射频识别技术汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇射频识别技术范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

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）

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。

2 0 世纪8 0 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，以达到识别并交换数据的目的。与同期或早期的接触式识别技术不同，R F I D 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E E P R O M 用来储存识别码或其它数据。E E P R O M 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、I C 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。

射频识别技术在医疗领域的应用日益增长。虽然这项技术逐渐被普遍采用，但患者真正享受这项技术仍然需要一个过程。射频识别技术不仅在供应链管理中得到应用，还迅速被引用到医疗方面，而且被证明是非常有效的一项技术。

该技术能够使多处标记在一定距离同时被扫描。在大规模的零售业，这种提供准确数据的技术使其可以为成批的货物一次性扫描。将射频识别技术应用在防伪的领域有它自身的技术优势，射频识别技术采用的标记系统，迅速进入制药市场，打击了假药的流通；防伪技术本身要求成本低，但是却很难伪造。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。射频卡本身具有内存，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、电视等等产品上都可使用。美国的制药企业开始在美国使用该技术，生产过程中在每样产品上封装入射频卡，卡上记载了唯一的产品号。批发商、零售商用厂家提供的读写器就可以严格检验产品的合法性，这就使识别假药变得很简单了。

相似的科技促进了医院供应链的药物和医药设备的管理。事实上许多医院都有配置射频识别系统的需求，在急救室的患者可能最先体验到这项技术带来的安全与便捷。

临床应用的优势

患者首先感受到在急救车上使用射频识别系统标记的好处。急救车上有一系列的设备装置和药品，随时准备提供给心搏停止的患者。美国国民患者安全理事会首席专家说，2003年11月至2005年6月，由于急救推车的问题引起了8 起事故，都是由于相应的设备不在车上或药物过期造成的。这并非人为疏忽，而是在这些推车上至少有三种不同的物品，虽然有检查各物品是否配备的程序，尤其是在急救室执行急救过程中，迅速完成这项检查任务仍然很困难。

射频识别技术的标记能简化这个检查程序。与普遍使用的条形编码系统相比，射频技术将通过减少扫描次数而改进功效，从而最终提高接待患者的质量。如果使用条形编码，需要逐一扫描各个物品，所以采用射频识别扫描就要高效得多。

标记的唯一性，降低或消除医疗过失

射频识别技术可以确保急救车、手术室和康复室中准备工作的高效开展。患者被分配的标记是执行射频识别技术的关键，患者被标记为独特的代码，在药物治疗和外科手术过程中，能降低或消除医疗过失。假如给一个患者的药或瓶子上贴错标记，这项技术立刻可以识别，并纠正过来。

在美国已经有关于用自动射频识别技术检查患者身份的案例，这将成为射频识别技术应用强有力的依据。专家认为，在有些场所，条形编码识别技术是最合适的，但射频识别技术会成为更强大的工具。为了患者的安全，我们意识到单独一项技术并不能解决我们所面临的全部问题，在解决这些问题的时候，可以采用射频识别技术与条形码相结合的方法。随着医疗复杂程度的日益提高，以及患者和医院对医疗安全的更加重视，射频识别技术在运用中会越来越引人注目。

在药物供应链上使用射频识别技术，也成为在患者中使用这项技术的强有力的理由。“射频识别技术在患者药物供应链上也是很重要的，有时人们会忘记这些。”专家说，“例如，患对药物产生不良反应，射频识别技术就可以找出根源，看看是不是假冒药剂的原因。”

全天候跟踪

被分配这种标记的患者和医务人员现在逐步成为争论的焦点，因为这种鉴定技术不仅是识别个体，而且还跟踪他们的各项活动，这就牵连有许多内在的利益。使用这个系统，在紧急关头，可以轻松地在附近找到合适的临床医生。

射频识别技术能帮助提高药物目录的功效性以及医疗卫生器材的管理

美国的V e r c h i p 是第一个可移植的射频识别技术芯片，提供了幼儿保护、资产追踪、存取控制和预防错乱的设备。这些设备在皮肤下采用无害标记，结合数据库存储患者精确的信息。

