射频识别技术模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇射频识别技术，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

引言

射频识别技术(RFID，RadioFrequencyIdentification)实际上是自动识别技术(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在无线电技术方面的具体应用与发展。该项技术的基本思想是，通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。

目前，应用最广泛的自动识别技术大致可以分为光学技术和无线电技术两个方面。本文主要介绍自动识别技术在无线电技术方面的应用。

1射频识别技术简介

20世纪80年代，由于大规模集成电路技术的成熟，射频识别系统的体积大大缩小，使得射频识别技术进入实用化的阶段，成为一种成熟的自动识别技术。

射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。它与同期或早期的接触式识别技术不同。RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，因此它可在更广泛的场合中应用。

典型的射频识别系统包括射频卡和读写器两部分。

射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，完成与读写器的通信。芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。EEPROM容量从几比特到几万比特。芯片仅需连接天线(和电池)，可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。卡封装可以有不同形式，比如常见的信用卡及小圆片的形式等。与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比，射频卡具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。

在多数RFID系统中，读写器在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸)。卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同。当射频卡经过这个区域时，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷。在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存。当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。读写器接收到卡的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后，通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传送到计算机网络。简单的RFID产品就是一种非接触的IC卡，而复杂的RFID产品能和外部传感器接口连接来测量、记录不同的参数，甚至可与GPS系统连接来跟踪物体。

工作原理如图1所示。

2射频识别技术的分类

射频识别技术主要按以下四种方式分类。

(1)工作频率

根据工作频率的不同可分为低频和高频系统。①低频系统一般指其工作频率小于30MHz的系统。其基本特点是：射频卡的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况，典型阅读距离为10cm)、射频卡外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。低频系统多用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪。②高频系统一般指其工作频率大于400MHz的系统。高频系统的基本特点是射频卡及读写器成本均较高、卡内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几m~十几m)、适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及射频卡天线均有较强的方向性。高频系统多应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，像火车监控、高速公路收费等系统。

(2)射频卡

根据射频卡的不同可分成可读写(RW)卡、一次写入多次读出(WORM)卡和只读(RO)卡三种。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多，如电话卡、信用卡等。一般情况下改写数据所花费的时间远大于读取数据所花费的时间(常规为改写所花费的时间为s级，阅读花费的时间为ms级)。WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，且比RW卡要便宜。RO卡存有一个唯一的号码，不能逐改，保证了安全性。RO卡最便宜。

(3)射频卡的有源与无源

射频卡可分为有源及无源两种。有源射频卡使用卡内电池的能量、识别距离较长，可达十几m，但是它的寿命有限(3~10年)，且价格较高；无源射频卡不含电池，利用读写器发射的电磁波提供能量，重量轻、体积小、寿命长、很便宜，但它的发射距离受限制，一般是几十cm，且需要读写器的发射功率大。

(4)调制方式

根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式。①主动式的射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器。②被动式的射频卡，使用调制散射方式发射数据。它必须利用读写器的载波调制自己的信号，适宜在门禁或交通的应用中使用。因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。

目前使用的多数系统中，一次只能读写一个射频卡。射频卡之间要保持一定距离，确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长，射频卡之间的距离就要大，应用起来很不方便。现在的射频卡具有防碰撞的功能，这对于RFID来说十分重要。所谓碰撞是指多个射频卡进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有射频卡，它的并行工作方式大大提高了系统的效率。

3国际射频识别技术发展状况

射频识别技术在国外发展得很快。RFID产品种类很多，像德州仪器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名厂家都生产RFID产品。他们的产品各有特点，自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。如澳大利亚将它的RFID产品用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用；瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装RFID自动识别系统，调度员可以实时掌握火车运行情况，不仅利于管理，还大大减小了发生事故的可能性；德国BMW公司将射频识别系统应用在汽车生产流水线的生产过程控制中等。

据有关权威数据显示，射频识别产品在全世界的销量以每年25.3%的比例增长。由此可见，射频识别技术具有广阔的市场前景。

4射频识别技术在我国的发展

我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划，是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程，由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在，射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术，也将在中国很快地普及。

目前，我国的射频识别技术在下列几种应用中发展前景较好。当然，这里仅仅罗列了射频识别技术应用的一部分。任何一种技术如果得到普及，都将会孕育一个庞大的市场。射频识别将是未来一个新的经济增长点。

4.1安全防护领域

(1)门禁保安

将来的门禁保安系统均可应用射频卡。一卡可以多用。比如，可以作工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等，目的都是识别人员身份、安全管理、收费等等。好处是简化出入手续、提高工作效率、安全保护。只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡、进出入口有一台读写器，人员出入时自动识别身份，非法闯入会有报警。安全级别要求高的地方、还可以结合其它的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。

公司还可以用射频卡保护和跟踪财产。将射频卡贴在物品上面，如计算机、传真机、文件、复印机或其它实验室用品上。该射频卡使得公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产，可以跟踪一个物品从某一建筑离开，或是用报警的方式限制物品离开某地。结合GPS系统利用射频卡，还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。

(2)汽车防盗

这是RFID较新的应用。目前已经开发出了足够小的、能够封装到汽车钥匙当中含有特定码字的射频卡。它需要在汽车上装有读写器，当钥匙插入到点火器中时，读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的特定信号，汽车的引擎将不会发动。用这种电子验证的方法，汽车的中央计算机也就能容易防止短路点火。

另一种汽车防盗系统是，司机自己带有一射频卡，其发射范围是在司机座椅45~55cm以内，读写器安装在座椅的背部。当读写器读取到有效的ID号时，系统发出三声鸣叫，然后汽车引擎才能启动。该防盗系统还有另一强大功能：倘若司机离开汽车并且车门敞开引擎也没有关闭，这时读写器就需要读取另一有效ID号；假如司机将该射频卡带离汽车，这样读写器不能读到有效ID号，引擎就会自动关闭，同时触发报警装置。

(3)电子物品监视系统

电子物品监视系统(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盗。整个系统包括贴在物体上的一个内存容量仅为1比特(即开或关)的射频卡，和商店出口处的读写器。射频卡在安装时被激活。在激活状态下，射频卡接近扫描器时会被探测到，同时会报警。如果货物被购买，由销售人员用专用工具拆除射频卡(典型的是在服装店里)，或者用磁场来使射频卡失效，或者直接破坏射频卡本身的电特性。EAS系统已被广泛使用。据估计每年消耗60亿套。

4.2商品生产销售领域

(1)生产线自动化

用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式，节约了成本。举个例子以说明在生产线上应用RFID技术的情况。

用于汽车装配流水线。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡，以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的。用户可以从上万种内部和外部选项中，选定自己所需车的颜色、引擎型号和轮胎式样等。这样一来，汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车，如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司在其装配流水线上配有RFID系统，使用可重复使用的射频卡。该射频卡上带有汽车所需的所有详细的要求，在每个工作点处都有读写器，这样可以保证汽车在各个流水线位置，能毫不出错地完成装配任务。

(2)仓储管理

将RFID系统用于智能仓库货物管理，能有效地解决与货物流动有关的信息管理，不但增加了处理货物的速度，还可监视货物的一切信息。射频卡贴在货物所通过的仓库大门边上，读写器和天线都放在叉车上，每个货物都贴有条码，所有条码信息都被存储在仓库的中央计算机里，与该货物有关的信息都能在计算机里查到。当货物出库时，由另一读写器识别并告知中央计算它被放在哪个拖车上。这样，管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品。

(3)产品防伪

伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题，将射频识别技术应用在防伪领域有它自身的技术优势。防伪技术本身要求成本低，且难于伪造。射频卡的成本就相对便宜，而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂，使伪造者望而却步。射频卡本身有内存，可以储存、修改与产品有关的数据，利于销售商使用；体积十分小、便于产品封装。像电脑、激光打印机、电视等产品上都可使用。

(4)RFID卡收费

国外的各种交易大多利用各种卡来完成，而我国普遍采用现金交易。现金交易不方便也不安全，还容易出现税收的漏洞。目前的收费卡多用磁卡、IC卡，而射频卡也开始占据市场。原因是在一些恶劣的环境中，磁卡、IC卡容易损坏，而射频卡则不易磨损，也不怕静电及其它情况；同时，射频卡用起来方便、快捷，甚至不用打开包，在读写器前摇晃一下，就完成收费。另外，还可同时识别几张卡．并行收费，如公共汽车上的电子月票。我国大城市的公共汽车异常拥挤、环境条件差，射频卡的使用有助于改善这种情况。

4.3管理与数据统计领域

(1)畜牧管理

该领域的发展起步于赛马的识别，是用小玻璃封装的射频卡植于动物皮下。射频卡大约10mm长，内有一个线圈，约1000圈的细线绕在铁氧体上，读写距离是十几cm。从赛马识别发展到了标识牲畜。牲畜的识别提供了现代化管理牧场的方法。

(2)运动计时

在马拉松比赛中，由于人员太多，有时第一个出发的人同最后一个出发的人能相隔40分钟。如果没有一个精确的计时装置，就会出现差错。射频卡应用于马拉松比赛中，运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片。当运动员越过此垫片时，计时系统便会接收运动员所带的射频卡发出的ID号，并记录当时的时间。这样，每个运动员都会有自己的起始时间和结束时间，不会出现不公平竞争的可能性了。在比赛路线中，如果每隔5km就设置这样一个垫片，还可以很方便地记录运动员在每个阶段所用的时间。

RFID还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。在跑道下面按照一定的距离间隔埋入一系列的天线，这些天线与读写器相连，而射频卡安装到赛车前方。当赛车每越过一个天线时，赛车的ID号和时间就被记录下来，并存储到中央计算机内。这样到比赛结束时，每个参赛选手将会有一个准确的结果。

4.4交通运输领域

(1)高速公路自动收费及交通管理

高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。目前，中国的高速公路发展非常快，而高速公路收费却存在一些问题：一是在收费站口，许多车辆要停车排队，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污路费，使国家损失了相当的财政收入。RFID技术应用在高速公路自动收费上，能够充分体现它非接触识别的优势——让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费，同时可以解决收费员贪污路费及交通拥堵的问题。利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向；人工收费，包括IC卡的停车收费方式，终将会被淘汰。预计在未来10年内，高速公路自动收费系统将有数十亿元的需求。

在城市交通方面，解决交通日趋拥挤问题不能只依赖于修路。加强交通的指挥、控制、疏导，提高道路的利用率，深挖现有交通潜能也是非常重要的；而基于RFID技术的交通管理系统可实现自动查处违章车辆，记录违章情况。另外，公共汽车站实时跟踪指示公共汽车到站时间及自动显示乘客信息，会给乘客带来很大的方便。

(2)火车和货运集装箱的识别

在火车运营中，使用RFID系统很大的优势在于：火车是按既定路线运行的，因此肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据，能够得到火车的身份、监控火车的完整性，以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故，同时能在车站将车厢重新编组。起初的努力是用超音波和雷达测距系统读出车厢侧的条码，现在被RFID系统取代。射频卡一般安在车厢顶边，读写器安在铁路沿线，就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。

篇2

中图分类号：TN401 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）12-00-03

0 引 言

物联网（Internet of Things）这个词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID（射频识别）技术时最早提出来的[1]。在2005年国际电信联盟（ITU）的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，RFID技术、传感器技术和嵌入式智能技术成为物联网的基础使能性技术 [2]。

