RFID电子标签技术

2024-05-10

RFID电子标签技术（精选十篇）

RFID电子标签技术篇1

1 电子标签技术及国内外研究现状

在国内外研究文献中,目前对电子标签的研究主要集中在以下6个方面。

1.1 芯片技术

芯片技术是RFID技术中的一项核心技术,一个标签芯片即为一个系统,集成了除标签天线及匹配线以外的所有电路包括射频前端、模拟前端、数字基带和存储器单元等模块。对芯片的基本要求是轻、薄、小、低、廉。

在国外,TI、Intel、Philips、STMicroelectronics、Infineon、NXP、Atmel等集成电路厂商在开发小体积、微功耗、价格低廉的RFID芯片上取得了出色的成果。如Atmel公司研制的UHF无源标签最小RF输入功率可低至16.7μW。瑞士联邦技术研究院设计了一款最小输入功率仅为2.7μW、读写距离可达12 m的2.45 GB标签芯片。日本日立公司在2006 ISSCC会议上提出了一款面积为0.15 mm×0.15 mm、厚度仅为7.5μm的标签芯片。在国内,中国集成电路厂商已能自行研发生产低频、高频频段芯片并接近国际先进水平,上海坤锐公司研制的UHF频段QR系列芯片已经通过EPCglobal官方授权认证。总体而言,我国UHF、微波频段RFID芯片设计目前仍然面临巨大的挑战,主要表现在,苛刻的功耗限制。与天线的适配技术。后续封装问题。灵敏度问题。可靠性和成本。

RFID芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低,作用距离更远,读写速度更快,可靠性更高,并且成本不断降低。除增加标签的存储容量以携带更多的信息、缩小标签的体积以降低成本、提高标签的灵敏度以增加读取距离之外,当前研究的热点还包括:超低功耗电路;安全与隐私技术,密码功能及实现;低成本芯片设计与制造技术;新型存储技术;防冲突算法及实现技术;与传感器的集成技术;与应用系统紧密结合的整体解决方案。

1.2 天线设计技术

在RFID标签天线的设计中,小型化问题始终倍受关注。为扩展应用范围,小型化后的天线带宽和增益特性及交叉极化特性也是重要的研究方向。目前的RFID标签仍然使用片外独立天线,其优点是天线Q值较高、易于制造、成本适中,但是体积较大、易折断,不能胜任防伪或以生物标签形式植入动物体内等任务。若能将天线集成在标签芯片上,无需任何外部器件即可进行工作,可使整个标签体积减小,而且简化了标签制作流程,降低了成本,这就引发了片上天线技术的研究。另外,目前标签天线研究的重点还包括,天线匹配技术、结构优化技术、覆盖多种频段的宽带天线设计、多标签天线优化分布技术、抗金属设计技术、一致性与抗干扰技术等。

1.3 封装技术

电子标签的封装主要包括芯片装配、天线制作等主要环节。随着新封装技术的发展,在标签封装技术上相继出现了新的加工工艺,如倒装芯片凸点生成(Bumping)、天线印刷等。与传统的线连接或载带连接相比,倒装芯片技术的优点是封装密度较高、具有良好的电和热性能、可靠性好、成本低。使用导电油墨印刷标签天线代替传统的腐蚀法制作标签天线,大幅降低了电子标签的制作成本。除此之外,标签封装技术的研究热点还包括低温热压封装工艺、精密机构设计优化、多物理量检测与控制、高精高速运动控制、在线检测技术等。

1.4 标签应用技术

基于RFID标签对物体标识的唯一特性,引发了对各种功能标签的研究热潮。除了传统意义上的物品识别、追踪和监控之外,研究热点还包括交互式智能标签、空间定位与跟踪、普适计算、移动支付、物品防伪等。

(1)交互式智能标签。交互式智能标签的结构仍由单芯片无线微功率收发机和单片机组成。在单片机中预先写入各种所需的应用程序,必要时通过无线指令来调用这些程序,使标签执行包括识别、定位、数据采集等物联网应用所需的各种工作。标签平时并不向外发射任何信号,而根据需要每隔一定时间,周期性地在监听频道上接收并记录协调器以广播方式发来的信号,只有在收到唤醒指令后才跳转到读写器工作频道,接收来自协调器的指令,并根据指令按照预先写入的程序方式进入与读写器进行信息交流的状态,在规定的时间内完成指定的工作任务,再回到监听和睡眠状态。可见,该技术的核心是通过快速过滤无效信号,实现了标签的超低功耗无线远距离传输,其代价是需要额外使用一个协调器。由于交互式智能标签解决了物联网应用中的低成本、低功耗和无线远距离传输等关键问题,从而拓展了电子标签的应用范畴,可广泛应用于城市智能交通系统、城市基本数据采集系统等需要远距离识别、定位或数据采集的领域。

(2)实时定位与跟踪标签。现有的定位系统主要包括卫星定位系统、红外线或超声波定位系统以及基于移动网络的定位系统,但受定位时间、定位精度及环境条件等限制,目前还未出现一种定位技术能够较为完善地解决诸如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、地下矿井等室内复杂环境中设施与物品的位置信息问题。RFID技术为空间定位与跟踪服务提供了新的解决方案,尤其适用于卫星定位系统难以应对的室内定位。其主要利用标签对物体的唯一标识特性,依据读写器与安装在物体上的标签之间射频通信的信号强度来测量物品的空间位置。

(3)普适计算标签。通过与传感器技术相结合,RFID标签还可以感知物联网节点处物品或环境的温度、湿度及光照等状态信息,并利用无线通信技术将这些信息及其变化传递到计算单元,提高环境对计算模块的可见度,构建未来普适计算的基础设施。

(4)移动支付标签。RFID移动支付通过在手机终端与POS终端间采用短程通信方式进行交易,既可采用手机话费支付交易金额,又可采用SIM卡绑定银行账户由银行处理交易。RFID移动支付是RFID产业与电信业相互融合的产物,现阶段主要有Felica、NFC、DISIM和RF-SIM 4种应用方式。其中RF-SIM是一种基于SIM卡的中近距离无线通信技术,是将RF模块镶嵌在SIM卡内,SIM卡用于正常的手机移动通信、鉴权,与手机建立物理连接。RF-SIM卡支持市面上所有手机,是一个可代替钱包、钥匙和身份证的全方位服务平台。

(5)防伪标签。传统防伪技术如物理防伪、生物防伪、结构防伪、条码和数码防伪等由于不具备唯一性和独占性,易复制,不能起到真正的防伪作用。RFID技术防伪具有绝对性的优势,因为每个标签都有一个全球唯一的ID号,无法修改和仿造。此外,RFID防伪技术还具有无物理磨损、读写器物理接口安全性高、标签数据可加密、读写器与标签之间相互认证等特点,所以基本上无法完全仿制,从而起到杜绝伪造之功效。目前,RFID防伪在证件管理、门票管理、电子车牌、酒类防伪、艺术珍品防伪等领域已逐步得到应用,且呈扩大趋势。

1.5 标准问题研究

当前,国际上与电子标签相关的通信标准主要有:(1)ISO/IEC18000标准。(2)EPC标准。(3)DSRC标准。(4)UID标准。除此之外,还有许多国家和机构均在积极制订与RFID相关的区域、国家或产业联盟标准,并希望通过不同渠道提升为国际标准。各标准体系均按照工作频率划分为多个部分,它们之间并不兼容主要差别在于通信方式、防冲突协议和数据格式三个方面。2008年1月,欧盟FP7项目组出资赞助举办全球RFID通用性标准论坛(GRIFS),旨在通过加强协作使RFID标准在全球取得最大程度的一致。随着RFID技术的发展,电子标签的各种标准出现了融合的趋势,如用于高频13.56 MHz的ISO/IEC15693标准已经成为ISO18000-3标准的一部分,EPC GEN2标准也已经成为ISO18000-6C标准。就目前而言,美国、欧盟及其他国家分别采用各自不同的标准,由于利益难以协调,标准的统一尽管迫切,但过程仍较为漫长。

1.6 安全隐私问题研究

研究和采用的安全性机制主要有物理方法、密码机制以及二者的结合。物理方法通常使用在低成本标签中,通过静电屏蔽或主动干扰实现对标签信息的保护。与基于物理方法的硬件安全机制相比,基于密码技术的软件安全机制受到更多的青睐,其主要利用各种成熟的密码方案和机制来设计符合RFID安全需求的密码协议。

2 电子标签的发展趋势与对策

电子标签的应用和发展是建立在RFID产业链发展的基础上的,任何一个环节的落后都将影响整个产业发展。我国在RFID领域研发时间上落后于欧美韩日等国,在UHF和微波频段上还缺少完整的产业链,在目前国内RFID已有的技术和市场基础上发展中国的电子标签,就必须瞄准整个RFID产业链,并制定具体的措施和策略。

(1)加大研发力度,寻求技术突破。电子标签目前还存在较多缺陷,如由于天线具有方向性使得单标签读出可靠性偏低容易产生漏读、射频识别信号容易受金属和水等导电物质影响造成识别距离下降、RFID系统与频段接近的其它无线通信系统同时工作时可能产生电磁干扰影响彼此的性能、大量RFID标签放置在一起时标签天线产生阵列效应可能表现出与单个标签天线不同的特性等,都对电子标签的发展构成挑战。(2)尽快制定电子标签的相关标准。

(3)找准应用的突破口,提升行业应用规模。由于我国RFID电子标签的应用目前还较为分散,很多企业甚至停留在表层,业务流程简单,逻辑单一,缺少后端系统的集成,未真正发挥出电子标签在供应链管理及企业信息化建设中的作用。因此,如何整合RFID与企业现有的信息系统如ERP、SCM、MIS等,对业务流程进行创新,充分发挥电子标签的优势,提升行业应用的规模,形成完整的产业链,是目前急需解决的问题。

(4)加强技术融合,实现跨区域、跨行业应用。随着RFID的发展不断拓展,近年来在世博会门票管理、智能交通、物流、食品安全、商品防伪、电力等领域得到新的应用。中国RFID产业已从政府需求转向市场需求。在RFID发展过程中,既要看到RFID产业的发展潜力,又要看到在这个发展过程中出现的问题,用更加科学的方法来不断深化RFID的应用,以此推动国内RFID产业的发展。

3 结束语

文中描述了RFID的基本功能、优点及发展趋势。并介绍了电子标签的关键技术,以及对国内外所出现的标准问题和安全隐私问题进行了分析与研究。最终就国内现阶段的电子标签应用与发展,提出了基本政策和发展趋势。这对RFID发展起到了关键性的作用。

摘要：从RFID的基本原理出发,介绍了电子标签的关键技术,包括芯片、天线设计、封装和标签技术的应用。针对设计热点及国内外研究现状,总结了电子标签的发展趋势,提出了我国当前应用和发展电子标签的基本对策。