美国的Surgichip 是又一组取得进展的患者标记，目标是避免认错患者，避免执行错误的治疗程序。系统采用射频识别技术启动三步核实过程，核实患者身份、关键数据和相应的手术程序和位置。这三方面的电子记录为各个程序提供了安全审计追踪。

射频识别技术在美国医疗界已经开始普遍使用了。每个产科病房都有一项射频识别技术系统固定识别卡。识别系统像门锁一样有许多使用的形式。新的功能如定位医务人员和患者的进展是非常令人激动；其它类型的室内配置和定位系统被取消了，因为射频识别技术有很好的投资回收率和健全的标记技术，同时射频识别技术的自动化进程，在忙碌的手术室里能提高工作效率。

关注成本

虽然在使用中，射频识别技术潜在的投资回报率已越来越清晰，但执行成本仍将是采用此项技术的主要问题。标记的芯片十分昂贵，这将成为采用此技术最大的障碍。

对射频技术的误解

匹兹堡医药中心大学的Jay Srini 说：“人们需要药物供应链的自动化。此项目的意义要比标记的成本重要的多。”在美国，医疗保险补偿在下降，许多医院大都建于二十年前，基础建设要投资更新。在射频识别技术系统方面的投资有助于更有效地运用其他科技成果。

许多人希望看到它所带来的利润，但这需要长时期的使用才可以看到结果。美国的先驱案例——在幼儿安全操作系统和操控设备上使用射频识别技术，经过了很长时期，才得到了回报。特效的射频识别技术标记用于医疗设备上已有很大收益，医院不会浪费设备，不需要再购买或租用额外的设备。

早期廉价标记的使用者，现在他们开始使用更昂贵的标记了。因为它的投资回报率要比它本身的成本高得多。考虑到最初的投资和操作成本，关于射频识别技术太昂贵的讨论发生了变化。例如医疗事故高额赔付，适当地使用精确的技术就可以减少或消除医疗事故的发生，这为降低医疗成本带来不可忽视的作用。“医学院关于不良药物事件的报告指出，每年因不良药物而导致的死亡人数相当惊人。”Srini 说，“如果有了重大医疗事故的影响，就知道投资一个可靠系统的价值了。”

在病例中，保证诊疗的准确性，避免不利结果是关键。推动使用射频识别技术关系到患者的安危，能够减少医疗事故的支出。射频识别技术确实影响了成本，但必要的程序确保了患者的安危。标记修复术和移植设备，像髋关节置换和心房脉冲产生器不需外科手术，采用射频识别技术就能检查出移植设备的问题。同时，技术开发者在努力降低成本，开展创新的支付结构等。例如，由W a v e f o r m 提供的定金基数和帐单到期支付等等。虽然克服了这些忧虑，其他因素也会导致惯性阻碍此项技术的实施。

克服市场惯性

要迅速被采用， 必须要显示此项技术独特的优势。在实际运用中，如果现有装备足够好，就延缓了射频识别技术的启用。例如，一项公认的设备技术被取代时，射频识别技术微小的利润也许不能收回前期投资，这就给射频识别技术的推广造成了障碍。

在传染病控制中采用射频识别技术的益处

条形码识别技术已经相当成熟，也是降低错误的廉价的方式。但射频识别技术提供更强大的功能，其标记能在视线以外的距离被扫描，并可以反映患者复杂的信息数据库。因此，要采用射频识别技术， 取决于射频识别技术是不是优于条形码，取决于机构是否用长远的目光看待成本评估。虽然现在人们已经接受了条形码，但还会关心射频识别技术是否能提高效能，能否在长期使用后做到投资回笼。