电子产品代码（Electronic Product Code ，EPC）是早期国际上典型的物联网概念模型，它的本质就是RFID技术加互联网[3]。由图1可以看出，物联网的技术源头即为RFID技术。

图1 物联网概念演进

RFID技术位于物联网技术架构体系的感知层，是物联网技术中的关键技术。它是一种非接触式的自动识别技术，识别工作无须人工干预，RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。一套完整的RFID系统，是由读写器、电子标签及应用软件系统三个部份所组成[4]。

与传统识别方式相比，RFID技术无需直接接触，无需光学可视，无需人工干预即可完成信息输入和处理，操作方便快捷[5]。随着技术的发展与市场的成熟，RFID技术被广泛应用于交通、安防、物流、零售、电力、金融、环保、医疗等各个行业[6]。RFID技术的应用的广泛性及其潜在的市场价值使得对此技术的研究显得尤为重要。

专利作为知识产权中科技含量高的重要组成部分，对于知识产权战略的实施和企业的研发活动有重要意义。由于专利成为研发重点和主要的技术保护措施，专利分析也成为国家和企业需要重视的主要事务[7]。

专利情报分析就是采用科学的方法对专利文献中包含的信息通过科学的加工、整理与分析，进行深度挖掘与剖析，形成具有较高技术与商业价值的专利情报，助于分析技术分布态势，掌握技术研发的历史起源、当前状况和未来趋势，从而为技术创新活动进行科学合理的定位[8]。

专利计量分析是指利用数学和统计学的方法运用在专利研究中，以探索和挖掘专利文献的结构数量以及变化规律等内在价值的计量方法[9]。计量专利分析需要针对大量的专利文献进行统计分析处理 。

专利计量分析可以追踪技术路线演进，洞察行业技术的发展状况，依此来预测技术发展趋势技术活动重点和空白点以及挖掘技术创新机会。可辨认明显或潜在的竞争对手监测竞争环境制定竞争策略，为行业竞争情报分析竞争态势判断和竞争力测度提供重要应用工具[10]。

本文对RFID技术专利申请量趋势、技术产出区域分布、专利申请类型及法律状态、专利历史法律事件和在华申请人排名分别进行了计量与分析。

1 中国RFID专利申请量趋势分析

由图2可知，我国在RFID技术的研究起步于20世纪90年代，自2002年起RFID专利申请量迅速增长，特别是近几年专利数量增长得非常快。这反映出研发团体对该技术的关注度持续增加，同时该技术在我国是专利保护的热点，市场竞争较为激烈。我国近年RFID专利申请量仍然保持较高速度增长。

图2 中国RFID技术历年专利申请量趋势

1997至2001年间我国RFID技术专利出现了一个增长的高峰期，其增长率数值很高，说明RFID技术在该时期发展迅速。同时增长率变化较大，主要原因是专利数量基数相对较小的缘故。2001年至2005年，随着RFID技术成为全球的研究热点，我国该领域专利申请数增长态势迅猛。2006年至2008年专利申请数增长趋势放缓。2009至2011年，随着物联网开始进入人们的视野，RFID专利申请数增长率又迎来了一个小的高峰，而 2012年至2013年，随着该领域技术的不断成熟与完善，专利申请数增长速度又逐步趋于缓和，说明RFID技术已经逐步成熟。

2 RFID技术国内产出区域分布

由图3可见，广东省、上海市、北京市、江苏省是国内最为主要的技术产出地区。其中广东省的申请量最大，这与广东省RFID相关企业比较多有关。而北京市和上海市的研发机构比较集中，这两个地区的专利产出量也比较大。江苏省RFID技术发展速度最快。从全国整体水平看，广东省仍然是国内RFID技术最具竞争实力的地区。

图3 RFID技术主要国内产出区域份额

近几年广东省和上海市RFID技术申请份额逐年下降，北京市保持平稳略有增加。江苏省则发展迅猛，所占份额迅速增加。处于西部地区的四川省的增长速度不容小觑，与我国西部大开发的发展战略相吻合。

沿海省份中江苏省发展势头最为迅猛，紧随其后的浙江省与山东省份额增长态势良好，福建省天津市份额比例变化则比较平稳。虽然台湾省RFID技术发展较早，但是由于近年来内地各省市RFID技术的迅速发展而导致所占份额稳中有降。

3 RFID专利申请类型及法律状态

图4数据显示，目前我国RFID专利类型中，发明专利数量最多超过9 000件，而实用新型专利只有7 000多件，外观专利较少不到1 000件。我国RFID专利主要集中在发明和实用新型专利上。

图4 RFID专利申请类型及法律状态

结合专利法律状态可以看出在我国RFID专利中，有权专利主要集中在实用新型专利中，发明专利的有效专利比例较低，大约是实用新型专利的1/3。我国法律状态为审中的专利几乎都集中在发明专利中，主要原因是发明专利审核周期长的缘故。同时也说明近期我国RFID专利中发明专利的比例有较大幅度的增加。在失效专利中发明专利数量大约是实用新型专利数量的2倍。

4 RFID专利历史法律事件分析

图5数据为我国RFID专利更为详细的法律历史状态。专利申请被驳回的共558件，驳回率为3%，驳回率较低。专利申请权、专利权转移数量为865件，专利实施许可合同备案数量为162件，共转移转化1 072件，转移转化率为6%，转移转化率较低。实质审查请求生效7 945件，该项只针对发明专利有效，说明我国发专利审查周期较长。结合授权专利数来看，近年来RFID技术专利申请主要为发明专利的申请。

图5 RFID技术专利历史法律事件

5 RFID专利在华申请人排名

图6数据显示，在排名前十的在华申请人中，有7位为企业申请人，其中有4位为外国企业申请人。还有2位为高校申请人，1位为个人申请人。

图6 RFID专利在华主要申请人

排名前三位的均是中国企业，说明在RFID技术方面中国企业是研发和专利保护的主力军。四个外国企业分别为2个日本企业，1个美国企业和1个欧洲企业，说明外国企业十分重视RFID技术在中国的专利布局，在RFID技术方面外国企业的实力不容小觑。对于亚洲国家而言，日本在RFID技术方面具备较强的优势。同时高校已开始对RFID技术研发和专利保护进行有益的探索，并且取得了较好的成绩。

6 研究结论

由RFID专利申请量趋势来看我国RFID技术正处于高速成长区，该技术目前是物联网技术的研究热点。通过增长率的分析可以看出近年来增速有所放缓，RFID技术的研究正逐步进入成熟区。

通过RFID技术国内产出区域分布的分析可以看出RFID技术区域发展不平衡。广东、台湾省起步较早，沿海地区发展速度迅猛，尤其是江苏省发展速度最快，主要原因是2009年国务院批准在无锡建设国家级传感网创新示范区，为江苏省RFID技术发展带来良好的契机。近年来四川省RFID技术发展异军突起，这又与当前我国的西部大开发政策相吻合。因此RFID技术区域发展与国家政策导向有着密不可分的关系。

通过RFID技术专利申请类型及法律状态分析可以看出，尽管发明专利所占份额超过50%，但是发明有权专利只有实用新型有权专利的1/3，而发明失效专利却是实用新型失效专利的2倍。说明当前我国RFID技术专利水平还有待提高。

通过RFID技术历史法律事件分析，可知我国RFID技术专利转移转化率为6%，这说明我国大部分RFID技术专利未被利用，仍处于“沉睡”状态，产业化水平有待大大加强。同时进一步说明我国RFID专利水平还有待提高。

由RFID专利在华申请人排名可以看出对于物联网关键技术的RFID技术各国都非常重视，对于该技术在我国的专利布局的竞争也十分激烈。我国目前该技术的研发和专利保护暂时处于领先地位，今后一段时期内这种局面势必会继续持续下去。

参考文献

[1] 钱志鸿，王义君.物联网技术与应用研究[J].电子学报，2012（5）：1023-1026

[2] 孙其博，黎，范春晓，等.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010（6）：12-21

[3] 宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2010，38（11）：2590-2599

[4]李泉林，郭龙岩.综述RFID技术及其应用领域[J].RFID技术与应用，2006，1（1）：51-62

[5]李顺泉.浅析RFID技术的现状及发展趋势[J].世界标准信息，2007（7）：30-34

[6]李彬，陈攀.基于专利数据的RFID技术趋势分析[J].现代情报，2011，31（7）：81-84

[7]郭婕婷，肖国华.专利分析方法研究[J].情报杂志，2008，27（1）：12-14

篇3

1 系统设计

本系统主要由电源管理单元、单片机AT89C52、射频卡读写模块（主要由MFRC500构成）、无线模块、键盘显示电路及其他电路构成，系统如图1所示。

手持射频卡读写器的工作原理如下：整个手持机由电源管理单元给各个模块提供工作电压，由单片机控制射频卡芯片，并通过天线发射电磁波(区域大小取决于天线的设计质量)，当有射频卡（也可以称作电子标签，RFID卡，非接触卡）进入天线发射的有效范围时，射频卡里有一个LC串联谐振电路，它的工作频率与射频卡读写器天线发射的频率相一致，由于电磁波提供的激励能量，使得射频卡里的LC谐振电路产生了感应电势，电压达到一定电压值，就作为卡内其它电路工作的电源，然后射频卡将数据通过内部电路以同样的频率发送回去，读写器通过天线接收到射频卡的信号后，进行解调解码，并根据冲突检测和校验，来判断有效的数据，接着通过单片机的串口发送数据给无线模块SIM900D，SIM900D可使用短信或者TCP/IP数据流两种方式来进行数据的无线传输，由于短信方式比较适合数据量少，单方向的场合，这里为了使该设计具有更广的使用，所以采用TCP/IP数据流的方式，与远程控制数据中心进行数据交互。

0 引言

射频识别技术RFID( radio frequency identifiestion) 是21世纪非常流行的一种自动识别技术，其应用场合越来越广，尤其随着物联网技术发展，应用将更上一层楼，目前在停车场，学校图书馆，食堂，公交车上已经屡见不鲜。这里我们设计一种利用单片机开发的新型手持射频卡读写器，作为通用射频卡检测设备。

1 系统设计

本系统主要由电源管理单元、单片机AT89C52、射频卡读写模块（主要由MFRC500构成）、无线模块、键盘显示电路及其他电路构成，系统如图1所示。

手持射频卡读写器的工作原理如下：整个手持机由电源管理单元给各个模块提供工作电压，由单片机控制射频卡芯片，并通过天线发射电磁波(区域大小取决于天线的设计质量)，当有射频卡（也可以称作电子标签，RFID卡，非接触卡）进入天线发射的有效范围时，射频卡里有一个LC串联谐振电路，它的工作频率与射频卡读写器天线发射的频率相一致，由于电磁波提供的激励能量，使得射频卡里的LC谐振电路产生了感应电势，电压达到一定电压值，就作为卡内其它电路工作的电源，然后射频卡将数据通过内部电路以同样的频率发送回去，读写器通过天线接收到射频卡的信号后，进行解调解码，并根据冲突检测和校验，来判断有效的数据，接着通过单片机的串口发送数据给无线模块SIM900D，SIM900D可使用短信或者TCP/IP数据流两种方式来进行数据的无线传输，由于短信方式比较适合数据量少，单方向的场合，这里为了使该设计具有更广的使用，所以采用TCP/IP数据流的方式，与远程控制数据中心进行数据交互。

