5、射頻識別技術一、射頻識別技術定義及特點1．射頻識別技術的定義射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術，是一種可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據的通信技術，它的基本原理是利用射頻信號和空間耦合或雷達反射的傳輸特性，從一個貼在商品或者物品上的電子標簽或者RFID標簽中讀取數據，從而實現對商品或者物品的自動識別。又稱電子標簽，無線射頻識別，感應式電子晶片，近接卡、感應卡、非接觸卡、電子條碼。RFID已經逐步發展成為獨立跨學科的專業領域。RFID將大量的來自完全不同的專業領域的技術（例如，高頻技術、電磁兼容技術、半導體技術、數據保護和密碼學技術、電信技術、制造技術等）綜合起來。近十多年來，RFID得到了快速發展，逐步被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多的溯源和防偽應用領域。而隨著技術進步，基于RFID射頻識別技術產品的種類將越來越豐富，應用也將越來越廣泛，可預計，在今后的幾年中，RFID射頻識別技術將持續保持高速發展的勢頭。二、RFID系統構架典型的RFID系統主要由閱讀器、電子標簽、RFID中間件和應用系統軟件4部分構成，一般我們把中間件和應用軟件統稱為應用系統。從功能實現的角度觀察，可將RFID系統分成邊沿系統和軟件系統兩大部分，

邊沿系統主要是完成信息感知，屬于硬件組件部分；軟件系統完成信息的處理和應用；通信設施負責整個RFID系統的信息傳遞。RFID系統架構RFID射頻技術原理電子標簽電子標簽（ElectronicTag）也稱也稱應答器或智能標簽（SmartLabel），是一個微型的無線收發裝置，主要由內置天線和芯片組成。

讀寫器讀寫器是一個捕捉和處理RFID標簽數據的設備，它可以是單獨的個體，也可以嵌入到其他系統之中。讀寫器也是構成RFID系統的重要部件之一，由于它能夠將數據寫到RFID標簽中，因此稱為讀寫器。讀寫器的硬件部分通常由收發機、微處理器、存儲器、外部傳感器/執行器，報警器的輸入/輸出接口、通信接口及電源等部件組成。三、RFID特點

射頻識別系統最重要的優點是非接觸識別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環境閱讀標簽，并且閱讀速度極快，大多數情況下不到100毫秒。有源式射頻識別系統的速寫能力也是重要的優點?？捎糜诹鞒谈櫤途S修跟蹤等交互式業務。

（1）快速掃描。RFID辨識器可同時辨識讀取數個RFID標簽。

（2）體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外，RFID標簽更可往小型化與多樣形態發展，以應用于不同產品。

（3）抗污染能力和耐久性。傳統條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；RFID卷標是將數據存在芯片中，因此可以免受污損。

（4）可重復使用。現今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據，方便信息的更新。

（5）穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質，并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。

（6）數據的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符，RFID最大的容量則有數個MB。隨著記憶載體的發展，數據容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。

（7）安全性。由于RFID承載的是電子式信息，其數據內容可經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變造。三、RFID技術的優缺點1、優點：RFID芯片與RFID讀卡器對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。信息的讀取上并不受芯片尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質，而且，RFID標簽正往小型化與多樣形態發展，以應用于不同產品。RFID技術識別相比傳統智能芯片更精確，識別的距離更靈活?？梢宰龅酱┩感院蜔o屏障閱讀。RFID芯片標簽可以重復地新增、修改、刪除內部儲存的數據，方便信息的更新。內部數據內容經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變造。RFID芯片數據容量很大，而且隨著技術發展，容量還有增大的趨勢。RFID技術的優缺點2、缺點：技術成熟度不夠。RFID技術出現時間較短，在技術上還不是非常成熟。由于超高頻RFID電子標簽具有反向反射性特點，使得其在金屬、液體等商品中應用比較困難。成本高。RFID電子標簽相對于普通條碼標簽價格較高，為普通條碼標簽的幾十倍，如果使用量大的話，就會造成成本太高，在很大程度上降低了市場使用RFID技術的積極性。安全性不夠強。RFID技術面臨的安全性問題主要表現為RFID電子標簽信息被非法讀取和惡意篡改。技術標準不統一。RFID技術目前還沒有形成統一的標準，而且市場上多種標準并存，致使不同企業產品的RFID標簽互不兼容，進而在一定程度上造成RFID技術的應用的混亂。