关键词：射频识别,电子标签,唯一标识符,芯片

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RFID电子标签技术篇2

华夏物联网讯：随着我国车辆保有量的不断增加，高速公路目前采用的半自动收费(MTC)方式造成严重的交通拥挤，尤其在交通流高峰期，解决问题的根本途径是采用电子收费。但由于我国高速公路实行联网收费，大量路网连接又造成多路径问题，即车辆从路网内的甲地行驶到乙地往往存在多条可选路径，这样就产生二义性路径识别问题。在高速公路联网收费环境下采用电子收费首先要解决二义性路径行驶问题，即车辆按照哪一个行驶路线标准收取通行费。

二义性路径识别问题的解决方法有两类：一是通过一定技术手段精确识别出车辆在路网中行驶的实际路径，从而解决收费和拆分的问题；二是收费时不考虑实际行走路径情况，按照最短路径标准，通过某种方式确定路径判断，作为车辆通行费拆分的依据，采用模糊逼近真实的概率统计出路线。目前国内已试行电子收费的省份在处理联网收费二义性路径问题时，基本采用第2类方法。这主要因为精确识别方法受现有技术条件、高速公路收费运营体制和实际状况限制，其可操作性不强、综合成本高、效益低。随着路网结构复杂度的加大，采用模糊逼近真实的处理难度加大，严重影响高速公路联网收费结算功能的发挥。因此，研究二义性路径识别是有效推行电子收费的核心，也是从根本上解决高速公路出入口交通拥挤，提高运营效率的迫切需要。结合目前国内高速公路联网收费实际和技术条件，提出一种RFID 电子标签与非接触式IC卡相结合进行二义性路径识别的设计方案。该方案兼容目前半自动收费(MTC)的技术条件和实际环境，较好解决了电子收费中的路径识别问题，仿真数据证明其具有较高的实用性和可操作性。2 RFID技术在电子收费系统应用现状 2．1 RFID技术

射频识别RFID(Radio Frequency Identification)在智能交通领域应用最为成功，高速公路系统RFID一般由3部分组成：

(1)电子标签(Tag)由耦合元件及其他器件组成，每个标签具有唯一的电子编码，安装在车辆上标识车辆信息，其中保存有约定格式的电子数据；当受到无线电射频信号照射时，反射回携带有数字字母编码信息的无线电射频信号，供阅读器处理识别。其工作频率一般在915 MHz以上，分为有源和无源。

(2)阅读器(Reader)用以产生、发射无线电射频信号并接收由电子标签反射回的无线电射频信号，可无接触读取并识别电子标签中保存的车辆数据信息。从而达到自动识别车辆的目的。还可向标签写入信息，进一步通过计算机及计算机网络实现车辆信息的采集、处理及远程传送等管理功能。采用广播发射式射频识别和反射调制式射频识别。

(3)微型天线(Antenna)也称路测标识，用于在电子标签和阅读器间传递射频信号。安装在高速公路出入口和产生多义性路径的交叉口。

2．2 RFID在高速公路电子收费系统应用存在的问题

RFID在高速公路中的应用体现为电子收费。将阅读器天线架设在距收费口约50~100 m的道路上方。当车辆经过天线时，天线唤醒车上的电子标签，发射出车辆ID信息：发卡银行编号、车牌号、车类参数、电子标签号等。阅读器接收到车辆ID信息后，传送至车道控制器(后台计算机)。对进入收费车道的车辆进行电子标签的合法性校验。分析出车辆的相关信息，不用停车就可实现通行费用计算和自动扣费。这样将最大限度地缓解收费站出口因收费效率低而引起的交通堵塞，提高收费车道的通行能力，减少车辆在收费口等待而消耗不必要的燃油，降低收费口的噪声和废气排放，减轻车辆对环境的污染，从而达到节约能源、保护环境的目的。

尽管国外RFID技术在电子收费中运行很成功，但有些技术特点和运营方法不适合我国高速公路道路使用。以车道为例，有专用车道、混合车道模式；收费员值班和无人值班管理模式；低速和高速通行模式。目前国内已有少数省份推行电子收费，而大部分省份仍未推行。除了道路使用者的认识、银行信用卡制度不完善等原因，主要原因是未能解决RFID技术与现有半自动收费(MTC)系统兼容问题，电子收费必然形成多张通行卡、多个车道，增加道路使用者的使用成本和运营单位投入成本，从而影响电子收费的推行。组合式RFID电子收费系统设计

基于以上分析，结合目前高速公路MTC收费环境，提出组合式RFID电子收费系统设计方案，核心包括频率选择、两片式电子标签设计和双路侧标识设计。该系统功能结构如图1所示。

3．1 短程通信标准的选取

《高速公路联网收费暂行技术要求》第13条明确指出：“电子不停车收费技术中车辆自动识别系统所采用的专用短程通信频率推荐5．8 GHz，电子标签宜采用可读写的„单片式‟(可读写智能电子标签)或„两片式‟(带IC卡接口的电子标签)。„两片式‟电子不停车收费系统应与人工半自动收费系统兼容。”因此选取5．8 GHz短程通信标准为专用短程通讯DSRC(Dedicated Short Range Communication)标准，输出功率300 mW；调制方式为ASK、BPSK；通信距离10 m。

选用5．8 GHz作为微波短程通信中心频段有3个优点；(1)5．8 GHz频段背景噪声小，抗干扰性较好。(2)5．8 GHz频段的设备供应商较多，有利于我国ETC系统的设备引进，有利于降低系统成本。(3)有利于未来在此频段内开展智能运输系统的其他各项服务。3．2 组合两片式电子标签的设计

针对我国具体国情，兼顾大部分收费站采用IC卡交易方式，系统采用组合两片式电子标签作为车辆身份、行驶路径记录和解缴通行费信息载体，设计结构如图2所示。

组合两片式标签综合RFID和IC卡技术的优点，由“两片式电子标签+双界面CPU卡”组成，既能精确记录车辆在路网内的行驶路径，又具备普通IC路网收费功能。采用标准的IC卡接口(通常为ISO7816规格的接触式IC卡接口或ISO14443规格的非接触IC卡接口)，与IC卡共同组成一套完整的组合两片式车载设备。为保证足够的信号强度，使用有源式标签。该设计具有优点：(1)系统以IC卡作为收费介质，充分兼容半自动收费(MTC)和电子收费(ETC)的能力；(2)适合我国基本国情，既适于已建立的收费系统和MTC收费系统，又达到电子收费的功能要求。其设置安装如图3所示。

3．3 双路侧标识设计

双路侧标识设计指系统与标签信息读写分别采用车道路测标识和多路径标识。车道路测识别采用反射调制式读写，安装在车道出入口，其功能是与电子标签通信，完成ETC车辆检测、辨别车辆行驶路径和收费交易。由以下部分组成

(1)路边设备控制器是一台计算机设备，通常与天线及其控制器、抓拍系统等设备互联。对于具有收费岛的单车道ETC系统，与之互联的还有通行信号灯、电动栏杆等外设。路边设备控制器完成对所连接设备的各种控制、通信和处理功能。

(2)天线及其控制器实现与车载OBU之间的通信。

(3)抓拍系统是针对违章车辆以及无电子标签车辆的电子记录系统，用于事后对这些车辆进行通行费追缴和违章处罚。

车道天线接收天线控制器传输的数据信号，经调制和功率放大后由天线辐射出。当ETC用户驾车经ETC车道时，车道天线信号激活电子标签进入工作状态，电子标签根据接收的命令向车道天线回送相应响应数据。车道天线通常由电源单元、RS485／422通信接口、振荡器、发射单元、接收单元、数据处理单元、外部信号指示器、喇叭天线或微带天线构成。

天线控制器从车道控制计算机系统接收通信请求，形成符合DSRC标准通信协议的数据帧，通过车道天线将数据帧发给车道上的电子标签，并接收和解析从电子标签返回的数据，再上传给车道控制计算机系统。其内置多块控制模块，每个控制模块控制一个车道天线。天线控制模块通常由PC通信接口单元、双端口存储器(DPRAM)、通信协议处理单元、RS485／RS422天线接口单元构成。PC通信接口单元负责天线控制模块与车道控制计算机的数据通信，采用 RS232接口。

多路径路测标识采用广播发射式，安装在产生多路径交叉口路测，根据车辆来往方向向电子标签中写入车辆的行驶路径记录，具体参数与车道路测标识单元一致。图4给出双路侧标识系统图。结果验证

为验证设计方案的有效性，以陕西省高速公路网为例。陕西省高速公路网中有206个收费站、134个二义性路径。在206个收费站随机选取60个出入口和50个二义性路径进行仿真计算。表1给出设计方案所需参数。表2给出部分验证结果。5 结论

RFID电子标签技术篇3

20世纪90年代以来,RFID技术得到了快速的发展。发达国家和地区已经将其应用于很多领域,并积极推动相关技术与应用标准的国际化。近年来,随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展,RFID技术进入商业化应用阶段。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点,RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间,被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一。

中国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。在未来的几年中,RFID技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着关键技术的不断进步,RFID产品的种类将越来越丰富,应用和衍生的增值服务也将越来越广泛。

公共安全领域

为了提升人民的生活质量,构建和谐社会,中国在公共安全领域迫切需要通过应用RFID技术加强管理,具体方向包括医药卫生、食品安全、危险品管理、煤矿安全等。

目前,RFID已应用于药品信息的采集、加工和利用。通过建立药品产销供应链的RFID监控平台,实现动态跟踪和可追溯的安全监管体系,可以确保药品的真实性、质量的可靠性以及责任管理的可追溯性。

为使广大人民吃上放心肉,国家金卡工程办公室支持农业部在四川省等重点畜产品养殖地区,应用RFID技术对肉牛和生猪等牲畜养殖、屠宰和食品加工产业链建立全程质量安全追溯体系,应用RFID技术和电子标识对肉牛/生猪身份标识及牛肉/猪肉质量安全查询,进行实时、动态、可追溯的信息管理,实现了农畜产品源头可追溯、流向可跟踪、信息可存储、产品可追回。

RFID可应用于工业危险化工品、煤气与天然气钢瓶、烟花爆竹、公安消防器材等的产品生产过程和供应链安全管理与动态跟踪,可以有效防范和减少事故风险。2006年,上海全市112个气瓶充装单位的100多万个危险化学品气瓶实施了电子标识。

近年来,我国煤矿瓦斯爆炸引发的矿难频繁,安全生产形势严峻,矿工的生命安全和家庭幸福受到直接威胁。将RFID技术用于煤矿安全生产领域,一旦发生矿难,就能及时对井下矿工进行准确定位,实施有效抢救。