2 硬件电路设计

2.1 读写器的主要控制器

手持读写器的主要的CPU采用ATMEL公司的AT89C52。它是一款常用的51单片机。被应用到各种工业控制和消费电子领域中。其成本低，开发平台简单。当然在这个系统里理论上完全可以用其他单片机或者ARM控制器来替换。

2.2 射频卡读写器设计

射频卡读写主要通过射频卡芯片MF RC500及其必要的电路构成，射频卡芯片是整个读写器的核心，它可以实现读写射频卡（电子标签）所有必要的功能，包括射频信号的产生、调制、解调等。此芯片实际上是单片机与射频卡之间进行数据传输的关键。任何射频卡上的数据读写都要通过此芯片来传送。通过传送不同的命令给此芯片，就能实现不同的控制。

此芯片需要在OSCSIN和OSCOUT引脚上外接13.56MHz晶振，当然也可使用其他外部时钟，但不推荐这样做，因为它本身的时钟已经足够稳定。

为了实现最佳性能，射频卡芯片的模拟部分使用单独的电源，它对内部的震荡器、模拟解调器和解码器提供工作电压，同时对驱动部分和数字部分也各使用单独电源供电，此读卡器，我利用磁珠把各电源进行分开。

此芯片支持不同的CPU接口，单片机通过控制射频卡芯片的NCS引脚来选择射频卡芯片，在射频卡芯片上电或硬件复位后，此芯片马上复位它的接口模式，并根据几个固定引脚上的逻辑电平来识别当前CPU接口的类型。我们这里选择了地址线与数据线分时复用的接口类型，其具体操作是：当ALE为逻辑1时，将地址锁存到内部的相应锁存器中，然后由读写信号完成对芯片的数据读写。

在这个部分，读写器的天线设计也相当的重要，它的设计质量将直接影响读写射频卡的有效距离，我们参考芯片的数据手册，采用直接匹配的天线，其有效距离最远可以达到10cm。在天线电路的设计里，我们主要考虑两个方面的问题：

第一个方面是对电磁干扰的滤波，由于这个读写器的工作频率为13.56MHz，由时钟电路产生，但它也伴随产生13.56 MHz中的3次、5次等高次谐波。为达到国际EMC要求，良好地控制这些电磁干扰。本读写器使用低通滤波器来控制电磁干扰。

第二个方面是为了天线的性能达到最好，需要考虑天线电路的阻抗匹配。

2.3 电源的设计

由于本手持机在使用无线模块时，需要较大的电流。另外本设备为手持机，所以系统设计采用优科能源的可充电聚合物锂离子电池组件（2节串联，每节3.7V的标称电压），可充电（需另购充电器，充电电压为8.4V），电池电压通过降压型DCDC芯片AOZ1016A转换成5V电压输出，此芯片的输入电压范围较大（从4.5V~16V），最大可以输出3.6A的电流，完全满足本手持机的电压需要。

2.4 显示器的设计

显示部分采用160×96点阵液晶屏，这个液晶屏是总线型的，它与单片机的连接采用数据并行模式，直接与单片机的PO口相连，而液晶屏的读写控制信号R/W则直接连接单片机的读写信号上，另外液晶屏的片选信号CS，指令/数据寄存器选择信号A0，复位信号RESET和串并行选择端P/S，都需要分别连接到单片机的其他I/O口。

2.5 键盘的设计

键盘设计使用单片机P1口的八个I/O口实现，采用4×4矩阵动态扫描模式，可设计提供11个数字键（包括小数点）、确认键、取消键、退格键、2个功能键，共16个按键。满足一般手持设备的按键需求。

2.6 无线通讯模块

目前市场上提供的无线通讯模块有很多，为了适应更多的国家使用，我们使用刚刚推出的四频的无线模块SIM900D（它是SIM340DZ的替代品），此模块自带TCP/IP协议栈，无需其他CPU的支持就能利用TCP/IP数据流方式进行无线数据传输。当然它也使用标准的AT命令，性能稳定，使用方便。本手持机中，单片机通过串口与SIM900D进行通信，由于单片机AT89C52采用5V供电，而SIM900D使用4.3V供电，所以需要在5V电压的基础上进行降压，我们这里采用简单的二极管进行串接降压。当然此模块还需要SIM卡接口电路，由于SIM卡是经常被手碰到的地方，需要给SIM卡加上ESD保护电路。

3 软件设计

手持机软件系统用C51进行直接编写，当然如果扩展外部储存器，也可考虑在本系统中采用嵌入式操作系统，并在操作系统的基础上编写自己的应用驱动程序，我们这里考虑到本手持机只是作为物流读写射频卡的中间设备，数据处理类型和任务较少，较复杂的应用处理可以由远程数据控制中心来实现，所以这里采用C51直接编写全部程序，系统的各个单元部分用单独的任务线程设计，在减少了软件设计的复杂度的同时，也增强了软件系统的稳定性和可读性。

本系统软件设计主要包括，系统初始化，键盘扫描处理，液晶显示，射频卡的读写，以及无线模块的控制与数据通讯等主要部分，由于系统初始化，键盘扫描处理，LCD显示，都是非常常见的应用设计，下面主要说明射频卡的读写部分的设计。

3.1 射频卡的读写软件设计

射频卡的读写，最主要是对芯片进行控制。因此读写程序也主要是完成单片机对射频卡芯片MF RC500的控制，从而实现芯片与射频卡之间的数据交互，工作流程如下：

1）单片机对射频卡芯片进行初始化，使其进入正常的工作状态；

2）等待中断信号（射频卡芯片通过天线检测到有效的射频卡进入有效范围后，产生中断信号给单片机）；

3）由单片机发送相应的指令给射频卡芯片，进行请求，防碰撞，选择等操作；

4）单片机发送相应的指令对读写射频卡密码进行验证；

5）验证完毕后，读取射频卡指定块的内容或者写入相应地址块的数据；

6）完成数据读写后，向卡发送停止命令，并可判断卡有没有离开。

3.2 无线模块的数据传输的软件设计

由于无线模块SIM900D自带TCP/IP协议栈，在本手持读写器里，单片机通过其串口，利用AT命令就可以对SIM900D进行数据通讯。主要流程如下：

1）先由单片机通过I/O脚控制模块上电，使SIM900D上电复位；

2）单片机通过串口发送AT命令控制无线模块SIM900D与远程服务器建立TCP连接(预先需要知道远程数据控制中心服务器的IP地址和端口)；

3）连接建立后，单片机把准备好的数据发送给无线模块SIM900D，通过前面建立好的数据通道进行数据传输；并读取无线模块SIM900D从远程数据中心返回的数据；

4）数据处理好后，关闭当前建立的TCP连接，然后再关闭无线模块SIM900D的电源，以节约耗电，继续等待下一次的通讯。

4 结论

本手持机主要支持IS014443A协议的射频卡的读写，此射频卡目前已经被广泛使用。利用此设计方案，开发的物流手持射频卡读写器，具有携带方便，成本低，软件修改方便，可使用场合多的特点，随着物联网的发展，其应用前景一定非常广阔。

参考文献

[1]谢高生，易灵芝，王根平.动态密钥在Mifare射频IC卡识别系统中的应用[J].计算机测量与控制，2009，17(4)：725-726.

[2]李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版式，2006，12.

2 硬件电路设计

2.1 读写器的主要控制器

手持读写器的主要的CPU采用ATMEL公司的AT89C52。它是一款常用的51单片机。被应用到各种工业控制和消费电子领域中。其成本低，开发平台简单。当然在这个系统里理论上完全可以用其他单片机或者ARM控制器来替换。

2.2 射频卡读写器设计

射频卡读写主要通过射频卡芯片MF RC500及其必要的电路构成，射频卡芯片是整个读写器的核心，它可以实现读写射频卡（电子标签）所有必要的功能，包括射频信号的产生、调制、解调等。此芯片实际上是单片机与射频卡之间进行数据传输的关键。任何射频卡上的数据读写都要通过此芯片来传送。通过传送不同的命令给此芯片，就能实现不同的控制。

此芯片需要在OSCSIN和OSCOUT引脚上外接13.56MHz晶振，当然也可使用其他外部时钟，但不推荐这样做，因为它本身的时钟已经足够稳定。

为了实现最佳性能，射频卡芯片的模拟部分使用单独的电源，它对内部的震荡器、模拟解调器和解码器提供工作电压，同时对驱动部分和数字部分也各使用单独电源供电，此读卡器，我利用磁珠把各电源进行分开。

此芯片支持不同的CPU接口，单片机通过控制射频卡芯片的NCS引脚来选择射频卡芯片，在射频卡芯片上电或硬件复位后，此芯片马上复位它的接口模式，并根据几个固定引脚上的逻辑电平来识别当前CPU接口的类型。我们这里选择了地址线与数据线分时复用的接口类型，其具体操作是：当ALE为逻辑1时，将地址锁存到内部的相应锁存器中，然后由读写信号完成对芯片的数据读写。

在这个部分，读写器的天线设计也相当的重要，它的设计质量将直接影响读写射频卡的有效距离，我们参考芯片的数据手册，采用直接匹配的天线，其有效距离最远可以达到10cm。在天线电路的设计里，我们主要考虑两个方面的问题：

第一个方面是对电磁干扰的滤波，由于这个读写器的工作频率为13.56MHz，由时钟电路产生，但它也伴随产生13.56 MHz中的3次、5次等高次谐波。为达到国际EMC要求，良好地控制这些电磁干扰。本读写器使用低通滤波器来控制电磁干扰。

第二个方面是为了天线的性能达到最好，需要考虑天线电路的阻抗匹配。

2.3 电源的设计

由于本手持机在使用无线模块时，需要较大的电流。另外本设备为手持机，所以系统设计采用优科能源的可充电聚合物锂离子电池组件（2节串联，每节3.7V的标称电压），可充电（需另购充电器，充电电压为8.4V），电池电压通过降压型DCDC芯片AOZ1016A转换成5V电压输出，此芯片的输入电压范围较大（从4.5V~16V），最大可以输出3.6A的电流，完全满足本手持机的电压需要。

2.4 显示器的设计

显示部分采用160×96点阵液晶屏，这个液晶屏是总线型的，它与单片机的连接采用数据并行模式，直接与单片机的PO口相连，而液晶屏的读写控制信号R/W则直接连接单片机的读写信号上，另外液晶屏的片选信号CS，指令/数据寄存器选择信号A0，复位信号RESET和串并行选择端P/S，都需要分别连接到单片机的其他I/O口。

2.5 键盘的设计

键盘设计使用单片机P1口的八个I/O口实现，采用4×4矩阵动态扫描模式，可设计提供11个数字键（包括小数点）、确认键、取消键、退格键、2个功能键，共16个按键。满足一般手持设备的按键需求。

