rfid自动识别技术

关键词： 电子标签 射频 识别 技术

第一篇：rfid自动识别技术

RFID识别技术在仓储物流管理中的应用

射频识别即RFID(Radio Frequency IDentification)技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID识别技术在仓储物流管理中的应用是将基于RFID用于货物识别追踪、管理和查验货物信息等一系列的工作活动过程，该系统由四川物通科技有限公司所研发，系统将先进的RFID识别技术和计算机的数据库管理查询相结合，自动识别货物信息，系统的应用能大大节约人力物力。

技术背景

经济全球化的发展和互联网的兴起，全球物流服务业加速发展。全球经济一体化的发展使得企业的采购、仓储、销售、配送等协作关系日趋复杂,企业间的竞争已不仅是产品性能和质量的竞争,也包含物流能力的竞争。利用信息技术代替实际操作，减少浪费，节约时间和费用，从而实现供应链的无缝对接和整合为实现物流流程信息化管理，采用信息化管理手段对公司的仓储、物流信息等进行一体化管理，以促进数据共享、货物和资金的周转率、提高工作效率，达到与现代化物流企业管理同步的信息化流程。

技术原理

传统的仓储、配载管理采用手工方式，记录方式繁琐、效率低下、容易出错而且成本相对较高;目前大多数仓库管理虽然采用计算机管理系统，但还是先记录、再录入计算机，人为因素大，准确率不高，容易出现伪造数据，人力资源浪费，管理维护成本高。因此，效率低下的手工管理方式很难保证收货、验收及发货的正确性，从而产生库存，延迟交货，进一步增加成本，以致失去为客户服务的机会，而且手工管理方式不能为管理者提供实时、快速、准确的仓库作业和库存信息，以便实施及时、准确、科学的决策。 系统优势

RFID仓储物流管理系统对企业物流货品进行进行智能化、信息化管理，实现自动记录货品出入库信息、智能仓库盘点、记录及发布货品的状态信息、输出车辆状态报表等功能。

& 实现跨区域集中式管理、分布式操作和实时监控功能;

& 高效地完成各种业务操作，改进仓储管理，提升效率及价值;

& 提高物品出入库过程中的识别率，同时识别多个物品，确保实物与单据数量保持一致，提高出入裤效率;

& 缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品的可视化管理; & 精确掌握库存情况，优化合理库存;Ø 实时掌握仓库环境状态及变化。

& 实时观察仓库内工作人员工作情况，掌握工作进度;

& 安全管理仓库，防止偷盗、恶意破坏等违法行为。

系统特点

1; 系统依托RFID技术优势，具有对物资信息实现远距离识别、识别速度快、批量识别等特点; 2; 系统发挥RFID对各个作业环节进行实时信息采集的技术优势，可确保企业及时准确的掌握库存状态;

3; 通过仓储读写器对物资数据的采集，系统可实现物资出入库防串货管理;

4; 通过手持设备可快速准确的盘点物资信息，提升盘点效率;

《物通数字化仓储物流系统》依托RFID技术优势，极大地提高了企业仓储人员的管理工作效率，平台采用开放式平台架构，界面友好，可很好的与企业ERP及OA系统对接。

第二篇：RFID船舶身份识别及进出港自动管理系统

船舶身份自动识别 及进出港监管系统

方 案 书

目录

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第一章.中国渔业现状及存在的问题 ........................................................................................... 3

1.1 中国渔业的现状 ............................................................................................................. 3 1.2 渔业中渔船检测管理存在的问题 ................................................................................. 3 第二章.RFID技术介绍 ................................................................................................................. 4

2.1 概述 ................................................................................................................................. 4

2. 2 RFID系统基本结构 ....................................................................................................... 5 2.3 RFID系统的工作原理 .................................................................................................... 5 2.4 RFID特性........................................................................................................................ 6 第三章.RFID系统实施的作用 ..................................................................................................... 6

3.1进一步规范渔工劳务市场 .............................................................................................. 6

3.2 进一步落实渔船进出港签证制度 ................................................................................. 6 3.3 强化日常监管，落实渔船安全隐患排查整治工作 ..................................................... 6 3.4 加大渔业行政执法力度，促进生产管理制度的落实 ................................................. 7 第四章.系统概述 ........................................................................................................................... 7 第五章.系统总体设计思路 ........................................................................................................... 8 第六章. 系统设计原理及系统介绍 ................................................................................................ 9

6.1 系统设计原理 ................................................................................................................. 9

6.2 系统介绍 ....................................................................................................................... 9 第七章.产品介绍及特性(见产品手册) ................................................................................. 11 第八章. 硬件设备操作、测试及安装要求 .................................................................................. 11

8.1 应用测试 ..................................................................................................................... 11 8.3 安装要求 ..................................................................................................................... 12

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第一章.中国渔业现状及存在的问题

1.1 中国渔业的现状

2008中国舟山国际船业博览会·浙东经济合作区渔船管理高层论坛在市行政中心会议室召开。来自部分高校的专家和渔业管理部门负责人济济一堂，共同探讨渔船管理大计。农业部东海区渔政渔港监督管理局副局长宋志俊、省海洋与渔业局副局长林东勇、副市长王忠志出席。上海海洋大学副校长黄硕琳介绍了世界渔业资源、渔船基本状况和我国的渔船管理现状。他认为，应加强对渔船的管理，尽快降低我国管辖海域内的捕捞力量。浙江海洋学院副校长虞聪达介绍了我国捕捞许可证制度实行现状，并建议严格捕捞许可证制度，科学规范各种捕捞作业强度。省海洋与渔业局，宁波市、台州市、温州市海洋与渔业局，绍兴市农业局的专家分别针对渔船管理提出了书面建议。

1.2 渔业中渔船检测管理存在的问题

(一)、小型渔船强制报废的年限与其正常使用的年限之间差距较大。 理论上前者的确定应以后者为基础，依据《暂行规定》，这些小型渔船的报废年限为13年，而实际情况是它们的正常使用年限一般为23年左右( 这里对23年的说法不再进行详述)，无须多词，二者之间的差距越大，则《暂行规定》执行起来的难度也就越大。

(二)、延期报废制度的完善程度有待进一步提高。延期报废制度的制定在一定程度增加了《暂行规定》的包容性和可操作性，为报废渔船的退出提供了缓冲区，使报废难度大的渔船的退出成为可能;为充分发挥这一制度的作用并提高工作效率，基于延长期内每年参照换证检验要求对船体质量的把关，建议：

1、增加延长期的年限，比如将原定的五年改为十年;

2、将这一制度常规化：每年定期办理延期报废渔船的申报与审批手续。比如，设定每年的六月与十二月为申报和办理渔船延期报废审批手续的时间;

3、在可能的情况下尽量简化程序。

4、采用RFID技术对船只的身份、渔船进出港进行有效的管理。

(三)、渔业船舶报废制度的执行力度有待进一步加强。渔船报废后的更新改造和转产转业及渔船的强制报废执行，不但涉及船检部门，还涉及执法、渔政、渔监等部门，

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如果相关的执法部门对《暂行规定》认识不

一、步调不一致，则易导致工作上的磨擦与内耗，使《暂行规定》的执行陷入困境。如对报废延长期的执行、报废对象的确定、渔船报废后的处置等等，各部门应有统一的认识。建议：统一领导，加强督查，全面平衡开展，确保渔船报废制度贯彻执行。

