二、RFID技术
（一）RFID技术的概述
RFID（Radio Frequency Identification）即射频识别，俗称电子标签。
RFID技术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获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动的动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID技术最早的应用可追溯到第二次世界大战中飞机的敌我目标识别，1948年提出相关技术理论，1950年开始有专利发明，1975年RFID科技正式公之于市。
RFID技术得到重视的时间还要追溯到2003年6月19日，当时沃尔玛在美国芝加哥召开的“零售业系统展览会”上，提出它最大的100家供应商在2005年1月1日之前在所供应的货盘上粘贴RFID标签，并逐渐扩大到单件产品。
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。
（二）RFID技术发展概况
1941—1950年，雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。
1951—1960年，早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。
1961—1970年，RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。
1971—1980年，RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。
1981—1990年，RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。
1991—2000年，RFID技术标准化问题得到重视，RFID产品得到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。
2001年至今，标准化问题日趋为人们所重视，RFID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。
RFID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RFID正在成为现实。
2006年由中华人民共和国科学技术部等15个部委联合发布了《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》，为我国RFID技术与产业未来发展指明了方向。我国的RFID产业发展将分3个阶段实施：培育期（2006—2008年）、成长期（2008—2012年）和成熟期（2012年以后）。
（三）RFID系统构成
RFID系统由以下几个部分构成：信号发射机——标签（Tag）、信号接收机——阅读器（Reader）、编程器（Programmer）、发射接收天线——天线（Antenna）和计算机网络系统。
（四）RFID工作原理及流程
1.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发送出存储在RFID芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
在实际应用中，标签附着在待识别物体的表面。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。
2.工作流程
（1）读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射。
（2）当电子标签进入发射天线的工作区域时，电子标签被激活，将自身信息的代码经过天线发射出去。
（3）系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器。
（4）电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。
（5）执行机构按照电脑的指令动作。
（6）通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总信息平台，可以根据不同的项目设计不同的软件来完成要实现的功能。
（五）RFID技术的优势
（1）数据的无线读写和穿透。电子标签识别更准确，识别的距离更灵活。可以做到穿透性和无屏障阅读。
（2）数据的记忆体容量。RFID最大的容量则有数兆字节，随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。
（3）耐环境性。RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。
（4）可重复使用。RFID标签可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。
（5）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。此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。
（6）安全性。RFID承载的是电子式信息，其数据内容可由密码保护。
（六）RFID系统分类
RFID可分为电子商品防窃（盗）系统（Electronic Article Surveillance，EAS）、便携式数据采集系统、物流控制系统和定位系统。
1.EAS系统
EAS组成：附着在商品上的电子标签、电子传感器；电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入；监视器，在出口造成一定区域的监视空间。(https://www.daowen.com)
EAS工作原理：在监视区，发射器以一定的频率向接收器发射信号。发射器与接收器一般安装在零售店、图书馆的出入口，形成一定的监视空间。当具有特殊特征的标签进入该区域时，会对发射器发出的信号产生干扰，这种干扰信号也会被接收器接收，再经过微处理器的分析判断，就会控制警报器的鸣响。图2-3展示了安装RFID系统的出入口。
图2-3 安装RFID系统的出入口
图2-4 手持式数据采集器
2.便携式数据采集系统
便携式数据采集系统使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境，如库存盘点（图2-4）。
3.物流控制系统
固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体或人上面。
当物体或人流经阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息，并将数据信息输入数据管理信息系统存储、分析、处理，达到控制物流的目的。
4.定位系统
定位系统用于自动化加工系统中的定位以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。
阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品、成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。
信号发射机上存储由位置识别信息，阅读器一般通过无线的或者有线的方式连接到主信息管理系统。
（七）RFID技术应用范围
RFID的应用领域非常广泛，包括交通运输、物流领域、信息、食品、医疗卫生、商品防伪、金融、养老、教育文化、智能家电、犯罪监视、安全管理、国防军事警备、图书档案管理、生态活动支援、消防及防灾、生活与个人利用等。
1.高速公路自动收费与城区交通管理
目前，中国的高速公路自动收费系统是RFID技术最成功的应用之一。
2.人员识别与物资跟踪
门禁卡可以应用射频卡，一卡可以多用，如做工作证、出入证、停车卡等，目的都是识别人员身份，实现安全管理、自动收费或上下班打卡，提高工作效率。
只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡，进出口有一台读写器，人员出入时自动识别身份，非法闯入会有警报。安全级别要求高的地方，还可以结合其他的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。
射频卡还可以用于保护和跟踪财产。将射频卡贴在重要物资如计算机、传真机、文件、复印机或其他实验室用品上，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处离开，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。
3.仓库管理
将仓库管理系统与条码系统结合，可用于智能仓库货物管理，有效解决与仓库中货物流动有关的信息管理，不但可以增加一天内处理货物的件数，还监视这些货物的一切流动信息。
一般而言，射频卡贴在货物要通过的仓库大门边，读写器天线放在叉车上，每个货物都贴有条码，所有条码信息都被存储在仓库的中心计算机里，该货物的有关信息都能在计算机里查到。当货物被装走运往别处时，由另一读写器识别并告知计算中心它被放在哪个拖车上。
这样管理中心可以实时了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品，并可自动识别货物，确定货物的位置。
4.二代身份证上的应用
二代身份证拥有视读和机读两种方式，防伪性好，身份证和阅读器之间的通信是经过加密的。
5.汽车防盗
汽车防盗也是射频识别技术的应用。已经开发出足够小的应答器，能够封装到汽车钥匙里。该钥匙中含有特定的应答器，在汽车上装有阅读器。当钥匙插入到点火器中时，阅读器能够辨识钥匙的身份。如果阅读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。
（八）RFID技术的应用案例
1.铁道部的调度利器
我国铁路的车辆调度系统是应用RFID最成功的案例。铁道部在中国铁路车号自动识别系统建设中，推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。
在20世纪90年代中期，国内有多家研究机构参与了该项技术的研究，在多种实现方案中最终确定了RFID技术为解决“货车自动抄车号”的最佳方案。
过去，国内铁路车头的调度都是靠手工统计、手工进行，费人、费时还不够准确，造成资源极大浪费。铁道部在采用RFID技术以后，实现了统计的实时化、自动化，降低了管理成本，提高了资源利用率。据统计，每年的直接经济效益可以达到3亿多元人民币。
这是国内采用RFID唯一的一个全国性网络，但美中不足的是，这个系统目前还是封闭的，无法和其他系统相连接。如果这个系统开放，将有利于推动整个物流行业的信息化和标准化，有利于像RFID这样的技术得到更有效的应用，有利于物流全流通的整合。
2.美国将RFID用于医院，防止手术失误
美国政府同意将无线射频电子标签像绷带一样贴到病人手术处，以确保医生对病人进行适当的手术。这种标签由SurgiChip公司生产，目的是为了防止出现手术失误。据记录，美国每年因手术失误而杀死数千病人。
病人的名字和手术位置被打印在SurgiChip的标签上。其内置的芯片还编码记录了手术的类型、手术日期和手术的名称。在实施手术之前，先对标签进行扫描，然后对病人进行询问来证实标签上的信息是否真实。到了手术日，在对病人实施麻醉之前，再次对标签进行扫描，并再次对病人进行验证。通过一种黏合剂将标签贴到病人实施手术的附近处。医院手术室工作人员再次对标签进行扫描，并与病人名册上的信息进行比对。在手术前，该标签将被取下。SurgiChip包括标签、扫描仪、打印机和每个医院都需下载的版权软件在内的一整套设备费用约为几千美元。
