加上ESD保護電路。

3 軟件設(shè)計

手持機軟件系統(tǒng)用C51進行直接編寫，當(dāng)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(chǔ)上編寫自己的應(yīng)用驅(qū)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(shè)備，數(shù)據(jù)處理類型和任務(wù)較少，較復(fù)雜的應(yīng)用處理可以由遠程數(shù)據(jù)控制中心來實現(xiàn)，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(wù)線程設(shè)計，在減少了軟件設(shè)計的復(fù)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(shè)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(shù)據(jù)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(yīng)用設(shè)計，下面主要說明射頻卡的讀寫部分的設(shè)計。

3.1 射頻卡的讀寫軟件設(shè)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(xiàn)芯片與射頻卡之間的數(shù)據(jù)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(chǎn)生中斷信號給單片機）；

3）由單片機發(fā)送相應(yīng)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(yīng)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(nèi)容或者寫入相應(yīng)地址塊的數(shù)據(jù)；

6）完成數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖O(shè)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(shù)據(jù)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(fù)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(wù)器建立TCP連接(預(yù)先需要知道遠程數(shù)據(jù)控制中心服務(wù)器的IP地址和端口)；

3）連接建立后，單片機把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)發(fā)送給無線模塊SIM900D，通過前面建立好的數(shù)據(jù)通道進行數(shù)據(jù)傳輸；并讀取無線模塊SIM900D從遠程數(shù)據(jù)中心返回的數(shù)據(jù)；

4）數(shù)據(jù)處理好后，關(guān)閉當(dāng)前建立的TCP連接，然后再關(guān)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(jié)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(jīng)被廣泛使用。利用此設(shè)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(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其應(yīng)用前景一定非常廣闊。

篇（4）

該技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便?？梢杂行П苊馊斯ぽ斎肟赡艹霈F(xiàn)的失誤，大大提高入庫、出庫、驗貨、盤點、補貨等工作的效率，優(yōu)化庫存，進一步提高管理運作效率，降低運作成本，為企業(yè)帶來直接經(jīng)濟效益，提高企業(yè)核心競爭力。

一、射頻識別技術(shù)工作原理

1、 RFID的技術(shù)優(yōu)勢

RFID利用射頻方式識別目的。和傳統(tǒng)條形碼識別技術(shù)相比，RFID有以下優(yōu)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(biāo)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(zhì)；③ 抗污染能力和耐久性：傳統(tǒng)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(xué)藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性；④ 可重復(fù)使用：現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)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(zhì)，能夠進行穿透性通信；⑥ 數(shù)據(jù)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(fā)展，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護，使其內(nèi)容不易被偽造及變造。

2、RFID的組成

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

二、射頻識別系統(tǒng)在煙草上應(yīng)用實例

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

1、RFID在基地種植環(huán)節(jié)的應(yīng)用

現(xiàn)代煙草對生產(chǎn)第一車間——基地單元建設(shè)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(shù)可以實現(xiàn)“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(nóng)作物的生長情況，還可以點對點遠程操作智能大棚內(nèi)灌溉、通風(fēng)等任何設(shè)施?！?在基地單元實施RFID項目，可以實現(xiàn)采集溫度、濕度、光照、土壤含水量、土壤營養(yǎng)液等農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)，同時顯示對灌溉、通風(fēng)、水簾、遮陽網(wǎng)等的遠程智能控制，確保煙葉生產(chǎn)降本節(jié)工、提質(zhì)增效，從而推進煙葉生產(chǎn)實現(xiàn)規(guī)?；N植、集約化經(jīng)營、專業(yè)化服務(wù)、信息化管理。

2、RFID在煙草數(shù)字物流領(lǐng)域的應(yīng)用

根據(jù)國家煙草專賣局的要求，所有成品卷煙生產(chǎn)及銷售必須在“行業(yè)卷煙生產(chǎn)經(jīng)營決策管理信息系統(tǒng)”（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(yè)企業(yè)進行出廠掃描，調(diào)撥到商業(yè)公司后，需由商業(yè)公司進行商業(yè)接收掃描。