第二章.RFID技术介绍

2.1 概述

RFID射频识别技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。随着相关技术的不断完善和成熟，RFID产业将成为一个新兴的高技术产业群，成为国民经济新的增长点。因此，研究RFID技术，发展RFID产业对提升社会信息化水平、进一步提高我国渔业的管理水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、增强公共安全与国防安全等方面产生深远影响，具有战略性的重大意义。

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2. 2 RFID系统基本结构

最基本的RFID系统由三部分组成：硬件、软件和基本的数据格式与通信协议。硬件部分主要包括：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，附着在车辆、船舶、设备上标识目标对象;阅读器：读取标签信息的设备，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。

在RFID系统中的软件部分主要包括两方面的内容：中间件应用平台和应用管理软件。中间件平台具有以下一些关键特征：1)提供不同RFID读写器相兼容的标准化界面。2)提供数据过滤和不同格式的消息转换与传输。3)对RFID硬件设施进行有效地管理与监控。4)支持不同应用软件系统对RFID数据的请求。5)支持企业原有系统与标准化协议。

RFID技术在标签的数据格式上与目前国际主流的标准相匹配，主要包含了以下几类：EPC、UID、ISO/IEC以及IP-X等标准所规定的数据格式。

2.3 RFID系统的工作原理

RFID系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子标签中保存有约定格式的电子数据。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，从而达到自动识别物体的目的。阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感

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应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，被读取器读取并解码后送至电脑主机进行相关处理。

2.4 RFID特性

RFID射频识别技术，是从二十世纪90年代兴起的一项非接触式自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。

第三章.RFID系统实施的作用

3.1进一步规范渔工劳务市场

3.1.1促进渔工的规范化、科学化管理水平的提高。

3.1.2严厉打击非法雇用"老鼠式渔工"，规范渔工劳务市场秩序。

3.2 进一步落实渔船进出港签证制度

针对当前渔船停泊区域宽广、船只量多，船管站签证员不足的现状，各级政府和渔业职能部门要进一步要进一步开动脑筋，集思广益，拿出一套切实可行的管理办法，确保渔船进出港签证制度的落实。比如：是否可引进局域网，采取网上签证、行政执法部门抽检的签证模式，减轻繁重的签证工作量，方便渔民签证;是否可采用电子标签取代人工签证的方法等等。

3.3 强化日常监管，落实渔船安全隐患排查整治工作

各级政府和渔业职能部门以RFID技术和互联网技术为基础，通过对通过电子标签技术可以宣传教育、船检、渔船进出港签证、船员持证上岗、救生设施、通信设备、消防设施等日常监管工作。同时能够使港口管理人员认真开展渔船、渔港、渔排和渔船停泊点等场所的安全隐患排查治理工作，确保我省渔业生产安全形势保持平态势。

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3.4 加大渔业行政执法力度，促进生产管理制度的落实

通过RFID电子标签平台可以使管理人员采取有效的措施，加大海上和港口安全监管工作力度，可以重点打击未年审、老旧、"三无"、救生设备短缺、未签证、出海未编队、擅自改变作业方式、渔工证件不齐以及船名号标识不清等船舶，促进渔业安全生产管理制度的真正落实，从源头上切实防范和遏制重大渔业安全生产事故的发生。

第四章.系统概述

佛山市安讯智能科技有限公司基于第三代RFID技术研发的船舶身份识别及进出港自动监管系统是采用目前国际上最先进的RFID技术的定位系统。能够及时(无轮巡、无延时)、准确(无错码、无漏卡)地将各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握船舶分布状况和运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当有台风、冰雹等恶劣天气发生时，管理中心能够及时的通知相关人员进行返航或者给出合理的建议。第三代RFID技术---REFINE RFID---又称精益RFID。是从第一代RFID不能准确无误识别人员信息—--到第二代RFID只能单读头较准确识别，再到第三代REFINE RFID---精益RFID 能网络化、多方向、多读头，(两个以上、单一子网即多可达上百个，整个网络可达上千个)同时准确识别人员定位信息的本质性飞跃。第三代RFID技术---REFINE RFID，又称精益RFID，应用0.13um芯片制造工艺，依靠世界顶尖的射频电子技术专家，整合国际上最领先的天线技术、光通信技术、工业以太网传输技术、数据库处理技术、计算机软件技术、地理信息系统技术、互联网技术、工程结构学技术、等多学科的综合课题攻关，全面、完善、彻底地解决了船舶、人员定位系统中遇到的前两代RFID无法突破的技术瓶颈问题。

前两代RFID技术虽然在一些应用中能解决单一读头识别，但当系统要求两个以上读头组成系统网络，用于识别人员信息和定位时，会出现人员信息、定位数据延时达10秒、10个以内读头数据延时就达30秒，10个以上读头，数据延时高达

三、五分钟以上甚至十数分钟的不治之症。并且，多读头时数据传输较慢。因数据轮巡，各读头数据只能分批上传，造成各种信息忽前忽后，定位轨迹上下乱窜。根本不能即时有效反应船舶和人员位置信息。更突出的问题是，整套子系统读头数量不能超过30个，超过时就要增加通信箱，造成数据延时成倍增加，延时达五分种甚至十几分钟，这样的系统根本就不再有人员定位价值。再者，

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严重的是，前两代系统不具有方向性，或方向性只能在两个读头间，单进单出。不能进行

三、

四、

五、六分巷以及整个定位系统方向性判别。

第三代REFINE RFID 不仅单一读头与卡片间能完美地达到超高速识别、超远距离识别、超低功耗、超大流量识别，而且较前两代RFID而言，REFINE RFID真正实现了RFID技术的网络化应用和高速即时数据传输的、多读头(两个以上、单子网就多可达上百个)同时准确识别的难题，更重要的是识别数据甄别、上传不再有轮巡、延时。各读头之间都有方向性，都能有效判断方向性，而且海上、数据中心同一时间触发，一秒钟内上位机判别，没有延时。

第三代REFINE RFID同时也解决了前两代RFID技术感应距离短、防冲突能力差的致命弱点。多频段多频道碰撞性转移，杜绝了冲突的可能。其各项技术指标在同类产品中均处于行业领先地位，开创了真正的超远距离、真正网络化、高速移动条件下、超低功耗发射、真正即时传输的识别技术的新纪元。

第五章.系统总体设计思路

船舶进出港定位跟踪及考勤管理系统涉及计算机软件、数据库、电子电路、数字通讯、无线识别RFID技术等方面。因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。项目方案确定利用现有成熟的高速工业以太网系统或者无线传输系统作为主传输平台，开发相应的海上跟踪定位基站、人员无线编码发射器等设备与系统挂接，通过定位基站跟踪定位及考勤管理专用软件与主系统以标准的专用数据库进行后台数据交换从而实现更加安全和快捷、方便的管理。系统总体设计主要体现在：

