主动式RFID技术

关键词： 管理系 监狱 构建 信息技术

主动式RFID技术（精选五篇）

主动式RFID技术 篇1

关键词：主动式RFID技术,监狱管理,系统研究

监狱管理系统在日常运行过程中, 需要能够对犯人的日常活动进行有效的监控和管理, 主动式RFID技术的应用, 使这一目标得以实现。现阶段, 国外监狱管理系统构建过程中对于该技术的应用和研究程度较高, 而我国对该技术的应用还处于起步阶段。本文首先对主动式RFID技术从技术原理及系统组成两个方面进行了简要介绍, 详细研究了其硬件系统与软件系统的具体设计方法, 希望对我国监狱管理系统功能的提升起到促进作用。

1 主动式RFID技术相关简介

1.1 技术原理

C1 卡技术是主动式RFID技术产生的重要基础, 同时, 后者是对前者功能及系统的补充和扩展。主动式RFID技术同C1卡技术相比, 最大的不同之处在于, 其电子设计载体内, 拥有重要的数据存储, 能够有效展现射频识别系统的整体功能。同时, C1 卡技术在应用过程中, 电流触点是数据在应答器与阅读器之间进行有效双向传递的关键, 而主动式RFID技术当中, 实现这一数据的传递主要靠电磁场和磁场, 同时还有效结合了雷达与无线电技术, 促使信息传递速度更快、更加准确。无线电频率识别的另外一个名称就是射频识别, 识别工序的主要实施者就是无线电波。

1.2 系统组成

主动式RFID技术系统在应用过程中, 有以下三个重要组成部分:

1.2.1 标签

芯片和元件共同构建了射频标签, 单独的电子编码存在于不同的标签当中, 对目标对象的有效标识是需要将其有效附着于物体表面的;普通电子标签中, 所拥有的电子数据是拥有固定格式的, 同时天线在其中是固定的, 能够促使通信在射频天线当中有效进行。

1.2.2 读写器

对其在应用过程中主要是对标签信息进行有效的读取, 特殊状况下还可以进行有效的信息输入, 使用过程中主要有两种形式, 即固定式和手持式, 系统运行过程中, 电子数据是存在于相关电子标签当中的, 对这部分数据的读取或识别是不需要进行接触的, 由此便能够实现物体识别的自动化。RS232 和RS485 两种接口在应用过程中, 能够促使计算机和读写器进行紧密相连, 在有效的数据传输过程中, 可以对WLAN技术进行充分的运用, 促使相关数据被有效传送到计算机当中, 并通过计算机系统进行处理。

1.2.3 天线

其在使用过程中, 最主要的功能就是将射频信号在读写器与标签之间进行有效的传递。在主动式RFID技术当中, 核心成分为读写器, 其运行过程中的基本思想是射频标签与读写器之间通过空间信道进行连接, 并实现命令的传递和接受, 标签根据命令内容进行运转, 促使射频识别得以实现。

2 主动式RFID技术的监狱管理信息系统设计

2.1 硬件系统

首先, 主动式RFID设备。电子标签及阅读器是该系统中的重要硬件组成。一方面, 电子标签在应用过程中, 必须拥有主动式的腕带, 同时其性质为超高频。这样一来其在应用过程中就能够对较大容量的数据进行保存, 能够实现更远距离的阅读, 同时其上所拥有的天线能够促使电子标签在应用过程中方向感较强。2.45GHz是电子标签运转过程中的频率, 1 Mbit/s是其通信速率, 只读型是其主要工作手段, GFSK是其调控方法, 最大传递距离为一百米。同时, 该标签呈现出简约而时尚的外形设计, 能够有效预防振动和水等客观损害, 便于携带。

另一方面, 阅读器在该系统当中需要拥有较高的频率, 能够实现较远距离的识别, 从而提高数据读取中的精确性。2.45GHz是其运行中的频率, 全向识别是其最主要的识别手段, 最大传递距离为一百米, GFSK是其调控方法, 1 Mbit/s是其通信速率, 直接与缓冲两种工作模式在应用过程中, 能够促使其实现更多的功能, 更重要的是, 阅读器在应用过程中, 拥有RS-232/485 和Zig Bee等多种接口途径。

2.2 软件系统

2.2.1 主模块

主动式RFID技术在监狱管理信息系统中的有效应用, 需要相关工作人员能够顺利进入其内部, 并首先接触到其主模块。该模块有多个不同功能的模块构成, 主模块拥有进入任何一个模块的通道, 工作人员能够顺利进行不同模块的切换。在这种特点及功能要求下, 简约、易操作应当成为主模块的主要特点。当工作人员需要退出系统时, 也需要在主模块当中来实现。该软件构成在应用过程中拥有简单的流程, 主页面被打开, 屏幕中就会显示出“登录”与“退出”选项, 使用者在登录以后, 可以根据自身的级别进行不同程度的操作。

