時間：2023-02-18 12:25:34
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇射頻識別技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
目前，應用最廣泛的自動識別技術大致可以分為光學技術和無線電技術兩個方面。本文主要介紹自動識別技術在無線電技術方面的應用。
20世紀80年代，由于大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術。
射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。
典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。
射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。
在多數RFID系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2射頻識別技術的分類
射頻識別技術主要按以下四種方式分類。
(1)工作頻率
根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監控、高速公路收費等系統。
(2)射頻卡
根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無源
射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發射功率大。
(4)調制方式
根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。
目前使用的多數系統中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。
3國際射頻識別技術發展狀況
射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術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領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。
據有關權威數據顯示，射頻識別產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術具有廣闊的市場前景。
4射頻識別技術在我國的發展
我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。
目前，我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。
4.1安全防護領域
(1)門禁保安
將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。
公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。
(2)汽車防盜
這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能
夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號，汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。
另一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發報警裝置。
(3)電子物品監視系統
電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。
4.2商品生產銷售領域
(1)生產線自動化
用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視，提高生產率，改進生產方式，節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。
用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。
(2)倉儲管理
將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。
(3)產品防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。
(4)RFID卡收費
國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易。現金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。
4.3管理與數據統計領域
(1)畜牧管理
該領域的發展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。
(2)運動計時
在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間，不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。
RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時，每個參賽選手將會有一個準確的結果。
4.4交通運輸領域
(1)高速公路自動收費及交通管理
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常快，而高速公路收費卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預計在未來10年內，高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。
在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導，提高道路的利用率，深挖現有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。
(2)火車和貨運集裝箱的識別
在火車運營中，使用RFID系統很大的優勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據，能夠得到火車的身份、監控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。
目前，射頻自動識別系統的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯網啟用車次車號自動識別系統，為自備車企業、合資鐵路和地方鐵路實現信息化智能運輸管理提供了重要良機。