1. 实现船舶进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字化管理的目标。

2. 为港口管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息，一旦发生安全事故，通过该系统可在事故现场3～100米甚至更远的范围内立刻探测到作业面工作人员及其数量，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。 3. 系统设计具备安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。 4. 轻松联网，BS结构，轻松实现各港口及更广阔地域联网监控。

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第六章. 系统设计原理及系统介绍

6.1 系统设计原理

船舶身份识别及进出港自动监管系统是由地面监控中心主计算机在系统软件支持下，通过数据传输接口和沿巷道铺设的通讯光/电缆，无间断、即时地对海上安装的无线数据采集器进行数据信息采集，无线数据采集器将自动采集有效识别距离内的标识卡的信息，并无间断、即时地通过传输网络将相关数据传送至地面中心站。数据信息经分析处理后，将海上船舶和人员等动态分布在主计算机界面中得以实时反映，从而实现港口数字化管理的目的。

遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，将标识卡视为“上岗证”或“港口准入证” ，按准许上岗人员实行“一人一卡或者一船一卡”制。

1) 根据海面监测需求，在海上航道、港口、某些船舶停靠的作业面等地点安装无线数据采集器，并通过电缆/光纤数据或者无线传输接口相互连接为高速工业以太网或者局域网，从而构成完整通讯线路。

2) 港口管理人员输入工作人员或者船舶相关信息后，向渔民颁发并装备标识卡。 3) 系统数据库记录该标识卡相对应人员或者船只的基本信息，包括姓名、年龄、性别、职务、本人照片、有效期、船舶的类型、证件的有效期等基本信息。

4) 进入海域的船舶必须携带标识卡，当持卡船只或者人员经过设置识别系统的地点时被系统识别。系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的路段、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理，并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息，显示通过人员或船只的的基本信息。如果感应的无线标识卡号无效或进入限制区域，系统将自动报警，安全监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。 5) 管理人员可根据生产计划，对该标识卡进行授权管理。授权范围包括：该员工可以准入的水域或航道。坑道

6) 基站采集设备能够准确的将人员和船舶进行进出判断并将此信息传到后台终端，大大提高港口的管理水平，是港口的信息化更上一个新的台阶。

7) 系统可自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益。

6.2 系统介绍

船舶身份识别及进出港自动监管子系统主要采用无线射频识别技术(Radio Frequency

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Identification , RFID)和视频技术组成。。随着成本的下降和标准化，RFID技术的全面推广和普遍应用将是不可逆转的趁势。从目前的发展看，无论是技术还是产品价格，已能完全满足船舶进出港管理的需要。视频监控设备主要用来及时提供船只进出港时的图像信息，并将这些图像信息记录下来，以便以后的追溯。

船舶身份识别及进出港自动监管系统是由监控中心、港口自动识别系统、电源和信号传输系统，移动式自动识别器和视频探头等主要部分组成，通过在每艘渔上安装以电子标签为信息载体的电子身份证，在电子身份证中写入加密的船舶信息，通过授权的射频读写器对电子身份证内的信息进行读/写操作，来实现船舶的自动识别和监管的电子信息处理系统。

船舶的自动识别及进出港自动监管子系统的主要功能包括：

 自动记录船舶进出港：系统无需渔民进行任何操作，作业船舶在每次进港和出港经过港口监控点时，系统都会自动地将信息反馈到监控中心。渔政主管部门可以通过监控平台清楚的掌握每条船舶进出港的状态，此外，还可以在作业船舶进出港时调用视频监控观看实时进出港情况，并进行视频图像记录，以备后期查询。

 防止船舶带病出港：当带病船舶出港时，系统可以自动提醒主管部门，从而采取有效措施阻止带病船舶作业。

 船舶出港时，系统通过通信链路自动提醒船只开启AIS 系统及卫星船位监控系统，同时向出港船只发送各种重要信息，包括出港问候，船只注意航行安全提醒，主管部门的各种通知和公告等。当发现船只未开启相应AIS系统或卫星监控系统时，系统会自动提醒主管部门采取措施。

 当船只进港时，系统可以自动通过通信链路向船只发送回港问候，主管部门的通知公告等各种信息。

 不停船检查及问题船舶管理。通过远程射频的远程数据传输，主管部门的执法船可实现对航行船舶的不停船检查。在检查过程中，由于执法船的系统可以实时向中心数据库查询船舶资料，如违章船舶、年检过期、证书过期等问题船舶将无所遁形。有效杜绝黑名单船舶出海生产。

 锚地统计：在各个锚地统计锚地内船舶数量，从而有效的管理船舶停泊。  流量统计。可精确统计出过往船舶的流量。

系统主要由船舶识别电子标签、读卡器、无线AP等设备组成。系统架构如下图所示。

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图4-1船舶身份识别及进出港自动监管子系统架构图

系统在实现船舶进出港环节的自动监控的同时，配备的便携式船舶身份识别读卡器使执法人员能免登船，远距读取安装在船舶上的船舶识别电子标签(RFID Tag)，就能在船舶身份识别读卡器相连的手提电脑上反映出船舶信息、船员的基本信息，了解船舶的整体情况，从而极大的提高执法效率。

第七章.产品介绍及特性(见产品手册)

第八章. 硬件设备操作、测试及安装要求

8.1 应用测试

用户使用RW-RXX 系列读写器之前，可以搭建简单的应用测试系统对读写器进行功能检测、各种参数设定等操作，下面介绍一下构建一个简单的读写器测试系统需要的操作步骤：

第一步、将读写器通过RS485-RS232转换器连接到计算机的RS232接口;

第二步、在距离读写器几米远处放置一张I-TAG系列电子标签，标签可随意摆放，但

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是不要被大型金属物体遮挡;

第三步、接通读写器电源，启动读写器;

第四步、在计算机上启动测试软件，该软件可以通过读写器随机携带的光盘进行安装;

第五步、软件具体使用方法参见测试软件使用说明。

8.3 安装要求

RW-RXX系列读写器的安装要考虑安装方式、安装位置、高度和角度等因素，安装好坏直接影响读写器工作质量，因此，必须认真对待。

1、读卡器安装在船舶进出港必经的桥梁上，通过低损耗电缆与天线相连，通过标准协议与控制中心电脑进行数据交换。

2、读写器支架安装方式

读写器支架安装方式有多种，主要的安装方式为：立式侧装(读写器安装在立柱上)或横式顶装(读写器安装在龙门架上)。用户可以根据现场情况选择安装方式。

3、读写器的固定与高度调整

侧装时，要求读写器的安装立杆直径50~55MM、长度2.5~3.5M，最好使用壁厚大于1.2~2.0MM的不锈钢材料。使用包装中自带的紧固件将读写器固定在立杆的顶部。

顶装时，要求安装龙门架立杆的直径70~80MM、横杆直径50~55MM，最好使用壁厚大于1.2~2.0MM的不锈钢材料。同样使用包装中自带的紧固件将读写器固定在横杆中部。