口岸监管领域

在国家口岸进出口货物通关监管工作中,各口岸执法部门协同应用RFID技术,实现对进出口货物的跟踪与定位监管,加强通关监管水平,提高通关效率。

近年来,中国进出口业务量的持续增加,对口岸通关压力不断加大。如何加强和加强对物流公司的统一管理,实现物流信息共享,提高通关速度,简化通关程序,成为快速通关的关键。对海关物流的监控,世界各国海关都在尝试应用RFID记录货物数据,并对集装箱进行施封,在异地进行读取、验放。

在海关推行的多元化保税仓储物流监管体系和“多点报关,异地验放”的模式下,RFID可以作为物流监管以及数字化随附单据的技术手段,建立不同口岸间点对点的“短链”应用。

利用廉价的一次性电子签封,海关可有效监管绿色通道两地之间的货物,实现货物无障碍通关。其货物在到达目的地海关办理报关手续,对线路两点间进行运输监控和数据监控,在口岸由自动核放系统直接核放(需查验的除外),免予办理人工录单、人工审核、人工验放手续。

交通运输领域

利用RFID技术对高速移动物体识别的特点,可以对运输工具进行快速有效的定位与统计,方便对车辆的管理和控制。具体应用方向包括公共交通票证、不停车收费、车辆管理及铁路机车、车辆、相关设施管理等。

应用RFID智能卡可对汽车牌照进行自动识别,通过电子钱包完成电子收费,从而实现不停车收费,达到加快流量,有效减少拥堵的目的。

目前,已有应用通过将工作于UHF频段的RFID电子标签安装在汽车挡风玻璃上,从而创立一个汽车数字化标准信源系统。该系统具备30多种功能,可进行近80项涉及汽车、驾驶员的服务,通过移动支付的充值、储值进行交易,通过自动识别和相关应用软件调节、控制交通出行行为而缓解拥堵。

由于电子标签与智能交通系统相结合,建立了综合应用模式,将支持对汽车的路权分配、路网时空资源的分配、专用路段行驶权分配、车型车种出行权分配的实现。例如,新加坡政府利用RFID技术对进入特定区域内的车辆,实行特定的收费。采用RFID技术监控进入特殊路段的车辆,通过WiMax技术全程跟踪车辆情况,并记录到后台系统,按月收取费用。通过这种方式,新加坡政府可以在特定区域或者时间(上下班高峰期)控制交通拥堵,同时通过收取费用来收回成本。

大型活动领域

RFID技术与其他相关技术集成,可以构建快速识别、数据采集、信息传输相融合的综合服务体系。将RFID技术用于大型运动会、展览会等重大活动的综合管理,具体包括票证管理、车辆管理、设施管理等。

RFID技术在2008年北京奥运会门票、身份识别及人员安全跟踪、食品安全监控、资产管理等领域大展身手。

电子门票是一种将RFID芯片嵌入纸质门票等介质中,用于快捷检票/验票并能实现对持票人进行实时定位跟踪的新型门票。奥运会是目前世界上规模最大的综合性体育赛事,承载这一赛事的场馆必将接纳庞大的观众。电子门票能够有效验证这些观众所持的票卡是否有效,能够跟踪和查询这些观众是否进入到指定区域,当观众误入或非法闯入禁入区域时进行警示并引导其迅速离开。

奥运期间每天都会有大量运动员、教练员、赛会管理人员、志愿者、媒体记者出入各奥运赛场、新闻中心、奥运村等重要场所,采用RFID技术的身份卡与相关的计算机系统相连,能够有效实现对这些人员的跟踪和管理。

奥运会期间被监控的食品将拥有一个“电子身份证”—RFID电子标签,并建立奥运食品安全数据库。RFID电子标签从食品种养殖及生产加工环节开始加贴,实现“从农田到餐桌”全过程的跟踪和追溯,包括运输、包装、分装、销售等过程中的全部信息,如生产基地、加工企业、配送企业等都能通过电子标签在数据库中查到。

奥运会期间将有大量的贵重资产被赛会参与者使用,如计算机、复印机等。通过在贵重资产上粘贴RFID标签,系统能够识别未经授权的资产迁移,从而保障这些资产的安全。

RFID电子标签技术篇4

传感网在国际上又称为“物联网”, 据悉, 这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。每一次大危机, 都会催生一些新技术, 而新技术也是使经济, 特别是工业走出危机的巨大推动力。有专家预测10年内物联网就可能大规模普及。物联网用途广泛, 遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。专家预计, 这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。RFID俗称电子标签, RFID技术已经构成了物联网最关键的技术。可以预见, 在“物联网”普及以后, 用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。按照目前对物联网的需求, 在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签, 这将大大推进信息技术元件的生产, 同时增加大量的就业机会。

RFID电子标签技术篇5

近年来随着微电子技术的不断发展，半导体技术和集成电路技术也在迅速发展。目前，IC卡已经深入到社会生活的各个角落，各种各样的卡大大方便了人们的生活，如银行使用的信用卡、公交车使用的交通卡、食堂使用的就餐卡、出入管理使用的考勤卡、打电话使用的电话卡、手机中使用的SIM卡等。IC卡又称为集成电路卡。卡片内封装有集成电路，用以存储和处理数据。在IC卡的发展过程中正在经历从存储卡到智能卡，从接触式卡到非接触式卡，从近距离卡到远距离卡的过渡，与之相应的，能够读取卡内信息的阅读器也在不断的发展和更新。非接触式卡又称射频卡(应答器)，使用无线电调制方式和阅读器进行信息交换。射频识别技术是二十世纪九十年代兴起的一项自动识别技术，它利用无线电射频方式进行非接触式双向通信。RFID(Radio Frequency Identification)系统中射频卡(应答器

间无需物理接触即可完成识别，可实现多目标识别和运动目标识别，应用范围更加广泛。在RFID系统中，信号接收设备一般叫做阅读器(或读卡器)。阅读器的基本功能就是提供与标签进行数据传输的接口。在射频系统的整个通信过程中阅读器起到桥梁的作用，能就是提供与标签进行数据传输的接口。

本文讨论了一种采用TI公司的射频标签多协议芯片RI-R6C-001A组成的射频标签阅读器方案，使用Microchip公司的单片机PIC16F874作为控制器，给出了阅读器的完整电路实现与时序设计，并提出了一种基于SPI串行总线实现系列芯片通信协议的方案，了射频标签与控制器之间数据传递与控制功能。

硬件设计

考虑到阅读器在系统中要完成的工作主要是从射频卡读取数据，并将数据经相应的处理后送给主机。在设计时按功能对阅读器进行模块化设计，阅读器的内部功能框图。

频卡数据读取部分(射频部分)、控制电路部分、主机接口电路部分。

1.控制电路部分

此控制部分是为了辅助RI-R6C-001A工作，因为RI-R6C-001A芯片要正常工作，阅读器的功能，不但需要有外围电路，而且还需要有控制器对其进行适当的控制。中选用了PIC16F874单片机作为控制器，由于此单片机有丰富的位操作指令，有

口，精简的指令集，能够很容易的模拟RI-R6C-001A传送数据的时序以及时钟切换时序。由于RI-R6C-001A对外只提供四个引脚DOUT、DIN、SCLOCK、M-ERR的接口电路相对较简单。DOUT、DIN、SCLOCK三个引脚分别连接到单片机的SDI、SDO、SCK三根线上，用来实现数据的串行传输。M-ERR引脚用来检测接收到射频卡中的数据是否发生错误，若有错误此引脚变为高电平，因此把该引脚接到单片机的外部中断输入引脚端，用于检测接收数据是否有错误，进而单片机对其做出相应的处理。由于R6C-001A在接收射频卡中的数据并把它发送给控制器时，要求控制器要对其发送数据是否结束做出判断，并且RI-R6C-001A不发送数据时就不再送时钟，所以在此电路设计中把-R6C-001A的SCLOCK引脚也接到了具有电压变化中断功能的RB4引脚，此引脚外接一个二极管，与软件结合起来，要求当控制器供应时钟时，RB4引脚处于高电平输出状态，经过二极管，RB4引脚不会输入时钟；当RI-R6C-001A供应时钟时，RB4

状态，SCLOCK信号输入此引脚，从而可以对发送数据是否结束作出相应的判断。)与阅读器之其基本功实现完成射频在此设计SPI串行SPI串行口RI-RI阅读器分为射，所以控制器引脚处于输入

2.射频部分

RI-R6C-001A芯片是TI公司最新开发的针对IC卡读写的多协议收发器，支持的协议包括： Tag-it协议、ISO/IEC 15693-

2、ISO/IEC 14443-2(TYPE A)。该收发器由发送器，接收器，电源供应，参考时钟和内部振荡器，默认的复位设置和电源管理，串行通信接口等几部分组成。该芯片通常是＋5V供电，采用SSOP20封装，内部封装有发送编码器，调制器，接收器和解调器，典型发送功率200mW，有IDLE、POWER DOWN、FULL POWER三种电源管理功能。它提供给用户数字接口的信号线为DIN、DOUT、SCLOCK，通过这三根线可完成控制器与RI-R6C-001A芯片之间的数据传输。当RI-R6C-001A要发送数据时，时钟由单片机控制，当它要接收数据时，时钟由该芯片控制。DOUT除了在接收数据期间有把接收到的数据输出给单片机的功能外，还用来表征RI-R6C-001A内部FIFO的情况。DOUT内部下拉，平时为低电平。输入数据过程中，当RI-R6C-001A的16位FIFO寄存器满时，DOUT线会自动跳变为高电平，直到FIFO寄存器空，DOUT线又会跳变为低电平。在软件设计时单片机每发一位数据都要检测DOUT的状态。在DOUT为高电平期间，输入数据无效。

射频电路由三大部分组成：RI-R6C-001A应用电路，与单片机相连的接口电路，天线发送。接收电路：在RI-R6C-001A应用电路中，L1、L2、C2组成的T型网络以及L3、C9组成的LC网络都是起到滤波的效果，使RI-R6C-001A通过天线接收的数据不至于流向发送端TX-OUT，因为此芯片发送数据时频率是13.56MHz，而接收的信号的载波频率是13.56MHz/28和13.56MHz/32(FM)或者13.56MHz/32(AM)，R-MOD端的电阻R2决定发送信号的调制深度；R3、L4、C10、C11组成串联谐振电路，匹配阻抗50，可调电容C11用来准确调整电路谐振点在13.56MHz。这一设计有利于阅读器正确的收发信息。

系统工作过程

1.接收数据过程

单片机与RI-R6C-001A之间通信必须遵循Tag-it协议或ISO/IEC 15693，其中Tag-it是TI公司最新开发的RFID Transponder(应答器)的注册商标，是一个产品系列。Tag-it完全和ISO/IEC15693兼容，Tag-it应答器与阅读器之间是半双工通信，首先阅读器主动发一个请求(包含命令和参数)，应答器被动发一个应答(包含发送的数据和状态)。在软件设计上必须让单片机发送数据和接收数据满足RI-R6C-001A的通信要求。由单片机发给RI-R6C-001A的命令序列必须符合以下格式：