[關鍵詞]微帶天線；射頻識別；工作原理；協議設計
中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）17-0260-01
一、對射頻識別技術的概述
射頻識別，英文為Radio Frequency Identification，簡稱為RFID，是非接觸的自動識別技術。RFID技術興起于20世紀80年代，由于超大集成電路技術的發展90 年代才進入實用化階段。RFID系統采用了無線電與雷達技術，數據交換不是 通過電流的觸點接通而是通過電場與磁場，即通過無線的方式通信。與其他的識 別方式相，RFID技術能對移動的多個項目進行識別，因而應用更廣泛。RFID技術的實現主要由以下三個部分組成：存儲信息的應答器（電子標簽）、標簽讀寫器、后臺數據庫處理系統。RFID的關鍵技術著眼點在于采用什么技術來實現標簽信息的可靠讀出。射頻識別技術作為作為一種新興的自動識別技術，在中國很快普及。我國射頻識別產品的市場是非常巨大的，射頻技術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領域：汽車、火車等交通監控、高速公路自動收費系統、停車場管理系統、物品管理、流水線生產自動化、安全出入檢查、倉儲管理、動物管理、車輛防盜等等。
二、微帶天線作用分析
射頻識別卡天線主要用于接收射頻識別卡的射頻能量及信息，并發射射頻識 別卡的相關信息。發射時把高頻電流轉換成電磁波，接收時把電磁波轉換為高頻電流，射頻識別卡和讀寫器是通過天線進行數據交換的。天線作為通信系統的重要組成部分，其性能的好壞直接影響通信系統的指標，在選擇天線時必須首先注重其性能，第一是選擇天線類型；第二是選擇天線的電氣性能。選擇天線類型的意義是所選天線的方向圖是否符合系統設計中電波覆蓋的要求，選擇天線電氣性能的要求是選擇天線的頻率帶寬、增益等電氣指標是否符合系統設計要求。按照RFID系統的工作方式或工作頻段不同，射頻識別卡的天線一般可分為近場感應線圈天線和遠場輻射天線。
由于RFID卡的廉價、尺寸限制使得一般的天線如：螺旋天線、喇叭天線、反射面天線等都不合適，廉價、剖面低、重量輕、體積小、易共形、易制作的微帶天線成為更好的選擇。微帶天線又稱為印刷振子或印刷偶極子是微帶天線中除了微帶貼片外的又一類微帶輻射元。對微帶天線的主要封裝方式就是平面介質加蓋。因此封裝特性考察的主要內 容就是不同形狀、不同厚度、不同介電常數的介質平面對于微帶天線性能的影響，或者進一步地考慮兩層以上介質的平面封裝模型。為了保持接收信號的穩定，終端功率控制方案也是一項關鍵技術。
三、射頻識別系統的分類
1.按作用距離的遠近來分類
（1）密耦合。具有很小作用距離的射頻識別系統。典型的范圍從0 到1cm這種系統稱為密耦合系統，即緊密耦合系統。必須把應答器插入讀寫器中，或者放置在讀寫器為此設定的表面上。
（2）遙耦合。把寫和讀的作用距離1cm至1m的系統稱作遙耦合系統。所有遙耦合系統在讀寫器和應答器之間都是電感磁耦合。遙耦合中又分為近耦合（典型距離為15cm）和遠耦合（大約距離為1m）。
（3）遠距離系統。遠距離系統典型的作用距離是從1m到10m，個別的系統也有更遠的作用距離。所有遠距離系統都是在微波范圍內用電磁波工作的，發送頻率通常為2.45GHz。
2.按系統的性能分類
按數據載體的存儲能力、處理速度、作用距離和密碼功能等分類，射頻識別 系統可從低檔到高檔構成整個譜系。
3.射頻識別系統協議和頻率
對射頻識別系統來說，最主要的頻率在0～135kHz以及ISM（Industrial-Scientific-Medical）頻率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、2.45GHz、5.8GHz和24.125GHz。
頻率13.553MHz～13.567MHz 處于短波范圍，在這個頻率范圍內的傳播條件允許晝夜橫貫大陸聯系。該頻率范圍的使用者是不同類別的無線電服務機構，例如新聞機構和電信機構。在這個頻率范圍內，除了電感射頻識別系統，其他的ISM應用有遙控系統、遠距離控制模型系統、演示無線電設備和傳呼機。
四、RFID系統的工作原理
電子標簽進入磁場后，如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號就能憑借感應電流所獲得能量發出存儲在芯片中的產品信息（無源標簽或被動標簽）或者主動發送某一頻率信號（有源標簽或主動標簽）閱讀器讀取信息并解碼后，送RFID系統的識讀過程。閱讀器將設定數據的無線電載波信號經過發射天線向外發射。當射頻標簽進入發射天線的工作區時，射頻標簽被激活后即將自身信息代碼經天線發射出去。系統的接收天線接收到射頻標簽發出的載波信號，經天線的調制器傳給讀寫器，讀寫器對接收到的信號進行解調、解碼，送后臺電腦控制器。計算機控制器根據邏輯運算判斷射頻標簽的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構的動作。從而完成有關信息查詢、統計、管理等功能。RFID可以極快的速度在閱讀器和電子標簽之間采集和交換數據：具有智能讀寫及加密通信的能力，唯一性密碼，極強的信息保密性，這對于軍隊保密等要求準確、快速、安全、可控提供了切實可行的技術途徑。無論我們使用的各類系統、收發公文處于任何環節，相關人員都可以實時掌握其信息和狀態。
五、RFID技術身份識別系統認證協議設計
無線射頻技術的安全性至關重要，因此讀卡器和電子標簽之間的認證流程和通信安全性需要特別設計，本文采取的認證機制運用了讀卡器和標簽的互相認證。在這種認證機制中，讀卡器與電子標簽卡在出廠設置時都會存儲一個公共的認證密鑰K，并認為這個公鑰是安全的，此公鑰用于計算隨機通信密鑰，每次通信交易的密鑰都會有所區別，無法被其他設備所復制。
鑒別機制的執行過程如下：
（1）讀卡器向射頻卡發送認證請求命令。
（2）信息卡返回初步認證數據。
（3）讀卡器接收響應后，產生隨機數A并且和公共密鑰K加密運算用形成公鑰信息發送給射頻卡。
（4）信息卡接收到讀卡器的公鑰與已有的公鑰比較，相同則解密隨機數A并產生隨機數B，用公共密鑰和B進行加密形成二次認證數據發送給讀卡器；不相同則認證失敗。
（5）讀卡器成功接收后將接收的二次驗證信息利用隨機數B運算產生的數據再一次發送給信息卡，并用公共密鑰解密，解析出隨機數A′并與之前的隨機數A對比，相同則認證成功；否則認證失敗。
結論
RFID射頻識別是一種非接觸式的新型認證技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。作為身份認證技術非常合適，以后會在更多的領域得到應用推廣。
參考文獻
[1] 楊慶霞，劉哲.射頻識別（RFID）技術趨勢與展望[J].學術理論與探索，2013（04）：23.