通過流程分析可以發(fā)現(xiàn)，在整個操作流程中，每托盤成品煙都經(jīng)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(yè)出庫和單個掃描商業(yè)入庫。如果中間減少拆垛、碼垛的過程，實現(xiàn)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?shù)耐斜P中采用RFID電子標(biāo)簽的方法，通過條碼與RFID電子標(biāo)簽的結(jié)合，成功地解決了成垛卷煙的物流和信息流的交互與統(tǒng)一問題。可以滿足“現(xiàn)代物流”的“一庫制”配送運轉(zhuǎn)模式要求，適用于大規(guī)模繁忙物流配送，可確保供應(yīng)鏈的高質(zhì)量數(shù)據(jù)交流，可為行業(yè)卷煙生產(chǎn)經(jīng)營提供決策依據(jù)。

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.177

1 引言

FID（射頻識別）技術(shù)來源于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在20世紀(jì)80年代飛速發(fā)展，由于這項技術(shù)具有自動識別的能力，今年來發(fā)展也很迅猛。其技術(shù)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(shù)都與射頻識別技術(shù)相關(guān)，但是這些技術(shù)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(shù)特點以及系統(tǒng)所應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)簽、讀寫設(shè)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(biāo)簽。

2 射頻識別中的電子標(biāo)簽技術(shù)

射頻識別中的標(biāo)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(biāo)簽為常見標(biāo)簽，其特點是內(nèi)部沒有供電電源。這種電子標(biāo)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(shè)備發(fā)射出來的。如果電子標(biāo)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(shè)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(yù)置數(shù)據(jù)[2]。由于被動式電子標(biāo)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(biāo)簽占了主要市場份額。

2.2 半主動式

半主動式標(biāo)簽的出現(xiàn)與主動式標(biāo)簽的一些缺點有關(guān)。被動式標(biāo)簽的天線除了接收讀寫設(shè)備發(fā)射的電磁波來驅(qū)動內(nèi)部基礎(chǔ)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(shè)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(shè)備。半主動式標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)與被動式標(biāo)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(biāo)簽相比，半主動式標(biāo)簽的響應(yīng)速度更快，傳輸效率更高。

2.3 主動式

主動式標(biāo)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(shè)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(biāo)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(shè)備發(fā)送來的一些信息。

射頻識別技術(shù)由一套完整的設(shè)備組成，這些設(shè)備的核心是電子標(biāo)簽，電子標(biāo)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(shè)備發(fā)送的電磁波信號。除此之外還有讀寫器和后臺服務(wù)器系統(tǒng)。

在超市比較流行的條碼技術(shù)與RFID相比缺點很多，RFID技術(shù)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(yīng)環(huán)境能力強，最重要的是可以一次性讀取多個標(biāo)簽。缺點也明顯，如目前的生產(chǎn)成本高，但是隨時技術(shù)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(shù)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(shù)今年來成為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和熱點，伴隨著相關(guān)技術(shù)的長足進步如微型集成電路的發(fā)展，微型智能電子標(biāo)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(biāo)簽的發(fā)展創(chuàng)造條件。被動式電子標(biāo)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(biāo)簽不但具備被動式電子標(biāo)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(shù)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(shù)。RFID與智能網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)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(gòu)成聯(lián)通萬事萬物的物聯(lián)網(wǎng)。

參考文獻：

[1]黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別技術(shù)（RFID）與應(yīng)用[M].北京.人民郵電出版社，2013：101-103.

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

[3]董麗華.RFID技術(shù)與應(yīng)用[M].北京.電子工業(yè)出版社，2008：79-81.

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射頻識別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別，是一種非接觸的自動識別技術(shù)，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(xiàn)被識別物體的自動識別。由于該技術(shù)具有實時、準(zhǔn)確以及快速采集和處理信息的特點，被認為是21世紀(jì)十大重要技術(shù)之一，在當(dāng)前物資管理、人員管理、交通管理、消費管理等多個領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)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(lǐng)域，也為RFID技術(shù)的應(yīng)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(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用軟件系統(tǒng)這三個部分所組成。電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象，電子標(biāo)簽依據(jù)頻率的不同可分為低頻電子標(biāo)簽、高頻電子標(biāo)簽、超高頻電子標(biāo)簽和微波電子標(biāo)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(biāo)簽進行無線通信，可以實現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的寫入和讀出操作。應(yīng)用軟件系統(tǒng)則是將所收集到的數(shù)據(jù)進行進一步處理，以方便人們使用。

