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

篇1

引言

射頻識別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(shù)(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)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。

目前，應(yīng)用最廣泛的自動識別技術(shù)大致可以分為光學(xué)技術(shù)和無線電技術(shù)兩個方面。本文主要介紹自動識別技術(shù)在無線電技術(shù)方面的應(yīng)用。

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。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(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碾娮颖茫瑢㈦娙輧?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。現(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杖搿FID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

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

0 引 言

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

電子產(chǎn)品代碼（Electronic Product Code ，EPC）是早期國際上典型的物聯(lián)網(wǎng)概念模型，它的本質(zhì)就是RFID技術(shù)加互聯(lián)網(wǎng)[3]。由圖1可以看出，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)源頭即為RFID技術(shù)。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)概念演進

RFID技術(shù)位于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)體系的感知層，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，識別工作無須人工干預(yù)，RFID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。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由讀寫器、電子標(biāo)簽及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成[4]。

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

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

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

專利計量分析是指利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的方法運用在專利研究中，以探索和挖掘?qū)＠墨I的結(jié)構(gòu)數(shù)量以及變化規(guī)律等內(nèi)在價值的計量方法[9]。計量專利分析需要針對大量的專利文獻進行統(tǒng)計分析處理 。

專利計量分析可以追蹤技術(shù)路線演進，洞察行業(yè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，依此來預(yù)測技術(shù)發(fā)展趨勢技術(shù)活動重點和空白點以及挖掘技術(shù)創(chuàng)新機會。可辨認明顯或潛在的競爭對手監(jiān)測競爭環(huán)境制定競爭策略，為行業(yè)競爭情報分析競爭態(tài)勢判斷和競爭力測度提供重要應(yīng)用工具[10]。

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

1 中國RFID專利申請量趨勢分析

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

圖2 中國RFID技術(shù)歷年專利申請量趨勢

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

2 RFID技術(shù)國內(nèi)產(chǎn)出區(qū)域分布

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

圖3 RFID技術(shù)主要國內(nèi)產(chǎn)出區(qū)域份額

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

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

3 RFID專利申請類型及法律狀態(tài)

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

圖4 RFID專利申請類型及法律狀態(tài)

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

4 RFID專利歷史法律事件分析

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

圖5 RFID技術(shù)專利歷史法律事件

5 RFID專利在華申請人排名

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

圖6 RFID專利在華主要申請人

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

6 研究結(jié)論

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

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

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

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

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

參考文獻

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[7]郭婕婷，肖國華.專利分析方法研究[J].情報雜志，2008，27（1）：12-14

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脑O(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

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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脑O(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。

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

近年來，隨著對產(chǎn)品供應(yīng)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(yīng)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(gòu)相繼開展了基于射頻識別RFID（Radio　Frequency　IDentificaiton）在業(yè)務(wù)流程監(jiān)管與服務(wù)方面的應(yīng)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(lǐng)域內(nèi)初步實現(xiàn)了閉環(huán)的RFID監(jiān)管與追溯應(yīng)用［15］。但是，由于業(yè)務(wù)管理模式、運作機制、成本、技術(shù)等各種原因，國內(nèi)尚未有研究或應(yīng)用項目涉及技術(shù)機構(gòu)尤其官方檢驗檢疫技術(shù)機構(gòu)的食品檢驗樣品全流程跟蹤控制領(lǐng)域。

當(dāng)前，檢驗檢疫等技術(shù)機構(gòu)在食品樣品檢驗過程中，采用條形碼技術(shù)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(dǎo)致食品檢驗樣品信息傳遞慢、差錯率高，追溯性不強、業(yè)務(wù)進展?fàn)顟B(tài)不明、糾錯成本高等多個問題。

本文結(jié)合檢驗檢疫技術(shù)中心的業(yè)務(wù)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(shù)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(shù)機構(gòu)的信息化建設(shè)和進出口商品檢驗檢疫電子監(jiān)管的應(yīng)用。

1　系統(tǒng)技術(shù)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(zé)任可追溯的基本要求，系統(tǒng)采用以RFID電子標(biāo)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(wù)特點和需求，系統(tǒng)選擇不同的RFID讀寫設(shè)備、RFID電子標(biāo)簽以及不同的標(biāo)簽閱讀形式。其中涉及到兩個貼有RFID電子標(biāo)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(wù)流程及數(shù)據(jù)信息如下：

（1）　制樣階段

此階段是通過單標(biāo)簽的讀寫操作，往RFID電子標(biāo)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(shè)備。

綜合業(yè)務(wù)部門基于接收的形形的食品樣品，將其分類裝進貼有RFID標(biāo)簽的周轉(zhuǎn)盒，并同時往RFID標(biāo)簽內(nèi)寫入相對應(yīng)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(biāo)簽的群讀、寫操作，更改每個RFID電子標(biāo)簽的狀態(tài)信息，并為每個周轉(zhuǎn)箱分配相應(yīng)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(shè)備。其具體業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

此階段是通過單標(biāo)簽的讀、寫操作，更改每個RFID電子標(biāo)簽的狀態(tài)信息，以及綁定相應(yīng)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(shè)備。其具體業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

此階段是通過單標(biāo)簽的讀、寫操作，更改每個RFID電子標(biāo)簽的狀態(tài)信息，以及綁定相應(yīng)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(shè)備。其具體業(yè)務(wù)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(luò)通信層（實現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸）；