2.2.2 登录模块

该模块在运行过程中, 能够有效校验使用者的合法身份, 对不同级别的身份给予不同级别的权限。用户名、密码等是该模块的主要组成部分, 密码数位为6, 用户名最多包含16位, 在正确输入以后就能够实施一定的操作, 而如果一旦输入错误, 系统会显示出一个提示框, 使用者只能进行三次尝试, 如果三次都没有输入成功, 则将失去登录权利, 只有在正确输入以后才能够对该系统进行相应的操作。

2.2.3 管理模块

该模块是针对监狱当中的相关工作人员及监狱运行资料的管理而设置的, 在使用过程中, 能够为使用者提供相应的添加、查找等功能。工作人员在日常工作过程中, 只要针对相应的命令按钮进行点击即可。

3 结论

综上所述, 近年来, 信息技术的飞速进步, 给人们的日常工作和生活带来极大的转变, 它的有效应用能够促使部分管理工作更加简单、便捷。监狱管理系统同信息技术的有效结合就是主动式RFID技术产生的基础, 其在应用过程中, 促使监狱管理工作效率提升, 同时能够对相关数据、资料进行更加良好的保持, 在减少恶性事件发生中具有重要意义。在这种情况下, 我国积极加强基于主动式RFID技术的监狱管理系统研究势在必行。

参考文献

[1]詹炉.基于RFID技术的监狱人员定位识别系统研究与设计[D].中山大学, 2014.

[2]姚敏.基于RFID监狱犯人活动定位系统的设计与实现[D].浙江工业大学, 2012.

什么是RFID技术 篇2

RFID是一种非接触式的自动射频识别技术。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技术也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。最基本的RFID系统由三部分组成，即标签(射频卡)、阅读器和天线。标签由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信；阅读器是读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备；天线的作用是在标签和阅读器间传递射频信号。有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机连接，进行数据交换。

RFID系统的基本工作流程是，阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过内置天线发送出；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，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动作。

RFID具备下列优点:

(I)RFID标签无需像条码标签那样瞄准读取，只要被置于读取设备形成的电磁场内就可以准确读到，更加适合与各种自动化的处理设备配合使用，同时减少甚至排除因人工干预数据采集而带来的人力资源、效率降低和产生差错以及纠错的成本。

(2)RFID每秒钟可进行上千次的读取，能同时处理许多标签，高效且高度准确，从而使企业能够在既不降低(甚至提高)作业效率，又不增加(甚至减少)管理成本的.前提下，大幅度提高管理精细度，让整个作业过程实时透明，创造了巨大的经济效益;RFID标签上的数据可反复修改，既可以用来传递一些关键数据，也使得盯D标签能够在企业内部进行循环重复使用，将一次性成本转化为长期摊销的成本，既节约了企业运行成本，也降低了企业采用RFID技术的风险成本。

(3)RFID标签的识读，不需要以目视可见为前提，因为它不依赖于可见光，因而可以在那些条码技术无法适应的恶劣环境下使用，如高粉尘污染、野外等场合，进一步扩大自动识别技术的应用范围。

RFID的技术发展与创新 篇3

也许您还不知道，我们身边的RFID应用已经有很多：我国正在大面积更换的二代居民身份证中使用了RFID技术，很多单位的出入证件、食堂的就餐卡中也使用了RFID技术，停车场计费卡、高速公路不停车收费系统、一些药品和物资的防伪、一些大型展会、体育比赛和演唱会的门票中也都使用了RFID技术，甚至一些汽车钥匙中也应用了RFID技术。

由于标准、成本、相关法律、技术成熟度等诸多原因，RFID技术应用离世界物联网的终极目标还有很远。但是RFID技术物流、物资管理、物品防伪、快速出入、动植物管理等诸多应领域的应用已经如火如荼，显示出了其作为“革命性”技术的威力和实力。准备采用RFID技术或关注这项技术的人们常会关心以下问题：RFID标签将会有哪些进步？大规模应用的条件是什么？单品标签离我们究竟有多远？计算机系统有促进RFID应用的进步吗？

本文将从技术发展，业务模型改造及消费模式创新等方面进行分析，探讨RFID技术的发展方向和近期创新，考查影响其发展的主要因素，回答这些业内人士关心的问题。

一、RFID技术发展动向

技术进步是推动新技术成长的强大动力。这些进步应提供下列优势：使现有应用变得更加方便易用，提供更多的功能及实施费用下降。

技术进步为新的应用打开了一扇门，这些应用以前被认为是不可想像或不可能实现的。下面探讨的一些重要的技术发展，虽然它们大都还在研制中，但有的已经或很快就会出现在市场上。

1.新型标签

围绕着RFID标签设计和制造的创新一直在进行，下面是一些最有前途的新型标签。

* 无芯片标签

许多因素,包括物理和环境因素,都影响标签识读的范围和准确性。这种情况主要是在接近金属、液体物体或极端天气情况，如低温或高湿条件下出现的。除了对现有技术进行改进以克服这些限制,还可以采用可替代的物理形式以突破这些限制。