基于RFID技術(shù)的會議電子報道系統(tǒng)，應(yīng)具有以下方面的特點：完善的數(shù)據(jù)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(biāo)簽的選擇和設(shè)計

由于電子標(biāo)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(biāo)簽和閱讀器實現(xiàn)的難易程度以及設(shè)備的成本，為此應(yīng)首先對電子標(biāo)簽的頻率進行選擇。工作在不同頻點或頻段的電子標(biāo)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(nèi)，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(xiàn)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(biāo)簽，相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)為ISO18000-3。這類電子標(biāo)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(nèi)，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(biāo)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(shù)據(jù)的存儲。同時通過天線的調(diào)整能實現(xiàn)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(biāo)簽，可全面實現(xiàn)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(wù)管理的應(yīng)用是具有可行性的。

三、其它功能設(shè)計

1、系統(tǒng)軟件的設(shè)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(shù)據(jù)通信、控制閱讀器的工作模式、遠程監(jiān)控以及管理會議數(shù)據(jù)等等。系統(tǒng)軟件主要采用Delphi6.0作為開發(fā)平臺， Access數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)交換以及對閱讀器工作模式的控制?；赗FID技術(shù)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(yīng)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(xiàn)與閱讀器之間的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫管理模塊、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫管理模塊采用Access數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對信息的查詢、修改、維護以及存儲等功能，以確保數(shù)據(jù)信息的可靠與完整，而且方便錄入、讀出和查詢工作；數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理模塊主要是對會議人員的缺席數(shù)據(jù)、出席數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和管理，并將數(shù)據(jù)信息存入到數(shù)據(jù)庫中，方便打印和管理；實時報道顯示模塊是結(jié)合投影技術(shù)，將電子標(biāo)簽和閱讀器中獲得的信息快速的通過數(shù)據(jù)庫進行配對和查詢，以得到相應(yīng)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(xiàn)與閱讀器之間的數(shù)據(jù)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(quán)限，保證電子報道系統(tǒng)使用的安全性。

2、通道門的設(shè)計

在會議廳門口或會場的出入口處需設(shè)置通道式感應(yīng)裝置即通道門，當(dāng)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(xiàn)報道與驗證的功能，因此對通道門的設(shè)計也是該電子報道系統(tǒng)的重點內(nèi)容之一。對通道門的設(shè)計既應(yīng)保證會議人員信息數(shù)據(jù)的正確采集，還需考慮到方便人員的通行，因此在設(shè)計中應(yīng)重點注意通道門高度與寬度的情況，通常情況下應(yīng)注意以下幾點：通道門高度的選擇應(yīng)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(yīng)以方便輪椅乘員的通行為宜。

根據(jù)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(shù)超高的情況以及坐輪椅的同志，因此通道門內(nèi)置天線的有效讀卡高度需要涵蓋0.7～1.5米范圍以內(nèi)。而寬度的設(shè)計上，我國的輪椅標(biāo)準(zhǔn)基本參照國際標(biāo)準(zhǔn)，即76cm左右，為確保順利的通行，在通道門兩邊還應(yīng)各保證一定的余量。綜上所述，通道門高度與寬度的設(shè)計可分別設(shè)置為：1.5米左右和0.9米左右。

通道門設(shè)計的另一個重點問題是天線的電特性設(shè)置。在設(shè)計時，既要求考慮到單天線的理論數(shù)據(jù)結(jié)果，還應(yīng)考慮到雙天線之間重疊區(qū)域的影響關(guān)系。因此，應(yīng)參照相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，保證天線的電特性能調(diào)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(diào)整，能實現(xiàn)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(xiàn)，當(dāng)通道門寬度調(diào)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(zhǔn)確率達到100%。

總結(jié)：

電子報道系統(tǒng)應(yīng)用RFID技術(shù)的特點是實現(xiàn)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(shè)計時，應(yīng)綜合考慮多方面因素，在掌握好各種實驗數(shù)據(jù)的同時，加強對現(xiàn)場環(huán)境因素的控制，以真正將射頻識別技術(shù)良好應(yīng)用到電子報道系統(tǒng)當(dāng)中，以滿足當(dāng)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(shù)作為一種自動識別技術(shù)， 具有成本低、操作簡單的特點， 在圖書館及其它行業(yè)中工作得到廣泛的應(yīng)用，但其也存在局限性， 如必須人工借助讀寫設(shè)備進行數(shù)據(jù)的采集， 常因條碼、閱讀器質(zhì)量發(fā)生誤讀和拒讀。近年迅速發(fā)展的射頻識別(RFID) 技術(shù)， 不僅具備條碼技術(shù)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(shù)進行簡單介紹， 并對其在圖書館工作中的應(yīng)用進行探討。