四、

RFID射頻技術應用

射頻識別技術以其獨特的優勢，逐漸地被廣泛應用于工業自動化、商業自動化和交通運輸控制管理等領域。隨著大規模集成電路技術的進步以及生產規模的不斷擴大，射頻識別產品的成本將不斷降低，其應用也將越來越廣泛。如電子標簽、IC卡、智能卡、動物識別系統等，而且RFID技術已普遍應用在食品衛生、物流、零售、制造、服裝、醫療、交通、防偽等各個領域，促進我國信息化快速發展。

RFID技術誕生于二戰期間，最早被英國皇家空軍用于識別自家和盟軍的戰機。英國為了識別返航的飛機，就在盟軍的飛機上裝備了一個無線電收發器，進而當控制塔上的探詢器向返航的飛機發射一個詢問信號后，飛機上的收發器接收到這個信號后，回傳一個信號給探詢器，探詢器根據接收到的回傳信號來識別敵我。這是有記錄的第一個RFID敵我識別系統，也是第一個RFID的第一次實際應用。四、RFID射頻技術應用(1)高速公路收費及智能交通系統高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一。目前中國的高速公路發展非?？欤貐^經濟發展的先決條件就是有便利的交通條件，而高速公路收費卻存在一些問題，一是交通堵塞，在收費站口，許多車輛要停車排隊交費，成為交通瓶頸問題;二是少數不法的收費員貪污收取的過路費，使國家蒙受了財政收入損失。REID技術應用在高速公路自動收費上能夠充分體現該技術的優勢。在車輛高速通過收費站的同時自動完成繳費，解決了交通的瓶頸問題，提高了車行速度，避免了擁堵，提高了收費計算效率，同時可以解決收費員貪污收取的過路費的問題。(2)生產的自動化及過程控制RFID技術因其具有抗惡劣環境能力強、非接觸識別等特點，在生產過程控制中有很多應用。通過在大型工廠的自動化流水作業線上使用RFID技術，實現了物料跟蹤和生產過程自動控制、監視，提高了生產效率，改進了生產方式，降低了成本：在生產線的自動化及過程控制方面，德國BMW公司為保證汽車在流水線各位置準確地完成裝配任務，將RFID系統應用在汽車裝配線上。而Motoro1a公司則采用了RFID技術的自動識別工序控制系統，滿足了半導體生產對環境的特殊要求，同時提高了生產效率。四、RFID射頻技術應用(3)車輛的自動識別以及防盜通過建立采用射頻識別技術的自動車號識別系統，能夠隨時了解車輛的運行情況，不僅實現了車輛的自動跟蹤管理，還可以大大減少發生事故的可能性，并且可以通過射頻識別技術對車輛的主人進行有效驗證，防止車輛偷盜發生，在車輛丟失以后可以有效尋找丟失的車輛。采用射頻識別技術可以對道路交通流量進行實時監控、統計、調度，還可以用作車輛闖紅燈記錄報警，被盜(可疑)車輛報警與跟蹤，特殊車輛跟蹤，肇事逃逸車輛排查等。據報道，英國計劃在汽車上安裝射頻芯片，行駛超速時將被自動“舉報”。(4)電子票證使用電子標簽來代替各種“卡”，實現非現金結算，解決了現金交易不方便也不安全以及以往的各種磁卡、IC卡容易損壞等問題。同時電子標簽用起來方便、快捷，還可以同時識別幾張電子標簽，并行收費。射頻識別系統，特別是非接觸IC卡(電子標簽)應用潛力最大的領域之一就是公共交通領域。用電子標簽作為電子車票，具有使用方便、可以縮短交易時間、降低運營成本等優勢。四、RFID射頻技術應用(5)貨物跟蹤管理及監控射頻識別技術為貨物的跟蹤管理及監控提供了方便、快捷、準確的自動化技術手段。以射頻識別技術為核心的集裝箱自動識別，成為全球范圍內最大的貨物跟蹤管理應用。將記錄有集裝箱位置、物品類別、數量等數據的電子標簽安裝在集裝箱上，借助射頻識別技術，就可以確定集裝箱在貨場內的確切位置。系統還可以識別未被允許的集裝箱移動，有利于管理和安全。在貨物的跟蹤、管理及監控方面，澳大利亞和英國的希斯羅機場將射頻識別技術應用于旅客行李管理中，大大提高了分揀效率，降低了出錯率。在幾年前，歐共體就要求從1997年開始生產的新車型必須具有基于射頻識別技術的防盜系統。目前我國鐵路部門也計劃推廣行包自動追蹤管理系統，但真正應用還要假以時日。(6)倉儲、配送等物流環節將射頻識別系統用于智能倉庫貨物管理，可以有效地解決倉庫里與貨物流動相關的信息的管理，監控貨物信息，實時了解庫存情況，自動識別貨物，確定貨物的位置。四、RFID射頻技術應用超市商場RFID標簽可以粘貼到物品上，在超市出口設置檢測裝置，正常流程是物品在結賬時，收營員掃碼過程中，會更改RFID標簽內容，解除限制，否則帶RFID標簽的物品經過超市出口時，檢測裝置讀取到標簽內容，判定未結賬，就會發出報警信號，實現超市防盜四、RFID射頻技術應用(7)郵件、郵包的自動分揀系統射頻識別技術已經被成功應用到郵政領域的郵包自動分揀系統中，該系統具有非接觸、非視線數據傳輸的特點，所以包裹傳送中可以不考慮包裹的方向性問題。