4、读写器安装角度调整

读写器角度调整的目的是将读写器的有效读卡范围指向读取标签ID号码的最佳方向、使读写区域覆盖标签运动轨迹的最大范围。

安装RW-RXX系列读写器时，应使读写器的球面指向标签通过的区域，偏向地面方向。读写器的仰角(读写器与水平方向的夹角)，一般调整为10~30度，角度视施工环境而定。

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第三篇：RFID老年公寓人员定位识别系统解决方案

关键词：RFID无线定位

养老院/老年公寓

腕表式电子标签

【摘要】随着人口老龄化的趋势日益加快，老年人口越来越多，面临着很多老年人安全管理的事宜。针对这一需求新导智能推出老年公寓/敬老院的人员健康监护与服务系统，通过为每个老年人佩戴有源电子腕带标签，实现实时监护、历史活动轨迹查询、健康档案管理、SOS紧急求救、越界报警、安保移动考勤、门禁一卡通等应用，大幅度的提升了对于老年人安全管理水平，实现了对老年公寓的智能化管理。

一、方案背景

随着人口老龄化的趋势日益加快，老年人口越来越多，面临着很多老年人安全管理的事宜。而养老院是老年人活动、生活的一个很重要的场地，于是，对养老院老年人的安全管理问题，成为社会越来越关注的问题。针对目前敬老院等大型公共场所等对于人员的进出管理和智能化区域、定位精确定位、求助报警的需求，目前，市场上有各种不同类别的解决方案，从最初的GPS定位管理，*管理，到后来的无源RFID，都不同程度的对养老院老年人的管理水平有所提高，对老年人的安全问题得到一些有效的解决，但依然的，还是存在一些问题。比如，信号的覆盖范围，老人的精确定位问题，需要定位到每个区域，以方便保安巡视人员在接到报警第一时间去处理，老年人无意识的跌倒求助报警问题等，以上的系统都没法解决。

鉴于这些问题的存在，结合苏州新导智能科技有限公司在有源RFID技术领域的技术优势，我公司特意开发了本套系统“养老院人员区域定位管理系统”。该方案通过为每个老年人佩戴有源电子腕带标签，让管理员不用时刻跟踪就能实时、准确的知道老人的活动轨迹。每个标签都在管理系统中记录了老人的基本信息，健康状况，病史及家属联系方式等信息，通过视觉化的软件系统，便于随时定位查看，方便对老年公寓的智能化管理。同时，能够很好的解决了自动化识别人员的进出，小区安保人员与被监护的老年人所处位置的区域性定位管理，跌倒/紧急医疗求助报警等功能需求。该系统还可以实现智能监控管理，人员信息资料管理、越界报警、按钮求助报警、历史行走轨迹追踪等功能。大幅度的提升了对于老年人安全管理水平，实现了对老年公寓的智能化管理。

二、系统介绍

针对老年公寓的需求，我们设计了以下系统：

每个房间门口和每个楼层的出口、每栋楼门口以及公寓门口都安放固定阅读器，用来识别每位老人所佩戴的由所属楼层监控的腕带标签，使得通过楼层的监控电脑(在监控室)或管理员的随身PDA，即可掌握老人的物理位置及其他信息。从而实现了老人和管理员等的24小时即时状态监护，保障老人安全。我们的目的是通过改善对老人的看护，以降低意外事故的发生频率，提高公寓的管理水平。

通过由电池供电的RFID腕带标签带在老人身上，并且分别于每个房间门口和每个楼层的出口以及每栋楼门口和公寓门口放置识别标签的设备，并向位置软体传递定位资料，人员的物理位置即可以图形方式显示于控制软体的介面中。

该RFID老人定位系统采用RFID有源智慧电子标签，工作频率在2.4GHz，不会对医疗等其他设备造成干扰。其大小约4*7cm，厚度小於2mm，可以制成腕带、胸卡等形式。给需要追踪监护的老人佩戴上电子标签，就可以将他们的即时资讯一手掌握。通过区域网路可以监控老人的即时位置、状态等资讯，然后在控制软体中读取出来。公寓管理人员只需通过滑鼠简单操作便可获知老人的即时位置以及状态资讯，从而迅速找到他们并对其实施相应的医疗程式。

三、系统原理

首先在楼的每个房间门口和每个楼层的出口以及楼门口安放若干个读卡器，并且将它们通过网络布线和每层监护室的计算机联网。

同时给每个老人佩带一个腕带标签(电子标签)，每个老人的腕带标签和他所在房间的读卡器是配套的。当佩戴电子腕带的老人进入楼以后，只要通过或接近安置在院内的任何一个读卡器，读卡器即会马上感应到信号同时立即上传到对应监护室的计算机上，计算机马上就可判断出具体信息(如：是谁，在哪个位置，具体时间，身体状况等)，并且判断老人是否走错房间，同时把它显示在监护室的电脑显示屏上并做好备份。管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图点击院内某一位置，计算机即会把这一区域人员情况统计并显示出来。如果老人在规定时间内离开所在房间，监护室发出信号，并显示人员的具体情况，去向以及预计返回时间。

同样，老人如果在规定时间内不在房间或走错房间的，监护室发出警报，提示管理员进行相应的管理操作。

腕带上有个小按钮，老人如果在紧急状况下可以按按钮，通知管理人员自己发生了紧急状况，需要帮助。当有老人按按钮，附近的读卡器就能识别到，并且发信号给控制中心，通知控制中心老人的具体位置。

监控室的计算机会根据一段时间的老人移动信息整理出这一时期的每个老人的各种活动表。另外一旦公寓内发生事故，可根据电脑中的人员分布信息马上查出事故地点的人员情况，然后可再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位置，以便帮助管理人员以准确快速的方式解决事故。

如果发生的事故监护室解决不了，监护室管理人员可以直接通知总监控中心的人员，请求支援。根据腕带的信息，定位具体的地理位置，总监控中心的大屏幕上就能和视频监控相连，定位到具体的某一个监控画面，监控发生的状况，及时根据状况采取相应的下一步措施。 一楼总监控室的监控界面：

通过电脑和软件系统组成。从而实现对老人的监管，再配合相关的前端信息提取设备以及报警器实现报警功能。

四、系统功能

1)实时定位

根据老人佩戴的RFID终端设备，只要在小区内都可以定位，并在电子地图上显示。在寻找某个人员的位置时，输入人员姓名或编号便可快速定位要查找的人和工作人员的的所在地点。Anywhere(任何地点)，Anytime(任何时间)，Anything(任何事情)，保证实时移动准确可靠，为老人的安全提供保障，为工作人员的管理提供强有力的支撑。

2)历史追踪

可在电子地图上实时动态显示人员的位置，管理人员可动态掌握人员的数量和分布情况，鼠标移至人员的图标上，便可查看人员详细信息。系统可以全天候的记录所有人员经过的时间和地点，可对人员的运动路线进行跟踪和回放，掌握其详细活动的路线和时间。

3)门禁集成

在通过一些重要的出入口的时候，人员的终端都会与RFID读写器进行通信，很好的利用RFID远距离识别的特点，大批量读取，老人不用刷卡，一切全自动的进行，每一次读取的信息都会传到后台管理系统，并在数据库中进行记录。支持高速度移动物体或人员数据的读取。