一 RFID 概述

1 射頻識別原理

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

圖1 射頻識別系統(tǒng)構(gòu)成圖

射頻識別系統(tǒng)一般由電子標(biāo)簽(tag) 、讀寫器( read2er) 、天線(Antenna) 三部分組成， 如圖1 所示。其中電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器， 由標(biāo)簽芯片和耦合組成。每個標(biāo)簽具有惟一的電子編碼， 是數(shù)據(jù)載體。電子標(biāo)簽附著或嵌在待識別物體上， 用于標(biāo)識目標(biāo)對象。天線是標(biāo)簽與閱讀器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)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(tǒng)至少應(yīng)包含一根天線， 可為內(nèi)置天線也可為外置天線， 用以發(fā)射和接收射頻信號。閱讀器又稱為讀出裝置、掃描器， 當(dāng)電子標(biāo)簽可以無線改寫數(shù)據(jù)時雙稱為讀寫器， 典型的閱讀器由高頻模塊(發(fā)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(wǎng)接口等) ， 以便將所獲得的數(shù)據(jù)傳向應(yīng)用系統(tǒng)或從應(yīng)用系統(tǒng)接收命令。閱讀器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口API (Application Programm Interface) 通常用一組可由開發(fā)工具(如VC + + ， VB ， PB 等) 調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)來表示。標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)的功能大致包括以下四個方面:

1)應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)需要可能向閱讀器發(fā)出閱讀器配置命令。2 ）閱讀器向應(yīng)用系統(tǒng)可能返回的所有可能的閱讀器當(dāng)前的配置狀態(tài)。3 ）應(yīng)用系統(tǒng)向閱讀器可能發(fā)送的各種命令。4 ）閱讀器向應(yīng)用系統(tǒng)可能返回的所有可能命令的執(zhí)行結(jié)果。

射頻系統(tǒng)工作時， 閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號， 標(biāo)簽進入磁場時， 通過空間耦合獲得能量， 發(fā)送出自身編碼信息。閱讀器獲取數(shù)據(jù)并解碼后送至電腦主機進行相關(guān)的處理， 這樣在耦合通道內(nèi)根據(jù)時序關(guān)系實現(xiàn)能量傳遞和數(shù)據(jù)交換， 并可通過計算機及計算機網(wǎng)絡(luò)對識別信息采集處理及遠程傳送， 從而實現(xiàn)物品的自動識別或物品信息的自動收集。

2 射頻系統(tǒng)的分類

通常讀寫器發(fā)送信號時使用的電磁頻率稱為RFID 系統(tǒng)的工作頻率， 射頻系統(tǒng)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(biāo)簽成本較低， 但標(biāo)簽保存的數(shù)據(jù)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(tǒng)標(biāo)簽保存的數(shù)據(jù)量較大， 閱讀距離可達幾米至十幾米， 能適應(yīng)物體高速運動， 外形一般為卡狀， 閱讀天線及電子標(biāo)簽天線有極強的方向性， 成本較高。按電子標(biāo)簽的供電方式， 射頻系統(tǒng)可分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)。

有源系統(tǒng)的電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池， 標(biāo)簽電池供應(yīng)的能量部分地轉(zhuǎn)換為電子標(biāo)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(tǒng)的電子標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池， 在閱讀器的讀出范圍之外時， 電子標(biāo)簽處于無源狀態(tài)， 在閱讀器的讀出范圍之內(nèi)， 電子標(biāo)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(biāo)簽一般采用反射調(diào)制方式實現(xiàn)電子標(biāo)簽信息向閱讀器的傳送。