可替代物理形式的主要工作以无芯片标签研制为核心,无芯片标签可以改善识读距离限制而且因没有集成电路使成本降低。无芯片标签能够更容易地使用在接近金属和液体的情况下或嵌入纸制品中，它们更可以提供更大灵活性和功能。采用波表技术的无芯片标签在供应链应用中显示出这种优点。波表技术指在高纯度晶体表面无线电波的传播技术。其它有潜力的无芯片技术有可能革命性地改变RFID应用，它们使用纳米技术、基因技术或甚至化学方法实现无芯片标签或物体的惟一标识，如纸币和产品标签。通过互联网你可以找到开发和提供无芯片标签技术的厂商。

当以集成电路为基础的标签占主导地位时，主动式标签技术(SAL)获得市场支持。当SAL标签应用到液体或金属的时候，可以有效提高识读范围和准确性。SAL标签实际上是一个以薄片柔性电池为电源的半主动标签。使用SAL标签，可以使对金属听装和瓶装苏打水贴标签和检测变得更实际和更经济。

电子印刷标签

标签封装在特定RFID应用的实用性方面起到了重要作用。标签和天线的封装改进将会持续推进到极限,例如可注射和可吸收标签已经成为现实。以纳米技术为基础的无芯片标签目前处于发展的前沿。

标签封装另外一条完全不同的路是极具潜力的电子印刷。包括使用导电墨水和标准的印刷方式印刷天线、晶体管甚至集成电路。在盒子或单品上廉价地印刷标签，扩大了日常生活中广泛使用的RFID应用。已经有少数公司使用导电墨水印刷标签天线取代铜。

* 感应标签

日本DNP(大日本印刷)已研制出带有温度、湿度、压力和亮度传感器的主动标签。与传感器封装在一起的标签能够对所在环境的各种状态进行监控、记录，甚至可以有反应。这种感应标签可以产生全新的应用。感应标签可以贴在有保存期限的产品包装上，以便在货物从仓库运往商店上架的途中，探测可影响产品质量的温度、振动、野蛮装卸或生化污染等变量，由此来监控物品、货盘或集装箱的状况。麻省理工学院研发的货架寿命模型可把温度变化情况转换成可由食品检查人员检测快餐口粮或集体口粮的状况模型，这方面的主要进展是以极小的形态整合感应技术和RFID标签技术。

智能电子灰尘是另一种极小的环境感应结合体，它是带有主动式RFID标签能力的感应器(MEMS)。这种装置的大小仅为1立方毫米。这种技术的潜在应用跨越很宽的范围，从监视战场军事行动到通过追踪脸部运动控制残疾人移动轮椅。

* 皮下标签

皮下标签是将RFID标签注射在皮肤下面以实现身份识别或追踪的目的，并非是一个新观念。作为鱼和家畜的身份确认，应用已经超过十年。然而，在俱乐部成员甚至在工作人员身上带有标签以控制进入办公室或接触敏感文件这类创新应用，引发了更多消费者的兴趣和狂热，这将导致更容易接受的消费心理。如果布兰妮或贾斯汀决定在他们的音乐会上为购买优惠纪念品或准许到后台而使用它，你就只能为皮下标签会如此迅速地起飞而感到惊奇了。

2.RFID对应的网络结构

英特网曾被认为是最复杂的网络，而RFID网络在许多方面与英特网有极大的不同，甚至要更复杂。这主要是由于RFID网络结点在全球范围扩大的数量比英特网多几个数量级。这就意味着传统的计算体系和架构无法适应和处理RFID网络中可以预期的海量数据。在这里，我们就这个新型网络的需求，从硬件和软件两方面，讨论不同的解决方法。

* 难以想象的巨量RFID数据

多数人对RFID产生的巨量数据并没有足够认识。假定一些主要的零售连锁集团在所有商店对所有货物在单品级使用标签。而单品标签的数量很容易地达到百亿或更多。这意味着一百亿个单品的识别数据总计约为120GB。如果这些单品在供应链中某处以每5分钟读一次，每天将产生15TB数据。这就是说，一个零售连锁集团每天产生15TB的新增数据。据此，十个使用RFID标签的主要零售连锁集团追踪每个单品将会产生150TB数据。这比美国国会图书馆1700万本书的136TB数据还要大。这样大量的RFID数据都需处理和加工。

以上仅用单品级标签应用导出了RFID产生的数据雪崩。同样，可以用相似的公式计算其它情况的数据量，如包装-托盘级标签的情况。尽管这种级别应用的数据量较单品级要小一个数量级，但它仍比使用RFID前要大几个数量级。

* 点对点计算

RFID系统产生的数据可以很容易地达到TB级，它们都需要实时处理，其中许多数据要在一个或多个企业间交换,甚至在全球范围交换。这就使人想到通过RFID识读器将数据在本地处理，这样可以使数据在传送到中心计算机之前能大大降低，减少中心计算机的资源负担。这是一个处理RFID数据的好想法，点对点技术是一种分布式计算方式，它将计算任务分布在网络中一些非紧密连接的计算机(结点)中。