4)档案管理

从老人入住的第一天，老人的信息可以录入系统，包括基本信息，健康信息，注意事项等。分配老人的终端有RFID电子标签，标签可以存储一些信息，拥有唯一的ID号，可以根据数据库的信息进行绑定。管理人员可以分配给工作人员不同的权限，可对老人信息增删改查，随时的对老人的档案信息进行编辑处理，实现对老人的全过程管理。最大的特点就是可以以人员为节点，可以进行追踪，寻址。这也是物联网的核心精髓所在。

5)SOS报警

老人/安保等相关人员佩戴的终端上具有SOS报警功能按钮，一旦发生紧急状况，可以按下报警按钮(为了避免可能碰到按钮而误操作，设置为长按3秒)，然后平台上会收到报警信息，及时显示人员所在的位置，可以随时调出人员的信息，以及老人个人的健康状况、曾患过的疾病等相关信息，为医护人员的快速响应、紧急求助提供指引，工作人员可迅速进行支援。

6)短信提醒

在老人的档案管理中，在数据库建立老人联系人的表单视图，系统根据信息的收集和处理，设置短信提醒功能，可以对老人子女、亲属定期发送短信，老人家人能够了解老人的各种生活情况。体现养老院机构的主动人文关怀，让老人家人能够对养老院和老人有更多的了解，使得家人更加的放心。能够让人们了解远方的父母，了解他们的日常生活情况才是实实在在的。

* 为可定制开发服务 7)移动考勤

在小区内部需要执勤的特定区域，或规定在某个时间段需要进行巡逻的例行巡查路线，通过部署一定的读写器设备进行区域覆盖，一旦携带有RFID手腕或设备卡的安保人员进入该区域，系统自动识别并实时显示在后台的电子地图中。同时，也可以对任意时间段内，某人的行走轨迹进行查询并回放。同时，通过后台的配置与设定，可以根据企业内部安保管理的需要，输出相应的考勤报表。

8)报表统计

老人的信息收集和处理后，按照不同的因素可产生不同的报表，进行统计。比如可以针对老人的日常活动情况，进行数据挖掘分析，可以更合适的安排老人的活动，以及作息时间的调整。用更科学、更明显的方式来管理和安排，工作人员能够更加的便利顺畅，为老人提供更好的更主动的服务。

9)后台管理

除了以上具备的系统功能以外，系统还可以 实时布控区域目标动态显示功能：

1) 任一时间查询并显示受控区域目标的数量、分布情况及身份; 2) 查询一个或多个受控目标现在的实际位置;

3) 可实现信息多点共享，供多个部门及领导同时在不同地点查看;

第四篇：RFID技术相关应用调研

一、RFID的特点及应用

1.

什么是RFID?

RFID是Radio

Frequency

Identi

Fication的缩写，即无线射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。

RFID系统组成：

标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签;读取器/读写器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式;天线(Antenna)：在RFID标签和读取器间传递射频信号。

一套完整的系统还需具备：数据传输和处理系统。

RFID电子标签：有源标签，无源标签，半有源半无源标签。

RFID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。

RFID技术：RFID无线射频识别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物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便。

2.RFID技术的应用：

短距离射频识别产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。

长距射频识别产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。

1、在零售业中，条形码技术的运用使得数以万计的商品种类、价格、产地、批次、货架、库存、销售等各环节被管理得井然有序;

2、采用车辆自动识别技术，使得路桥、停车场等收费场所避免了车辆排队通关现象，减少了时间浪费，从而极大地提高了交通运输效率及交通运输设施的通行能力;

3、在自动化的生产流水线上，整个产品生产流程的各个环节均被置于严密的监控和管理之下;

4、在粉尘、污染、寒冷、炎热等恶劣环境中，远距离射频识别技术的运用改善了卡车司机必须下车办理手续的不便;

5、在公交车的运行管理中，自动识别系统准确地记录着车辆在沿线各站点的到发站时刻，为车辆调度及全程运行管理提供实时可靠的信息。

RFID电子标签的技术应用非常广泛，目前典型应用：动物晶片、门禁控制、航空包裹识别、文档追踪管理、包裹追踪识别、畜牧业、后勤管理、移动商务、产品防伪、运动计时、票证管理、汽车晶片防盜器、停车场管制、生产线自动化、物料管理等等。

3.

电子标签RFID七大特点：

传统条形码识别技术相比，RFID有以下优势：

1.快速扫描

条形码一次只能有一个条形码受到扫描;RFID辨识器可同时辨识读取数个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。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。

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，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损;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

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、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。

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，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。

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，RFID最大的容量则有数Mega

Bytes。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。

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。

近年来，RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。

二、应用领域概况

1.图书馆中的应用

图书管理是RFID技术应用的一个重要方面，图书馆是图书管理需求最为集中的应用场所。据调研分析，目前全国共有1万多家图书馆，且大多数图书馆已经从纯手工管理方式过度到了采用条形码识别、计算机网络、计算机软件技术的数字化管理模式。虽然采用了许多现代化技术，但还是有许多问题困扰着图书馆的管理及工作人员。

通过系统的需求调研，RFID技术应用于图书馆图书管理过程中需要解决的主要问题包括以下几个方面：

(1)

实现电子表情的转换

(2)

实现图书自助借还

(3)

实现图书快速盘点

(4)

实现图书快速查找

(5)

实现错架图书快速整理

(6)

实现RFID安全门禁

(7)

实现与现有系统无缝连接

2.食品监管中的应用

在食品供应链中将全面运用RFID电子标签技术，实现食品的安全信息全程溯源。进入园区的蔬菜、水果、水产品、蛋等初级产品及配送的餐饮半成品等，包装袋上都将戴上RFID标签，这个标签会储存种植养殖企业或生产单位、品名、产地、生产日期、保质期等信息，在专供食品的物流货车上也配备相应的RFID设备，对装载冷藏、冷冻食品的车辆配备RFID等温度连续监控设备。在食品进入园区时，工作人员通过手持式RFID读取器，就能在现场快速追溯食品和原料的来源。

3.服装行业的应用

RFID技术在服装行业的应用越来越收到服装企业主的重视，通过RFID技术提供供应链管理的透明度，提高库存转转率，减少缺货损失，提升门店的消费体验.

通过RFID技术基本上为服装行业带来四大类的利益：

1.

快：物流效率快，货品交接点数快，提高物流作业效率

2

.准：数据准，在供应链的各个环节对服装的流通数据采集准确

3.

防：通过嵌入RFID芯片到服装内部，实现防窜货和防伪功效，而且还提高物流效率。

4.