[2] 馮新亮，顧偉.解析無線射頻（RFID）技術[J].學術理論與探索，2012（06）：15.
【關鍵詞】射頻識別；電力；數據采集
引言
射頻識別技術是在20世紀40年代隨著雷達技術的改進和應用而產生的，它通過無線射頻方式獲取物體的相關數據，并對物體進行識別，無需與被識別物體直接接觸，即可完成信息的輸入和處理，能快速、實時、準確地采集和處理信息[1]。
電力作為一種重要的能源在社會生活和生產中發揮著重要的作用，絕大多數的家用電器和生產設備都依賴電力運行。一旦電力設備出現故障或事故，輕則給一定區域內人們的日常生活和生產帶來不便，重則使人們的生活和生產陷入癱瘓，造成嚴重的經濟損失，所以有必要采取先進的技術來保障電力設備的安全、可靠運行。
1.射頻識別技術在電力領域的應用
射頻識別技術作為一項新的識別技術，具有其他以往識別技術所不具有的優點，所以倍受科研人員的關注，并將其應用于電力領域的各個方面，用以提高電力系統安全運行的可靠性。
1.1電力設備巡檢
電力設備由于長期暴露在大自然之中，不僅承受正常機械載荷和電力負荷的作用，而且還經受污穢、雷擊、強風、鳥害等外力侵害。多種因素將會促使設備老化、疲勞、氧化和腐蝕，如不及時發現和消除，就可能會發展成為各種故障，對電力系統的安全和穩定構成威脅，所以有必要對電力設備進行巡檢。王越等[2]提出了一種能實時傳送巡檢數據的變電站巡檢方案，實施過程是將具有不同編號的RFID射頻標簽安裝在需要巡檢的作業地點上，巡檢人員按系統生成的巡檢路線到達現場，巡檢人員手持內置有RFID讀寫器模塊和GPRS通信模塊的便攜式數據采集器與作業點的RFID射頻標簽通信，在PDA上即顯示出該區域下的對應需要檢查的設備，巡檢人員可對設備進行檢查，并將檢查結果以簡單的形式錄入PDA上的嵌入式數據庫，并將巡檢數據通過GPRS實時上傳至中心服務器。該系統有效地解決了人員到位困難和巡檢數據不及時等問題，實現了變電站巡檢管理的信息化和規范化。
1.2電力設備標識化管理
楊勝春等[3]提出了一種利用射頻識別技術與計算機數據庫管理技術結合，實現對電力企業中人員和設備智能安全管理的新的解決方案。當攜帶標識卡的人員和機動設備通過現場專用處理傳輸分站區域時，標識卡立即發射出具有代表身份特征的射頻信號，經目標識別器接收并通過專用處理傳輸分站發送到管理中心站。使管理人員能及時準確的查詢各種信息，方便作業人員和設備的調度與管理，提高和優化電廠的整體管理水平。
1.3電力設備動態缺陷管理
為了更好地利用電力設備狀態數據和防止電力設備缺陷管理中的疏漏，張龍斌等[4]提出了基于RFID的電力設備動態缺陷管理系統。該系統中用RFID標簽標識設備，并隨著設備的使用逐漸產生動態信息，從而在環境各異的現場實現對檢修設備操作快捷、安全的目的。通過該系統的使用可以規范設備缺陷的管理，降低事故發生率。
1.4電力系統安全作業
電力系統具有設備種類繁多、操作項目繁雜、工作地點分布廣泛、工作條件不一的特點,從而導致人為的錯誤操作,惡性事故屢有發生,給生產和人們生活造成巨大危害,其社會影響、經濟損失是難以計算的，為了防止對電力設備操作中的疏漏，袁瑤等[5]設計了一種用于確保電力系統作業安全的硬件防護裝置。結果通過USB接口輸入主計算機兩票系統數據庫。系統為軟、硬件結合的網絡化管理系統，采用RFID技術和J2EE架構的有機結合，為電力兩票管理提供了高效的基礎數據。同時，RFID的非接觸、可同時讀多卡等特性，為系統管理環節提供安全、便捷、準確、實時的信息，從根本上降低事故發生率。
1.5防止竊電
竊電問題是各供電企業普遍面臨的問題，電力用戶點多面廣，涉及千家萬戶，計量裝置安裝分散，在竊電嚴重的地區需要投入大量的人力物力，對如何避免竊電關系到供電企業的切身利益和供電安全問題。李大勇等[6]提出了一種基于射頻技術的防竊電開箱記錄儀，該裝置包括安裝在電表箱內部的具有存儲功能的電子鎖（基于無線射頻技術）、作為電子鎖鑰匙的射頻卡和布置在控制室的發卡機、控制中心服務器及相關的配套軟件。利用射頻卡可以實現無接觸開啟電表箱，電子鎖則記錄相應的開箱時間、開箱方式、用戶信息。利用采集卡收集電子鎖存儲的開箱信息，上傳至控制中心服務器，可以對開箱記錄進行查看，并且可以利用風險分析軟件對開箱數據處理，分析得到各個表箱存在的竊電風險程度，提醒工作人員采取相應的措施。
2.結束語
射頻識別技術雖然在電力領域的各個方面得到了應用，但仍處在起步階段，需要我們投入更多的精力對其進行研究，以便解決其在技術標準上的不統一及成本高等問題，利用射頻技術具有抗污染能力強、容量大及可同時識別多個標簽等眾多的優勢，來保證電力系統的安全運行。