二、单品标签还有多远

RFID技术中,各部件的费用,尤其是单个标签的费用，将会在决定它最终成功和普及方面扮演一个主要角色。按照经济学观点，标签的费用将随着需求量的增加持续降低。然而，无芯片标签设计和集成电路制造业的进步使标签的费用降得更低。正如5美分标签已被普遍地认为是RFID进入普及的转折点，似乎很快就要到来。但是仅靠供需平衡是不可能把以集成电路为基础的标签价格降到5美分。今天，即使在很大量的情况下，标签价格几乎不可能降到25美分以下。因此，替代标签设计和更高效的标签制造可能是推动标签费用下降的重要因素。

主动式RFID技术 篇4

电力设备的管理涉及对每台电力设备的信息记录和数据处理过程。其中, 电力设备的信息包括位置信息、初始参数、运行状态等;而数据处理过程包括在数据管理系统上的独立分析过程以及现场巡检、运维过程中的实时分析过程。

针对电力设备的信息记录过程, 目前常用的方式包括人工笔录、条形码等。人工笔录方式需要耗费大量的人力资源, 记录过程存在较高的出错概率, 并且记录的数据容易发生遗失等问题。条形码通过图案组合记录数据, 虽然有助于实现信息的长期保存和自动识别, 但条形码存在一些无法克服的缺点:依赖光源、每次只能识别一个条形码、易撕裂或污损、承载数据量过低等[1]。

针对电力设备的数据分析过程, 尤其是巡检、运维等过程中的实时分析, 目前主要采用视频远程监控方式, 即通过在电力设备附近安装摄像头, 远程监督工作人员在现场的巡检、运维过程。但远程监控仍然是通过人工查看, 无法兼顾到每个细节, 往往只能作为事后追溯和排查的依据;并且对于如箱变等单体设备, 由于供电、安装等方面的原因, 甚至可能无法实现摄像头的安装和监控[2]。

产生以上问题的根源是缺乏对电力设备进行数据自动获取及对现场操作进行实时跟踪的有效手段。

1 可行性分析

1.1 射频识别技术简介

射频识别 (Radio Frequency Identifi cation, RFID) 是一种自动识别技术, 通过读写器远距离识别RFID标签。RFID技术的主要特点包括:采用非接触式识别, 且可以穿透表面的污损;RFID标签中自带存储空间, 且可以根据需要进行反复擦写;RFID标签的识别过程无需光源, 并且可以同时识别多个对象。基于这些特点, 可以抵御电力设备所处恶劣环境的影响, 可以在RFID标签中记载诸多信息, 并且无需人工干预, 即可自动、高效地获取标签中的预存数据, 实现数据的流转、共享。

1.2 类型选择

RFID标签主要包括主动式、被动式及半主动式3类。主动式 (或有源) RFID标签中配置有电池, 主动外发预存数据, 信号传输距离远, 但成本高、使用寿命短;被动式 (或无源) RFID标签中没有电池, 在进入磁场区后依靠电磁感应产生的电量工作, 信号传输距离近, 但成本低、使用寿命很长;半主动式 (或半有源) RFID标签中也配置有电池, 但仅起到对标签内部数字线路供电的作用, 不主动发送能量, 只在被激活时才传送数据, 因此, 半主动式RFID标签同时具有信号传输距离远、成本低、使用寿命长的优点。各类型RFID标签的特征属性见表1所列。

考虑系统搭建成本、建成后维护等因素, 同时结合电力设备在运行特性、安装地点等方面的特殊性, 选择兼具主动式和被动式RFID标签的优点、又能有效避开两者缺点的半主动式RFID标签。

2 系统构建

2.1 硬件结构

文章所要实现的电力设备管理系统, 硬件上包括半主动式标签、激活器、读写器和上位机, 系统硬件结构如图1所示。

1) 半主动式标签:采用双频通信方案, 同时支持低频 (如125 k Hz) 和高频 (如2.45 GHz) 。

2) 激活器:发出低频信号, 从而将半主动式标签从“休眠”状态中“激活”。

3) 读写器:对处于“激活”状态下的半主动式标签进行读写操作。

4) 上位机:获取读写器的读写数据, 对半主动式标签的数据进行存储/分析处理。

在搭建系统时, 为每台需要监测的电力设备准备一个对应的半主动式RFID标签, 并在该标签中记录相应电力设备的识别参数、位置信息、配置参数等信息。将标签设置在电力设备上或电力设备的附近, 由于每个RFID标签都存在唯一的电子编码, 因而通常不会出现管理混乱的情况。

在系统搭建完成后, 当半主动式RFID标签处于激活器的激活范围内时, 将感应到激活器发出的低频信号, 则标签被激活并使用高频与读写器进行数据交互, 且读写器获取标签中预存的信息。现场工作人员可以通过读写器对该标签内的信息进行编辑, 如记录下相应电力设备的当前运行状态等。

在读写器与上位机之间, 可以通过串行接口进行数据传输。但为了增强系统的实时监控能力, 可以在读写器中加装无线通信模块, 读写器可以将获取的标签中的信息实时传输至上位机;而远程工作人员可以通过上位机实时进行数据分析处理并协助现场工作人员, 还可以通过无线通信功能直接控制读写器并对标签中的内容进行编辑。