S1表示传输开始，长度为1位；CMD表示命令字节，长度为8位或1位，8位用于普通模式，1位用于寄存器模式；ES1表示传输停止。命令字节：规定RI-R6C-001A与应答器通信时的有关参数，例如：支持的射频协议，调制方式，调制深度，波特率等。普通模式在每次通信时命令序列中都要包含使用的有关参数，而寄存器模式命令序列中并不含这些参数，而是由预先写入配置寄存器中的数值所决定；数据位是根据通信时的要求定的，数据位的顺序由ISO15693-3或者Tag-it协议所规定，具体采用哪一种射频协议使阅读器与应答器通信由CMD中指定，因此数据位是任意的，且长短根据要求通信的信息而定。单片机的SPI口正好能满足这一要求。由于SPI口没有开始和停止位，为了满足RI-R6C-001A开始和停止位的要求，起始位是通过在启动SPI口之前直接用位操作指令先对DIN置低，然后对S

CLOCK置高，再把DIN置高从而表示开始接收数据的起始位，然后启动SPI接口传输数据；停止位是通过在数据传输结束后把SPI口引脚变成通用的I/O引脚，用位操作指令先把DIN、SCLOCK置高，再把DIN置低，表示传输数据结束。数据位：RI-R6C-001A接收单片机发来的数据时是在每个时钟SCLOCK的上升沿锁存数据，并且要求数据位的值必须被建立且SCLOCK为高电平时数据保持不变，也就是说要求单片机在时钟的下降沿送出数据，在时钟的上升沿数据是稳定的，可供阅读器对输入的数据进行锁存，因此对控制器SPI口相关寄存器SSPCON和SSPSTAT进行适当设置就可以满足此要求。

2.数据传送

单片机要接收RI-R6C-001A发过来的数据，首先在时序上必须满足RI-R6C-001A发送数据时序的要求。发送数据时，是在每个时钟的上升沿送出数据，在每个时钟的下降沿数据稳定，因此单片机应该在时钟的下降沿采样数据，这同样可以通过设置SSPCON和SSPSTAT寄存器来实现。

3.时钟切换

需要注意的是，当单片机由发送转换为接收过程中，它同时由主动转化为被动，由发送时钟转换为接收时钟，这里有时钟切换问题，应满足时序图关系。

由时序图知当单片机传输数据ES1结束后(在a时刻)把SPI用到的引脚设置为通用I/O引脚，要进行时钟的切换，在第一个tran期间，通过位操作指令先把SCLOCK=0，再让DIN引脚出现一个正脉冲（b时刻到c时刻），单片机就把时钟控制权交给了RI-R6C-001A，d时刻表明在RI-R6C-001A控制SCLOCK的时间内DIN引脚为高电平，注意在阅读器给单片机送数据时，DIN引脚一直保持高电平，一旦它不再送数据，同时也不再送时钟，在编程时可以检测单片机的时钟输入端是否由时钟输入，从而决定阅读器是否还在给单片机发送数据。当阅读器控制SCLOCK时，它将发送一个S2对应于应答器发送过来的SOF，2bit数据和一个ES2对应于应答器发送过来的EOF。在第二个tran期间可再次通过位操作指令让DIN引脚上产生一个正脉冲，此时单片机就收回了控制权，然后按第一次发数据的方式发数据。在单片机接收DOUT引脚上数据的过程中，通过对单片机中与SPI接口有关的寄存器的设置，可以让单片机在输入的每位数据的有效时间中间采样数据，这一设置正好与RI-R6C-001A输出数据的时序相吻合，注意在每次时钟切换的过程中，SCLOCK都是为低电平的。

结束语

通过利用PC机，仿真器以及MPLAB ICE集成开发环境完成了软件的调试，软件的主要功能包括：从单片机发送符合RI-R6C-001A所要求的命令，数据。RI-R6C-001A收到这些数据进行处理，加上SOF和EOF后，以请求的形式发送给应答器，并接收应答器以应答的形式发来的数据，进行处理后再通过输出引脚DOUT 送给单片机，在编程时采用了模块式的结构，利用PIC16F87X汇编和C语言进行写的程序。

RFID:让电子商务插上翅膀篇6

因特网使电子商务得以诞生并且成为主流的商务模式。如果提到电子商务发展的瓶颈，人们一定会提到例如物流、支付、信用等等。今天，解决物流瓶颈的革命性技术已经诞生，这就是RFID技术。不过，RFID技术所解决的还不仅是物流问题，它更广泛涉及到生产制造、供应链管理领域的自动识别和数据采集问题。事实上，在信息化和电子商务实践中，数据采集一直就是基础和核心问题之一。就像ERP的实施，离开了BOM（物料清单）根本就无从谈起。

RFID ，即射频识别技术，早在上世纪40年代就已经诞生，70年代已经在汽车等一些行业中应用。但是，作为可以逐步替代条形码的“电子标签”，成为21世纪最具潜力的十大技术，却是由应用、市场来推动的。这里包括：Wal-Mart、Tesco、Metro等零售业巨头，美国国防部等采购方，波音公司等下游制造商。一言以蔽之，是应用推动着RFID产业。

EPC（产品电子代码）标准体系的提出，使得RFID的大规模应用具备了前提。在此意义上可以说，RFID、EPC和物联网是近年来出现的物流信息及运营管理的最新技术。EPC在国内被称为产品电子代码，它给予每一产品一个惟一的身份标示，它是在无线射频技术并基于网络环境下，在自动识别技术领域的新应用；RFID，即射频识别，又称为电子标签，通过无线方式对产品进行自动识别和数据采集；在此基础上，结合因特网，就在物品之间、物品和人之间建立起了庞大的物联网（Internet of Things）。物联网是因特网之后最重要的技术革命，它们带来的将是一场彻底的供应链革命，将使电子商务真正落到实处，并将深刻地影响到经济和社会生活的方方面面。

RFID作为自动识别技术，不需人工操作即可完成管理作业，速度上即时反映，可大幅缩短作业时间，应用范围非常广。例如：自动识别，分级分类，追踪追溯，统计分析，防伪防盗，进出管制，自动控制，联合票证等等。RFID的作用就是：把物件变聪明，把流程智慧化，如：

门禁管制：人员出入门禁监控、管制及上下班人事管理

回收资产：栈板、货柜、台车、笼车等可回收容器管理

货物管理：航空运输的行李识别，存货、物流运输管理

物料处理：工厂的物料清点、物料控制系统

废物处理：垃圾回收处理、废弃物管控系统

医疗应用：医院的病历系统、危险或管制之生化物品管理

交通运输：高速公路的收费系统

防盗应用：超市的防盗、图书馆或书店的防盗管理

动物监控：畜牧动物管理、动物识别、野生动物生态的追踪

自动控制：汽车、家电、电子业之组装生产

联合票证：联合多种用途的智慧型储值卡、红利积点卡

市场前景及现状

对于RFID，尤其是物联网的前景，研究机构的市场预测十分鼓舞人心。例如英国ARC顾问集团预测，RFID到2008年的全球工业生产总额将达到约37亿美元，是今年总额约一亿美元的36倍；Q.E.D. Systems预测，到2009年RFID年均增长30-35%。RFID市场看好。

不过，这一市场还在起步阶段。尽管如此，还是抑制不住全球电子信息产业主流厂商的激情。全球主流芯片厂商如德州仪器、英飞凌、飞利浦，IT厂商如IBM、微软、思科、SUN、SAP等都积极介入了该产业，该领域的主流厂商如Checkpoint、Alien、Symbol、Tagsys等都有非常好的市场表现，在美国RFID标签已供不应求。

作为全球加工制造中心之一，中国是RFID巨大的应用市场，中国的举动（如在标准等领域）至关重要。不过中国本土的供给市场还十分稚嫩，处在实验室或小范围初步应用阶段，潜力巨大。

总的说，RFID市场前景诱人。由于沃尔马等零售巨头、DoD（美国国防部）等采购大户的强力推动，RFID箭在弦上。而且我们必须看到，这些行动体现的不只是单个厂商，而且是美国等政府在作为21世纪十大主流技术的RFID领域占领先机的战略意图。正因为RFID有确定的前景，才有了国外巨头的大量涌入。

不过，RFID的应用还存在成本（不仅是标签成本，还有整个实施）、标准、隐私等问题。但就目前包装箱和托盘水平的应用来说，标准、隐私等已经不是问题。主要的瓶颈在于成本和整个应用的价值链还不够完善。

采购大户对RFID的强力推动，对多数供货商而言是有苦难言。因为RFID固然可以做好货物流程管理，但目前投资成本仍然太高，所以他们多半只愿意以最少的投资达到要求，来想办法维系沃尔玛、DoD这些个大客户。

实际情况是：德国最大的零售商Metro原计划2004年11月其前100家供应商开始实施RFID，结果目前实施的只有其中的20家；DoD不得不将实施时间从2005年1月1日推迟计划到2-4月；有研究机构认为Wal-Mart也将会推迟计划。

但是应用已经开始。在美国，标签供不应求。应用、示范，将是RFID最强有力的推动力。

因此，2005年的RFID市场将步入快车道。

中国企业的机会与发展策略

按照采购巨头的日程表，目前RFID的大规模应用还没有直接到达中国企业，但从前100家供应商来看并不遥远。应用拉动市场，中国各行各业的产品制造商、分销商、物流企业等必须积极应对，做好准备，拥抱RFID。

从RFID技术、产品供应方来看，现在是积极介入的最佳时机，不要错过。

首先，中国有巨大的应用市场；其次，中国在系统研发、小规模应用、标准研究跟踪等方面并不落后；第三，对于芯片、印刷、读写器以及IT厂商，RFID是重要的战略方向，是新的增长点；第四，RFID也是中小企业成长的机会。

除了标准、隐私等问题，RFID应用的瓶颈主要还在价格。只有大规模的应用才能带来应用成本的大幅度下降。就此而论，中国乃是大规模应用的首选之区。

这就是中国企业的最大机遇，可以概括为：

（1）由于中国在半导体设计、制造、封装、测试产业的蓬勃发展，RFID 研发应用产业将成为半导体产业新的增长点。

（2）中国IT产业正大力发展，RFID也将带来IT、更深入、更广阔的应用，成为信息化的赋能者。

（3）中国作为全球制造中心，己是跨国公司的主要产品生产基地，RFID的发展及应用，关系着企业全球供应链的效率及企业竞争力提升，因此中国必然成为RFID的主要市场。

（4）RFID 应用多元，可创新各服务产业的营运模式，并可促成服务产业的蓬勃发展。

（5）借助政府各项产业扶植计划及大型国家发展计划，将可有效推动我国 RFID产业。

RFID产业链包括芯片、天线、封装、读写机具、软件、系统集成等环节。目前中国RFID产业链处于起步阶段，产业链应该如何建设才能更快推动该行业发展呢？我们的观点是可以两条路径并行。对于具体的地区、产业、企业，需要根据自身的情况来选择。