參考文獻
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[2]王越,麻賽軍.基于RFID的變電站巡檢系統[J].四川電力技術,2010,33(2):77～79
[3]楊勝春,姚學武,文孝強.基于RFID技術的電力企業人員及設備智能安全管理系統[J].東北電力大學學報,2007,27(6):54～56
[4]張龍斌,袁瑤,趙夢巖等.基于RFID的電力設備動態缺陷管理系統的設計[J].長春工程學院學報,2010,11(2):76～78
關鍵詞：rfid；rfid技術；rfid應用
1 rfid技術概述
射頻識別（radio frequency identification，以下簡稱rfid）亦稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術。rfid技術越來越受到人們的重視，在我國，rfid技術在工廠生產、鐵路運營、倉儲物流、貴重品貿易、身份識別等領域得到長足發展，已經有相當成熟的應用。[4]
rfid技術的技術原理是利用感應識別特定的電子標簽（rfid tags）發出的無線電波特定頻段的能量，或由電子標簽主動發送某一頻率的信號，進行非接觸式雙向通信，完成目標識別和數據交換目的的自動識別技術，而不需要識別系統（一般是rfid閱讀器）與電子標簽之間建立機械或光學接觸。[5] rfid技術可應用的領域十分廣泛，可以說，在物聯網的概念中，rfid技術被看作是繼互聯網和移動通信兩大技術之后的第三大技術。
rfid系統組成包括硬件和軟件。其中硬件主要包括電子標簽、閱讀器（reader）、計算機、網絡設備；軟件主要包括應用軟件、嵌入式軟件（又稱中間件）、數據庫系統。
2 rfid和其他識別技術的比較
rfid技術和條形碼等其他識別技術相比，有以下幾個特點：遠距離讀寫，存儲量大，可重復使用。使用壽命長。可以同時識別多個標簽。形狀不受限制。耐環境變化，保養方便。數據安全。
3 rfid應用時的制約因素
rfid技術目前尚在托盤標簽而未達到單品標簽的階段，原因之一就是成本。第二個制約因素是安全問題。第三個問題在于標準和頻段的不統一。
總而言之，由于受到技術水平和標準問題的限制，rfid技術目前尚在部分行業得以應用，未能建立完整的產業鏈，而在超級市場等零售業界，更只是在實施試點項目，未能形成普遍的氣候。
4 rfid系統優勢
rfid標簽全面取代條形碼后，能帶來更多的便利、快捷、創新和利潤。首先是能大大減少人工計費的失誤，將現有的計費系統耗時減少1/2到2/3，減少商品非預期性損失等，能給顧客和零售商均帶來極大的便利。
5 現有條形碼系統存在的問題
1）條碼條形碼是"可視技術"，掃描器必須人為操作，只能接收它視野范圍內的條碼條形碼。
2）條形碼的數據不能更改。
3）條形碼對完整性有較高要求。
4）條形碼只能識別生產者和產品，并不能辨認具體的商品，
5）條形碼雖然只存儲了少量數據，但這些數據卻是未經過編碼的，識別碼是全球通用，因此數據保密性和安全性還是有一些欠缺。
而以上這種種問題，使用基于無線射頻識別（rfid）的超市購物自動計費系統則可以一一解決。
6 rfid技術的實現
根據前文所述可以通過設計rfid通道、閱讀器勘誤（中間層）和自動計費系統來實現。
1）rfid通道
rfid閱讀器通道，簡稱rfid通道。它將閱讀器固定在收銀臺附近的三個位置，從不同的位置對購物車進行計費。其設計如圖1所示。
2）閱讀器勘誤（中間層）
每個通道架設三臺閱讀器，分設左右兩邊，而位置亦是高中低三個位置，便于從不同角度來獲取rfid標簽的信號。通過一個控制器使用tdma技術，控制三個閱讀器分時讀取購物車上的rfid標簽發出的經過編碼的信息，一方面實現三個閱讀器在不同時間接收信號，以保證閱讀器不會互相干擾，另一方面實現防碰撞功能，即每個閱讀器可在短時間內的不同時刻讀取不同rfid標簽上的信息，使所以在范圍內的商品rfid標簽在通過通道的時候全被讀取。
3）自動計費系統
自動計費系統連接物聯網和超市內部的數據庫，待系統根據清單上各種商品的代碼連接數據庫建立帳單視圖并顯示到顯示屏中后，顧客可在顯示器屏幕上見到清單，并可選擇是將信用卡（銀聯卡）插入卡槽，還是在現金放置口中放入現金，進行付費。付費完成后系統將控制通道末端的閘門開放，顧客可將購物車推離通道，系統將自動修改庫存相關信息。
7 rfid技術的應用
進入21世紀后更是因為其定位追蹤及數據交互方面的優勢，rfid技術越來越受到人們的重視，在我國，rfid已經在生產及包裝業、產品倉儲中、配送中心、門禁管理中、產品防偽中、制造業中、生產物流實驗系統等廣泛應用，相信在不久的將來rfid技術的應用會越來越廣泛。