另一挑战就是射频识别技术的发展步骤。标记在变小，读卡机更复杂，内在程序功能在扩展；并且有些公司担心该设备进入市场过早而没有买主。“没人愿意为他人做嫁衣。但人们愿意看到此项技术的优势特性和稳定性。”Jay Srini 说，“企业希望了解射频识别技术的巩固性和全面性，但我们不愿冒这个风险。”

这些顾虑，经过时间的磨合将会消除，就像担心患者的隐私问题一样，因为采用射频识别技术会涉及到医护人员、患者个人信息的存储和追踪，所以人们认为射频识别技术侵犯了个人隐私，并且现在忧虑仍然存在，但患者看上去已经逐渐接受了。虽然射频识别技术的成本相对条形码来说是很高，并且有些患者为此感到不满，但如果你解释他们被标记的原因，他们大都会很高兴的接受这样的护理。总之，争论在减少、形式在变化、射频识别技术的成本也在降低。应用只是时间问题

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。

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该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。可以有效避免人工输入可能出现的失误，大大提高入库、出库、验货、盘点、补货等工作的效率，优化库存，进一步提高管理运作效率，降低运作成本，为企业带来直接经济效益，提高企业核心竞争力。

一、射频识别技术工作原理

1、 RFID的技术优势

RFID利用射频方式识别目的。和传统条形码识别技术相比，RFID有以下优势：① 快速扫描：条形码一次只能扫描一个条形码；RFID辨识器可同时辨识读取多个RFID标签；② 体积小型化、形状多样化：RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质；③ 抗污染能力和耐久性：传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染和损坏，而RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性；④ 可重复使用：现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、更新；⑤ 穿透性和无屏障阅读：在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，能够进行穿透性通信；⑥ 数据的记忆容量大：一维条形码的容量是50bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势；⑦ 安全性：由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。

2、RFID的组成

射频识别系统由三部分组成：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；阅读器，读写标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线，在标签和读取器间传递射频信号。

二、射频识别系统在烟草上应用实例

目前RFID在烟草领域中主要应用在二个方面：第一是RFID在烟草数字物流领域的应用：在整个供应链的流通过程中，实现物料跟踪定位和实时处理异常情况；第二是RFID在烟草数字仓储领域的应用：实现货物先进先出和库存实时化管理。

1、RFID在基地种植环节的应用

现代烟草对生产第一车间——基地单元建设的重视与日俱增，如何对基地单元进行有效的、长期的精细化信息化管理，运用RFID技术可以实现“不用亲临田间地头，无论是在家，还是在办公室，甚至是车上，只要一台3G手机在手，您就可以轻松掌握农作物的生长情况，还可以点对点远程操作智能大棚内灌溉、通风等任何设施。” 在基地单元实施RFID项目，可以实现采集温度、湿度、光照、土壤含水量、土壤营养液等农作物生长环境参数，同时显示对灌溉、通风、水帘、遮阳网等的远程智能控制，确保烟叶生产降本节工、提质增效，从而推进烟叶生产实现规模化种植、集约化经营、专业化服务、信息化管理。

2、RFID在烟草数字物流领域的应用

根据国家烟草专卖局的要求，所有成品卷烟生产及销售必须在“行业卷烟生产经营决策管理信息系统”（即一号工程）中运行，每件成品卷烟需粘贴一个32位的“一号工程条码”，出厂时需在烟草工业企业进行出厂扫描，调拨到商业公司后，需由商业公司进行商业接收扫描。

通过流程分析可以发现，在整个操作流程中，每托盘成品烟都经过了一次从整托盘拆垛成单件和从单件码垛成整托盘的过程，而且每件烟都是逐一单个扫描工业出库和单个扫描商业入库。如果中间减少拆垛、码垛的过程，实现整托盘一号工程码一次性扫描，将大大缩减流程、提高物流效率。通过在成垛运输的托盘中采用RFID电子标签的方法，通过条码与RFID电子标签的结合，成功地解决了成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题。可以满足“现代物流”的“一库制”配送运转模式要求，适用于大规模繁忙物流配送，可确保供应链的高质量数据交流，可为行业卷烟生产经营提供决策依据。