2.6 无线通讯模块

目前市场上提供的无线通讯模块有很多，为了适应更多的国家使用，我们使用刚刚推出的四频的无线模块SIM900D（它是SIM340DZ的替代品），此模块自带TCP/IP协议栈，无需其他CPU的支持就能利用TCP/IP数据流方式进行无线数据传输。当然它也使用标准的AT命令，性能稳定，使用方便。本手持机中，单片机通过串口与SIM900D进行通信，由于单片机AT89C52采用5V供电，而SIM900D使用4.3V供电，所以需要在5V电压的基础上进行降压，我们这里采用简单的二极管进行串接降压。当然此模块还需要SIM卡接口电路，由于SIM卡是经常被手碰到的地方，需要给SIM卡加上ESD保护电路。

3 软件设计

手持机软件系统用C51进行直接编写，当然如果扩展外部储存器，也可考虑在本系统中采用嵌入式操作系统，并在操作系统的基础上编写自己的应用驱动程序，我们这里考虑到本手持机只是作为物流读写射频卡的中间设备，数据处理类型和任务较少，较复杂的应用处理可以由远程数据控制中心来实现，所以这里采用C51直接编写全部程序，系统的各个单元部分用单独的任务线程设计，在减少了软件设计的复杂度的同时，也增强了软件系统的稳定性和可读性。

本系统软件设计主要包括，系统初始化，键盘扫描处理，液晶显示，射频卡的读写，以及无线模块的控制与数据通讯等主要部分，由于系统初始化，键盘扫描处理，LCD显示，都是非常常见的应用设计，下面主要说明射频卡的读写部分的设计。

3.1 射频卡的读写软件设计

射频卡的读写，最主要是对芯片进行控制。因此读写程序也主要是完成单片机对射频卡芯片MF RC500的控制，从而实现芯片与射频卡之间的数据交互，工作流程如下：

1）单片机对射频卡芯片进行初始化，使其进入正常的工作状态；

2）等待中断信号（射频卡芯片通过天线检测到有效的射频卡进入有效范围后，产生中断信号给单片机）；

3）由单片机发送相应的指令给射频卡芯片，进行请求，防碰撞，选择等操作；

4）单片机发送相应的指令对读写射频卡密码进行验证；

5）验证完毕后，读取射频卡指定块的内容或者写入相应地址块的数据；

6）完成数据读写后，向卡发送停止命令，并可判断卡有没有离开。

3.2 无线模块的数据传输的软件设计

由于无线模块SIM900D自带TCP/IP协议栈，在本手持读写器里，单片机通过其串口，利用AT命令就可以对SIM900D进行数据通讯。主要流程如下：

1）先由单片机通过I/O脚控制模块上电，使SIM900D上电复位；

2）单片机通过串口发送AT命令控制无线模块SIM900D与远程服务器建立TCP连接(预先需要知道远程数据控制中心服务器的IP地址和端口)；

3）连接建立后，单片机把准备好的数据发送给无线模块SIM900D，通过前面建立好的数据通道进行数据传输；并读取无线模块SIM900D从远程数据中心返回的数据；

4）数据处理好后，关闭当前建立的TCP连接，然后再关闭无线模块SIM900D的电源，以节约耗电，继续等待下一次的通讯。

4 结论

本手持机主要支持IS014443A协议的射频卡的读写，此射频卡目前已经被广泛使用。利用此设计方案，开发的物流手持射频卡读写器，具有携带方便，成本低，软件修改方便，可使用场合多的特点，随着物联网的发展，其应用前景一定非常广阔。

篇4

中图分类号：TN9934 文献标识码：A 文章编号：1004373X（2012）22005903

近年来，随着对产品供应链管理和质量控制水平要求的不断提高，传统的监管模式已不能适应现代化的需求。经过近几年的不断努力，虽然我国政府、企业、研究机构相继开展了基于射频识别RFID（Radio　Frequency　IDentificaiton）在业务流程监管与服务方面的应用研究，在进出口货物检验检疫监管、物流、公共事业管理等行业或领域内初步实现了闭环的RFID监管与追溯应用［15］。但是，由于业务管理模式、运作机制、成本、技术等各种原因，国内尚未有研究或应用项目涉及技术机构尤其官方检验检疫技术机构的食品检验样品全流程跟踪控制领域。

当前，检验检疫等技术机构在食品样品检验过程中，采用条形码技术来实现追溯管理。这种方法一般均采用人工方法近距离读取条码，无法做到实时、快速地获得大批量食品的质量信息。同时，其在流转环节上也无法提供食品所处环境、状态信息的实时记录。因此，在这样的运作模式下，常常容易导致食品检验样品信息传递慢、差错率高，追溯性不强、业务进展状态不明、纠错成本高等多个问题。

本文结合检验检疫技术中心的业务需求，开展检验检疫食品样品流动跟踪监控管理的研究，提出基于RFID技术对食品检验样品进行电子监管，实时监控样品封装、运输、交接、流转、检测到处理的全过程动态信息，来实现食品检验样品信息的可追溯化、可监控化，从而推动检验检疫技术机构的信息化建设和进出口商品检验检疫电子监管的应用。

1　系统技术方案

1.1　食品样品检验的信息流分析

食品样品检验包括制样、仓储、检验、销毁4个环节，按照信息可查询、流向可跟踪、责任可追溯的基本要求，系统采用以RFID电子标签为基本流动数据载体和基本信息单元［68］。针对不同阶段的业务特点和需求，系统选择不同的RFID读写设备、RFID电子标签以及不同的标签阅读形式。其中涉及到两个贴有RFID电子标签的周转容器：周转箱和周转盒。周转盒用来盛放需要检验的食品样品；周转箱则用来装已制好样的周转盒，每个周转箱的最大容量为12个周转盒。其业务流程及数据信息如下：

（1）　制样阶段

此阶段是通过单标签的读写操作，往RFID电子标签内录入单个样品具体信息。由于读写距离比较近，此阶段选取低频RFID读写设备。

综合业务部门基于接收的形形的食品样品，将其分类装进贴有RFID标签的周转盒，并同时往RFID标签内写入相对应的样品编号、名称信息、状态信息，此即完成样品的制样过程。将已制好样的样品置入周转箱内，即完成样品周转箱的生成操作，实现了样品、周转箱的信息绑定。其具体流程图如图1所示。

此阶段是通过多标签的群读、写操作，更改每个RFID电子标签的状态信息，并为每个周转箱分配相应的库存位置信息。由于读写范围比较大，此阶段选用超高频RFID读写设备。其具体业务流程如图2所示。

此阶段是通过单标签的读、写操作，更改每个RFID电子标签的状态信息，以及绑定相应的检验样品成员信息。由于读写范围要求不高，此阶段选用高频RFID读写设备。其具体业务流程如图3所示。

此阶段是通过单标签的读、写操作，更改每个RFID电子标签的状态信息，以及绑定相应的检验样品成员信息。由于读写范围要求不高，此阶段选用高频RFID读写设备。其具体业务流程如图4所示。

本文提出的基于RFID的食品检验样品跟踪管理系统共分为4个层次［910］，自底向上依次为：

（1）　网络通信层（实现信息的网络传输）；

（2）　系统设备层（RFID硬件设备，其中包括低频、高频、超高频读写器和电子标签）；

（3）　信息资源层（根据RFID获取的数据资源，建立相应的数据库系统）；

（4）　系统业务层（基于业务流程开发制样模块、入库模块、检验模块、留样及销毁模块，以及跟踪查询模块）。

本系统采用SQL　Server2005作为后台数据库，基于写入、存储在电子标签内的原始数据为基表，分别建立包括样品信息表、周转箱信息表、样品状态信息表、周转箱状态信息表、检验库信息表等数据表。考虑到系统的友好性与兼容性，基于.NET平台，采用C#实现管理系统功能模块：

（1）　RFID读写设备的配置模块

该模块包括通信端口号设置、天线号设置、天线能量设置、服务器远程连接等功能。

（2）　业务操作功能模块

配置好RFID硬件设备参数，与远程服务器建立连接，即可对食品检验样品进行业务流程操作：

①　制样：读取周转箱编号；同时，将样品编号写入样品电子标签内；

②　入库：读取周转箱、样品标签内信息，与数据库内的信息进行匹对；信息一致，则点击界面“自动分配货位”按钮，为其分配相应的检验库存储货位；

③　检验：基于检验清单需求，点击界面“查询”按钮，根据查询的检验样品货位信息，取出样品去检验；

篇5

引 言

射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)实际上是自动识别技术(AEI，Automatic Equipment Identification)在无线电技术方面的具体应用与发展。该项技术的基本思想是，通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或设备 (人员、物品) 在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。

目前，应用最广泛的自动识别技术大致可以分为光学技术和无线电技术两个方面。本文主要介绍自动识别技术在无线电技术方面的应用。

1 射频识别技术简介

20世纪80年代，由于大规模集成电路技术的成熟，射频识别系统的体积大大缩小，使得射频识别技术进入实用化的阶段，成为一种成熟的自动识别技术。

射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。它与同期或早期的接触式识别技术不同。RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，因此它可在更广泛的场合中应用。

典型的射频识别系统包括射频卡和读写器两部分。

射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，完成与读写器的通信。芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。EEPROM容量从几比特到几万比特。 芯片外围仅需连接天线(和电池)，可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。卡封装可以有不同形式，比如常见的信用卡及小圆片的形式等。与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比，射频卡具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。

在多数RFID系统中，读写器在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸)。卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同。当射频卡经过这个区域时，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷。在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存。当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。读写器接收到卡的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后，通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传送到计算机网络。简单的RFID产品就是一种非接触的IC卡，而复杂的RFID产品能和外部传感器接口连接来测量、记录不同的参数，甚至可与GPS系统连接来跟踪物体。

工作原理如图1所示。

2 射频识别技术的分类

射频识别技术主要按以下四种方式分类。

(1)工作频率

根据工作频率的不同可分为低频和高频系统。①低频系统一般指其工作频率小于30MHz的系统。其基本特点是：射频卡的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况，典型阅读距离为10cm)、射频卡外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。低频系统多用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪。②高频系统一般指其工作频率大于400MHz的系统。高频系统的基本特点是射频卡及读写器成本均较高、卡内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几m~十几m)、适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及射频卡天线均有较强的方向性。高频系统多应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，像火车监控、高速公路收费等系统。

(2)射频卡

根据射频卡的不同可分成可读写(RW)卡、一次写入多次读出(WORM)卡和只读(RO)卡三种。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多，如电话卡、信用卡等。一般情况下改写数据所花费的时间远大于读取数据所花费的时间(常规为改写所花费的时间为s级，阅读花费的时间为ms级)。WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，且比RW卡要便宜。RO卡存有一个唯一的号码，不能逐改，保证了安全性。RO卡最便宜。

(3)射频卡的有源与无源

射频卡可分为有源及无源两种。有源射频卡使用卡内电池的能量、识别距离较长，可达十几m，但是它的寿命有限(3~10年)，且价格较高；无源射频卡不含电池，利用读写器发射的电磁波提供能量，重量轻、体积小、寿命长、很便宜，但它的发射距离受限制，一般是几十cm，且需要读写器的发射功率大。

(4)调制方式

根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式。①主动式的射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器。②被动式的射频卡，使用调制散射方式发射数据。它必须利用读写器的载波调制自己的信号，适宜在门禁或交通的应用中使用。因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。