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組成部分有：
應答器：由天線，耦合元件及芯片組成，一般來說都是用標簽作為應答器，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。閱讀器：由天線，耦合元件，芯片組成，讀取標簽信息的設備，可設計為手持式rfid讀寫器或固定式讀寫器。應用軟件系統 ：是應用層軟件，主要是把收集的數據進一步處理，并為人們所使用。射頻識別技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：射頻識別技術射頻卡分類
引言
射頻識別技術(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術方面的具體應用與發展。該項技術的基本思想是，通過采用一些先進的技術手段，實現人們對各類物體或設備(人員、物品)在不同狀態(移動、靜止或惡劣環境)下的自動識別和管理。
目前，應用最廣泛的自動識別技術大致可以分為光學技術和無線電技術兩個方面。本文主要介紹自動識別技術在無線電技術方面的應用。
1射頻識別技術簡介
20世紀80年代，由于大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術。
射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。
典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。
射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。
在多數RFID系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2射頻識別技術的分類
射頻識別技術主要按以下四種方式分類。
(1)工作頻率
根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監控、高速公路收費等系統。
(2)射頻卡
根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無源
射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發射功率大。
(4)調制方式
根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。
目前使用的多數系統中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。
3國際射頻識別技術發展狀況
射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術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領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。
據有關權威數據顯示，射頻識別產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術具有廣闊的市場前景。
4射頻識別技術在我國的發展
我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。
目前，我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。
4.1安全防護領域
(1)門禁保安
將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。
公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。
(2)汽車防盜
這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號，汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。
另一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發報警裝置。
(3)電子物品監視系統