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.177

1 引言

FID（射频识别）技术来源于电磁感应现象，在20世纪80年代飞速发展，由于这项技术具有自动识别的能力，今年来发展也很迅猛。其技术的发展已经趋于多功能化。目前，多种已经投入实用的自动识别技术都与射频识别技术相关，但是这些技术还是有一些区别的，例如：核心工作原理、电磁波的工作频率和整个系统的技术特点以及系统所应用的相关技术标准还是不同的[1]。一个典型的射频识别系统由以下三部分组成，即电子标签、读写设备和后台数据处理系统。以上三部分的核心器件是电子标签。

2 射频识别中的电子标签技术

射频识别中的标签按工作原理可以分为主动式、被动式和半主动式三种。

2.1 被动式

射频识别中的被动式电子标签为常见标签，其特点是内部没有供电电源。这种电子标签依靠接收到的电磁波驱动内部的集成电路工作，而接受到的电磁波是由射频识别读取设备发射出来的。如果电子标签接收到的信号强度足够，就可以驱动内部电路向读写设备发送数据。这些数据通常有全球唯一的ID号以及电可擦写只读存储器中的预置数据[2]。由于被动式电子标签价格低廉、体积小以及无需专用电源供电的特点，因此此种标签占了主要市场份额。

2.2 半主动式

半主动式标签的出现与主动式标签的一些缺点有关。被动式标签的天线除了接收读写设备发射的电磁波来驱动内部基础电路外，还要通过将天线的阻抗切换来将电信号回传来产生数字信号。要提高回传效率，天线的设计很重要，必须处于短路开路间，但是这样处理又使得回传信号发生反射无法传送到读写设备。半主动式标签的结构与被动式标签类似，但是在内部多了一个微型电池给内部集成电路供电使得集成电路处于正确得工作状态[3]。与被动式标签相比，半主动式标签的响应速度更快，传输效率更高。

2.3 主动式

主动式标签内部具有微小内部电源给内部集成电路供电并且产生对外电磁波以被读写设备接收。由于内部独立电源产生的电磁波信号强度足够，主动式标签具有较长的发送距离和较大的存储容量来存储读写设备发送来的一些信息。

射频识别技术由一套完整的设备组成，这些设备的核心是电子标签，电子标签由存有代码识别能力的大规模集成电路处理器芯片和发射接收天线组成，目前主要是无源式。使用的时候由接收天线接收读写设备发送的电磁波信号。除此之外还有读写器和后台服务器系统。

在超市比较流行的条码技术与RFID相比缺点很多，RFID技术的优点很多，如存储容量大，发射距离长，信息安全度高，适应环境能力强，最重要的是可以一次性读取多个标签。缺点也明显，如目前的生产成本高，但是随时技术的发展和使用量的增加可以大大降低使用成本[4]。

相对也有缺点，就是建置成本较高。不过透过该技术的大量使用，生产成本就可大幅降低

3 结束语

射频识别技术今年来成为了物联网技术的核心和热点，伴随着相关技术的长足进步如微型集成电路的发展，微型智能电子标签得到了发展，其在超低功耗集成电路上的进步为超低功耗电子标签的发展创造条件。被动式电子标签没有电池，由接收读写器发射的电磁波信号从而获得电路所需的能量，这类线圈工作距离较近，且只能单向通信，使用的局限性较大，而主动式电子标签不但具备被动式电子标签的所有特性，而且还具有较长的读取距离，全双工通讯，使用寿命较长，性能更好等优点[5]。 物联网技术中，RFID可以对物体实现透明化追踪、通信与管理，是实现物联网的基本技术。RFID与智能网络等技术相结合，可以实现远距离物体的跟踪与信息的共享，从而赋予物体的智能，实现人与物、物与物的沟通对话，最终构成联通万事万物的物联网。

参考文献：

[1]黄玉兰.物联网射频识别技术（RFID）与应用[M].北京.人民邮电出版社，2013：101-103.