另外，當多個目標同時進入識別區域時，可以同時識別，大大提高了貨物分揀能力和處理速度。另外，由于電子標簽可以記錄包裹的所有特征數據，更有利于提高郵包分揀的準確性。(8)動物跟蹤和管理射頻識別技術可以用于動物跟蹤與管理。將用小玻璃封裝的電子標簽植于動物皮下，可以標識牲畜，監測動物健康狀況等重要信息，為牧場的管理現代化提供了可靠的技術手段。在大型養殖場，可以通過采用射頻識別技術建立飼養檔案、預防接種檔案等，達到高效、自動化管理牲畜的目的，同時為食品安全提供保障。在動物的跟蹤及管理方面，許多發達國家采用射頻識別技術，通過對牲畜個體識別，保證牲畜大規模疾病爆發期間對感染者的有效跟蹤及對未感染者進行隔離控制。四、RFID射頻技術應用(9)門禁保安未來的門禁保安系統都可以應用電子標簽，一卡可以多用，比如做工作證、出入證、停車證、飯店住宿證甚至旅游護照等。使用電子標簽可以有效地識別人員身份，進行安全管理以及高效收費，簡化了出入手續，提高了工作效率，并且有效地進行了安全保護。人員出入時該系統會自動識別身份，非法闖入時會有報警。安全級別要求高的地方，還可以結合其他的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入電子標簽。(10)防偽偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，現在應用的防偽技術如全息防偽等同樣會被不法分子偽造。將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢，它具有成本低而又很難偽造的優點。電子標簽的成本相對便宜，且芯片的制造需要有昂貴的工廠，使偽造者望而卻步。電子標簽本身具有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于進行真偽的鑒別。利用這種技術不用改變現行的數據管理體制，唯一的產品標識號完全可以做到與已用數據庫體系兼容。五、射頻識別的發展前景標準化：行業標準以及相關產品標準還不統一，電子標簽迄今為止全球也還沒有正式形成一個統一的(包括各個頻段)國際標準。低成本：目前美國一個電子標簽最低的價格是20美分左右，這樣的價格是無法應用于某些價值較低的單件商品，只有電子標簽的單價下降到10美分以下，才可能大規模應用于整箱整包的商品。低差錯率：雖然在RFID電子標簽的單項技術上已經趨于成熟，但總體上產品技術還不夠成熟，還存在較高的差錯率(RFID被誤讀的比率有時高達20％)，在集成應用中也還需要攻克大量的技術難題。高安全性：當前廣泛使用的無源RFID系統還沒有非?？煽康陌踩珯C制，無法對數據進行很好的保密，RFID數據還容易受到攻擊，主要是因為RFID芯片本身，以及芯片在讀或者寫數據的過程中都很容易被黑客所利用。四、RFID射頻技術應用(9)門禁保安未來的門禁保安系統都可以應用電子標簽，一卡可以多用，比如做工作證、出入證、停車證、飯店住宿證甚至旅游護照等。使用電子標簽可以有效地識別人員身份，進行安全管理以及高效收費，簡化了出入手續，提高了工作效率，并且有效地進行了安全保護。人員出入時該系統會自動識別身份，非法闖入時會有報警。安全級別要求高的地方，還可以結合其他的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入電子標簽。(10)防偽偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，現在應用的防偽技術如全息防偽等同樣會被不法分子偽造。將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢，它具有成本低而又很難偽造的優點。電子標簽的成本相對便宜，且芯片的制造需要有昂貴的工廠，使偽造者望而卻步。電子標簽本身具有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于進行真偽的鑒別。利用這種技術不用改變現行的數據管理體制，唯一的產品標識號完全可以做到與已用數據庫體系兼容。射頻識別技術在智能制造中的應用將RFID技術與制造技術相結合，可有效提升制造效率、制造品質和企業管理水平。在制造過程中，應用RFID技術具有以下優勢：實現各種生產數據采集的自動化和實時化，彌補企業計劃層與控制層之間的“信息斷層”，及時掌握生產計劃和生產線生產狀態。有效跟蹤、管理和控制生產所需資源和在制品，實現生產過程的透明化和可視化管理。加強生產現場物料配送的及時性和準確性，降低裝配差錯率；加強生產過程質量監控和跟蹤能力，提高產品質量和生產線整體生產效率。射頻識別技術在智能制造中的應用