第一条路径，从某个环节突破。从整个产业的情况来看，我们在芯片、中间件、后台软件等方面差距较大，一时难以和国际巨头相抗衡。明智的选择可以是，在其他环节，例如封装、读写器、系统集成等方面，找准某个切入点，集中突破。借助中国这一大的应用市场来快速发展自己，但不能仅限于此，单点突破的生命力在于要作这个环节的国际玩家，才有资格与产业链上的其他环节结成战略联盟，成为价值链上的强者。

第二条路径，集成地突破。芯片、软件是中国电子信息产业的软肋，是政府产业政策大力扶植的领域，发展RFID产业，是我国在芯片、软件领域寻求突破的一大机遇。借助政府扶持，我们可以积极探索中国RFID产业链的集成突破。例如，中国公民将在未来开始使用采用RFID技术的身份证，这就意味着需要10多亿张启用RFID功能的卡片。这绝对是中国企业的机会。政府采购推动应作为扶植民族产业发展的重要战略。例如身份证、市民卡等，借此给中国本土企业以机会，形成集成的解决方案，包括在芯片、软件等方面。

当然对于中国发展RFID，挑战同样不言而喻：

（1）对RFID供应商，中国是国际玩家抢滩的重要目标，竞争激烈，中国厂商不能迟误；中国厂商并无先发优势，是否能找准切入点并且形成突破并非轻而易举；中国厂商缺乏国际化经验，要成长为国际玩家还难题多多。

（2）对政府主管，目前主要由美、欧主导的RFID应用，如何借助相关政策，促动中国的产业发展，决非易事。

（3）对RFID应用，中国企业并非主动，而是应手。来自采购方的压力迫使中国企业采用RFID，而RFID系统的采用和诸如ERP等系统一样是系统工程，必须慎而为之，否则就会面临“不上是等死、上是找死”的尴尬局面。另一方面，必须明确，RFID解决的是物流、生产等环节中的数据自动采集问题，并非万能，因而需要和其他管理信息系统整合才能充分发挥效力，要防止一哄而上，防止泡沫。

对于应用企业，包括制造、分销、物流等公司，笔者的建议是：

第一，鉴于条码仍将继续使用相当一段时间，如果条码或者二维条码用得很好，没必要强行采用RFID；

第二，但未来将属于RFID。对此不可漠视，要做全球市场的玩家的思想准备；

RFID电子标签技术篇7

关键词：微生物,菌种保藏,管理,电子标签

微生物资源由于其具有的极大地开发潜质与经济价值, 已逐渐引起了越来越多的关注。掌握关键的微生物资源已成为企业, 甚至是国家的重要战略储备, 我国先后建立了中国普通微生物保藏管理中心 (CGMCC) 、工业微生物菌种保藏管理中心 (CICC) 、医学微生物菌种保藏管理中心 (CMCC) 等保藏机构。而微生物资源中, 可用于药物研制及医学研究的微生物更有特殊价值与地位。随着现代生物技术如基因工程、蛋白质工程、组合生物合成在微生物研究中的深入, 及大量新的病原微生物的出现, 传统的菌种保藏技术和管理方法逐渐显现出其局限性, 这一形势迫切地要求我们提高工作效率。此外, 我们还要考虑到微生物菌种保藏的特殊要求及管理安全, 对操作人员有着极高的要求。而电子标签 (RFID) 技术的引入恰恰为解决当前困难提供了一条有效的途径。随着当今微电子技术的迅速发展, 使设备得到小型化, 可靠性大大提高。本文着重综述了RFID技术的工作原理, 及其在微生物菌种保藏中的作用和优势, 并进一步深入探讨该技术在这一领域的发展前景。

一、RFID技术

1. RFID技术介绍。

Radio Frequency Identification (RFID) [1], 即射频识别技术, 也就是电子标签技术的俗称, 是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并能获取相关数据[2,3]。例如生产生活中使用到的IC卡 (Integrated Circuit Card) 就是这一技术的应用实例。其发展始于1937年U.S.Naval Research Laboratory (NRL) 开发的敌我识别系统。1999年美国麻省理工学院MIT成立AUTOID CENTER (现发展为Auto-ID实验室, 总部设于MIT, 其余5个会员单位为英国剑桥大学、澳大利亚阿德莱德大学、日本庆应大学、中国复旦大学和瑞士圣加仑大学) [4], 提出EPC (Electronic Product Code) 概念并以RFID电子标签为载体为每一物理实体提供唯一标识, 使RFID技术得到极大发展。现今RFID系统在货物跟踪管理, 医药管理, 交通系统以及门禁系统等方面发挥了越来越重要的作用, 为物流供应链管理提供了最便捷有效的实施方案。相较于以往解决方案, RFID技术具有可以识别单个具体的物体、可以透过外部材料读取数据、可以同时对多个物体进行识读、其识别工作无须人工干预, 可识别高速运动物体并可同时识别多个标签, 操作快捷方便等优势被公认为本世纪最有发展前途的10项技术之一。

2. RFID技术实现。

基本电子标签系统由三部分组成:标签 (Tag) , 阅读器 (Reader) 和天线 (Antenna) 。RFID基本工作原理:标签进入磁场后, 接收解读器发出的射频信号, 凭借感应电流所获得的能量通过天线结构发送出存储在芯片中的产品信息即信号, 或者是有源标签会主动发送某一频率的信号;解读器通过读取经过前级滤波器滤去噪音信息并解码后, 送至中央信息系统进行有关数据处理。再通过外设给予操作人员反馈[5]。

二、医药微生物菌种保藏管理

1. 医药微生物菌种保藏的特殊要求[6]。

药物开发和医学研究的微生物的菌种保藏有其特殊要求, 由于我们是利用其特殊的代谢产物对特定疾病产生治疗作用, 那么我们就会要求这些特殊的性状需要稳定的保存, 才能进行大规模生产, 或者供研究之用, 即预防菌种退化的发生。一些特殊情况下, 甚至需要一些极端条件去保存样品。并且实验人员因此还要经常性的关注菌种保藏中菌种的变化, 防止其失去药用的价值。此外, 处于公共安全的考虑, 防止可能的有害微生物在实验室外的传播, 实验室内外的物品也不应接触。

2. 传统保藏技术和管理的不足。

传统保藏中, 主要采取人工的方式对样本进行观察和监控, 而对于保存的大量样本, 则单靠人力的方式, 即使付出很多人员的代价也不易对所有样本的状态都有良好的把握。另外在实验室大量保存的样本中找到所需菌种就需要耗费大量时间。此外采取传统纸质, 或者手工输入电脑对样本进行管理的方式, 对样本信息的记录是有限的, 因此有可能产生人为的疏忽, 造成样品的损坏或者失效。和当今在其他行业广为使用的高效的信息化管理技术相比, 会有时间上的滞后。

3. ID技术的引入。

对传统药用微生物保藏和管理方法中的种种不足, RFID技术的引入提供了一系列的解决方案。 (1) 便捷:用RFID技术将给实验室中的每一个样品附上唯一编码, 这种标签有独特的序列代码和足够的存储容量, 存储的内容可以读出、修改和保存, 配套上基于现代信息技术的硬件设备, 实验人员可以随时了解任何一个样本存放的位置, 是否需要进行定时的筛查等基本信息, 现对样本的频繁常规监视, 可以采集更多数据, 改善样本质量, 为样本的提取使用提供了极大地便利。设有防冲突逻辑的标签, 可以一次同时读取多个标签, 其读取率几乎达到100%。例如把托盘放在读取站附近, 一百个标签的读取时间不会超过3秒钟。找出目标样本的位置易如反掌, 为研究人员节省大量时间可想而知。使用RFID技术的方法直观易懂, 不会给操作人员带来其技术上的麻烦。 (2) 安全:疗医药行业是一个不允许出错的行业。对于菌种的保管安全, 有了RFID技术的帮助, 实验人员只需使用读取设备, 快速地对大量样品进行扫描即可确定, 各样品是否都按规定摆放在正确的区域, 保管条件是否妥当。同时若样品被人意图非法携带离开, 电子标签信号也会被门禁拦截, 以防意外的发生。此外, 由于电子标签可存载大量信息, 而纸质标签由于大小受限, 承载的信息也是有限的, 并且省去了人工书写读取的过程, 避免了人为误操作的发生。 (3) 稳定:代的RFID标签尺寸小, 可植入试管顶部, 并承受得住大范围急速的温度变化, 例如样本需要液氮保存的场合, 标签仍然可以工作正常。这种标签也可以承受快速升温的考验。 (4) 系统:标签作为信息化管理系统的硬件载体, 为实验室的全面信息化提供了良好的支持[7]。样品的数据完全可以摆脱纸张记载的束缚, 在实验室的各个终端上无缝流转, 实现无纸化, 为工作效率的提高起到了良好的作用。此外, 借助于信息的迅速传播, 不同实验室甚至可以通过网络直接利用对方的设施进行研究, 实现资源成果的共享, 不仅是经济成本上的大大降低, 也是生产效率上的极大提高。而这一理念也早已在世界范围内众多知名大学, 研究机构在其他领域的开放实验室中开始实践。

三、用发展

1. 内外的应用[8]。

近全球领先的RFID基础设施供应商TAGSYS, 宣布其RFID解决方案已经被四家法国著名医院的实验室 (La Timone、Marseille Medical Faculty、Hospital La Conception、以及Paoli Calmettes Institute) 所采用。专门为制药和医疗部门设计的RFID标签, 满足了该行业严格的安全准确及时的要求, 使用性能可靠高频RFID标签用于跟踪实验室生命攸关的样本。即使在样本日渐增多时, 仍然可以保证数据的正确性和可靠性[9]。Paoli-Calmettes细胞医学中心的主任Dr Christian Chabannon, 对RFID技术的引入表示了极大地肯定, 他认为良好保藏的病理样本是相关病人的生命所系, 也是医生和科学家的珍贵资源。相较于传统的管理方法, 采用RFID识别技术后, 生命科学领域可以说又一次取得突破性进展。与过去的条形码识别技术比较, RFID的优点非常明显。

2. 前景。

于RFID技术在医药微生物样本保存中的引入所取得的可喜成果, 其应用前景也是颇令人期待的。随着微电子技术的不断发展, RFID芯片有望向更小, 更强大, 更经济的方向发展, 使这一技术得到更大范围的普及。伴随自动化技术, 人工智能技术的发展, 我们更可以大大扩展其功能, 与应用的范围。我们可以设想生成全封闭的实验室保藏环境, 利用电子标签对特定样品定位, 来自动控制样本的适宜环境, 营养的补给。通过标签信息, 如同在ATM机上存取操作一样, 从而实现, 以较低的人力代价, 极高的安全系数下对实验样本进行便捷的管理监控。如今这一想法已不仅仅是停留在想象的阶段, RFID技术已经贯穿于整个医药产业链中, 并换发着勃勃的生机。生物医药研发生产作为涉及社会公共卫生安全的行业之一, 必将成为优先应用RFID技术的领域之一[10]。医药行业采用RFID带来的不仅仅是效率, 更是对宝贵生命的保护。

参考文献

[1]游战清, 刘克胜, 吴翔, 林汉宏.无线射频识别 (RFID) 与条码技术[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[2]杜云明, 周杨.无线射频识别技术与应用研究[J].自动化技术与应用, 2010, (29) :52-55.