[2]黄玉兰.物联网-射频识别（RFID）核心技术详解[M].北京.人民邮电出版社，2010：140-142.

[3]董丽华.RFID技术与应用[M].北京.电子工业出版社，2008：79-81.

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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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条码技术作为一种自动识别技术， 具有成本低、操作简单的特点， 在图书馆及其它行业中工作得到广泛的应用，但其也存在局限性， 如必须人工借助读写设备进行数据的采集， 常因条码、阅读器质量发生误读和拒读。近年迅速发展的射频识别(RFID) 技术， 不仅具备条码技术的功能，还克服了其局限性， 用于图书资料的识别更加简单高效。本文对射频技术进行简单介绍， 并对其在图书馆工作中的应用进行探讨。

一 RFID 概述

1 射频识别原理

射频技术(radio Frequency Identification) 是一种非接触自动识别技术， 它可实现对静止的或移动中的物体的自动识别并获取相关数据， 识别工作无须人工干预， 并可工作于恶劣环境。

图1 射频识别系统构成图

射频识别系统一般由电子标签(tag) 、读写器( read2er) 、天线(Antenna) 三部分组成， 如图1 所示。其中电子标签又称为射频标签、应答器， 由标签芯片和耦合组成。每个标签具有惟一的电子编码， 是数据载体。电子标签附着或嵌在待识别物体上， 用于标识目标对象。天线是标签与阅读器之间数据传输的发射、接收装置。天线与读写器可集成为一个整体， 也分立存在， 不同制造商有各自的集成方法。任何一个RFID 系统至少应包含一根天线， 可为内置天线也可为外置天线， 用以发射和接收射频信号。阅读器又称为读出装置、扫描器， 当电子标签可以无线改写数据时双称为读写器， 典型的阅读器由高频模块(发送器和接收器) 、控制单元以及天线组成。此外许多读写器还有附加的接口(RS232、RS485、以太网接口等) ， 以便将所获得的数据传向应用系统或从应用系统接收命令。阅读器与应用系统之间的接口API (Application Programm Interface) 通常用一组可由开发工具(如VC + + ， VB ， PB 等) 调用的标准接口函数来表示。标准接口函数的功能大致包括以下四个方面:

1)应用系统根据需要可能向阅读器发出阅读器配置命令。2 ）阅读器向应用系统可能返回的所有可能的阅读器当前的配置状态。3 ）应用系统向阅读器可能发送的各种命令。4 ）阅读器向应用系统可能返回的所有可能命令的执行结果。

射频系统工作时， 阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号， 标签进入磁场时， 通过空间耦合获得能量， 发送出自身编码信息。阅读器获取数据并解码后送至电脑主机进行相关的处理， 这样在耦合通道内根据时序关系实现能量传递和数据交换， 并可通过计算机及计算机网络对识别信息采集处理及远程传送， 从而实现物品的自动识别或物品信息的自动收集。

2 射频系统的分类

通常读写器发送信号时使用的电磁频率称为RFID 系统的工作频率， 射频系统依工作频率分为低频( 30kHz2300kHz) 、高频(3MHz230MHz) 和超高频(300MHz23GHz)三种类型。常见的工作频率有低频125kHz、13412kHz 及高频13156MHz 等。低频电子标签成本较低， 但标签保存的数据量较少， 阅读距离较短， 外形多样， 阅读天线方向性不强。高频系统标签保存的数据量较大， 阅读距离可达几米至十几米， 能适应物体高速运动， 外形一般为卡状， 阅读天线及电子标签天线有极强的方向性， 成本较高。按电子标签的供电方式， 射频系统可分为有源系统和无源系统。