目前使用的多数系统中，一次只能读写一个射频卡。射频卡之间要保持一定距离，确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长，射频卡之间的距离就要大，应用起来很不方便。现在的射频卡具有防碰撞的功能，这对于RFID来说十分重要。所谓碰撞是指多个射频卡进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有射频卡，它的并行工作方式大大提高了系统的效率。

3 国际射频识别技术发展状况

射频识别技术在国外发展得很快。RFID产品种类很多，像德州仪器、 Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名厂家都生产RFID产品。他们的产品各有特点，自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。如澳大利亚将它的RFID产品用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用；瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装RFID自动识别系统，调度员可以实时掌握火车运行情况，不仅利于管理，还大大减小了发生事故的可能性；德国BMW公司将射频识别系统应用在汽车生产流水线的生产过程控制中等。

据有关权威数据显示，射频识别产品在全世界的销量以每年25.3%的比例增长。由此可见，射频识别技术具有广阔的市场前景。

4 射频识别技术在我国的发展

我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划，是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程，由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在，射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术，也将在中国很快地普及。

目前，我国的射频识别技术在下列几种应用中发展前景较好。当然，这里仅仅罗列了射频识别技术应用的一部分。任何一种技术如果得到普及，都将会孕育一个庞大的市场。射频识别将是未来一个新的经济增长点。

4.1 安全防护领域

(1)门禁保安

将来的门禁保安系统均可应用射频卡。一卡可以多用。比如，可以作工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等，目的都是识别人员身份、安全管理、收费等等。好处是简化出入手续、提高工作效率、安全保护。只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡、进出入口有一台读写器，人员出入时自动识别身份，非法闯入会有报警。安全级别要求高的地方、还可以结合其它的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。

公司还可以用射频卡保护和跟踪财产。将射频卡贴在物品上面，如计算机、传真机、文件、复印机或其它实验室用品上。该射频卡使得公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产，可以跟踪一个物品从某一建筑离开，或是用报警的方式限制物品离开某地。结合GPS系统利用射频卡，还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。

(2)汽车防盗

这是RFID较新的应用。目前已经开发出了足够小的、能够封装到汽车钥匙当中含有特定码字的射频卡。它需要在汽车上装有读写器，当钥匙插入到点火器中时，读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的特定信号，汽车的引擎将不会发动。用这种电子验证的方法，汽车的中央计算机也就能容易防止短路点火。

另一种汽车防盗系统是，司机自己带有一射频卡，其发射范围是在司机座椅45~55cm以内，读写器安装在座椅的背部。当读写器读取到有效的ID号时，系统发出三声鸣叫，然后汽车引擎才能启动。该防盗系统还有另一强大功能：倘若司机离开汽车并且车门敞开引擎也没有关闭，这时读写器就需要读取另一有效ID号；假如司机将该射频卡带离汽车，这样读写器不能读到有效ID号，引擎就会自动关闭，同时触发报警装置。

(3)电子物品监视系统

电子物品监视系统(Electronic Article Surveillance， EAS)的目的是防止商品被盗。整个系统包括贴在物体上的一个内存容量仅为1比特(即开或关)的射频卡，和商店出口处的读写器。射频卡在安装时被激活。在激活状态下，射频卡接近扫描器时会被探测到，同时会报警。如果货物被购买，由销售人员用专用工具拆除射频卡(典型的是在服装店里)，或者用磁场来使射频卡失效，或者直接破坏射频卡本身的电特性。EAS系统已被广泛使用。据估计每年消耗60亿套。

4.2 商品生产销售领域

(1)生产线自动化

用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式，节约了成本。举个例子以说明在生产线上应用RFID技术的情况。

用于汽车装配流水线。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡，以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的。用户可以从上万种内部和外部选项中，选定自己所需车的颜色、引擎型号和轮胎式样等。这样一来，汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车，如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司在其装配流水线上配有RFID系统，使用可重复使用的射频卡。该射频卡上带有汽车所需的所有详细的要求，在每个工作点处都有读写器，这样可以保证汽车在各个流水线位置，能毫不出错地完成装配任务。

(2)仓储管理

将RFID系统用于智能仓库货物管理，能有效地解决与货物流动有关的信息管理，不但增加了处理货物的速度，还可监视货物的一切信息。射频卡贴在货物所通过的仓库大门边上，读写器和天线都放在叉车上，每个货物都贴有条码，所有条码信息都被存储在仓库的中央计算机里，与该货物有关的信息都能在计算机里查到。当货物出库时，由另一读写器识别并告知中央计算它被放在哪个拖车上。这样，管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品。

(3)产品防伪

伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题，将射频识别技术应用在防伪领域有它自身的技术优势。防伪技术本身要求成本低，且难于伪造。射频卡的成本就相对便宜，而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂，使伪造者望而却步。射频卡本身有内存，可以储存、修改与产品有关的数据，利于销售商使用；体积十分小、便于产品封装。像电脑、激光打印机、电视等产品上都可使用。

(4)RFID卡收费

国外的各种交易大多利用各种卡来完成，而我国普遍采用现金交易。现金交易不方便也不安全，还容易出现税收的漏洞。目前的收费卡多用磁卡、IC卡，而射频卡也开始占据市场。原因是在一些恶劣的环境中，磁卡、IC卡容易损坏，而射频卡则不易磨损，也不怕静电及其它情况；同时，射频卡用起来方便、快捷，甚至不用打开包，在读写器前摇晃一下，就完成收费。另外，还可同时识别几张卡．并行收费，如公共汽车上的电子月票。我国大城市的公共汽车异常拥挤、环境条件差，射频卡的使用有助于改善这种情况。

4.3 管理与数据统计领域

(1)畜牧管理

该领域的发展起步于赛马的识别，是用小玻璃封装的射频卡植于动物皮下。射频卡大约10mm长，内有一个线圈，约1000圈的细线绕在铁氧体上，读写距离是十几cm。从赛马识别发展到了标识牲畜。牲畜的识别提供了现代化管理牧场的方法。

(2)运动计时

在马拉松比赛中，由于人员太多，有时第一个出发的人同最后一个出发的人能相隔40分钟。如果没有一个精确的计时装置，就会出现差错。射频卡应用于马拉松比赛中，运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片。当运动员越过此垫片时，计时系统便会接收运动员所带的射频卡发出的ID号，并记录当时的时间。这样，每个运动员都会有自己的起始时间和结束时间，不会出现不公平竞争的可能性了。在比赛路线中，如果每隔5km就设置这样一个垫片，还可以很方便地记录运动员在每个阶段所用的时间。

RFID还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。在跑道下面按照一定的距离间隔埋入一系列的天线，这些天线与读写器相连，而射频卡安装到赛车前方。当赛车每越过一个天线时，赛车的ID号和时间就被记录下来，并存储到中央计算机内。这样到比赛结束时，每个参赛选手将会有一个准确的结果。

4.4 交通运输领域

(1)高速公路自动收费及交通管理

高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。目前，中国的高速公路发展非常快，而高速公路收费却存在一些问题：一是在收费站口，许多车辆要停车排队，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污路费，使国家损失了相当的财政收入。RFID技术应用在高速公路自动收费上，能够充分体现它非接触识别的优势——让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费，同时可以解决收费员贪污路费及交通拥堵的问题。利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向；人工收费，包括IC卡的停车收费方式，终将会被淘汰。预计在未来10年内，高速公路自动收费系统将有数十亿元的需求。

在城市交通方面，解决交通日趋拥挤问题不能只依赖于修路。加强交通的指挥、控制、疏导，提高道路的利用率，深挖现有交通潜能也是非常重要的；而基于RFID技术的交通管理系统可实现自动查处违章车辆，记录违章情况。另外，公共汽车站实时跟踪指示公共汽车到站时间及自动显示乘客信息，会给乘客带来很大的方便。

(2)火车和货运集装箱的识别

在火车运营中，使用RFID系统很大的优势在于：火车是按既定路线运行的，因此肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据，能够得到火车的身份、监控火车的完整性，以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故，同时能在车站将车厢重新编组。起初的努力是用超音波和雷达测距系统读出车厢侧的条码，现在被RFID系统取代。射频卡一般安在车厢顶边，读写器安在铁路沿线，就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。

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射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号或雷达反射的传输特性，以实现被识别物体的自动识别。由于该技术具有实时、准确以及快速采集和处理信息的特点，被认为是21世纪十大重要技术之一，在当前物资管理、人员管理、交通管理、消费管理等多个领域中都有着广泛的应用和发展前景。而电子报道系统作为人员管理的一个特殊领域，也为RFID技术的应用提供了广阔的发展空间。

一、RFID系统概述

一个典型的RFID系统，是由电子标签、阅读器和应用软件系统这三个部分所组成。电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签等。阅读器由天线、芯片和耦合元件组成，其主要作用是通过天线与电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的写入和读出操作。应用软件系统则是将所收集到的数据进行进一步处理，以方便人们使用。

基于RFID技术的会议电子报道系统，应具有以下方面的特点：完善的数据统计处理和信息查询功能；可实时显示到会人员的报道情况；会议人员的报道过程的快捷化和简单化。

二、电子标签的选择和设计

由于电子标签的工作频率不仅决定了射频识别系统的工作原理（电感耦合或电磁耦合）、识别距离，而且还决定了电子标签和阅读器实现的难易程度以及设备的成本，为此应首先对电子标签的频率进行选择。工作在不同频点或频段的电子标签具有各自不同的特点，在国际上有公认的划分方法，即位于ISM波段以内，典型的工作频率有：125kHz、133kHz、13.56MHz、433MHz、902～928MHz、2.45GHz、5.8GHz等（见下表1）。

电子报道系统主要功能是实现对会议人员证件的查验工作，即人员管理，最适宜选择频率为13.56MHz的中高频无源电子标签，相应的国际标准为ISO18000-3。这类电子标签采用电感耦合的工作方式，从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得射频信号及高频能量，识别距离通常在1m以内，可以方便的制作成卡状，能够近距离满足证件验证、通道式报道以及刷卡消费等功能的需要。例如，采用美国德州仪器公司所研制的13.56MHz的非接触式电子标签，不仅具有唯一的身份识别号，而且拥有2KB的容量可用于防伪及数据的存储。同时通过天线的调整能实现不同的读取距离，分别有70～80厘米的远距离读卡器（如LR2000型）、40～50厘米的中距离读卡器（如650A型）以及5～10厘米的近距离读卡器。实践证明，采用这类电子标签，可全面实现电子报道系统中报道、验证、就餐等多种管理功能的需要，作为会务管理的应用是具有可行性的。

三、其它功能设计

1、系统软件的设计

管理控制软件作为电子报道系统的中心部分，主要用于与阅读器进行数据通信、控制阅读器的工作模式、远程监控以及管理会议数据等等。系统软件主要采用Delphi6.0作为开发平台， Access数据库用于会议信息的查询与存储，而串口通信控制则用于与阅读器之间的数据交换以及对阅读器工作模式的控制。基于RFID技术的电子报道系统，要求系统软件具有以下方面特点：方便操作控制，界面应美观、简单；录入和读出会议信息方便简捷，保密性和维护性强；能通过串口通信协议，实现与阅读器之间的数据传送和工作模式的控制；具备完善的会议资料查询功能等等。