此外, 激活器和读写器采用一体式设计或分离式设计: (1) 当采用一体式设计时, 在系统搭建完成后, 对电力设备进行巡检或运维时, 工作人员采用同一设备激活标签并获取标签内记载的内容; (2) 当采用分离式设计时, 由部分工作人员在较近的距离上开启激活器, 对标签进行激活, 而另一部分工作人员则通过读写器远距离获取标签中的内容, 或对标签中的内容进行编辑, 由不同工作人员执行分工操作, 有利于提升工作效率[3]。

2.2 软件系统

文章所要实现的电力设备管理系统, 软件上主要包括读写器中的操作系统及上位机中的数据处理系统。系统软件结构如图2所示。

1) 读写器操作系统。 (1) 数据获取模块用于获取来自电力设备对应的半主动式RFID标签中的预存数据; (2) 数据编辑模块用于对标签中的预存数据进行编辑, 或添加新的数据; (3) 数据显示模块用于对从标签中读取的数据、数据编辑界面等进行显示。

2) 数据处理系统。 (1) 存储模块用于对通过半主动式RFID标签获取的电力设备的信息进行存储, 还可以对读写器或上位机经由读写器远程对标签执行的数据编辑等操作进行记录; (2) 数据分析模块用于对存储模块记录的数据进行综合分析, 或对读写器通过无线通信方式上传的数据进行实时分析, 以得出对应的结论或解决策略。

2.3 系统拓扑

系统拓扑结构如图3所示, 激活器以低频信号激活设置在电力设备上或附近的半主动式RFID标签, 读写器在获取标签中预存的数据后, 通过本地串行接口或无线通信网络与上位机进行通信。同时, 还可以设置一台或多台客户端, 通过超文本传输协议 (Hyper Text Transfer Protocol, HTTP) 与Web服务器进行通信, Web服务器与上位机的数据库交互, 实现对其中数据的读取、调用、处理等。

3 在线监测系统

上文介绍了目前通过视频远程监控的方式, 可以实现远程查看电力设备的日常运行情况, 而通过对半主动式RFID技术的合理利用, 则可以实现对电力设备的自动在线监测功能[4]。

3.1 原理分析

1) 低功耗。由于半主动式RFID标签采用双频通信, 在没有感应到激活器发出的低频信号时, 标签处于长期的“休眠”状态, 静态电流低至3μA以下, 确保设置在标签内部的电池可至少连续工作5年。

2) 传输距离远。当半主动式RFID标签感应到激活器发出的低频信号时, 从“休眠”状态中被唤醒, 进入“激活”状态, 并通过高频通信与读写器进行数据交互。在低频状态下, 标签对激活器的有效感应距离为3~5 m, 在高频状态下, 标签与读写器间的数据通信距离可达50~80 m。某型号半主动式RFID标签的电气特性和链路特性见表1、表2所列。

3.2 系统搭建

为了便于理解, 以设立在滑坡上的高压输电塔杆为例进行说明。由于此类塔杆设置位置的特殊性, 往往更容易受到滑坡的地质、地下水位高低等自然因素的影响, 并且一旦发生意外, 其地理因素也使得发生意外的塔杆不容易被发现和及时处理。

3.2.1 标签

如图4所示, 事先在塔杆上的某一位置安装半主动式RFID标签, 如通过分析当地设立的塔杆曾经发生过的意外状况, 确定塔杆上容易发生断裂的位置, 并在此位置的上方安装半主动式RFID标签。

当该塔杆发生断裂时, 发生的任何位移、方向等变化都可以直接表现为RFID标签的相应变化。而由于半主动式RFID标签存在“休眠”与“激活”状态, 便可利用RFID标签在位置上的实时变化, 使其在上述状态间实时切换, 进而达到在线监测的目的。下面通过对激活器的布置, 描述如何实现对RFID标签的状态控制。

3.2.2 激活器

在塔杆附近设置激活器。通过控制激活器的低频信号发射功率、方向等, 由低频信号的覆盖区域在塔杆周围形成“警报区域”。在正常情况下, 塔杆上的RFID标签都处于“安全区域”而不会被激活;当塔杆由于雨雪、大风等环境因素或人为因素发生倾倒、折断等情况时, 塔杆上的半主动式RFID标签进入“警报区域”而被激活。利用激活器形成的警报区域如图5所示。

图5中列出一种由多个激活器构成“警报区域”的具体情况, 通过对激活器的发射功率、方向等参数的调节和组合, 可得到各种形状、范围的“警报区域”, 以控制对塔杆的状态监控的灵敏度。特别是当激活器上加装有远程通信模块时, 还可远程调节警报区域的范围, 以更为准确地判断塔杆的实时状况。

3.2.3 读写器

在塔杆附近设置读写器。由于标签被激活后, 采用高频通信时可以支持远距离的数据传输, 因而可以将同一台读写器设置在多个标签可达到的通信距离内, 从而同时对多个塔杆进行监测 (见图6) 。