有源系统的电子标签内装有电池， 标签电池供应的能量部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量， 阅读距离较远， 但电池寿命有限， 一般为3～5 年。无源系统的电子标签没有内装电池， 在阅读器的读出范围之外时， 电子标签处于无源状态， 在阅读器的读出范围之内， 电子标签从空间耦合获得的射频能中提取其工作所需的电能。无源电子标签一般采用反射调制方式实现电子标签信息向阅读器的传送。

3 射频技术的特点

由于射频识别的信息传播媒介是电磁波， 可以透过外部材料读写数据， 而且信息读写过程中， 对于读写器与被识别的电子标签之间的距离方位没有精确的要求。电子标签能在恶劣环境下工作， 使用寿命长， 能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上。电子标签可以写入及读取数据， 标签的内容可以动态改变， 信息存储量大。由于使用防冲撞突技术， 能防止标签之间数据干扰， 因此RFID 系统可以同时处理多个标签， 例如TI 公司推出的13156MHz系统， 每秒钟能处理大约50 张标签。电子标签的数据存取有密码保护且需要专门的设备进行读写， 因此不容易伪造及更改， 安全性更高。

二RFID 在图书馆工作中的应用

RFID 以其技术优势在交通、物流等许多行业得到广泛的应用。在图书馆领域， 目前已有美国、新加坡等多个国家的图书馆采用了这项技术。在我国图书馆领域中， 射频技术还未广泛应用， 其应用仅限于射频卡的使用。图书馆使用射频卡标识读者身份， 并与管理软件相配合， 实现电子阅览室的“无人管理”和自动计费， 但对图书资料的标识依然使用条形码。如果使用射频技术， 采用电子标签标识图书， 则可以解决由于条码技术自身局限性在图书馆工作中出现的问题。

1 RFID 技术对图书馆工作的作用

1)简化工作程序， 降低图书丢失率目前图书馆工作中， 用条形码标识图书资料， 同时为防止图书的丢失， 需在图书上粘贴磁条， 如果使用电子标签， 则可不必粘贴磁条， 省去一道图书加工工序， 在流通工作中也可省去充磁、消磁工作。电子标签不仅存储图书资料的标识信息， 也可包含安全信息， 经过正常借阅图书的标签安全信息可自动写为正常状态， 否则为另一种状态，当阅读器在特定的出口处检测到非借阅状态的图书时，RFID 系统就自动报警。

2)提高工作效率由于条码必须在一定距离且没有遮挡的情况下， 通过条码阅读器读入数据， 清点图书时， 需要逐册一一扫描。电子标签则是通过无线电波传递信号， 并可一次读取数个记录， 能极大提高清点效率。因RFID 系统可同时处理多个标签， 可减少或避免在借阅高峰时读者的等候时间， 提高工作效率和服务水平。条码技术会由于条码、条码读写器的质量问题产生误读或拒读， 使用电子标签， 识别准确率会大大提高。对于乱架的图书只要附有电子标签， 在RFID阅读器覆盖的区域能够非常容易地找到， 并由馆员将其归位。

3)使用射频识别技术， 图书馆的一些场馆可以实现真正意义上的“开架”在特定的区域， 使用专用设备， 读者可以自行借书还书; 读者还可以使用一卡通系统， 选择RFID 结帐， 即由系统自动扣除超期、丢失图书罚款等。此外， 装有RFID 读写器的智能书架， 随着图书流通， 会自动显示图书的流通情况， 帮助馆员进一步了解图书的使用情况。

2 图书馆使用RFID 所面临的问题 1) 成本问题射频识别系统的成本是制约其推广应用的首要因素。当前电子标签的价格还较高， 无源和有源电子标签的价格分别在30 美分和1 美元左右， 这对于拥有数十万乃至上百万册图书的图书馆来说就显得过于昂贵了。另外射频阅读器的价格大都在1 000美元以上， 而一个一般规模的图书馆就需要安装多台， 使用射频识别系统的费用偏高。