[3]付俊.无线射频识别技术研究[J].山西科技, 2009, (1) :22-23.

[4]王俊宇, 周锋, 王天扬, 闵昊.中国AUTO-ID应用情况调查报告[R].自动识别与应用技术, 2004, (2) :38-40.

[5]Behzad Razavi.RF Microelectronic (s2nd Edition) (Prentice Hall Communications Engineering and Emerging Technologies Series) .2011.

[6]王凤山.生物技术制药[M].北京:人民卫生出版社, 2011.

[7]朱铭.实验室信息系统的日常管理与维护[J].国际检验医学杂志, 2012, (2) :247-249.

[8]庄表微.法国生命科学实验室采用RFID系统[EB/OL].中国物品编码中心网站, 2005-07.

[9]唐慈鑫, 马爱霞.无线射频识别技术:实现药品安全监管的新宠儿[J].上海医药, 2007, (28) :344-345.

RFID电子标签技术篇8

实践证明, 推进工业化与信息化相融合, 是行业转变发展方式、增强竞争实力的重要手段, 努力推进“两化融合”已成为烟草行业的重要发展战略。

应用是信息化建设的出发点和落脚点, 体现着信息化建设的成效, 在烟草系统大力推进行业卷烟生产经营决策管理系统、卷烟物流数据统计应用等重点项目, 促进“两化”融合的背景下, 宝鸡卷烟厂在2010年成品高架库物流系统改造过程中, 不失时机的启动了RFID在物流系统中的应用, 实施了成品物流高架库信息系统提升改造项目。现就将宝鸡卷烟厂在该项目实施过程中的一些思路和具体方法与大家商榷, 以期抛砖引玉。

一、宝鸡卷烟厂的基本情况

宝鸡卷烟厂是陕西中烟工业有限责任公司下属的核心骨干工厂, 西北地区规模最大的卷烟生产厂家。

2008年10月建成投产的宝鸡卷烟厂新厂区占地478亩, 其中联合工房占地100亩, 建筑面积96300平方米, 年生产卷烟能力80万箱, 资产总额35.5亿元。制丝生产线采用中央集控系统, 具备高档精品卷烟生产和工艺实验研究双重功能。卷接包生产线实现了生产工艺全程自动化控制。同时, 工厂拥有现代化的烟叶配方高架库、辅料高架库和成品高架库, 配备有AGV自动送料小车、自动堆垛机器人、红外对射探测器、空气采样报警系统等先进设备。工厂生产工艺水平和技术装备达到了行业领先水平。2009年全年共计生产卷烟58.22万箱, 比上年同期的55.587万箱, 增加2.633万箱, 增长4.74%;实现含增值税收入55.47亿元;实现税金及附加 (含增值税) 26.98亿元;实现税利32.09亿元。

二、成品物流高架库信息系统提升改造项目基本情况

(一) 项目实施的背景和依据

国家烟草专卖局行业卷烟生产经营决策管理系统 (以下简称决策系统, 常称为一号工程) 在全国烟草商业企业已经正式运行两年多了, 通过在工业企业的件烟下线环节实施件烟打码、工业出库环节实施件烟出库扫描, 在商业企业的商业到货入库环节实施件烟到货扫描, 很好的完成了国家局在全国烟草工商企业决策系统的要求, 目前系统运行情况良好。

作为决策系统的延续, 国家局打码到条项目已正式启动。它要求在商业环节对分拣领用出库的件烟实施扫码 (即三扫) 、对每日分拣条烟按订单打码 (即二打) , 使每条卷烟具备唯一的身份识别码, 实现卷烟成品物流全过程痕迹管理, 获取准确真实完整的卷烟库存和销售数据。

根据《烟草行业联运通用平托盘》标准 (YC/T215-2007) 及国家局的统一部署, 宝鸡卷烟厂与宝鸡市烟草公司的卷烟运输需采用工商托盘联运的方式。即, 使用托盘作为多件烟载体, 采用托盘标识关联件烟信息的方式, 使件烟条码信息采集系统能够简单快捷的采集相关信息, 在工业出厂环节实施托盘件垛关联的工作, 在商业到货扫描、分拣领用扫描、商商调剂扫描和商业退货扫描等业务环节实施按垛扫码的工作流程。结合我厂成品物流系统结构及配置现状, 通过对成品物流系统的改造和信息系统的提升, 实现与宝鸡市烟草公司整托盘形式发货装车, 托盘联运, 同城物流对接。

(二) 项目实施的主要内容

本项目在宝鸡卷烟厂的应用包括如下建设内容:

1) 在件烟下线环节, 通过件烟扫码、件烟条码数据压缩、托盘电子标签读写, 将托盘中存放的若干件卷烟条码 (决策系统32位件烟条码) 写入该托盘上安装的电子标签中, 完成基于电子标签的托盘件烟信息关联。

2) 在仓储环节, 以托盘的形式存储件烟, 若发生托盘上实物件烟调整、变更的情况, 需要同时对电子标签的信息进行更新, 以保证托盘上实物与电子标签的信息实时一致性。

3) 在工业出厂扫描、工业退货扫描环节, 通过电子标签读取, 实现基于电子标签的整托盘件烟出库扫码, 一次性采集整托盘的件烟出库信息, 完成决策管理系统涉及的卷烟出厂扫描的扫码任务。并以整托盘的形式进入运输车, 实现省内烟草工商基于托盘的成品卷烟运输。

4) 为了保障电子标签进入码垛环节时的可用性, 尽量降低码垛环节出错率, 在托盘回收之后、进入码垛环节之前进行电子标签可用性的检测。

三、项目实施的原则、思路和目标

本项目与行业生产决策支持管理系统的密切关联以及现代物流管理信息系统服务的重要性, 系统设计将重点考虑以下准则:

1) 系统建设符合《国家烟草专卖局关于烟草行业“十一五”期间卷烟物流配送中心建设的意见》的要求;

2) 满足“行业卷烟生产经营决策管理系统”所要求的操作工序规范、打码扫码标准、管理及控制要求;

3) 符合行业即将开展的“行业卷烟生产决策支持管理系统———订单采集及打码到条系统”的相关要求;

4) 陕西省烟草信息化、物流建设长远发展的需要;

5) 参照行业相关物流标准, 如:《中华人民共和国烟草行业标准———烟草行业联运通用平托盘》;

6) 遵照国内物流行业标准以及RFID相关技术标准;

该项目的的实施, 将配合国家烟草专卖局决策系统打码到件和打码到条系统, 深入到工商企业的生产、仓储、物流等各环节中;并与企业自身的管理系统密切相关, 实现决策系统和企业管理系统集成, 达到信息的互连互通, 同时, 宝鸡卷烟厂也依据自身的管理需求, 实现了工商托盘联运 (按托盘扫码) 与企业仓库管理系统的流程集成和数据集成等等。

四、项目的技术经济分析

该项目的技术方案主要是通过增加软硬件对现有流程实施改造, 提升信息化应用水平。

(一) 入库流程改造

为了保证自动入库时现有PLC采集的件烟条码与一号工程电子标签读写采集的条码一致, 决定采用共用同一个扫描器进行采集。

为了识别对应件烟到底进入了哪个分拣通道, 需要PLC将件烟条码与通道信息发送给电子标签读写采集系统。

当电子标签读写采集系统成功写入托盘电子标签后, 需要将对应托盘电子标签ID等信息发送给PLC, 由PLC控制对应设备使得托盘入库。

改造后自动采集入库流程如下:

1) 件烟进入分拣入口, 扫描器自动采集到件烟条码。PLC根据件烟条码判断是否为当前通道的件烟。电子标签读写采集系统将采集到的件烟条码进行存储。

2) PLC将进入对应通道的件烟条码及其通道等信息通过网络发送给电子标签读写采集系统。

3) 电子标签读写采集系统根据条码通道信息进行组垛。

4) 当某个通道堆垛满垛时, 电子标签读写采集系统自动控制读写器将当前垛数据信息写入到当前通道的托盘标签内。

5) 写操作完成后, 电子标签读写采集系统将对应托盘ID等信息发送给PLC, 由PLC控制对应设备使得托盘入库。

(二) 托盘拆零后采集入库流程

对于托盘拆零后的托盘, 需要重新进入高架库。此时, 需要首先调整托盘电子标签信息, 并将托盘ID等信息发送给PLC, 由PLC控制对应设备使得托盘入库。

托盘拆零后采集入库流程如下:

1) 操作人员将托盘上的件烟进行拆零, 同时使用扫描设备采集件烟条码。

2) 拆零完成后, 使用移动小车将调整后的数据写入到调整托盘的电子标签内。

3) 操作人员将托盘放置在入库口, 使用托盘ID采集软件控制的扫描器采集托盘上任意一件件烟条码。

4) 托盘ID采集软件根据采集到的件烟条码获取到该托盘对应的电子标签ID等信息, 并将电子标签ID等信息发送给PLC。

5) PLC控制对应设备使得托盘入库。

(三) 出库流程

采用立库的RFID固定设备直接扫描电子标签, 整托盘出库。并将实时出库数据显示在成品库高架库管理系统设在装车口的LED显示屏

(四) 主要产品技术选型

RFID电子标签、蓝牙扫描枪、RFID读写设备等主要硬件设备均为我国深圳远望谷公司的国产设备, 控制PC、加密U盘等设备均为联想等国产产品。软件为北京中软国际信息技术有限公司的自主产权产品。

五、项目实施需要解决的关键问题

1) 立体高架库的改建与PLC接口的调试工作。

2) 与企业现有的信息管理系统进行业务和流程的集成。

3) 协调好与商业公司的上下游供应链的各项技术配套。

4) 需严格执行国家局有关政策的规定。

六、项目风险评估

该项目实施的主要风险在于能否按照行业的统一部署按期完成项目建设工程。为此, 宝鸡卷烟厂实施了成立了项目建设法人管理制度, 由厂长担任领导小组组长, 成立了五个专业实施组, 明确职责和要求。并对工程的进展情况进行检查考核, 以确保项目的实施进度。

七、项目实施的信息技术解决方案提供商的基本情况

北京中软国际信息技术有限公司 (中软国际, HK8216) , 是中国领先的应用软件和解决方案供应商, 是烟草行业卷烟生产经营决策管理系统、卷烟物流数据统计应用等重点项目的建设单位, 具备较强的实施能力。

八、需要的保障条件

项目的实施保障是根据国家局的统一部署, 按照行业的要求来进行的。在实施过程中, 行业主管部门、地方政府等在政策、技术和资金方面根据国家有关信息产业发展的政策, 出台了一些具体的优惠措施, 保证了项目的顺利实施。

综上所述, 宝鸡卷烟厂通过该项目的实施, 满足了国家烟草专卖局决策系统中基础数据要深入到工商企业的生产、仓储、物流等各环节中的要求;并通过与企业自身的管理系统密切结合, 实现了决策系统和企业管理系统集成, 达到信息的互连互通, 同时, 宝鸡卷烟厂也依据自身的管理需求, 实现了工商托盘联运与企业仓库管理系统的流程集成和数据集成。

摘要：宝鸡卷烟厂在2010年成品高架库物流系统改造过程中, 不失时机的启动了RFID技术在物流系统中的应用, 实施了成品物流高架库信息系统提升改造项目。该项目的技术方案主要是通过增加软硬件对现有流程实施改造, 应用信息技术提高企业的工业自动化程度, 同时提升企业自身的信息化应用水平, 实现了与宝鸡市烟草公司整托盘形式发货装车、托盘联运、同城物流对接。

关键词：RFID技术,信息系统,流程,数据集成,物流对接

参考文献

[1]国家烟草专卖局关于烟草行业"十一五"期间卷烟物流配送中心建设的意见.