系统软件的功能模块主要包括了数据库管理模块、数据统计处理模块、实时报道显示模块、阅读器控制模块以及用户登录模块，如下图1所示。其中，数据库管理模块采用Access数据库实现对信息的查询、修改、维护以及存储等功能，以确保数据信息的可靠与完整，而且方便录入、读出和查询工作；数据统计处理模块主要是对会议人员的缺席数据、出席数据进行统计和管理，并将数据信息存入到数据库中，方便打印和管理；实时报道显示模块是结合投影技术，将电子标签和阅读器中获得的信息快速的通过数据库进行配对和查询，以得到相应会议报道人员的信息和资料，并进行显示；阅读器控制模块则是利用串口通信控件以实现与阅读器之间的数据传送和工作模式的控制；用户登录模块则主要用于检验用户的使用权限，保证电子报道系统使用的安全性。

2、通道门的设计

在会议厅门口或会场的出入口处需设置通道式感应装置即通道门，当会议人员进入时，通道门可起到对会议人员个人信息的实时自动采集，以实现报道与验证的功能，因此对通道门的设计也是该电子报道系统的重点内容之一。对通道门的设计既应保证会议人员信息数据的正确采集，还需考虑到方便人员的通行，因此在设计中应重点注意通道门高度与宽度的情况，通常情况下应注意以下几点：通道门高度的选择应充分考虑到会议人员身高较高、身高较矮以及轮椅乘员的情况；宽度的选择则应以方便轮椅乘员的通行为宜。

根据实际情况分析，会议人员的证件通常佩戴在左上衣口袋处，而人身高普遍在1.5～1.9米左右，考虑到少数超高的情况以及坐轮椅的同志，因此通道门内置天线的有效读卡高度需要涵盖0.7～1.5米范围以内。而宽度的设计上，我国的轮椅标准基本参照国际标准，即76cm左右，为确保顺利的通行，在通道门两边还应各保证一定的余量。综上所述，通道门高度与宽度的设计可分别设置为：1.5米左右和0.9米左右。

通道门设计的另一个重点问题是天线的电特性设置。在设计时，既要求考虑到单天线的理论数据结果，还应考虑到双天线之间重叠区域的影响关系。因此，应参照相应的实验数据结果，保证天线的电特性能调整到最佳状态，以尽可能减少读卡时误差情况的发生。例如，采用LR2000型远距离读卡器时，通过对天线电特性的调整，能实现0.9～1米范围距离的读卡，通过双天线理论上能达到1.8～2米的远距离读卡。然而在实际操作中发现，当通道门宽度调整到1.8米左右时，读卡往往会存在2%左右的误差。基于这种情况，可通过减少通道的宽度，以保证读卡准确率达到100%。

总结：

电子报道系统应用RFID技术的特点是实现了会议报道管理的智能化与自动化。在对电子报道系统进行设计时，应综合考虑多方面因素，在掌握好各种实验数据的同时，加强对现场环境因素的控制，以真正将射频识别技术良好应用到电子报道系统当中，以满足当前各类大中型会议报道的需要。

参考文献

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射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。它与同期或早期的接触式识别技术不同。RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，因此它可在更广泛的场合中应用。

典型的射频识别系统包括射频卡和读写器两部分。

射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，完成与读写器的通信。芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。EEPROM容量从几比特到几万比特。芯片仅需连接天线(和电池)，可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。卡封装可以有不同形式，比如常见的信用卡及小圆片的形式等。与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比，射频卡具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。

在多数RFID系统中，读写器在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸)。卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同。当射频卡经过这个区域时，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷。在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存。当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。读写器接收到卡的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后，通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传送到计算机网络。简单的RFID产品就是一种非接触的IC卡，而复杂的RFID产品能和外部传感器接口连接来测量、记录不同的参数，甚至可与GPS系统连接来跟踪物体。

工作原理如图1所示。

2射频识别技术的分类

射频识别技术主要按以下四种方式分类。

(1)工作频率

根据工作频率的不同可分为低频和高频系统。①低频系统一般指其工作频率小于30MHz的系统。其基本特点是：射频卡的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况，典型阅读距离为10cm)、射频卡外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。低频系统多用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪。②高频系统一般指其工作频率大于400MHz的系统。高频系统的基本特点是射频卡及读写器成本均较高、卡内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几m~十几m)、适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及射频卡天线均有较强的方向性。高频系统多应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，像火车监控、高速公路收费等系统。

(2)射频卡

根据射频卡的不同可分成可读写(RW)卡、一次写入多次读出(WORM)卡和只读(RO)卡三种。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多，如电话卡、信用卡等。一般情况下改写数据所花费的时间远大于读取数据所花费的时间(常规为改写所花费的时间为s级，阅读花费的时间为ms级)。WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，且比RW卡要便宜。RO卡存有一个唯一的号码，不能逐改，保证了安全性。RO卡最便宜。

(3)射频卡的有源与无源

射频卡可分为有源及无源两种。有源射频卡使用卡内电池的能量、识别距离较长，可达十几m，但是它的寿命有限(3~10年)，且价格较高；无源射频卡不含电池，利用读写器发射的电磁波提供能量，重量轻、体积小、寿命长、很便宜，但它的发射距离受限制，一般是几十cm，且需要读写器的发射功率大。

(4)调制方式

根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式。①主动式的射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器。②被动式的射频卡，使用调制散射方式发射数据。它必须利用读写器的载波调制自己的信号，适宜在门禁或交通的应用中使用。因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。

目前使用的多数系统中，一次只能读写一个射频卡。射频卡之间要保持一定距离，确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长，射频卡之间的距离就要大，应用起来很不方便。现在的射频卡具有防碰撞的功能，这对于RFID来说十分重要。所谓碰撞是指多个射频卡进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有射频卡，它的并行工作方式大大提高了系统的效率。

3国际射频识别技术发展状况

射频识别技术在国外发展得很快。RFID产品种类很多，像德州仪器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名厂家都生产RFID产品。他们的产品各有特点，自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。如澳大利亚将它的RFID产品用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用；瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装RFID自动识别系统，调度员可以实时掌握火车运行情况，不仅利于管理，还大大减小了发生事故的可能性；德国BMW公司将射频识别系统应用在汽车生产流水线的生产过程控制中等。

据有关权威数据显示，射频识别

产品在全世界的销量以每年25.3%的比例增长。由此可见，射频识别技术具有广阔的市场前景。

4射频识别技术在我国的发展

我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划，是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程，由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在，射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术，也将在中国很快地普及。

目前，我国的射频识别技术在下列几种应用中发展前景较好。当然，这里仅仅罗列了射频识别技术应用的一部分。任何一种技术如果得到普及，都将会孕育一个庞大的市场。射频识别将是未来一个新的经济增长点。

4.1安全防护领域

(1)门禁保安

将来的门禁保安系统均可应用射频卡。一卡可以多用。比如，可以作工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等，目的都是识别人员身份、安全管理、收费等等。好处是简化出入手续、提高工作效率、安全保护。只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡、进出入口有一台读写器，人员出入时自动识别身份，非法闯入会有报警。安全级别要求高的地方、还可以结合其它的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。

公司还可以用射频卡保护和跟踪财产。将射频卡贴在物品上面，如计算机、传真机、文件、复印机或其它实验室用品上。该射频卡使得公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产，可以跟踪一个物品从某一建筑离开，或是用报警的方式限制物品离开某地。结合GPS系统利用射频卡，还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。

(2)汽车防盗

这是RFID较新的应用。目前已经开发出了足够小的、能够封装到汽车钥匙当中含有特定码字的射频卡。它需要在汽车上装有读写器，当钥匙插入到点火器中时，读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的特定信号，汽车的引擎将不会发动。用这种电子验证的方法，汽车的中央计算机也就能容易防止短路点火。

另一种汽车防盗系统是，司机自己带有一射频卡，其发射范围是在司机座椅45~55cm以内，读写器安装在座椅的背部。当读写器读取到有效的ID号时，系统发出三声鸣叫，然后汽车引擎才能启动。该防盗系统还有另一强大功能：倘若司机离开汽车并且车门敞开引擎也没有关闭，这时读写器就需要读取另一有效ID号；假如司机将该射频卡带离汽车，这样读写器不能读到有效ID号，引擎就会自动关闭，同时触发报警装置。

(3)电子物品监视系统

电子物品监视系统(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盗。整个系统包括贴在物体上的一个内存容量仅为1比特(即开或关)的射频卡，和商店出口处的读写器。射频卡在安装时被激活。在激活状态下，射频卡接近扫描器时会被探测到，同时会报警。如果货物被购买，由销售人员用专用工具拆除射频卡(典型的是在服装店里)，或者用磁场来使射频卡失效，或者直接破坏射频卡本身的电特性。EAS系统已被广泛使用。据估计每年消耗60亿套。

4.2商品生产销售领域

(1)生产线自动化

用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式，节约了成本。举个例子以说明在生产线上应用RFID技术的情况。

用于汽车装配流水线。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡，以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的。用户可以从上万种内部和外部选项中，选定自己所需车的颜色、引擎型号和轮胎式样等。这样一来，汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车，如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司在其装配流水线上配有RFID系统，使用可重复使用的射频卡。该射频卡上带有汽车所需的所有详细的要求，在每个工作点处都有读写器，这样可以保证汽车在各个流水线位置，能毫不出错地完成装配任务。

(2)仓储管理

将RFID系统用于智能仓库货物管理，能有效地解决与货物流动有关的信息管理，不但增加了处理货物的速度，还可监视货物的一切信息。射频卡贴在货物所通过的仓库大门边上，读写器和天线都放在叉车上，每个货物都贴有条码，所有条码信息都被存储在仓库的中央计算机里，与该货物有关的信息都能在计算机里查到。当货物出库时，由另一读写器识别并告知中央计算它被放在哪个拖车上。这样，管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品。

(3)产品防伪

伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题，将射频识别技术应用在防伪领域有它自身的技术优势。防伪技术本身要求成本低，且难于伪造。射频卡的成本就相对便宜，而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂，使伪造者望而却步。射频卡本身有内存，可以储存、修改与产品有关的数据，利于销售商使用；体积十分小、便于产品封装。像电脑、激光打印机、电视等产品上都可使用。

(4)RFID卡收费

国外的各种交易大多利用各种卡来完成，而我国普遍采用现金交易。现金交易不方便也不安全，还容易出现税收的漏洞。目前的收费卡多用磁卡、IC卡，而射频卡也开始占据市场。原因是在一些恶劣的环境中，磁卡、IC卡容易损坏，而射频卡则不易磨损，也不怕静电及其它情况；同时，射频卡用起来方便、快捷，甚至不用打开包，在读写器前摇晃一下，就完成收费。另外，还可同时识别几张卡．并行收费，如公共汽车上的电子月票。我国大城市的公共汽车异常拥挤、环境条件差，射频卡的使用有助于改善这种情况。

4.3管理与数据统计领域

(1)畜牧管理

该领域的发展起步于赛马的识别，是用小玻璃封装的射频卡植于动物皮下。射频卡大约10mm长，内有一个线圈，约1000圈的细线绕在铁氧体上，读写距离是十几cm。从赛马识别发展到了标识牲畜。牲畜的识别提供了现代化管理牧场的方法。