2 ）标准化问题到目前为止， 包括ISO (国际标准组织) 和CEN (欧洲标准委员会) 在内的10 多个国家或国际机构颁发了有关RFID 的技术标准， 彼此并不完全兼容。在物流领域， RFID技术存在两种编码体系———日本UID 标准和欧美的EPC 标准， 这两个标准使用的无线频段、信息位数和应用领域等存在着不同程度的差异。由于RFID 在国际上还没有一个成熟的技术标准及行业使用规范， 各个厂家推出的RFID 产品互不兼容， 这对RFID 产品互通和发展以及在图书馆的应用造成了极大阻碍。

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无线射频识别技术(RFID)已经成为一个很热门的话题。据业内人士预测，RFID技术市场将在未来五年内在新的产品与服务上带来30至100亿美金的商机，随之而来的还有服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建设的庞大需求。

或许这些预测过于乐观，但RFID将会成为未来的一个巨大市场是毫无疑问的。许多高科技公司正在加紧开发RFID专用的软件和硬件，这些公司包括英特尔、微软、甲骨文、sap和sun。

二、射频识别技术发展历史

从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的利用反射功率的通信奠定了射频识别技术的理论基础。

射频识别技术的发展可按十年期划分如下：

1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。

1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。

1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。

1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。

1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。

2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。

至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。

三、无线射频识别技术

RFID系统的组成及其工作原理

RFID系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都由电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和数据交换与管理系统（Processor）三大部分组成。电子标签（或称射频卡、应答器等），由耦合元件及芯片组成，其中饱含带加密逻辑、串行EEPROM（电可擦除及可编程式只读存储器）、微处理器CPU以及射频收发及相关电路。

电子标签具有智能读写和加密通信的功能，它是通过无线电波与读写设备进行数据交换，工作的能量是由阅读器发出的射频脉冲提供。阅读器，有时也被称为查询器、读写器或读出装置，主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。阅读器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，将电子标签返回的数据解密后送到主机。数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对卡进行读写控制等。

RFID系统的工作原理如下：阅读器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写EEPROM中的内容进行改写，若经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。

在RFID系统中，阅读器必须在可阅读的距离范围内产生一个合适的能量场以激励电子标签。在当前有关的射频约束下，欧洲的大部分地区各向同性有效辐射功率限制在500mW，这样的辐射功率在870MHz，可近似达到0.7米。美国、加拿大以及其他一些国家，无需授权的辐射约束各向同性辐射功率为4W，这样的功率将达到2米的阅读距离，在获得授权的情况下，在美国发射30W的功率将使阅读区增大到5.5米左右。

RFID技术的分类

RFID技术的分类方式常见的有下面四种：

根据电子标签工作频率的不同通常可分为低频（30kHz～300kHz）、中频（3MHz～30MHz）和高频系统（300MHz～3GHz）。RFID系统的常见工作频率有低频125kHz、134.2kHz，中频13.56MHz，高频860MHz～930MHz、2.45GHz、5.8GHz等。

低频系统特点是电子标签内保存的数据量较少，阅读距离较短，电子标签外形多样，阅读天线方向性不强等。主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、煤气表、水表等；中频系统则用于需传送大量数据的应用系统；高频系统的特点是电子标签及阅读器成本均较高，标签内保存的数据量较大，阅读距离较远（可达十几米），适应物体高速运动，性能好。阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性，但其天线宽波束方向较窄且价格较高，主要用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，多在火车监控、高速公路收费等系统中应用。

根据电子标签的不同可分为可读写卡（RW）、一次写入多次读出卡（WORM）和只读卡（RO）。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多，如电话卡、信用卡等；WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，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。

根据电子标签的有源和无源又可分为有源的和无源的。有源电子标签使用卡内电流的能量、识别距离较长，可达十几米，但是它的寿命有限（3～10年），且价格较高；无源电子标签不含电池，它接收到阅读器（读出装置）发出的微波信号后，利用阅读器发射的电磁波提供能量，一般可做到免维护、重量轻、体积小、寿命长、较便宜，但它的发射距离受限制，一般是几十厘米，且需要阅读器的发射功率大。