读写器中配置有远程通信模块, 当某个塔杆上的标签被激活时, 则读写器获得标签发出的预存数据, 并自动通过无线通信网络同步至上位机中, 由上位机发出“危险”警报。具体地, 电力设备可以通过Wi-Fi, GSM, CDMA, GPRS, EDGE, CDMA1X, CDMA2000, WCDMA, TD-SCDMA, Wi MAX, LTE等网络实现与上位机的数据交互。

由于激活器和读写器对电量的需求量较高 (相对于RFID标签) , 可以在激活器和读写器内部设置锂电池, 同时在外部安装太阳能电池板。锂电池可以持续支持激活器/读写器10天以上的连续工作, 而当电池电量较低时, 可以通过太阳能电池板进行充电, 从而确保激活器和读写器长期处于正常的工作状态。

此外, 还可以同时在电力设备附近安装摄像头, 从而当读写器自动上传数据后, 通过摄像头远程确认电力设备的实时状态。

4 远距离巡检系统

4.1 系统原理

上述在线监测系统能够确保对电力设备进行实时监控, 从而在第一时间内发现险情、发出警报, 以便及时抢修。虽然通过采用半主动式RFID技术可以确保标签自身的低功耗, 但在线监测系统要求激活器、读写器等常年处于工作状态, 既增加了这些监测设备自身的损耗, 又增加了对功耗的需求;而由于电力设备在大部分情况下都处于正常工作状态, 使得监测设备在这些时段内的运行没有意义[5]。

为了进一步优化系统结构, 可以在平时关闭激活器、读写器等监测设备, 在工作人员进行周期性或突发性的巡检、运维时, 通过现场或远程控制开启监测设备, 既实现了对电力设备的监测, 又能够有效降低设备功耗、延长系统使用寿命, 本文提出了基于半主动式RFID技术的远距离巡检系统[6]。

4.2 系统搭建

为了方便与在线监测系统的对比, 仍以设立在滑坡上的高压输电塔杆为例进行说明。

1) 标签。类似于上述在线监测系统, 在塔杆上设置半主动式RFID标签, 从而将塔杆在任何位移、方向等发生的变化直接表现为RFID标签的相应变化。

2) 激活器。在塔杆附近设置激活器, 并通过调整激活器的发射功率、角度等参数, 从而控制其形成的覆盖范围的形状、范围等。根据激活器在该远距离巡检系统中的作用, 将其分为下述类型。 (1) 警报激活器。类似于在线监测系统, 在塔杆附近形成“警报区域”。当塔杆处于正常状态时, 其对应的RFID标签处于“警报区域”之外, 无法接收到激活器发出的激活信号;当塔杆发生如断裂等意外事件时, 其对应的RFID标签进入“警报区域”中, 接收到激活器发出的激活信号, 由“休眠”状态切换至“激活”状态, 从而与读写器发生数据交互。 (2) 查询激活器。查询激活器发出的激活信号的覆盖范围应当总是能够覆盖其对应塔杆上的RFID标签, 且该查询激活器在非巡检时期不发出激活信号。具体地, 上述警报激活器和巡检激活器应为无源设备, 可在其对应的激励信号的激励下, 发出低频信号, 以用于激活半主动式RFID标签;或上述警报激活器和巡检激活器也可以为超低功耗的半有源设备, 平时处于与半主动式RFID标签类似的“休眠”状态, 并可以在其对应的激励信号的激励下, 从休眠状态中被唤醒, 以发出用于激活标签的低频信号。通过调整唤醒装置发出激励信号的方向、范围等参数, 或通过为激活警报激活器和查询激活器设置不同的激活频率, 可以实现每次仅激活2种激活器中的任意一种。

3) 读写器。在读写器中设置对应于上述激活器的唤醒模块, 该模块可发出激励信号, 以激励接收到信号的激活器。读写器中还设置有远程通信模块, 该模块可接收如上位机发出的控制信号, 以控制唤醒模块的开关状态和激励信号的发射情况。

通过上位机或手持终端实现对塔杆的远距离巡检如图7所示。

在对塔杆实现远距离巡检时, 其控制过程如下。

1) 检查是否发生事故。 (1) 发出控制指令, 以开启读写器中的唤醒模块。工作人员可以通过上位机远程发送控制指令, 也可以在塔杆附近的现场巡检过程中, 通过如手持终端发送控制指令。 (2) 唤醒模块发射激励信号, 唤醒警报激活器。假定此处事先为警报激活器和查询激活器设置了不同的激活频率, 则读写器中可以设置分别对应上述不同频率的多个唤醒模块, 则对应的控制指令中应当包含用于指示当前开启哪个唤醒模块的信息;或者设置可发出多种频率的激励信号的唤醒模块, 则对应的控制指令中应当包含用于指示当前发出何种频率的激励信号的信息。 (3) 警报激活器被唤醒后, 发出低频信号, 以构成“警报区域”。当塔杆发生事故时, RFID标签进入“警报区域”而被激活, 并与读写器发生数据交互, 读写器向发出控制指令的装置 (即上位机或手持终端) 反馈事故消息。