RFID电子标签技术篇9

RFID是利用无线通信技术,在非物理接触的情况下实现对进入射频范围内的目标进行读写。RFID具有存储量大、抗干扰性强、能多次读写、使用寿命长等特点[1]。RFID技术不仅可以应用于门禁系统,还可以通过多个RFID阅读器利用总线的方式进行连接,构建一个局域网,对在射频范围内的目标进行读取,根据信号的强弱来对目标进行定位。目前,基于RFID技术的定位系统在很多领域得到了广泛应用。本文通过RFID技术,结合GIS系统,实现了室内目标定位功能,使其可以在卫星信号微弱的环境中,实现目标定位。

1 相关技术简介

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是一种可以在无人情况下进行目标对象识别的无线识别技术[2]。通过目标物体内置的芯片标签,可以将信息连接到计算机网络中,用以进行目标的识别、追踪以及确认目标对象所处的状态。RFID定位系统主要由RFID电子标签、天线、RFID读写器以及计算机等部分组成。RFID电子标签又分为主动式标签、被动式标签与半主动式(半被动式)标签3类,其中主动式电子标签的读写距离长,自带内存较大,能够提供读写器传来的额外信息的存储空间,但能耗和成本较高,而被动式的电子标签由于其能耗低且成本不高,也不需要额外提供电源,因此得到了广泛应用。RFID读写器既能够通过天线发射无线载波信号,也能够接受电子标签所发出的电磁信号。RFID读写器所接受到的信息可以接入计算机网络,并通过网络传给控制中心。

网络地理信息系统(Web Geographic Information System,WebGIS)通过互联网对空间数据进行发布和应用,以实现空间数据的共享和互操作,如GIS信息的在线查询和业务处理等。WebGIS客户端使用Web浏览器,如IE、FireFox、Chrome。WebGIS是利用Internet技术来扩展和完善GIS的一项新技术,其核心是在GIS中嵌入HTTP标准的应用体系,实现Internet环境下的空间信息管理和发布。其本质是一种浏览器/服务器(B/S)结构,服务器端向客户端提供信息和服务,浏览器(客户端)具有获得各种空间信息和应用的功能。WebGIS的主要作用是进行空间数据发布、空间查询与检索、空间模型服务、Web资源组织等[3,4]。

当前主流GIS软件的开发方式是在商业的GIS软件平台之上进行二次开发,以满足实际应用需求。但是商业GIS平台结构复杂、费用高、功能固定、扩展性较差,难以满足中小型GIS应用软件的要求,而开源GIS软件平台经过多年的发展已逐步成熟,甚至一些产品在性能上能够与商业GIS平台相媲美,在实际项目中的应用也逐渐广泛,而且其开源、免费、可定制功能等特性有利于与其它信息系统进行功能上的融合与扩展。因此,实时GIS室内定位系统可以使用开源的GIS平台,目前的开源GIS软件大多遵循开放地理空间信息联盟(Open Geospatial Consortium,OGC)所制定的规范。

通过RFID系统可以对目标对象进行实时监控与跟踪,其系统结构如图1所示。

电子标签被贴在目标对象上用以唯一标识该对象,RFID读写器首先通过天线发射出电磁信号,当目标对象进入RFID读写器的识别范围内,其中的电子标签便将自身信息也通过无线电发送给读写器,读写器可以通过计算机网络将电子标签的信息送往服务器。由RFID系统采集到的实时信息能够存储在数据库中,作为WebGIS电子地图展示的数据基础,WebGIS按照Web三层体系架构进行设计,实现定位的目标对象位置在室内电子地图中的实时更新显示。

2 实时GSI电子定位系统设计

2.1 GIS定位系统简介

整个实时GIS定位系统设计按照Web三层体系架构进行设计,使用开源的WebGIS解决方案。系统分为数据层、业务逻辑层、展示层[4],其系统框架如图2所示。

其中,数据层的数据是将室内的CAD图纸使用ESRI ArcGIS进行格式转化,并使用Udig清理无用的地图元素之后得到的一系列ESRI Shapefile地图数据源,也可以将其导入PostGis空间数据库中。业务逻辑层主要处理定位数据和地图数据,通过GeoTools工具集将Shapefile数据源导入到Geoserver中,通过Geoserver将电子地图通过WMS的方式发布出来,同时RFID定位服务所得到的原始数据也在该层得到近似处理。展示层使用常用的Struts和AJAX引擎相结合的方式将业务逻辑层中的数据通过JSON的数据格式进行传输与存储,同时采用开源的Openlayers进行各类图像符号与地图的展示。

2.2 数据库设计

RFID定位服务需要使用到的数据主要有RFID电子标签、RFID近距离读写器、分别绑定的目标对象。通常情况下,人员是移动着的,而物品是固定的,因此将人员与RFID电子标签进行绑定而将物品与RFID读写器绑定。由此设计出tab_RFIDTag、tab_RFIDReader、tab_user、tab_object、tab_temp_record和tab_log_record共6张基本表,各数据表的详细信息分别如表1~表6所示。

标签的状态只能选取“已用”、“未用”两者之一,标签的类型与标签所绑定人员的类型一致,当前使用者的id为正在使用此标签人员的ID。

读写器的状态只能选取“已用”、“未用”两者之一,读写器的类型与读写器所绑定的物品的类型一致,当前使用者的id为正在使用此读写器的物品的id。

其中,tab_temp_record表中的数据是实时更新的,而tab_log_record表中的数据是作为日志记录增量追加的。

由于人员与标签、物品与读写器、读写记录与标签以及读写记录与读写器之间存在着约束关系,因此使用外键对这几个关系进行约束[5]。

2.3 RFID技术与GIS系统结合方案

目前,射频技术行业将读写器划分为3个频段:低频(125~134KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(860~960MHz),频段选择依据该频段下电磁波的传输特性,其直接决定了读卡系统的工作原理(电感耦合和电磁耦合),还决定了射频识别的距离以及相应读卡器的制作难度和成本。

射频技术的发展使得单一频段的读卡器已远远不能满足实际系统的要求,本系统中如果只使用单一低频段的读写器,虽然单个读写器成本低,但是考虑到室内大面积范围内的精确定位,需要布置多个点位的低频读写器,反而会使得成本升高;如果只使用单一高频段的读写器,虽然单个读写器的射频识别距离提高了,需要的读写器少了,但是并不能达到精确定位的目的。考虑到成本和定位精确度,本系统的RFID读写器同时采用低频与超高频的两种读写器,低频段的读写器称为唤醒源,因为其识别标签的距离为0.5~1m,当目标物品靠近时才会将其唤醒,实际上是向其发送信息,而超高频段的为远距离被动的以太网读写器,它主要负责接收4~6m内所有唤醒源主动对其发送自己所收集到的所有标签信息。RFID标签的识别是整个系统中最基础也最核心的部分,由于需要实时地对RFID电子标签进行识别,因此需要一个定时器每隔一段时间就对RFID读写器所能识别的最大范围内的所有RFID标签进行识别。该模块流程如图3所示。

目的地址为RFID读写器获取到的数据所要上传的设备的IP地址,例如监控电脑终端的IP地址。目的端口指接收终端用来接收数据的网络端口,可设定在1~65 535范围内,该端口设定前需确认其没有被其它进程所占用。

地图数据包含电子地图的底图与RFID定位服务所产生的定位数据两部分。底图数据是通过原始CAD图纸进行格式转化和线条清理而得到,再通过Udig进行样式编辑。

Udig是一个遵循OpenGIS标准规范的开源桌面应用程序框架,构建于Eclipse RCP和GeoTools(一个开源的Java GIS工具包)上的桌面地理信息系统,是一个开源的空间数据查看器与编辑器,可以进行Shapefile格式的地图文件编辑和查看。在Udig中经过处理最终得到的地图底图如图4所示,从图中可以看到它由5张不同的图层所组成,各个图层的颜色不同,由于地图发布时样式为可选项,因而可以将各个图层的样式文件导出以保证该底图与最终发布显示的底图样式一致。

定位服务所产生的数据形如<tagID,readerID,time>的三元组,其中,通过readerID可以唯一确定唤醒源(低频RFID读写器)的位置即它在地图底图上的x、y坐标,因为这是布置设备时就确定的,如果其状态是“已用”,则将其识别出的标签在底图上描绘出来,由于受温度、湿度、电磁场周围环境等因素影响,其精度在0.8~1.2m。布置点位时考虑到硬件的客观条件,因此在以唤醒源为圆心,半径为1.5m的范围内只布置一个唤醒源,保证一个标签只能被一个唤醒源所识别,描绘标签时随机地在底图上以唤醒源(x,y)为圆心,以按长度1.5m经比例尺换算过后的长度为半径的圆内随机描绘识别出的标签。

地图使用开源的GIS服务器geoserver进行发布,发布方式为WMS(Web Mapping Service),由于底图由多个图层所构成,因此发布出来的是一个图层组,而不是单个图层。Shapfile数据源由多个*.shp文件组成,每个文件代表一个图层,各图层又分别对应一个*.sld的样式文件。图层组发布的一般步骤为:(1)新建工作区;(2)新建数据存储;(3)应用样式文件;(4)填写对应的地理参考坐标系并计算边界;(5)发布图层;(6)新建图层组,加入所需图层;(7)发布图层组。图层组中每个图层的参考坐标系都应该一致,否则发布出来的底图会显示不正常。