服务：通过RFID智能商店，提高消费者体验，通过互动，更多商品的展示，快速响应消费者需求来

提高服务水平，提升门店销售额。

4.物联网中的应用

RFID中的射频模块是物联网的基础，RFID的应用是物联网的核心。射频识别技术的优势很明显，它可以容纳大量数据信息，能反复修改，读取速度快，识别的功能、效率也能得到大大的提升，可以同时远距离识别多个高速运动的物体，不受恶劣的环境影响，且安全性好。从理论上说，装上射频标签后，全世界的物品都将拥有独一无二、功能强大、非接触快速读取的“身份证”。

正是因为这个特征，它可以被广泛的应用在各个领域，如物流过程中物流追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，快递;商品的销售数据实时统计、补货、防盗;生产数据的实时监控、质量追踪、自动化生产;旅客机票，行李包裹追踪;车辆管理、人员进出;物流管理、资产跟踪识别、产品核心组件跟踪识别、产品核心组件的生命周期管理等各个领域，RFID技术是物联网技术的重要组成部分，它的发展将极大的推动物联网的应用，其应用前景不可估量。

5.车辆管理中的应用

智能停车场系统性能特点如下：

(1)采用了射频识别技术和计算机控制，自动化程度高，控制准确。

(2)采用远距离智能识别标签技术，防伪性能良好。停车的车辆拥有一个唯一序列号的标签卡，该序列号不能更改。多重加密技术，唯一识别，无法仿制。而且只有该系统发行认可。

(3)非接触式智能标签卡使用时无机械接触动作，远距离感应通讯，无方向性，卡片可以在读写器的远距离读卡范围内，在车辆不停车的同时就可以完成读卡的操作，方便用户的使用。

(4)道闸根据车辆的通行情况自动升起和降落，并具有防砸车功能。

(5)停车收费由计算机统计和确认。

(6)采用计算机网络和收费软件相结合的方法，防止了非法的修改和越权查阅资料。

(7)管理计算机和各个收费计算机可以实现实时通讯，并且管理计算机具有外接接口，网络扩展性强。

(8)采用标准的工业控制系统结构，可根据用户的不同要求组织不同系统的配置，方便灵活。

(9)安装、调试、维护简单方便，易于更换及检修。

(10)整个系统性能稳定，使用可靠。

三、案例分析

医院智能管理系统(RFID行业应用案例)

目前，医院管理还是不够人性化和智能化。具体表现在以下方面

：

1.

患者病情加重，当病人出现突发病情，而病人当时不知情的情况下，病人的体温出现变化

2.

医疗服务的迟延，当所需的医生不能及时找到时，其病房会引起闲置并导致伤患抢救时机的丧失

3、有些病患者未经允许擅自离开病房或者进入其他区域所引起的对其自身和他人的疾病威胁，没有形成对病人的定位管理

4、没有智能化的病人监督体系，对病人的治疗程序没有完整明确的记录过程。如病人治疗到哪一阶段了，该服药了有没有发出提醒信号，护士的护理是不是合乎病人病情发展的要求

5、妇产科母婴的鉴定，有时会发生阴差阳错抱错婴儿的事情，也有偷盗婴儿的事情发生等

针对目前医疗行业客观存在的上述需求，苏州木兰电子科技有限公司近期推出了基于有源RFID技术的“病人实时监控系统”。将采集到的人体温度数据持续记录在有源电子标签内，对病人进行细致地、实时地管理。

2、RFID系统工作原理简图

主要工作流程：

3、给每个病人佩戴相关的RFID电子标签卡，该卡的信息和病人的相关信息具有唯一性的对应，其主动向外界发出信号，当信号被病房附近装设的相关读卡器读到，然后通过各种传输方式(RS485以太网等)将信号传到医院后台管理中心，通过查看管理中心数据库病人的病情记录信息，就可以对别人的信息了如指掌，一清二楚。还有，对病人的实时监控以及区域定位，因为每个病人都佩戴有标示自己唯一性身份的RFID标签卡，而医院随处都安装有RFID远距离读卡器，也就是病人的一举一动，出行轨迹等所有信息都随时在监控的范围之内，从而达到实时监控全程跟踪的目的。在母婴鉴定，婴儿防盗方面，会有相关唯一性标签对应关系以及权限设置即时报警提示功能。

3.智能医院管理系统示意图

示意图中，读卡器是安装在医院不同角落的，根据具体情况而设立的。当然，读卡器可以是固定读卡器，根据功能需求也可以使用手持式PDA读卡器。病人所佩戴的标签卡也有各种形式的，据不同的情况而定。

一、系统介绍

1、系统组成

电子标签：

ML-T系列的有源射频卡，识别距离范围是2-80M，工作方式是主动式的。是能呼叫的，比如按一下按钮医生就知道那个病人呼叫。

固定读卡器：由木兰自主研发生产的ML-M系列远距离全向性读卡器，用来自动读取射频卡的信息。每个病房安装一个。

监控软件系统：由电脑和软件系统组成。

二、方案介绍

1、病人的区域定位管理

因为给每一个病人都发放一个可以代表自己唯一性身份的标签卡，该卡不断主动地向外界发出信号，而医院到处都安装有RFID远距离读卡器，这样病人的活动都在系统监视的范围内，而读卡器是有编号的，也有固定的位置的，当病人出现在某一个位置时会被附近相关的读卡器读到，根据读卡器的位置可达到对病人区域定位的效果。

当然，根据病人病情的不同，会设置病人的活动范围，当病人离开病房或到了不该到的地方时，通过管理软件相关权限的设置，系统会发出报警信号，提醒相关工作人员及时处理。

这样，病人的区域定位管理便可实现。

2、母婴管理体系

母婴对应：

当婴儿出生之后，也会给婴儿佩戴一个可以标示唯一性身份的标签卡，考虑到婴儿抱错以及被窃等问题，该标签设置成防水放拆型的，当有人强制拆掉时会发出报警信号，而且，婴儿的标签卡信息和母亲的信息具有一一对应性，要确定是不是抱错了婴儿，只需在管理中心数据库对比母婴的标签卡信息就可以了，这样，婴儿和母亲有了对应关系，可以避免婴儿抱错事件的发生。

婴儿防盗：

因为每一个婴儿都有自己的标识卡，该卡不断向外界发出信息，因此，和其他病人一样，婴儿也时时刻刻处于被监控的状态，这样，对智能管理系统软件的设置，当婴儿离开被指定的某一区域时，系统会发出报警提醒相关人员及时作出反应采取措施。当然，当母婴完全康复出院时，通过管理系统解除报警让母婴正常的离开医院。

3、病人日常护理监护

通过RFID标签，远距离读卡器以及后台管理中心这一系列的过程，对病人病情的发展，诊断，医疗，护理都有一个全程的记录，而且，每一个病人的情况都会在管理系统数据库中有详细的记录和实时的更新，这样会做到对病人从入院到出院全程的智能化的监护，人性化的管理。如病人的医疗进行到哪一阶段了，到服药的时候了提醒病人服药，病人该服哪方面的药了，还有及时通知病人医疗费用余额等都有全程的掌控，这样，对病人的治疗，护理更加条理化，清晰化，合理化，安全化，智能化，人性化。

三、系统特点和优势

1、产品特点

远距离：阅读距离10米以内轻松实现。由于按考勤地点的实际情况，读卡距离可设定;

运行稳定：有源卡阅读距离稳定，不易受周边环境影响。使用频道隔离技术，多个设备互不干扰;

支持高速度移动读取：标识卡的移动时速可达200公里/小时。;