3 射頻技術(shù)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(shù)據(jù)， 而且信息讀寫過程中， 對于讀寫器與被識別的電子標(biāo)簽之間的距離方位沒有精確的要求。電子標(biāo)簽?zāi)茉趷毫迎h(huán)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(chǎn)品上。電子標(biāo)簽可以寫入及讀取數(shù)據(jù)， 標(biāo)簽的內(nèi)容可以動態(tài)改變， 信息存儲量大。由于使用防沖撞突技術(shù)， 能防止標(biāo)簽之間數(shù)據(jù)干擾， 因此RFID 系統(tǒng)可以同時處理多個標(biāo)簽， 例如TI 公司推出的13156MHz系統(tǒng)， 每秒鐘能處理大約50 張標(biāo)簽。電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存取有密碼保護且需要專門的設(shè)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(yīng)用

RFID 以其技術(shù)優(yōu)勢在交通、物流等許多行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在圖書館領(lǐng)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(shù)。在我國圖書館領(lǐng)域中， 射頻技術(shù)還未廣泛應(yīng)用， 其應(yīng)用僅限于射頻卡的使用。圖書館使用射頻卡標(biāo)識讀者身份， 并與管理軟件相配合， 實現(xiàn)電子閱覽室的“無人管理”和自動計費， 但對圖書資料的標(biāo)識依然使用條形碼。如果使用射頻技術(shù)， 采用電子標(biāo)簽標(biāo)識圖書， 則可以解決由于條碼技術(shù)自身局限性在圖書館工作中出現(xiàn)的問題。

1 RFID 技術(shù)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(biāo)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(biāo)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(biāo)簽不僅存儲圖書資料的標(biāo)識信息， 也可包含安全信息， 經(jīng)過正常借閱圖書的標(biāo)簽安全信息可自動寫為正常狀態(tài)， 否則為另一種狀態(tài)，當(dāng)閱讀器在特定的出口處檢測到非借閱狀態(tài)的圖書時，RFID 系統(tǒng)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(shù)據(jù)， 清點圖書時， 需要逐冊一一掃描。電子標(biāo)簽則是通過無線電波傳遞信號， 并可一次讀取數(shù)個記錄， 能極大提高清點效率。因RFID 系統(tǒng)可同時處理多個標(biāo)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(wù)水平。條碼技術(shù)會由于條碼、條碼讀寫器的質(zhì)量問題產(chǎn)生誤讀或拒讀， 使用電子標(biāo)簽， 識別準(zhǔn)確率會大大提高。對于亂架的圖書只要附有電子標(biāo)簽， 在RFID閱讀器覆蓋的區(qū)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(shù)， 圖書館的一些場館可以實現(xiàn)真正意義上的“開架”在特定的區(qū)域， 使用專用設(shè)備， 讀者可以自行借書還書; 讀者還可以使用一卡通系統(tǒng)， 選擇RFID 結(jié)帳， 即由系統(tǒng)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(tǒng)的成本是制約其推廣應(yīng)用的首要因素。當(dāng)前電子標(biāo)簽的價格還較高， 無源和有源電子標(biāo)簽的價格分別在30 美分和1 美元左右， 這對于擁有數(shù)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(guī)模的圖書館就需要安裝多臺， 使用射頻識別系統(tǒng)的費用偏高。

2 ）標(biāo)準(zhǔn)化問題到目前為止， 包括ISO (國際標(biāo)準(zhǔn)組織) 和CEN (歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會) 在內(nèi)的10 多個國家或國際機構(gòu)頒發(fā)了有關(guān)RFID 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 彼此并不完全兼容。在物流領(lǐng)域， RFID技術(shù)存在兩種編碼體系———日本UID 標(biāo)準(zhǔn)和歐美的EPC 標(biāo)準(zhǔn)， 這兩個標(biāo)準(zhǔn)使用的無線頻段、信息位數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)使用規(guī)范， 各個廠家推出的RFID 產(chǎn)品互不兼容， 這對RFID 產(chǎn)品互通和發(fā)展以及在圖書館的應(yīng)用造成了極大阻礙。

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無線射頻識別技術(shù)(RFID)已經(jīng)成為一個很熱門的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，RFID技術(shù)市場將在未來五年內(nèi)在新的產(chǎn)品與服務(wù)上帶來30至100億美金的商機，隨之而來的還有服務(wù)器、資料儲存系統(tǒng)、資料庫程序、商業(yè)管理軟件、顧問服務(wù)，以及其他電腦基礎(chǔ)建設(shè)的龐大需求。