地图中除显示整个全局区域的底图外,还应该有标识各区域空间的符号元素,例如卫生间、电梯等。通过Openlayers,可以在浏览器中描绘出各图像符号并且能够实现浏览、漫游与缩放地图等操作。

3 实时GSI电子定位系统实现

3.1 系统运行环境配置

操作系统:Microsoft Windows 2007/XP;

数据库:Sql Server 2008;

开发平台:Microsoft Visual Studio 2010;

开发语言:J2EE。

3.2 系统运行效果

射频识别模块使用C#进行程序设计,数据库采用Sql Server 2008,布置好RFID相关设备和网络环境后,点击开始即可开始识别。

WebGIS模块使用Ajax引擎和struts框架,定期从表tab_temp_record中读取数据,并用JSON的数据格式传递给前台页面,前台页面再使用Openlayers在底图上进行标签的描绘从而实现实时的人员监控功能。同时唤醒源也是与相应物品绑定的,因此也可以实现相应的物品定位功能。

4 结语

本文通过在监测区域将多RFID阅读器利用RS485总线连接构成一个局域网,RFID阅读器通过无线的方式获取目标RFID标签的地理位置信息和标签信息并通过总线网络传给上位机,在应用层采用GIS技术将RFID阅读器传送的信息在地图上进行展示,实现对检测区域的目标定位及检测功能,使工作人员能够非常直观地查看目标位置信息,并为工作人员决策提供依据。

摘要：随着电子技术的发展,基于RFID技术的定位系统在旅游景区、仓库管理系统中得到了广泛应用。在室内利用RFID读卡器通过总线方式与上位机进行通信,构成一个室内局域网络,RFID读卡器通过读取RFID标签的数据,根据通信的信号强弱来确定RFID标签的位置,并通过GIS系统在上位机上对RFID标签的地理位置和标签信息进行展示。研究表明,该设计方案能够不依赖卫星定位系统,对在其通信范围内的设备进行定位、管理,并为其它应用提供地理位置信息支持,具有广阔的应用前景。

关键词：RFID技术,GIS系统,实时定位

参考文献

[1]武上富.浅议电子标签物流控制系统[J].青海交通科技,2008(6):7-9.

[2]陈大才.王卓人.射频识别(RFID)技术[M].北京:电子工业出版社,2001.

[3]李会萍.基于RFID和GPS技术的数字物流车载终端系统研究[D].南宁:广西大学,2007.

[4]张加龙,赵俊三,饶智文.基于GIS/GPS/GPRS的物流车辆监控系统[J].测绘与空间地理信息,2006(5):72-75.

[5]翟战强.基于GPRS/GPS/GIS的车辆导航与监控系统[J].测绘通报,2004(2):34-36.

RFID电子标签技术篇10

关键词：RFID标签,EPC编码,编码分配,编码标识,编码生成

0 引言

我国白酒企业大部分还停留在原有的生产管控模式上,酿造工艺传统而复杂,生产过程管理比较模糊,生产过程难以精确管控,且一旦出现质量问题,难以实现有效的生产过程质量追溯。因此建立一套智能的酒用物联网是白酒企业目前急需解决的问题。

目前,物联网在白酒企业的应用才刚刚开始[1],酒用物联网系统是通过运用RFID标签、阅读器、应用系统在白酒企业生产过程中实现对产品生产流程环节的自动化监控、追溯的生产管控系统。其中,RFID标签EPC编码是实现物品与应用系统连接的枢纽,设计一种通用的、合理的、高效的和可扩展的EPC编码方案是实现白酒企业智能化的基础,是实现酒用物联网的关键技术之一。

本文通过对酒用RFID标签EPC存储区域、RFID标签的EPC编码结构和编码特点进行研究,提出了一种酒用RFID标签的EPC编码方案,其在酒用物联网上的应用证明了本方案具有可扩展性强、方便、易操作等特点,是一种可行的RFID标签的EPC编码方案。

1 RFID标签

RFID技术是利用电磁耦合或感应耦合,通过各种调制和编码方案与RFID标签进行通信,并读取RFID标签的自动化读取识别技术[2]。RFID标签由电偶元件及芯片IC组成,具有唯一性,是传递信息的载体,是RFID技术中不可或缺的一部分,对物联网的发展起着举足轻重的作用。

目前,在物联网中被广泛采用的是EPC_class _1_GEN_2超高频标签,该标签具有抗干扰性强、辐射距离远等特点,其存储器是储存信息的主要模块,从逻辑上分为Reserved(保留区)、EPC(电子产品代码区)、TID(标签识别区)和User(用户区)四个区域[3],具体如表1所示。

表1存储区 (参见下页)

其中,Reserved(保留区)主要实现对标签授权密码和服务功能的操作;EPC(电子产品代码区)实现物品信息的保存传递;TID(标签识别区)实现标签的全球唯一性;User(用户区)实现信息的扩展。根据存储区标识实现对标签存储器不同存储区域的操作,达到合理利用标签存储区,实现资源的有效利用。

2 RFID标签EPC编码

EPC编码是由美国麻省理工学院(MIT)的自动化识别中心提出的,目的是为了对每一个单品进行唯一编码,建立一套全球的、开放的、统一的标识标准。

2.1 编码结构

EPC编码的通用结构是由一个分层次、可变标头以及一系列二进制数字组成,如图1所示[4]。

其中,标头决定了编码的长度、结构和功能,数字字段通过划分不同的区间来记录目标对象实体的信息。其中,数字字段分为域名管理者、对象分类、序列号;域名管理者负责标识一个组织(本质上一个公司、管理者或其他管理者)实体,EPCglobal分配域名管理者代码给实体,确保每一个域名管理者代码是唯一的;对象分类是给域名管理者来识别其一个物品的种类和类型等信息,其域名管理者内是唯一的;序列号负责标识物品的相关信息以及随机生成序列码,其序列码在对象分类内是唯一的。

目前,通用EPC编码有64位、96位、256位三种,其中64位的版本号是2位,96位和256位的版本号都是8位,其余各个部分由不同的编码类型决定,具体情况如表2所示。

表2 EPC编码类型

2.2 编码特点

EPC编码是不同于以往产品编码的一种新型编码方法,能在不接触的情况下实现自动识别和自动提交产品编码到应用处理系统,节省了对产品管理的时间,提高了效率。目前,EPC编码正逐渐取代原有的编码方法,已经逐渐形成了如下几点鲜明的特点。

(1)足够的容量空间。目前的96位的EPC编码方案就能够为世界上任意产品提供惟一编码,还存有很多的编码空间,换言之,EPC编码能为世界所有大米总粒数提供一个唯一的编码。

(2)唯一性。EPC编码为任意产品提供全球唯一的编码标识,可以消除物流客体在物流信息系统中的逻辑位置或属性状态表达的二义性。

(3)兼容性。EPC编码体系还可以兼容现有的编码方案和定义新的编码方案来满足不同行业的需求,不同编码方案的地域标识符不同[5,6]。

(4)安全性。EPC编码是由EPCglobal及其各国的编码组织负责,EPC码与阅读器之间的数据交换是在不同的加密策略下完成的,同时不同的EPC码可以指定不同的阅读器型号对其数据进行读取。保证了EPC编码数据的安全。

(5)实用性。符合本国及国际化,易于操作,且易于被接受和推广[7,8]。

3 酒用RFID标签编码方案

RFID标签编码方案关系到产品在生产、销售的一系列管理、成本等问题,合适的标签编码方案对一个企业的发展是至关重要的。

3.1 酒用RFID标签EPC编码类型选择

9 6位的通用标识符GID-96, 由8位标头00110101、28位RFID域名管理组、24位的对象分类号和36位的序列号组成,具体如图2所示,它能够为酒类产品的类别提供16777215中分类,每一种分类下面又有68719476735种,足够为所有的酒类提供唯一的RFID编码。它不依赖任何已知的、现有的规范或标识方案,是一种通用的编码方案,是酒类产品的最合适的编码类型选择。

3.2 酒用RFID标签EPC编码分配和标识

针对白酒企业的生产特点以及白酒产品的实地调查,由EPCglobal的编码结构和特点,对RFID标签的EPC编码区域的域名管理者、对象分类、序列号进行编码的设计和分配,使其达到唯一性、通用性、安全性、可扩展性等特点。具体如图3、图4、图5所示。

图3是对域名管制者的代码进行了分配,其中,公司或企业地址8位,公司或企业标识码12位。保留字段有8位。具体的代码标识如表3、表4所示,例如,域名管理者编码0000 0000 0000 0001 0000 0000 0001,解码得此码代表为:贵州省仁怀市茅台镇中国贵州茅台酒厂(集团)有限责任公司。

图4是对对象分类进行一个代码的分配,其中白酒产品类别是8位,白酒产品编号8位,保留字段8位,具体的代码标识如表5、表6所示,例如,对象分类编码为0000 0000 0000 0010 0000 0011,解码得此码代表为:产品编号为0000 0011的酱香型白酒。

图5是对序列号进行代码分配,白酒生产日期12位(年为8位,月为4位),产品序列码为16位,保留字段8位,具体的代码标识如表7、表8,例如序列号编码为0000 0000 0000 0001 0010 0000 1001 1000 1100,解码得此码代表为:序列号0000 1001 1000 1100的白酒产品是2013年2月生产的。

3.3 EPC编码生成

EPC编码是由标头和一系列的二进制数构成,是生成有效的GID-96编码类型数据时EPC编码方案必须要求的,定义W代表域名管理者码,R代表对象分类码,G代表序列码,GID-96编码类型数据要求W ,[0,228], R ,[0,224], G ,[0,236]。生产的EPC编码必须满足W,R,G的大小范围,超出范围则视为无效的GID-96,无效的EPC编码。

图6是编码生成流程图,具体的步骤如下:步骤

步骤一、开始。

步骤二、获取域名管理者代码W。

步骤三、检查域名管理者代码W是否在其规定的大小范围之内,如果在,转至步骤四,如果不在转至步骤九。

步骤四、拼接标头00110101值和接域名管理者W,将拼接后的数据A赋值给String类型S,获取对象分类代码R。

步骤五、检查对象分类代码R,检查R是否在其规定的大小范围之内,如果在,转至步骤六,否则转至步骤九。

步骤六、拼接数据A和对象分类代码R,将拼接后的数据B重新赋值给String类型S,获取序列号代码G。

步骤七、检查序列号代码G是否在其规定的大小范围之内,如果在。转至步骤八,否则转至步骤九。

步骤八、拼接数据B和序列号代码,将拼接后的数据E重新赋值给String类型S,得到的S内的数据就是EPC码,生成EPC成功,转至步骤十。

步骤九、获取相应的码段超出了其大小范围,其码段无效,生成的EPC码失败。

步骤十、结束。

4 酒用RFID标签的应用