高可靠性：环境温度-40℃-85℃内能完全正常运行(MTBF≥70000小时)，尤其是在北方低温和南方高温状态下更显优势，可以有效抵抗恶劣环境下空气中的高粉尘和污染物以及阴雨等环境下，能够保证设备正常使用;

安全性：加密计算与认证，确保数据安全，防止链路与数据破解;

高抗干扰和防雷设计：对现场各种干扰源无特殊要求，满足工业环境要求，安装方便简单，全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费;

超低功耗：使用寿命长，平均成本低，并且对人体安全、更健康，无辐射损害。可配置微波模块工作方式，发射功率可调;

多识别性：可以同时识别200个以上标示，如果现场有多与200个以上的标示，我们有办法进行处理。

2、系统优势

●利用RFID技术，完全智能化的系统，轻松的解决了医院经常会发生的婴儿调换以及婴儿被盗事件;

●完全自动化的系统，实现了病人在医院的全程监控、区域定位管理、安全提示等智能化的功能;

●使医院的服务、管理有序化、明了化、清晰化;

●智能化的软件系统，实现智能化的医院管理服务体系，所有功能的实现只在RFID硬件以及软件系统的强力配合下，完全自动化的实现;

●智能化的医院管理，可以提高医院在当地的知名度，赢得广大群众的认可;

四、RFID技术发展史

1.RFID在我国的发展

本世纪初，RFID已经开始在中国进行试探性的应用，并很快得到政府的大力支持，2006年6月，中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》，标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。2008年底，中国参与RFID的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链，

2008年中国RFID相关产值达到80亿元左右，并将在未来5-10年保持快速发展。

RFID应用的推广和市场的扩大而逐步降低，RFID的应用将会从目前的托盘或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。最后，从产业供应链角度看，国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附加值、高利润产品，而这些领域，正是RFID用武之地。产业升级将带动中国企业提升市场竞争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。现在，一批国产RFID企业,如：创羿科技、远望谷、上海华虹、维深集团....迅速发展壮大.在未来几年，我们会看到，RFID的实施将摆脱仅仅由单个企业实施的窘境，而展现为企业所在整个供应链的协同实施，RFID的益处将会得到最大程度的发挥。

2.阻碍了RFID在我国的发展的因素

首先，是我国企业总体信息化水平不高，阻碍了RFID充分发挥其作用。RFID作为一种信息技术手段，其基本功能是实现数据的精准快速采集。这些数据采集后，必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。也就是说，RFID的实施，往往需要企业信息化达到一定水平，使RFID系统与企业既有的ERP、CRM等信息集成在一起，才能充分发挥其作用。

其次，RFID实施成本还比较高，使很多企业望而却步。不仅仅对中国企业，即便对西方企业，RFID的高成本也是一个巨大障碍。

正如前文所言，RFID的基本技术原理在60几年前就产生了，但直到上世纪后期，RFID的应用才逐步推广到民用领域，正是高成本阻碍了RFID技术的实际应用。

目前在国内，一张RFID标签一般都在1元以上，ETC的车载单元要400多元，高成本使得RFID的投资回报具有很大风险，使其应用大多局限于高价值或高利润商品领域。

再次，行业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险。尽管RFID起源很早，但目前还没有形成全球统一的技术标准，中国在标准制定领域起步较晚，由于关乎各国经济利益，相信标准之争还会持续一定时间。在这种情况下，贸然投入，必然给企业经营带来很大风险。蓝光获得DVD标准之争的胜利，给HD-DVD阵营带来的巨大伤害，是处于标准之争产业里的企业不得不慎重考虑的问题，这也是很多企业对实施RFID抱观望态度的原因。

最后，我国产业供应链发展还处于初级阶段，也阻碍了RFID的实际应用。与西方企业相比，由于技术和管理处于劣势地位，我国大多行业都存在过度竞争，价格成为市场竞争的主要手段，这就使得很多制造企业利润率维持在相当低的水平，产业供应链的上下游企业之间往往博弈大于合作。

而RFID技术只有在整个供应链上协同实施，实现供应链信息透明和分享，才能最大程度发挥出RFID的作用，这在目前情况下还很难做到。

另外，实施RFID的一个主要益处是节省人工成本，沃尔玛称RFID每年为其节省数十亿美元的人力成本开支，而中国较低的工资水平也使得很多企业没有积极性去实施RFID技术。

14电商(合作)

第五篇：RFID技术原理及其射频天线设计

近年来人们开始开发应用非接触式IC 卡来逐步替代接触式IC 卡,其中射频识别( RFID , radio frequency identification) 卡就是一种典型的非接触式IC卡，然而,RFID 在不同的应用环境中需要采用不同天线通讯技术来实现数据交换的.

自1970 年第一张IC 卡问世起, IC 卡成为当时微电子技术市场增长最快的产品之一,到1996 年全世界发售IC 卡就有7 亿多张 . 但是,这种以接触式使用的IC 卡有其自身不可避免的缺点,即接触点对腐蚀和污染缺乏抵抗能力,大大降低了IC 卡的使用寿命和使用范围. 近年来人们开始开发应用非接触式IC 卡来逐步替代接触式IC 卡,其中射频识别(RFID , radio frequency identification) 卡就是一种典型的非接触式IC卡,它是利用无线通信技术来实现系统与IC 卡之间数据交换的,显示出比一般接触式IC 卡使用更便利的优点,已被广泛应用于制作电子标签或身份识别卡. 然而,RFID 在不同的应用环境中需要采用不同天线通讯技术来实现数据交换的. 这里我们将首先通过介绍RFID 应用系 统的基本工作原理来具体说明射频天线的设计是RFID 不同应用系统的关键,然后分别介绍几种典型的RFID 天线及其设计原理,最后介绍利用Ansoft HFSS 工具来设计了一种全向的RFID 天线.

1 RFID 技术原理

通常情况下, RFID 的应用系统主要由读写器和RFID 卡两部分组成的,如图1 所示. 其中,读写器一般作为计算机终端,用来实现对RFID 卡的数据读写和存储,它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成.而RFID 卡则是一种无源的应答器,主要是由一块集成电路( IC) 芯片及其外接天线组成,其中RFID 芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路 ,有的甚至将天线一起集成在同一芯片上 .

图1 射频识别系统原理图 RFID 应用系统的基本工作原理是RFID 卡进入读写器的射频场后,由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源,同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理;所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路,最后通过天线发回给读写器. 可见,RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线. 一方面,无源的RFID 卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量;另一方面,天线决定了RFID 卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式.

目前RFID 已经得到了广泛应用,且有国际标准:ISO10536 ,ISO14443 , ISO15693 , ISO18000 等几种. 这些标准除规定了通讯数据帧协议外,还着重对工作距离、频率、耦合方式等与天线物理特性相关的技术规格进行了规范. RFID 应用系统的标准制定决定了RFID天线的选择,下面将分别介绍已广泛应用的各种类型的RFID 天线及其性能.