或許這些預(yù)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(shù)發(fā)展歷史

從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)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(biāo)的空間耦合模型(雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)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(shù)的理論基礎(chǔ)。

射頻識別技術(shù)的發(fā)展可按十年期劃分如下：

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

1950-1960年：早期射頻識別技術(shù)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(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。

1970-1980年：射頻識別技術(shù)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(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應(yīng)用。

1980-1990年：射頻識別技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開始出現(xiàn)。

1990-2000年：射頻識別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽及半無源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴大。

至今，射頻識別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠距離識別、適應(yīng)高速移動物體的射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應(yīng)用。

三、無線射頻識別技術(shù)

RFID系統(tǒng)的組成及其工作原理

RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會有所不同，但基本都由電子標(biāo)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(biāo)簽（或稱射頻卡、應(yīng)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(guān)電路。

電子標(biāo)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(shè)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(biāo)簽，再把從主機發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)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(biāo)簽接收此脈沖信號，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)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(quán)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(guān)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(guān)數(shù)據(jù)處理；若為修改信息的寫命令，有關(guān)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(yīng)的密碼和權(quán)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(biāo)簽。在當(dāng)前有關(guān)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(quán)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(quán)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(shù)的分類

RFID技術(shù)的分類方式常見的有下面四種：

根據(jù)電子標(biāo)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(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(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少，閱讀距離較短，電子標(biāo)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(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng)的特點是電子標(biāo)簽及閱讀器成本均較高，標(biāo)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(yīng)物體高速運動，性能好。閱讀天線及電子標(biāo)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(yīng)用。

根據(jù)電子標(biāo)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(biāo)簽的有源和無源又可分為有源的和無源的。有源電子標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(yīng)用中，距離較遠（可達30米）；被動式的電子標(biāo)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(yīng)用中使用。

四、無線射頻識別技術(shù)改變生活

RFID是通過無線電波掃描基于芯片的電子標(biāo)簽，以實現(xiàn)對物體的識別。這是一項應(yīng)用前景非常廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)與物理世界的聯(lián)絡(luò)。RFID芯片只有螞蟻頭大小，很容易嵌入任何商品標(biāo)簽。德國的世界杯門票就是未來票務(wù)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(lǐng)域，RFID技術(shù)應(yīng)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(yīng)用該技術(shù)，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(xué)在學(xué)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(shù)發(fā)展存在的問題

RFID技術(shù)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(lǐng)域的分支可以不應(yīng)用RFID的。然而，這一技術(shù)的應(yīng)用可能也會產(chǎn)生某些負面影響。例如：RFID芯片的普遍應(yīng)用將大大減少零售業(yè)的人力需求，這將可能導(dǎo)致員工的失業(yè)，并引起員工對新技術(shù)的抵觸情緒。

由于RFID技術(shù)的來臨太快，許多技術(shù)細節(jié)問題也還沒有得到解決。到目前為止，RFID技術(shù)還沒有最終的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用RFID還比較困難。重要的一點是還不清楚，誰來承擔(dān)新技術(shù)的開發(fā)成本，商業(yè)零售商和技術(shù)供應(yīng)商之間為此還存在爭論。

RFID的廣泛應(yīng)用還引起數(shù)據(jù)和消費者保護爭論。目前，全球都在關(guān)注美國關(guān)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(quán)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(gòu)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。

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在10年前就已經(jīng)提出物聯(lián)網(wǎng)的概念，物聯(lián)網(wǎng)其實質(zhì)就是把物聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)上，連接方式是通過射頻技術(shù)，紅外技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等方式進行，但是這些設(shè)備進行通信必須按照約定的協(xié)議進行信息交換，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)概念定義其實質(zhì)還是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，把互聯(lián)網(wǎng)的用戶拓展到物體和物體之間。物聯(lián)網(wǎng)的概念的實質(zhì)有兩層意思：

第一：物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展，其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)；

第二：其用戶端不僅僅是個人，還包括任何物品。

一、物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

從技術(shù)架構(gòu)上看物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

1.感知層由二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器和各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。感知層是物聯(lián)網(wǎng)獲取和識別物體層，它從物體中獲取物體的信息，它是物聯(lián)網(wǎng)信息采集的來源。