(2)运动计时

在马拉松比赛中，由于人员太多，有时第一个出发的人同最后一个出发的人能相隔40分钟。如果没有一个精确的计时装置，就会出现差错。射频卡应用于马拉松比赛中，运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片。当运动员越过此垫片时，计时系统便会接收运动员所带的射频卡发出的ID号，并记录当时的时间。这样，每个运动员都会有自己的起始时间和结束时间，不会出现不公平竞争的可能性了。在比赛路线中，如果每隔5km就设置这样一个垫片，还可以很方便地记录运动员在每个阶段所用的时间。

RFID还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。在跑道下面按照一定的距离间隔埋入一系列的

天线，这些天线与读写器相连，而射频卡安装到赛车前方。当赛车每越过一个天线时，赛车的ID号和时间就被记录下来，并存储到中央计算机内。这样到比赛结束时，每个参赛选手将会有一个准确的结果。

4.4交通运输领域

(1)高速公路自动收费及交通管理

高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。目前，中国的高速公路发展非常快，而高速公路收费却存在一些问题：一是在收费站口，许多车辆要停车排队，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污路费，使国家损失了相当的财政收入。RFID技术应用在高速公路自动收费上，能够充分体现它非接触识别的优势——让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费，同时可以解决收费员贪污路费及交通拥堵的问题。利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向；人工收费，包括IC卡的停车收费方式，终将会被淘汰。预计在未来10年内，高速公路自动收费系统将有数十亿元的需求。

在城市交通方面，解决交通日趋拥挤问题不能只依赖于修路。加强交通的指挥、控制、疏导，提高道路的利用率，深挖现有交通潜能也是非常重要的；而基于RFID技术的交通管理系统可实现自动查处违章车辆，记录违章情况。另外，公共汽车站实时跟踪指示公共汽车到站时间及自动显示乘客信息，会给乘客带来很大的方便。

(2)火车和货运集装箱的识别

在火车运营中，使用RFID系统很大的优势在于：火车是按既定路线运行的，因此肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据，能够得到火车的身份、监控火车的完整性，以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故，同时能在车站将车厢重新编组。起初的努力是用超音波和雷达测距系统读出车厢侧的条码，现在被RFID系统取代。射频卡一般安在车厢顶边，读写器安在铁路沿线，就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。

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中图分类号:TP391文献标识码:B

文章编号: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

药品是特殊商品,给病人用错药,用假药、劣药或者过期药品,将给人民的身体健康及生命带来威胁。假药在全球范围内普遍存在。WHO报告的数据显示,世界范围内假药的比例约为5%～10%。从互联网上隐瞒物理地址的网站购买的药品超过50%是假药。全球假药的销售额每年不断增长。美国公共利益药物中心估计目前世界范围内假药每年的销售额大约是400亿美元,全球制药行业正规产品每年的增长率约为7.5%,而假药销售将以每年13%的速度增长,预计到2010年全球假药的销售额将达到750亿美元[1,2]。如此严峻的药品安全形势已给我们敲醒了警钟,必须采取有效的方法遏制假药市场。射频识别(RFID)是最近几年流行的新技术,经过几年的努力,国内外已经通过该技术在药品安全方面取得了一定的成绩,并且RFID具有很强的发展潜力。

1 射频识别(RFID)技术

1.1 RFID概念、组成及工作原理

无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触的自动识别技术[3],其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性,实现对被识别物体的自动识别。射频识别系统由两部分组成,即电子标签(应答器Tag)和阅读器(读头Reader)。在RFID的应用中,电子标签附着在被识别的物体上,当带有电子标签的被识别物品通过其可识别范围时,阅读器自动以无接触的方式读取电子标签中的信息,实现识别物品信息的功能,其原理如图1所示。读头系统又包括读头和天线。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号耦合类型有电感耦合和电磁反向散射耦合两种。电感耦合采用变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合;电磁反向散射耦合采用雷达原理模型,利用发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时返回目标信息[1,4]实现耦合。

1.2 防碰撞算法

当电子标签进入阅读器范围时,阅读器开始识别电子标签中的信息。然而,当信号频率相同时,共用信道的多个电子标签同时将信号送入同一个读写器的读通道,因而产生信道争用,各信号之间相互干扰,产生数据碰撞。综合而言,业界推崇的防碰撞方法主要有ALOHA法、二进制树搜索法和二者的混合算法。标签冲突是RFID应用系统中的关键问题之一。比较分析\ALOHA法和二进制树搜索算法以及在此基础上发展起来的其他一些比较重要的防碰撞算法,有:

(1) ALOHA算法实现较简单,但是存在错误判决问题,其信道利用率最大为36%,在标签数目不大的场合,可以采用时隙ALOHA法和DFSA算法。

(2) 二进制树搜索算法的识别率高,信道利用率可达43%,不存在错误判别问题,适用于标签数目较大的场合。

ALOHA算法只适于中低频被动式只读电子标签,如校园一卡通;而高频和微波系统则多用二进制树搜索。但是采用二进制树搜索算法的时延长,泄露的信息较多,安全性较差。在设计系统时要根据系统的应用场合选择合适的防冲突算法。

从RFID应用的角度来看,目前防碰撞算法的识别率、识别速度、信道利用率都有待提高,识别过程较复杂,对安全和个人隐私等问题考虑不周,这些问题都有待进一步研究和改进,以适应高速运动、多目标识别复杂系统的应用[5]。

图1 无线射频识别原理图

1.3 信号调制方式

在读写器到标签方向的数据传输过程中,所有已知的数字调制方法都可以选用,但与工作频率和耦合方式无关。常用的数据调制解调方式有三种:幅度调制键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。为了简化电子标签设计并降低成本,通常多数射频识别系统均采用ASK调制方式[3,6]。

1.4 RFID优点与发展制约

RFID的优点[3]有:数据存储量大,容量是普通条形码的1 000倍;读写速度快;数据安全性高;物理性能优越,可反复使用并能适应各种恶劣环境;读写方便,采用无接触自动感应的方式实现信息的读取。

RFID的发展也有一些制约因素,如标准未统一;技术不成熟;成本高,主要包括标签和基础设施的成本;隐私保护及安全问题有待进一步提高。

2 研究现状

2.1 RFID在医药领域中的应用

当前医疗行业对于自动识别技术的需求主要集中在身份识别、物品管理、手术跟踪等方面,这些在医疗体系的信息化系统中都是非常重要的。RFID技术的运用可以增强医疗行业的精准管理和精细化操作,减少失误。以下是RFID 在医药领域的几个应用[7]:

(1) 药品防伪管理。SupplyScape公司宣布推出Rx验证服务。Rx验证服务是利用RFID标签来存储药品包装上的EPC,使药房和批发商能通过网络来检查药品的真伪。同时基于RFID技术标签的Rx验证服务也可以用来通知药房对过期药品进行召回。

(2) 病例信息管理及医药管理。美国Wellford hall治疗中心。采用RFID应用系统,在病人入院诊治时,医院只需用二维条码扫描器扫描医疗卡上的标签信息,所有数据不到1 s就进入计算机中,接收急诊病人的处理时间由15 s缩短到2 s。有些医疗机构还将RFID技术应用到医院的药品管理系统中,将RFID标签置于药品盒中,从药品入库开始就将药品的来源、用途、生产日期等信息输入标签中。药品的每一次移动及结合患者的情况信息,就能更加准地确给患者治疗服务。

(3) 血液管理。可以实现非接触式识别,减少对血液的污染,利用RFID标签存储信息量大的特点,存储较全面的信息,可以实现多目标识别,提高数据采集效率。中国江苏晨燕公司经多年的潜心研究,并结合RFID技术,已经研制出一套行之有效的网络解决方案。

(4) 医疗设备管理。美国俄亥俄州哥伦布儿童医院心脏诊疗中心的患者包括从婴幼儿到成人的各个层次,其医院医疗器械型号和类别都是多样性的。该医院自从使用高频无源RFID技术追踪管理库存,使诊疗器械和工具得到及时的供应,手术后器械的准确归位,大量地降低了手术的风险和提高了手术的质量,同时RFID技术还能应用于设备的防盗方面。

2.2 RFID关键技术

一般而言,RFID的关键技术由三个部分组成[8],即:共性基础及前瞻性技术、RFID产业化关键技术和RFID应用关键技术。

(1) 共性基础及前瞻性技术包括用于标签芯片的超低功耗电炉研究,可用于标签芯片的安全算法及其实现技术研究,超高频(UHF)读写器核心模块的研发,基于不同应用对象的超高频和微波频段RFID标签天线研究,标签封装设备关键技术研究,RFID与其他技术的集成和融合研究,RFID系统检测、认证相关技术研究,基于IPv6网络技术的RFID信息服务体系研究等。

(2) RFID产业化关键技术包括芯片、天线设计与制造,电子标签封装技术与装备,RFID标签集成,读写器设计与制造技术等。

(3) RFID应用关键技术包括RFID应用体系架构、RFID系统集成与中间件、RFID公共服务体系、RFID测试技术与规范等。

2.3 药品安全RFID标准

就某个特定应用范围而言,高频方案尤其适合药品应用,高频(13.56 MHz)智能标签被认为是最适合单个药品适用的标签技术。这是因为与超高频(UHF)标签相比,即使是液体药瓶密集包装,或是有药片金属箔包装,高频智能标签都能够很容易地读取。所以,电子标签标准化组织EPC global决定采用高频标签作为单个医药产品标签的工业标准[1]。目前,还没有正式的关于RFID产品的国际标准,各个厂家推出RFID产品互不兼容,造成了RFID产品在不同市场和应用上的混乱和不兼容。这势必对未来RFID产品的发展形成障碍。目前,中国电子标签国家标准工作组正考虑制定中国的RFID标准,包括RFID技术本身的标准,如芯片、天线、频率等方面;RFID的各种应用标准,如RFID在物流、身份识别、交通收费等各领域的应用标准。

3 药品库存与安全解决方案

3.1 解决方案

在药品从科研、生产、流通到使用整个过程中,RFID标签都可进行全方位的监控。特别是产品出厂自行自动包装时,安装在生产线的读取器可以自动识别每个药品的信息,传输到数据库,以便在流通的过程中可以随时记录中间信息,实施全线监控[2]。

通过使用电子产品代码(EPC)技术,将会更加容易地跟踪药品。EPC 技术使用RFID 标签,标签在供应链的源头就会被放在药瓶、盒子、箱子或托盘上,由RFID 读取器读取。读取器安置在码头的门上或者采用手持的形式。读取器和标签在整个供应链中始终连接并传递信息[9]。

从制造商开始托运产品,最初的数据便保存在随药品的EPC及制造商的数据库中。这些数据至少包括原材料源、制造数据、制造地点和这批货物的数据。这批货物首先应到总经销商,总经销商核实这批货物并最终转运给第二层经销商。第一总经销商将信息添加到系谱中,这些信息至少包括货物的来源、经销商名称、质量、包装尺寸、位置、货物的接收信息以及辨别货物真伪的证实信息(数字签名)。当产品转运到下一经销商时,系谱的信息被类似地录入,然后再传到下一经销商。特别是,它将包括货物的有效信息证实、货物的信息、储藏条件、新的数量,以及因为最初的货物批次将会被拆封,并重新打包发往不同的目的地的打包信息[9]。

对于一个药品库存系统,其系统结构可由如下部分组成:

(1) 硬件主要包括带标签药品、天线、出入库读写器、分流读写器、手持读写器。

(2) 软件即后台管理系统。系统结构平面如图2所示。

图2 系统结构平面图

药品的入库或出库要经过出入库读写器。仓库按照药品的分类分成C1,C2,C3等几个区域,每个仓库对应一个药品RFID分流读写器,当读写器检测到经过的药品对应于该仓库时,就把该药品分流到该仓库,对于无法识别的药品最终需要人工处理。最后所有的数据都经由读写器传送到后台管理软件。

3.2 系统功能模块及其实现平台

药品库存管理系统主要完成药品的进出管理,并能够快捷方便地查询库存的状态和药品的保质期。鉴于这些基本功能的考虑,系统的功能模块设计如图3所示。

图3 系统功能模块

该系统为基于B/S的药品库存管理系统,实现平台是:Visual Studio 2005+SQL Server 2005;操作系统为:Microsoft XP2;实现工具为C#和。

3.3 软件系统部分功能界面

软件系统的部分界面如图4,图5所示。

图4 系统登陆窗口

4 结 语

药品安全与人们身体健康息息相关,与RFID技术结合起来,形成更加健壮的药品安全供应链。本文在综图5 库存缺货查询界面

合介绍RFID的基础上,分析RFID技术在医疗及药品管理中的应用,并针对药品的管理与安全方面设计了药品库存管理软件系统。它对药品库存的高效管理以及药品的安全管理有一定的指导意义。

参考文献

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[2]胡杰容.RFID药品跟踪器[J].软件世界,2006(9):70-72.