2) 查询塔杆的信息。通过上位机或手持终端远程发出控制指令, 以开启读写器中的唤醒模块;唤醒模块发射激励信号, 唤醒查询激活器;查询激活器被唤醒后, 发出低频信号, 以激活相应电力设备上的RFID标签, 使标签与读写器发生数据交互;读写器将接收到的RFID标签的信息反馈至发出控制指令的装置。

通过确定每个塔杆的位置信息、激活器实际支持的激励信号传输距离以及半主动式RFID标签实际支持的数据传输距离, 选择能够同时支持多个塔杆的位置, 以设置读写器, 从而使一个读写器能够同时支持多个塔杆。

实际上, 当一个读写器同时支持多个塔杆的远距离巡检时, 可以将该读写器所在位置设立为监测点。通过在该监测点设置手动开关, 工作人员在执行巡检时, 可在监测点进行手动控制开关, 从而实现对相应塔杆的事故检测或信息查询, 降低无线通信网络可能存在的不稳定性, 提升监测的准确性。

5 结语

通过采用半主动式RFID技术, 有利于对电力设备进行有效的信息记录和物资管理, 并且兼具了主动式和被动式RFID技术各自在信号传输距离与使用寿命上的优势, 从而建立起一套使用便捷、数据准确的智能化电力设备在线监测系统和远距离巡检系统。

参考文献

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RFID技术酒类防伪追溯好帮手 篇5

对酒企来说，做好供应链管理中的客户管理，对客户负责，并加强对自身产品的品质管控至关重要，这就对酒企的产品防伪管理和追溯查询提出了很高的要求。然而，目前国内大多数酒企运用的防伪追溯手段仍存在一些弊端，主要表现在三个方面：多数防伪标识的技术含量较低，容易被仿制；防伪标识的判断过程较复杂，消费者不易接受；供应链管理存在漏洞，使得这些防伪追溯手段无法顺利发挥作用。

相对来说，RFID技术在防伪追溯层面满足了酒业所需的特定需求，这就为RFID技术在酒业防伪跟踪管理方面的应用奠定了基础，一些酒企（国外主要为葡萄酒企业，国内主要为白酒企业）已开始着手进行这项技术的应用。

RFID技术在酒业的应用案例

1.在葡萄酒行业的应用

目前，RFID技术在葡萄酒行业的应用较多。南非最好的葡萄酒公司之一、酒业巨头KWV公司，就采用了RFID技术来追踪存储葡萄酒的木桶。

由于这种木桶造价昂贵，而且KWV公司的葡萄酒品质与木桶的使用年份和使用次数有密切关系，因此KWV公司利用当地RFID研究会提供的系统，采用RFID标签追踪木桶的位置、使用次数和需要订购新桶的时间。新桶入库时，KWV员工会为每只新桶打上一枚RFID标签，上面记录着木桶的基本信息，然后员工使用手持读写器来读取每个标签的ID号，并通过WiFi连接直接发送到公司的数据监控系统，系统会为每只新桶建立一个记录。在木桶的生命周期里，KWV员工可以通过ID号来寻找、查询木桶的使用情况，如使用时间、所处位置及背景资料（如制桶商）等。

美国葡萄酒生产商eProvenance公司则通过在葡萄酒的酒瓶底部加贴RFID标签，来实现葡萄酒防伪管控。

该标签使用13.56MHz频段，内嵌于硬塑料中。标签芯片外表面印有专属于这瓶葡萄酒的ID编码，此编码对应着这瓶葡萄酒的全部信息。

eProvenance公司的做法是将RFID技术用于酒类行业防伪管理上的典型案例。利用RFID标签的唯一性，对酒瓶信息进行记录，有效地做到了防伪追踪，避免了造假者仿制酒瓶得以牟利的行为。

国内也有一些葡萄酒品牌商开始将RFID技术应用于防伪管理上，如张裕集团。为防止窜货、杜绝假冒伪劣产品，张裕集团在2009年4月即成为国内首家在生产领域大规模应用RFID技术的酒企。

2.在白酒行业的应用

在我国白酒行业，已有白酒品牌商将RFID技术应用于防伪管理。

五粮液、茅台作为国内高端白酒品牌的代表，一直是造假者伪造的重点目标。因此，这些企业具有很强的品牌保护意识，并投入了远超过同行的人力、财力，用于品牌保护方面的研究。

2009年初，五粮液集团启动RFID技术防伪项目，并于同年11月顺利完成交付使用。整个项目投入2亿元，旨在构建一个完整的RFID技术平台。项目初期，五粮液集团以年用量2000万枚以上的RFID标签，初步实现了RFID技术在高端品牌上的防伪应用，且同步推出了超过800套多功能RFID查询识别器，以及2000多套专卖店RFID查询设备及手持式查询设备。庞大的资金投入，意味着五粮液集团对RFID标签防伪管理的极大信心。