2.網(wǎng)絡(luò)層是由通訊與互連網(wǎng)的融合技術(shù)，包括信息存儲和查詢，網(wǎng)絡(luò)管理等功能，網(wǎng)絡(luò)層的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，感知數(shù)據(jù)管理處理技術(shù)包括傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、挖掘、和理解以及基于感知數(shù)據(jù)的決策和行為的理論和技術(shù)。

3.應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)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(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

二、射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)（RFID）是無線電技術(shù)在自動識別領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，RFID技術(shù)是通過無線射頻方式進行，通信雙方自動識別實現(xiàn)交換數(shù)據(jù)，它主要是通過射頻信號進行識別目標(biāo)對象，并自動獲取物體的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時也向后臺的計算機處理系統(tǒng)進行通信，完成相關(guān)的數(shù)據(jù)信息處理。射頻識別技術(shù)包括數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的處理的功能。

工作原理

當(dāng)標(biāo)簽進入磁場以后，標(biāo)簽接收讀卡器發(fā)出的無線射頻信號，標(biāo)簽內(nèi)的感應(yīng)電流所獲取的能量把標(biāo)簽內(nèi)存儲的信息發(fā)送出去，如果標(biāo)簽自身有電源標(biāo)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(shù)據(jù)處理。

射頻識別技術(shù)主要是電子標(biāo)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(biāo)簽、閱讀器、Internet，服務(wù)器、中間軟件和計算機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。系統(tǒng)通過閱讀器發(fā)送信號至電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽通過射頻信號驅(qū)動內(nèi)部的電磁電路提供電力，由天線將內(nèi)部存儲器所儲存的數(shù)據(jù)傳至閱讀器，經(jīng)由中介軟件編碼，通過網(wǎng)絡(luò)最后再將信息存入對應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

讀寫器讀出的電子標(biāo)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(biāo)簽信息。由于每一個電子標(biāo)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(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)，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(chǎn)品文件的服務(wù)器（EPCIS）查找，該文件可由EPC中間件復(fù)制，因而文件中的產(chǎn)品信息就能傳到供應(yīng)鏈上，系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。

1.電子標(biāo)簽

RFID標(biāo)簽是由耦合元件和芯片組成，它內(nèi)置天線芯片中寫有能夠被識別的唯一的電子編碼，這種標(biāo)簽附著在可被識別的物體上，標(biāo)識目標(biāo)對象。這種標(biāo)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(biāo)簽支持讀寫功能，目標(biāo)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(guān)鍵性的作用，它是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，它與RFID標(biāo)簽進行信息交換，交換過程中，讀寫器把射頻電磁信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，特別是讀寫器進行對信號加工整理，然后從中解調(diào)出返回的信息，完成對RFID標(biāo)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(yīng)用軟件與讀寫器進行交互，實現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳。

3.中間件（middleware）

為實現(xiàn)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(yīng)用系統(tǒng)連接，它是返回結(jié)果數(shù)據(jù)的特殊化軟件。應(yīng)用程序使用中間件提供的應(yīng)用程序接口（API），進行與讀寫器進行通信，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。

4.應(yīng)用軟件

主要指企業(yè)系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件（application software）是直接面向RFID應(yīng)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(shè)置，逐級將RFID原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務(wù)事件，并使用可視化界面進行展示。由于應(yīng)用軟件需要根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的不同企業(yè)進行專門制定，因此很難具有通用性。從應(yīng)用評價標(biāo)準(zhǔn)來說，使用者在應(yīng)用軟件端的用戶體驗是判斷一個RFID應(yīng)用案例成功與否的決定性因素之一。應(yīng)用軟件也是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，它負責(zé)與讀寫器通信，將讀寫器經(jīng)過中間件轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)，插入到后臺企業(yè)倉儲管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，對電子標(biāo)簽管理信息、發(fā)行電子標(biāo)簽和采集的電子標(biāo)簽信息集中進行存儲和處理。

四、RFID射頻設(shè)別系統(tǒng)應(yīng)用示例

港口集裝箱RFID技術(shù)的應(yīng)用，RFID應(yīng)用系統(tǒng)主要有三部分組成，首先在集裝箱上安裝電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽內(nèi)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(biāo)簽的信息的傳輸，應(yīng)具有實時性信息交互，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)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(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)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(shù)基礎(chǔ)教程》.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004[2]