電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。
4.2商品生產銷售領域
(1)生產線自動化
用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視，提高生產率，改進生產方式，節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。
用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。
(2)倉儲管理
將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。
(3)產品防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。
(4)RFID卡收費
國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易。現金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。
4.3管理與數據統計領域
(1)畜牧管理
該領域的發展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。
(2)運動計時
在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間，不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。
RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時，每個參賽選手將會有一個準確的結果。
4.4交通運輸領域
(1)高速公路自動收費及交通管理
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常快，而高速公路收費卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預計在未來10年內，高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。
在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導，提高道路的利用率，深挖現有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。
(2)火車和貨運集裝箱的識別
在火車運營中，使用RFID系統很大的優勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據，能夠得到火車的身份、監控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。
目前，射頻自動識別系統的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯網啟用車次車號自動識別系統，為自備車企業、合資鐵路和地方鐵路實現信息化智能運輸管理提供了重要良機。
關鍵詞：射頻識別 電力 設備巡檢 數據采集
1、引言
電力設備巡檢是電力行業的日常工作，關系到電力系統能否安全、可靠的運行，直接影響到一定區域人們的生活和生產，而傳統的采用人工巡檢、手工紙介質記錄的巡檢方法存在很多人為因素，且不便于查詢、管理。
本文總結了采用RFID技術在電力方面的應用，并了解了射頻識別技術在非電行業的應用，借鑒其經驗，以便能更好的用于電力系統。
2、RFID在電力行業中的應用
隨著社會的發展，現代化程度的不斷提高，電力已經作為一種重要的能源在社會生活和生產中發揮著越來越重要的作用，絕大多數的家用電器和生產設備都依賴電力運行。一旦電力設備出現故障和事故，輕則給一定區域內人們的日常生活和生產帶來不便，重則使人們的生活和生產陷入癱瘓，造成嚴重的經濟損失。所以有必要采取先進的技術來保障電力設備的安全、可靠運行。
2.1 RFID技術在電力設備巡檢中的應用
柯偉提出了一種結合射頻識別技術和計算機信息管理技術的巡檢作業管理方法。巡檢系統由需要巡檢的現場設備及射頻標簽、便攜式數據采集器（掌上電腦+識讀器）和管理數據的設備巡檢系統等組成，通過無線網絡架構，提高了電力設備巡檢的效率和質量。具體流程是在巡檢員出巡時，巡檢記錄儀讀取射頻標簽的ID號，并將巡檢點的卡號和到達巡檢點的時間信息一并保存在設備中。