江苏双沟也曾斥重金开发双沟珍宝坊RFID防伪识别系统，每一瓶双沟珍宝坊酒瓶上都装有RFID标签，随酒赠送的轻便读写器可以轻松读取标签，还能显示该瓶酒的出厂日期、质量等级等信息。酒瓶在开启后，电子标签的芯片即遭到破坏，无法再次回收利用，从而从源头上防止了造假者利用空瓶灌装劣酒的行为。

酒业RFID防伪管理的模式探索

看完以上案例，我们不禁思索：酒企该以什么样的模式将RFID技术应用到防伪管理中去呢？

一套合格的酒类防伪系统需要满足两个基本要求：一是无法被造假者复制；二是一次开启即失效，不能被回收再利用。基于RFID技术的酒业防伪管理系统应包括以下四大模块。

1.系统管理模块

此模块负责管理以及维护整个防伪系统的工作运转。可以设置一个或多个系统管理员进行系统管理，管理员的级别不同，权限也不同，如最高管理员可以查看包括防伪码数据库在内的所有数据。而出于安全管理的角度考虑，一般的管理员仅拥有白酒商品数据恢复、备份、数据清理和投诉处理等基本管理权限。

2.产品信息管理模块

该模块针对商品信息进行记录，包括酒品和酒类包装的信息记录，详细信息应包括品种、酒精度数、生产日期、规格等各种参数，在产品出厂封装时写入酒箱和酒瓶上的RFID标签中。

3.防伪验证管理模块

这是整个防伪管理系统的核心模块，包括以下几个部分。

（1）防伪码的管理。每瓶酒都拥有自己的电子产品编码，对应这个编码并按照一定的编码规则，系统会给每瓶酒生成一个独一无二的防伪码，并记录在防伪码数据库中。该防伪码除了包含与商品电子产品编码对应的产品基本信息外，还记录着生产批次、序列号以及销售区域代码。

为保证防伪管理的有效性，除了防伪管理系统的最高管理员可以查看外，一般的系统管理员和经销商无法读出该防伪码，但商品批次及序列号可以标明在商品外包装表面，以便消费者进行验证。

（2）防伪验证管理。这是整个防伪管理模块中最关键的部分，其涉及的过程大致可分为三个部分：防伪识别、数据处理以及防伪模式的设计。

首先是防伪识别。酒企可以和政府有关部门合作，在固定站点设置防伪识别器（Identifying Counterfeit Equipment，简称ICE），作为提供给广大消费者检测手中商品真伪的终端设备。ICE设置的站点应广泛分布以便于寻找，如在白酒的销售点可以直接设置检验站点。

具体说来，ICE由读写器、处理器和中间件三部分组成。

其中，在读写器管理方面，酒企应设置配有读写器的站点，如经销商、零售商甚至超市、酒店等，使用的读写器需要经过企业注册认证之后方能生效，进而才能读取RFID标签存储的数据。

读写器读取酒瓶上的EPC编码信息；处理器接着将读写器捕获的编码进行处理、传送、查询；最后以视频显示的方式告知消费者商品的真伪结果。因为不同的酒企可能会选择不同的读写器，所以需要中间件将不同的读写器与处理器进行连接。

其次是数据处理。数据处理系统包括数据采集模块和数据交换模块。在数据采集模块中，酒企仓储、生产以及物流环节的产品相关信息都以数据采集系统为途径，进入到数据交换模块。在数据交换模块中，酒企数据中心接收从数据采集系统传输过来的、各个环节的产品详细信息，并对信息进行逐一记录。当商品信息发生变动时，数据中心的信息也会同步更新。当防伪识别器中的处理器将消费者手中产品的信息传送到读写器系统平台之后，平台向酒企数据中心进行查询，查询结果反馈至读写器系统平台，再通过处理器向消费者显示产品的真伪结果。

对于客户端来说，具体的防伪识别过程是这样的：当酒类产品售出后，消费者将置于酒瓶上的RFID标签靠近读写器，在RFID天线感应的范围内，读写器获得该瓶酒的专属编码，并将编码发送回酒企数据中心接收验证。若是真品，处理器上会显示此商品的相关信息；若为伪造品，则发出报警信号。

最后是防伪模式的设计。在验证所购买的酒类产品是真品后，消费者可以放心消费。为确保防伪标识安全使用，且不让造假者有机会回收利用，应将RFID标签的读写模块和信息存储芯片分置于瓶盖和瓶身，在开瓶时防伪标签即被破坏。这个物理破坏过程是不可逆的，瓶盖一旦开启，标签就不能恢复、无法回收，避免了造假者回收空瓶、灌装劣质酒。

4.记录查询模块

这个模块的功能在于保存消费者查询记录中的部分数据，比如查询行为的区域分布、时间分布等信息，可以为酒企的营销、物流、货品配送等决策提供参考。

除上述4个模块外，在设计基于RFID技术的酒业防伪管理系统时，还可以添加一些附加功能，如设置中奖模块，通过随机抽签来查询客户并派送奖品。这种方式可吸引消费者，使其养成“先查询、后消费”的习惯，从而更好地打击制假贩假行为。