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[5]聂赛如,刘有源.RFID防碰撞算法研究现状与发展趋势综述[J].物流技术,2008,27(3):65-68.

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[7]杨艳.RFID技术在世界医疗领域中的应用[A].2008中国国际RFID技术高峰论坛论文集\.2008.

篇9

在10年前就已经提出物联网的概念，物联网其实质就是把物联接到网络上，连接方式是通过射频技术，红外技术、无线传感网络等方式进行，但是这些设备进行通信必须按照约定的协议进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网概念定义其实质还是以互联网为基础，把互联网的用户拓展到物体和物体之间。物联网的概念的实质有两层意思：

第一：物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网；

第二：其用户端不仅仅是个人，还包括任何物品。

一、物联网的架构

从技术架构上看物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层，如图1所示。

1.感知层由二维码标签、RFID标签和读写器和各种传感器以及传感器网关构成。感知层是物联网获取和识别物体层，它从物体中获取物体的信息，它是物联网信息采集的来源。

2.网络层是由通讯与互连网的融合技术，包括信息存储和查询，网络管理等功能，网络层的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术，感知数据管理处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、和理解以及基于感知数据的决策和行为的理论和技术。

3.应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

二、射频识别技术

射频识别技术（RFID）是无线电技术在自动识别领域中的具体应用，RFID技术是通过无线射频方式进行，通信双方自动识别实现交换数据，它主要是通过射频信号进行识别目标对象，并自动获取物体的相关数据，同时也向后台的计算机处理系统进行通信，完成相关的数据信息处理。射频识别技术包括数据的采集，数据的传输和数据的处理的功能。

工作原理

当标签进入磁场以后，标签接收读卡器发出的无线射频信号，标签内的感应电流所获取的能量把标签内存储的信息发送出去，如果标签自身有电源标签就会主动发送某一频率的信号；解读器读取信息并且解码，然后把信息送到中央信息处理系统，最后由中央信息系统进行数据处理。

射频识别技术主要是电子标签和读写器之间的信息主要通过无线信号进行穿梭，这种信息传送的射频信号分两种耦合类型。

三、RFID系统组成

RFID系统有标签、阅读器、Internet，服务器、中间软件和计算机数据库系统。系统通过阅读器发送信号至电子标签，电子标签通过射频信号驱动内部的电磁电路提供电力，由天线将内部存储器所储存的数据传至阅读器，经由中介软件编码，通过网络最后再将信息存入对应数据库。

读写器读出的电子标签的信息，并采用分布式的系统中间件处理由读写器读取的一连串标签信息。由于每一个电子标签上只有唯一代码，计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，EPC中间件将EPC代码传给ONS，ONS指示EPC中间件到一个保存着产品文件的服务器（EPCIS）查找，该文件可由EPC中间件复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上，系统的工作流程如图2所示。

1.电子标签

RFID标签是由耦合元件和芯片组成，它内置天线芯片中写有能够被识别的唯一的电子编码，这种标签附着在可被识别的物体上，标识目标对象。这种标签具有持久性的特点，信息接收传播穿透性强、存储容量大、种类多的特点。有些标签支持读写功能，目标物体的信息能够随时被更新。

2.读写器

读写器在射频系统中起着关键性的作用，它是整个系统的基础设施，它与RFID标签进行信息交换，交换过程中，读写器把射频电磁信号转化成数字信号，特别是读写器进行对信号加工整理，然后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；读写器与计算机通讯：上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。

3.中间件（middleware）

为实现所采集信息的传递与分发而开发的中间件，中间件是一个软件，它可以接受客户端发送的请求，可以同时对多个读写器进行操作，进行并发处理，并且可以连接一个或者多个后端软件应用系统连接，它是返回结果数据的特殊化软件。应用程序使用中间件提供的应用程序接口（API），进行与读写器进行通信，读取RFID标签数据。

4.应用软件

主要指企业系统软件，应用软件（application software）是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。从应用评价标准来说，使用者在应用软件端的用户体验是判断一个RFID应用案例成功与否的决定性因素之一。应用软件也是系统的数据中心，它负责与读写器通信，将读写器经过中间件转换之后的数据，插入到后台企业仓储管理系统的数据库中，对电子标签管理信息、发行电子标签和采集的电子标签信息集中进行存储和处理。

四、RFID射频设别系统应用示例

港口集装箱RFID技术的应用，RFID应用系统主要有三部分组成，首先在集装箱上安装电子标签，电子标签内保存集装箱信息，并且能够进行自动识别；其次，在港口区域有无线覆盖，进行信息传输，它可以完成对电子标签的信息的传输，应具有实时性信息交互，并将数据导入TSS运输安全管理系统；第三部分集装箱信息实时交换系统，完成后端对集装箱信息的实时处理和管理，并进行EDI数据交换，以实现起运港和目的港之间的集装箱信息实时交换。

参考文献：

[1]王忠敏.《EPC技术基础教程》.北京：中国标准出版社，2004[2]

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1 rfid技术概述

射频识别（radio frequency identification，以下简称rfid）亦称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术。rfid技术越来越受到人们的重视，在我国，rfid技术在工厂生产、铁路运营、仓储物流、贵重品贸易、身份识别等领域得到长足发展，已经有相当成熟的应用。[4]

rfid技术的技术原理是利用感应识别特定的电子标签（rfid tags）发出的无线电波特定频段的能量，或由电子标签主动发送某一频率的信号，进行非接触式双向通信，完成目标识别和数据交换目的的自动识别技术，而不需要识别系统（一般是rfid阅读器）与电子标签之间建立机械或光学接触。[5] rfid技术可应用的领域十分广泛，可以说，在物联网的概念中，rfid技术被看作是继互联网和移动通信两大技术之后的第三大技术。

rfid系统组成包括硬件和软件。其中硬件主要包括电子标签、阅读器（reader）、计算机、网络设备；软件主要包括应用软件、嵌入式软件（又称中间件）、数据库系统。

2 rfid和其他识别技术的比较

rfid技术和条形码等其他识别技术相比，有以下几个特点：远距离读写，存储量大，可重复使用。使用寿命长。可以同时识别多个标签。形状不受限制。耐环境变化，保养方便。数据安全。

3 rfid应用时的制约因素

rfid技术目前尚在托盘标签而未达到单品标签的阶段，原因之一就是成本。第二个制约因素是安全问题。第三个问题在于标准和频段的不统一。

总而言之，由于受到技术水平和标准问题的限制，rfid技术目前尚在部分行业得以应用，未能建立完整的产业链，而在超级市场等零售业界，更只是在实施试点项目，未能形成普遍的气候。

4 rfid系统优势

rfid标签全面取代条形码后，能带来更多的便利、快捷、创新和利润。首先是能大大减少人工计费的失误，将现有的计费系统耗时减少1/2到2/3，减少商品非预期性损失等，能给顾客和零售商均带来极大的便利。

5 现有条形码系统存在的问题

1）条码条形码是"可视技术"，扫描器必须人为操作，只能接收它视野范围内的条码条形码。

2）条形码的数据不能更改。

3）条形码对完整性有较高要求。

4）条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，

5）条形码虽然只存储了少量数据，但这些数据却是未经过编码的，识别码是全球通用，因此数据保密性和安全性还是有一些欠缺。

而以上这种种问题，使用基于无线射频识别（rfid）的超市购物自动计费系统则可以一一解决。

6 rfid技术的实现

根据前文所述可以通过设计rfid通道、阅读器勘误（中间层）和自动计费系统来实现。

1）rfid通道

rfid阅读器通道，简称rfid通道。它将阅读器固定在收银台附近的三个位置，从不同的位置对购物车进行计费。其设计如图1所示。

2）阅读器勘误（中间层）

每个通道架设三台阅读器，分设左右两边，而位置亦是高中低三个位置，便于从不同角度来获取rfid标签的信号。通过一个控制器使用tdma技术，控制三个阅读器分时读取购物车上的rfid标签发出的经过编码的信息，一方面实现三个阅读器在不同时间接收信号，以保证阅读器不会互相干扰，另一方面实现防碰撞功能，即每个阅读器可在短时间内的不同时刻读取不同rfid标签上的信息，使所以在范围内的商品rfid标签在通过通道的时候全被读取。

3）自动计费系统

自动计费系统连接物联网和超市内部的数据库，待系统根据清单上各种商品的代码连接数据库建立帐单视图并显示到显示屏中后，顾客可在显示器屏幕上见到清单，并可选择是将信用卡（银联卡）插入卡槽，还是在现金放置口中放入现金，进行付费。付费完成后系统将控制通道末端的闸门开放，顾客可将购物车推离通道，系统将自动修改库存相关信息。

7 rfid技术的应用

进入21世纪后更是因为其定位追踪及数据交互方面的优势，rfid技术越来越受到人们的重视，在我国，rfid已经在生产及包装业、产品仓储中、配送中心、门禁管理中、产品防伪中、制造业中、生产物流实验系统等广泛应用，相信在不久的将来rfid技术的应用会越来越广泛。

参考文献：

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[5] 李佳. 超市收费系统的设计与实现[d].抚州:东华理工大学,2009.

[6] t博士研发团队. rfid阅读器的驱动程序撰写[eb/ol].[2005-8-31].rfidworld.com.cn- /jswk/news/2005831162315.htm.

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[8] 林明. 超市原来可以这样逛[eb/ol].[2006-11-16].gmw.cn/content/2006-11/16/content_5- 08735.htm.

[9] 周祥,宋雪桦. 标签天线弯曲对射频识别系统性能影响的研究[j].微波学报,2005(21):96-100.

[10] it世界网. ibm未来零售：商店从客厅开始[eb/ol].[2007-11-5].it.com.cn/f/market/0711-/5/502858.htm.

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