篇（10）

1 rfid技術(shù)概述

射頻識別（radio frequency identification，以下簡稱rfid）亦稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別，是一種通信技術(shù)。rfid技術(shù)越來越受到人們的重視，在我國，rfid技術(shù)在工廠生產(chǎn)、鐵路運營、倉儲物流、貴重品貿(mào)易、身份識別等領(lǐng)域得到長足發(fā)展，已經(jīng)有相當(dāng)成熟的應(yīng)用。[4]

rfid技術(shù)的技術(shù)原理是利用感應(yīng)識別特定的電子標(biāo)簽（rfid tags）發(fā)出的無線電波特定頻段的能量，或由電子標(biāo)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(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換目的的自動識別技術(shù)，而不需要識別系統(tǒng)（一般是rfid閱讀器）與電子標(biāo)簽之間建立機械或光學(xué)接觸。[5] rfid技術(shù)可應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛，可以說，在物聯(lián)網(wǎng)的概念中，rfid技術(shù)被看作是繼互聯(lián)網(wǎng)和移動通信兩大技術(shù)之后的第三大技術(shù)。

rfid系統(tǒng)組成包括硬件和軟件。其中硬件主要包括電子標(biāo)簽、閱讀器（reader）、計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；軟件主要包括應(yīng)用軟件、嵌入式軟件（又稱中間件）、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2 rfid和其他識別技術(shù)的比較

rfid技術(shù)和條形碼等其他識別技術(shù)相比，有以下幾個特點：遠距離讀寫，存儲量大，可重復(fù)使用。使用壽命長。可以同時識別多個標(biāo)簽。形狀不受限制。耐環(huán)境變化，保養(yǎng)方便。數(shù)據(jù)安全。

3 rfid應(yīng)用時的制約因素

rfid技術(shù)目前尚在托盤標(biāo)簽而未達到單品標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)和頻段的不統(tǒng)一。

總而言之，由于受到技術(shù)水平和標(biāo)準(zhǔn)問題的限制，rfid技術(shù)目前尚在部分行業(yè)得以應(yīng)用，未能建立完整的產(chǎn)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(biāo)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(xiàn)有的計費系統(tǒng)耗時減少1/2到2/3，減少商品非預(yù)期性損失等，能給顧客和零售商均帶來極大的便利。

5 現(xiàn)有條形碼系統(tǒng)存在的問題

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

2）條形碼的數(shù)據(jù)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(chǎn)者和產(chǎn)品，并不能辨認具體的商品，

5）條形碼雖然只存儲了少量數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)卻是未經(jīng)過編碼的，識別碼是全球通用，因此數(shù)據(jù)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(shù)的實現(xiàn)

根據(jù)前文所述可以通過設(shè)計rfid通道、閱讀器勘誤（中間層）和自動計費系統(tǒng)來實現(xiàn)。

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(shè)計如圖1所示。

2）閱讀器勘誤（中間層）

每個通道架設(shè)三臺閱讀器，分設(shè)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(biāo)簽的信號。通過一個控制器使用tdma技術(shù)，控制三個閱讀器分時讀取購物車上的rfid標(biāo)簽發(fā)出的經(jīng)過編碼的信息，一方面實現(xiàn)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(xiàn)防碰撞功能，即每個閱讀器可在短時間內(nèi)的不同時刻讀取不同rfid標(biāo)簽上的信息，使所以在范圍內(nèi)的商品rfid標(biāo)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(lián)網(wǎng)和超市內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫，待系統(tǒng)根據(jù)清單上各種商品的代碼連接數(shù)據(jù)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(lián)卡）插入卡槽，還是在現(xiàn)金放置口中放入現(xiàn)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(guān)信息。

7 rfid技術(shù)的應(yīng)用

進入21世紀(jì)后更是因為其定位追蹤及數(shù)據(jù)交互方面的優(yōu)勢，rfid技術(shù)越來越受到人們的重視，在我國，rfid已經(jīng)在生產(chǎn)及包裝業(yè)、產(chǎn)品倉儲中、配送中心、門禁管理中、產(chǎn)品防偽中、制造業(yè)中、生產(chǎn)物流實驗系統(tǒng)等廣泛應(yīng)用，相信在不久的將來rfid技術(shù)的應(yīng)用會越來越廣泛。

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