（2）　系統(tǒng)設(shè)備層（RFID硬件設(shè)備，其中包括低頻、高頻、超高頻讀寫器和電子標(biāo)簽）；

（3）　信息資源層（根據(jù)RFID獲取的數(shù)據(jù)資源，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）；

（4）　系統(tǒng)業(yè)務(wù)層（基于業(yè)務(wù)流程開發(fā)制樣模塊、入庫模塊、檢驗?zāi)K、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(biāo)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。考慮到系統(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(shè)備的配置模塊

該模塊包括通信端口號設(shè)置、天線號設(shè)置、天線能量設(shè)置、服務(wù)器遠程連接等功能。

（2）　業(yè)務(wù)操作功能模塊

配置好RFID硬件設(shè)備參數(shù)，與遠程服務(wù)器建立連接，即可對食品檢驗樣品進行業(yè)務(wù)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(biāo)簽內(nèi)；

②　入庫：讀取周轉(zhuǎn)箱、樣品標(biāo)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(yīng)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；

篇5

引 言

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。

目前，應(yīng)用最廣泛的自動識別技術(shù)大致可以分為光學(xué)技術(shù)和無線電技術(shù)兩個方面。本文主要介紹自動識別技術(shù)在無線電技術(shù)方面的應(yīng)用。

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。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(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碾娮颖茫瑢㈦娙輧?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。現(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)(Electronic Article Surveillance， EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)包括貼在物體上的一個內(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杖搿FID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6

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。基于RFID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。基于這種情況，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

篇7

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。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(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碾娮颖茫瑢㈦娙輧?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。現(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杖搿FID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。

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中圖分類號:TP391文獻標(biāo)識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)02-140-03

RFID Technology and Its Application in Drug Stock and Safety

WANG Huadong1,YANG Jun 1,2

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

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

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

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

1 射頻識別(RFID)技術(shù)

1.1 RFID概念、組成及工作原理

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

1.2 防碰撞算法

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

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

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

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

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

圖1 無線射頻識別原理圖

1.3 信號調(diào)制方式

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

1.4 RFID優(yōu)點與發(fā)展制約

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

RFID的發(fā)展也有一些制約因素,如標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一;技術(shù)不成熟;成本高,主要包括標(biāo)簽和基礎(chǔ)設(shè)施的成本;隱私保護及安全問題有待進一步提高。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 RFID在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用

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

(1) 藥品防偽管理。SupplyScape公司宣布推出Rx驗證服務(wù)。Rx驗證服務(wù)是利用RFID標(biāo)簽來存儲藥品包裝上的EPC,使藥房和批發(fā)商能通過網(wǎng)絡(luò)來檢查藥品的真?zhèn)巍Ｍ瑫r基于RFID技術(shù)標(biāo)簽的Rx驗證服務(wù)也可以用來通知藥房對過期藥品進行召回。

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

(3) 血液管理。可以實現(xiàn)非接觸式識別,減少對血液的污染,利用RFID標(biāo)簽存儲信息量大的特點,存儲較全面的信息,可以實現(xiàn)多目標(biāo)識別,提高數(shù)據(jù)采集效率。中國江蘇晨燕公司經(jīng)多年的潛心研究,并結(jié)合RFID技術(shù),已經(jīng)研制出一套行之有效的網(wǎng)絡(luò)解決方案。

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

2.2 RFID關(guān)鍵技術(shù)

一般而言,RFID的關(guān)鍵技術(shù)由三個部分組成[8],即:共性基礎(chǔ)及前瞻性技術(shù)、RFID產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和RFID應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。

(1) 共性基礎(chǔ)及前瞻性技術(shù)包括用于標(biāo)簽芯片的超低功耗電爐研究,可用于標(biāo)簽芯片的安全算法及其實現(xiàn)技術(shù)研究,超高頻(UHF)讀寫器核心模塊的研發(fā),基于不同應(yīng)用對象的超高頻和微波頻段RFID標(biāo)簽天線研究,標(biāo)簽封裝設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究,RFID與其他技術(shù)的集成和融合研究,RFID系統(tǒng)檢測、認證相關(guān)技術(shù)研究,基于IPv6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的RFID信息服務(wù)體系研究等。

(2) RFID產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)包括芯片、天線設(shè)計與制造,電子標(biāo)簽封裝技術(shù)與裝備,RFID標(biāo)簽集成,讀寫器設(shè)計與制造技術(shù)等。

(3) RFID應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)包括RFID應(yīng)用體系架構(gòu)、RFID系統(tǒng)集成與中間件、RFID公共服務(wù)體系、RFID測試技術(shù)與規(guī)范等。

2.3 藥品安全RFID標(biāo)準(zhǔn)

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

3 藥品庫存與安全解決方案

3.1 解決方案

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

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

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

對于一個藥品庫存系統(tǒng),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可由如下部分組成:

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

(2) 軟件即后臺管理系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平面圖

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

3.2 系統(tǒng)功能模塊及其實現(xiàn)平臺

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

圖3 系統(tǒng)功能模塊

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

3.3 軟件系統(tǒng)部分功能界面

軟件系統(tǒng)的部分界面如圖4,圖5所示。

圖4 系統(tǒng)登陸窗口

4 結(jié) 語

藥品安全與人們身體健康息息相關(guān),與RFID技術(shù)結(jié)合起來,形成更加健壯的藥品安全供應(yīng)鏈。本文在綜圖5 庫存缺貨查詢界面

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

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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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