借助RFID技術在識別、感知、聯網、定位等方面的強大功能，將其應用于復雜零件制造過程管理，可有效提升其制造效率和品質。RFID技術在智能制造中的應用主要有以下幾個方面：1.RFID技術的數字化車間RFID在數字化車間中的應用主要包括產品管理、設備智能維護、車間混流制造。采用RFID技術可實現產品與主機之間的信息交互、產品的可視化跟蹤管理、元器件壽命定量監控與預測。此外，可通過集成RFID技術的智能傳感器在線監測設備關鍵部位運轉情況，并通過網絡與后臺服務器通信，實現加工設備性能特征的在線監測、運行狀態評估與風險預警、設備早期故障診斷與專家支持；可通過工業現場總線網絡與MES等系統集成，實現工藝路線、加工裝備、加工程序等的智能選擇、加工／裝配狀態可視化跟蹤以及生產過程的實時監控。射頻識別技術在智能制造中的應用2.基于RFID技術的智能PLM

智能化是機電產品未來發展的重要方向和趨勢，產品智能化的關鍵在于實現其全生命周期信息的快速獲取和共享。RFID技術與傳感器技術的有效集成能實時、高效地獲取產品在加工、裝配、服役等階段的狀態信息，同時通過網絡傳輸使生產商及時掌握所生產的產品全生命周期的工況信息，為制造企業后臺服務支撐、遠程指令下達以及用戶的個性化設計改進提供有力的數據支持。目前，這一技術已經在工程機械、智能家電等領域得到成功應用，展現出良好的應用前景。3.基于RFID技術的制造物流智能化