王越等提出了一種能實時傳送巡檢數據的變電站巡檢方案，該方案采用內置有RFID讀寫器和GPRS模塊的便攜式數據采集器，當巡檢人員對設備進行檢查時，將檢查結果以簡單的形式錄入數據采集器內的嵌入式數據庫，并將巡檢數據通過GPRS實時上傳至中心服務器。
2.2 電力設備標識化管理
楊孝華等闡述了RFID技術在電纜管道中的應用方案，該系統包括地標信息點、手持定位讀寫設備、管線管理系統和管線GIS系統四部分。將與相應的管線資料（如施工時間、位置、閥門數量、口徑和控制方向等信息）對應的特制無源電子標簽埋在需要定位的管線附近，當需要定位特定管線時，通過手持定位讀寫設備讀取地標信息點的ID碼，同時顯示被定位設備的相關信息。
2.3 電力監測
韓磊介紹了利用RFID技術和計算機數據管理技術開發的一種電力物資管理的新途徑。工作人員每次對桿塔進行維護后，用隨身攜帶的手持式讀寫器把相關維護信息寫入標簽。按期指派直升飛機對桿塔進行巡檢，尤其是在發生雪災等重大災情后陸地狀況十分惡劣時，空中監測是必然措施，飛機上的閱讀器對桿塔進行身份識別，取得電線桿塔的具體信息，返回后通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標簽信息被傳送到計算機管理中心進行下一步處理。
2.4 電力設備動態缺陷管理
張龍斌等提出了基于RFID的電力設備動態缺陷管理系統。該系統中用RFID標簽標識設備，并隨著設備的使用逐漸產生動態信息，從而在環境各異的現場實現對檢修設備操作快捷、安全的目的。
3、RFID技術在其他行業的應用
3.1 礦產領域
李雪連等介紹了利用射頻識別技術（RFID）、地理信息系統（GIS）技術和網絡技術開發出的煤礦安全生產可視化監控系統。該系統將射頻標簽安裝在移動的載體（人或機車）上，閱讀器安裝在固定的載體（井下坑道、作業面的交叉道口等）上，閱讀器及各種傳感器或基站聯至井上 GIS 可視監控平臺，可以實現機車和人員的可視化定位跟蹤管理，并可對各種危險因素的狀態及發展變化進行實時監控、分析、預警，實現有效的礦井安全管理、災害預警及搶險救災。
3.2 產品質量追溯
施亮等提出了采用瀏覽器/服務器模式的結構體系，采用RFID技術構建的肉牛養殖可追溯系統。肉牛入場時，飼養員將根據每頭牛的初始信息，使用固定讀寫器統一對牛耳標（射頻標簽）寫入信息（如按系統預設自動生成的肉牛唯一標識號、肉牛的原產地信息、免疫信息和治療記錄等肉牛個體信息）。
3.3 資產管理
劉芳等提出了將RFID技術運用于設備管理的方案，主要由電子標簽、固定式閱讀器、手持式閱讀器、計算機應用軟件系統四部分組成。把射頻標簽安裝在設備的表面或內部，當設備進入閱讀器天線識別范圍內時，即固定式閱讀器或手持式閱讀器自動以無接觸的方式讀取標簽中的設備信息，通過網絡將設備信息上傳至設備管理數據庫服務器進行處理。
4、結語
RFID技術在電力行業中主要用在設備的巡檢方面，而在其他方面的應用則相對薄弱，因此有必要借鑒RFID技術在其他行業中應用的成功經驗，如利用固定式閱讀器和移動式閱讀器相結合的方式實現人員、車輛等移動物體的定位；還可以為電力設備建立電子檔案，這樣不僅方便設備的管理，也可以為設備質量的追溯提供資料；采用現在非常流行的瀏覽器/服務器模式可以及時更新數據，并且可以方面管理人員查看相關信息等等。這樣RFID技術在電力方面的應用將得到進一步的發展。
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【關鍵詞】射頻識別 NFC SIMpass RF-SIM eNFC
1 引言
手機支付,即通過手機實現付款的交易方式。根據用戶使用場景的不同,手機支付分為手機遠程支付和手機現場刷卡支付。遠程支付指通過WEB、WAP、SMS、IVR等方式接入實現遠距離的交易過程;現場刷卡支付指用戶將手機貼近支付的POS機(銷售受理終端),即可實現快捷的交易支付。
遠程支付的技術實現比較成熟,業務形態靈活多樣,目前已具備一定的市場交易規模。然而,遠程支付限于交易時間和交易地點的約束,決定了它無法取代傳統的現場交易方式,未來手機現場刷卡支付將融遠程支付的便捷性于傳統現場交易場景中,并逐漸取代傳統的現場支付形式。現場刷卡支付的市場潛力深不可測,已成為全球運營商、銀行、商家和用戶關注的焦點。
現場刷卡支付的技術實現包括紅外線、藍牙、射頻識別三種方式,藍牙需要用戶主動地開啟設備,紅外線需要用戶對準視角,操作流程復雜不易用,基于射頻識別技術(RFID)的手機現場刷卡支付在易用性、安全性、可靠性等方面都優于前兩者,成為當前手機現場刷卡支付的主要實現方式。本文將重點就RFID實現手機現場刷卡支付的解決方案進行分析。