2 RFID 天线类型

RFID 主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型3 种基本形式的天线. 其中,小于1 m 的近距离应用系统的RFID 天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线,它们主要工作在中低频段. 而1 m 以上远距离的应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的RFID 天线,它们工作在高频及微波频段. 这几种类型天线的工作原理是不相同的.

2.1 线圈天线

当RFID 的线圈天线进入读写器产生的交变磁场中,RFID 天线与读写器天线之间的相互作用就类似于变压器,两者的线圈相当于变压器的初级线圈和次级线圈. 由RFID 的线圈天线形成的谐振回路如图2所示,它包括RFID 天线的线圈电感L 、寄生电容Cp和并联电容C2′,其谐振频率为:

, (式中C 为Cp 和C2′的并联等效电容) . RFID 应用系统就是通过这一频率载波实现双向数据通讯的。常用的ID1 型非接触式IC 卡的外观为一小型的塑料卡(85.72mm ×54.03 mm ×0.76 mm) ,天线线圈谐振工作频率通常为13.56 MHz. 目前已研发出面积最小为0.4mm ×0.4 mm 线圈天线的短距离RFID 应用系统.

图2 应答器等效电路图

某些应用要求RFID 天线线圈外形很小,且需一定的工作距离,如用于动物识别的RFID. 线圈外形即面积小的话,RFID 与读写器间的天线线圈互感量M就明显不能满足实际使用. 通常在RFID 的天线线圈内部插入具有高导磁率μ的铁氧体材料,以增大互感量,从而补偿线圈横截面减小的问题. 2.2 微带贴片天线

微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的 ,如图3 所示. 根据天线辐射特性的需要,可以设计贴片导体为各种形状. 通常贴片天线的辐射导体与金属地板距离为几十分之一波长,假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方向没有变化,仅沿约为半波长(λg/ 2) 的导体长度方向变化. 则微带贴片天线的辐射基本上是由贴片导体开路边沿的边缘场引起的,辐射方向基本确定,因此,一般适用于通讯方向变化不大的RFID 应用系统中. 为了提高天线的性能并考虑其通讯方向性问题,人们还提出了各种不同的微带缝隙天线,如文献[5,6]设计了一种工作在24 GHz 的单缝隙天线和5.9 GHz 的双缝隙天线,其辐射波为线极化波;文献[7,8]开发了一种圆极化缝隙耦合贴片天线,它是可以采用左旋圆极化和右旋圆极化来对二进制数据中的‘1’和‘0’进行编码.

图3 微带天线

2. 3 偶极子天线

在远距离耦合的RFID 应用系统中,最常用的是偶极子天线(又称对称振子天线) . 偶极子天线及其演化形式如图4 所示,其中偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成,信号从中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上

将产生一定的电流分布,这种电流分布就在天线周围空间激发起电磁场.利用麦克斯韦方程就可以求出其辐射场方程:

式中Iz 为沿振子臂分布的电流,α为相位常数, r 是振子中点到观察点的距离,θ为振子轴到r 的夹角,l 为单个振子臂的长度. 同样,也可以得到天线的输入阻抗、输入回波损耗S11 、阻抗带宽和天线增益等等特性参数 .

图4 偶极子天线

(a) 偶极子天线; (b) 折合振子天线;(c) 变形偶极子天线

当单个振子臂的长度l =λ/ 4 时(半波振子) ,输入阻抗的电抗分量为零,天线输入阻抗可视为一个纯电阻. 在忽略天线粗细的横向影响下,简单的偶极子天线设计可以取振子的长度l 为λ/ 4 的整数倍,如工作频率为2. 45 GHz 的半波偶极子天线,其长度约为6 cm.当要求偶极子天线有较大的输入阻抗时,可采用图4b的折合振子.

3 RFID 射频天线的设计

从RFID 技术原理和RFID 天线类型介绍上看,RFID 具体应用的关键在于RFID 天线的特点和性能.目前线圈型天线的实现技术很成熟,虽然都已广泛地应用在如身份识别、货物标签等RFID 应用系统中,但是对于那些要求频率高、信息量大、工作距离和方向不确定的RFID 应用场合,采用线圈型天线则难以设计实现相应的性能指标. 同样,如果采用微带贴片天线的话,由于实现工艺较复杂,成本较高,一时还无法被低成本的RFID 应用系统所选择. 偶极子天线具有辐射能力较强、制造简单和成本低等优点,且可以设计成适用于全方向通讯的RFID 应用系统,因此,下面我们来具体设计一个工作于2. 45 GHz (国际工业医疗研究自由频段) 的RFID 偶极子天线.

半波偶极子天线模型如图4a 所示. 天线采用铜材料(电导率:5.8e7 s/ m ,磁导率:1) ,位于充满空气的立方体中心. 在立方体外表面设定辐射吸收边界. 输入信号由天线中心处馈入,也就是RFID 芯片的所在位置. 对于2. 45 GHz 的工作频率其半波长度约为61mm ,设偶极子天线臂宽w 为1 mm ,且无限薄,由于天线臂宽的影响,要求实际的半波偶极子天线长度为57mm. 在Ansoft HFSS 工具平台上, 采用有限元算法对该天线进行仿真,获得的输入回波损耗S11 分布图如图5a 所示,辐射场E 面(即最大辐射方向和电场矢量所在的平面) 方向图如图5b 所示. 天线输入阻抗约为72 Ω ,电压驻波比(VSWR) 小于2.0 时的阻抗带宽为14. 3 % ,天线增益为1.8.

图5 偶极子天线

(a) 回波损耗S11 ; (b) 辐射方向图

从图5b 可以看到在天线轴方向上,天线几乎无辐射. 如果此时读写器处于该方向上,应答器将不会做出任何反应. 为了获得全方位辐射的天线以克服该缺点,可以对天线做适当的变形,如在将偶极子天线臂末端垂直方向上延长λ/ 4 成图4c 所示. 这样天线总长度修改为(57. 0 mm + 2 ×28. 5 mm) ,天线臂宽仍然为1 mm. 天线臂延长λ/ 4 后,整个天线谐振于1 个波长,而非原来的半个波长. 这就使得天线的输入阻抗大大地增加,仿真计算结果约为2 kΩ. 其输入回波损耗S11如图6a 所示. 图6b 为E 面(天线平面) 上的辐射场方向图,其中实线为仿真结果,黑点为实际样品测量数据,两者结果较为吻合说明了该设计是正确的. 从图6b 可以看到在原来弱辐射的方向上得到了很大的改善,其辐射已经近似为全方向的了. 电压驻波比( VSWR)小于2. 0 时的阻抗带宽为12.2 % ,增益为1.4 ,对于大部分RFID 应用系统,该偶极子天线可以满足要求.

图6 变形偶极子天线

(a) 回波损耗S11 ; (b) 辐射方向图

4 结束语

总之,RFID 的实际应用关键在于天线设计上,特别是对于具有非常大市场容量的商品标签来说,要求RFID 能够实现全方向的无线数据通讯,且还要价格低廉、体积小. 因此,我们所设计的上述这种全向型偶极子天线的结构简单、易于批量加工制造,是可以满足实际需要的. 通过对设计出来实际样品的进行参数测试,测试结果与我们的设计预期结果是一致.