根据电子标签调制方式的不同还可分为主动式（Active tag）和被动式（Passive tag）。主动式的电子标签用自身的射频能量主动地发送数据给读写器，主要用于有障碍物的应用中，距离较远（可达30米）；被动式的电子标签，使用调制散射方式发射数据，它必须利用阅读器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。

四、无线射频识别技术改变生活

RFID是通过无线电波扫描基于芯片的电子标签，以实现对物体的识别。这是一项应用前景非常广泛的网络技术，它实现了网络与物理世界的联络。RFID芯片只有蚂蚁头大小，很容易嵌入任何商品标签。德国的世界杯门票就是未来票务革新的一个开端。未来的足球赛、大型演唱会、大型国际会议，甚至紧缺的机票、火车票都可以通过RFID实现有效管理，杜绝倒票和其他不安全因素。

在安保领域，RFID技术应用也开始普及，德国法兰克福机场与日本东京机场联合应用该技术，提高行李安检效率。法兰克福机场电子扫描仪检测的数据，东京也很快能看到。在美国有近100万个家庭宠物携带有这种芯片，一旦宠物走失，主人能很快地找回。2004年9月，日本的一家私立小学在学生书包上也安装了RFID芯片，家长能随时知道孩子的去处。 2004年底的印度洋大海啸后，死难者遗体的鉴定成了一大难事，而今后游客只要注射了RFID芯片，在任何地方遇到事故或被劫持，就能很快被发现。

五、无线射频识别技术发展存在的问题

RFID技术发展的前景是难以估量的，从厨房到展览馆，从超市到迪斯科舞厅，可以说没有哪个经济领域的分支可以不应用RFID的。然而，这一技术的应用可能也会产生某些负面影响。例如：RFID芯片的普遍应用将大大减少零售业的人力需求，这将可能导致员工的失业，并引起员工对新技术的抵触情绪。

由于RFID技术的来临太快，许多技术细节问题也还没有得到解决。到目前为止，RFID技术还没有最终的标准和统一的频率。欧洲RFID系统发射的是一种频率，美国发射的是另一种频率。另外，无线电波的发射受到液体和金属的影响，因此，对饮料和罐头这样的商品应用RFID还比较困难。重要的一点是还不清楚，谁来承担新技术的开发成本，商业零售商和技术供应商之间为此还存在争论。

RFID的广泛应用还引起数据和消费者保护争论。目前，全球都在关注美国关于解决消费者针对超市强行进入私人生活的话题。德国比勒费尔德民权联合会也发起了捍卫个人数据隐私的倡议，反对所谓的间谍芯片。该机构认为，随着RFID芯片越来越容易地被隐藏在鞋子或衣服里，完全有理由相信，未来这种芯片的扫描仪或识别器也会被安装在墙上、门槛里、加油站柱子上或楼梯上，企业可以用来随时随地监控员工或消费者的行为。

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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：

[1] 马宇.射频ic卡及其读写器的设计与实现[d].武汉:华中科技大学,2005.

[2] 王国武.射频识别（rfid）及其典型应用[j].安微电子信息职业技术学院学报,2005(5).

[3] shansunpu. rfid同其它识别系统的比较[eb/ol].[2007-12-05].hi.baidu.com/shangsu-npu/blog/item/28229df463de776dddc4742d.html/

[4] 大商圈网. 中国rfid技术应用加速进入零售市场领域[eb/ol].[2007-08-30].html.bbspace.cn/html/news/20070830/251550.html.

[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.

[7] 刘欣,杨晖,嵇正华,隋国荣. 远距离rfid天线设计[j].仪表技术,2005(5):82-83.

[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.

[11] 费伊. 沃尔玛2007年度rfid计划再度扩大战果[eb/ol].[2006-7-11].rfidworld.- com.cn/news/2006711111964136.htm.

[12] 王勇. 我们选择大型超市的理由[j].经济论坛,2007(22):86-88.