將RFID系統與制造企業自動出入庫系統集成，可實現在制品和貨品出入庫自動化與貨品批量識別。另外，RFID技術和GPS技術的集成，可以實現制造企業在制品精確定位，同時通過網絡傳輸，實現物流信息共享與產品全程監控，從而優化企業采購過程。將智能物流系統與企業ERP（企業管理軟件）、MES（生產執行系統）系統無縫對接，可以實現快速響應訂單并減低產品庫存，提升制造企業在制品物流管理的智能化水平。目前，RFID技術已經在車間物流管理、SCM以及物流園管理中得到成功應用，可進一步推廣應用到制造企業全物流管理系統中。

將RFID技術應用于智能制造領域，將促進智能制造技術的發展，拓展智能制造的研究領域，加快智能制造領域的技術創新，逐步減少高品質產品制造對專家的依賴性，徹底改變現有生產方式和制造業競爭格局。RFID標簽技術

電子標簽是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。電子標簽上的數據可以加密，存儲數據容量大，存儲信息容易更改，因而它比條形碼的應用范圍更廣泛，使用起來也更方便。RFID門禁控制

門禁控制器通常是指分體式門禁控制系統，主要用于門禁管理系統的底層控制。通過和計算機的命令、數據通信，使管理者可以隨時掌握門和防區的實際情況，便于在緊急情況下迅速作出反應。RFID智能卡

智能卡也叫IC卡，是一個帶有微處理器和存儲器等微型集成電路芯片的、具有標準規格的卡片。智能卡已應用到銀行、電信、交通、社會保險、電子商務等領域，IC電話卡、金融IC卡、社會保險卡和手機中的SIM卡都屬于智能卡的范疇。RFID在智能制造中，主要應用于物流系統。物流系統的供應鏈是一個網絡結構，由圍繞核心企業的供應商、供應商的供應商和用戶、用戶的用戶組成。供應鏈上一般有供應商、制造商、銷售商以及最終客戶4個節點。供應鏈的網鏈結構模型RFID技術在各個節點的應用優勢1.加強供應商管理，促進原材料的快速周轉在原材料供應環節，RFID技術給原材料供應商和制造商提供了一個共享信息的平臺。采用RFID技術以后，帶有RFID電子標簽的原材料包裝箱進入射頻天線工作區時，電子標簽將被激活，標簽上的相關數據(如供應商、原材料名稱、類型、數量等)都將被自動識別，可以實時地獲取供應商及原材料的各種信息。因此，RFID技術可簡化原材料的卸貨、檢驗及等待工序，加快原材料的周轉速度，提高企業的自動化水平，同時也可以對供應商進行實時控制及考核。射頻技術貨物出庫流程圖2.實現準時制(Justintime，JIT)生產，優化采購管理準時制(JustinTime，JIT)生產是指：在所需要的時刻，按所需要的數量生產所需要的產品（或零部件）的生產模式，其目的是加速半成品的流轉，將庫存的積壓減少到最低的限度，從而提高企業的生產效益。在制造環節，制造型企業采用RFID技術實現JIT生產。把RFID技術應用于從生產命令下達至產品完成的整個生產過程，用RFID技術實現自動化流水線操作中對原材料、零部件、半成品和成品的識別與跟蹤，進行物料動態管理，并收集生產過程中大量的實時數據，隨時根據現場實際變動情況調整整個車間的生產工序節拍，由此減少人工處理的出錯率，提高工人的工作效率和企業整體經濟效益。另外，采用RFID技術后，可以優化采購管理。生產車間可預先設置物料預警點，企業調度員可以利用便攜式數據終端