2 手機刷卡支付現狀
2.1 國外
目前手機刷卡支付處于領先地位的是日本,通過配置了支付功能的手機終端就可以進行機場登機驗證、門禁、交通一卡通、各種支付卡等服務。2008年,日本手機支付用戶占總人口的38.5%,手機支付市場規模達到47.3億元人民幣。
韓國在手機刷卡支付方面僅次于日本。2003年,韓國三大運營商開通基于紅外技術的移動支付業務;2006年,韓國三大運營商通過與銀行合作來開展基于射頻識別技術的手機刷卡支付業務;2009年一年,手機支付交易額已達到1.8萬億韓元。
在歐洲,2007年底英國的O2與信用卡發行商Barclaycard、諾基亞和VisaEurope等合作推出手機錢包業務,主要用于乘坐公共交通工具、買報紙時的小額支付。
2.2 國內
2008年初,中國移動選定湖南、重慶、廣州進行了手機刷卡支付業務的試點,在2010年2月正式推出通過現場手機刷卡實現支付的手機錢包業務。
中國聯通和中國電信也積極跟進,并于2009年在上海等地試點手機刷卡支付業務。2010年3月,中國電信在福建、廣東等省份正式開展、運作手機刷卡支付業務。
3 實現原理
射頻識別系統主要由電子標簽、讀寫器、天線組成,具體結構如圖1:
圖1 RFID系統基本工作原理圖
電子標簽由耦合元件和芯片組成,具有惟一的電子編碼,根據工作模式的不同分為無源標簽和有源標簽。無源標簽通過讀寫器的電磁場感應獲取能量(通過天線產生感應電壓對存儲電容充電),當電能積累到一定程度后標簽芯片開始工作;有源標簽通過電池提供能量,在電池更換前一直通過設定頻段向外發送信息。
讀寫器是用于讀取或寫入標簽信息的設備,可通過無接觸方式讀取并識別在有效感應距離內的電子標簽中所保存的數據,并根據設計的應用指令將所讀取的數據信息傳送到電腦或服務器側請求處理。
4 解決方案
目前,非接觸刷卡方式的手機支付實現方案主要有三種:SIMpass、RF-SIM和eNFC技術。
4.1 SIMpass方案
SIMpass是一種基于雙界面技術的解決方案,將傳統的接觸式SIM卡和支持非接觸式支付的射頻卡封裝在一個標準形狀的卡片中。其中,SIMpass的接觸接口符合ISO 7816標準,非接觸接口符合ISO 14443標準。
SIMpass的非接觸式采用13.56MHz頻率,由于頻率較低,不利于天線的小型化設計,射頻天線必須使用外置:一種是采用外置線圈(天線)方式,具體由平面天線線圈、延長柄、觸點組成。該方案成本低廉,但不能應用于后蓋與電池一體的手機終端。一種是采用修改手機終端硬件方式,在手機上增加射頻天線,實現天線與手機的一體化。第一種天線連接方案成本小,線圈易損壞,硬件連接不穩定,可靠性較差;第二種天線連接方案成本大,硬件穩定性、可靠性相對第一種方案有所改善。
4.2 NFC方案
NFC技術是由Philips、Nokia和Sony主推的一種融合了非接觸式射頻識別及互聯技術的近距離無線通信技術。NFC技術基于ISO/IEC18092、ISO/IEC2148,同時又兼容ISO14443A標準。
NFC主要由三部分組成: NFC控制器、天線和安全單元。根據應用需求的不同,安全單元具體可以通過SIM卡、SD卡或其它卡片來承載實現。
圖2 NFC方案原理結構圖
(1)安全芯片采用SD智能卡的解決方案
SD卡本身屬于存儲卡范圍,該解決方案中,需要在SD卡中內嵌安全模塊(類似智能卡的安全芯片等),實現對SD卡上的應用的管理。傳統的SD存儲卡里,SD控制芯片只連接閃存,無法再外接一個安全模塊;該解決方案需要重新設計SD卡,使得SD安全控制器可以同時連接閃存模塊和安全模塊,實現同步的讀寫訪問。
(2)安全芯片采用SIM卡的解決方案
基于SIM卡的NFC實現方案迎合了電信運營商的需求,但是當通過SIM卡的C4、C8 兩個引腳實現SIM卡與NFC控制器的連接時,會出現與SIMpass技術相同的顧慮,不利于長遠發展。
(3)安全芯片采用增強型NFC(eNFC)的解決方案
由Gemalto公司提出的基于C6引腳的單線連接方案(SWP)解決了SIM卡與NFC控制器連接的C4、C8管腳占用問題。SIM卡最先使用的非揮發存儲器EEPROM,擦除和寫入都需要較高的編程電壓(通常在12V～20V),通過C6引腳引入該編程電壓。隨著半導體工藝和芯片設計技術的進步,現有的SIM卡都采用芯片內部自帶電荷泵電路,由VCC電源泵出非揮發存儲器需要的編程高壓,所以VPP 的電壓已經不再需要由外部加入C6管腳引入。該解決方案被稱為增強型NFC技術(eNFC)。
4.3 RF-SIM方案
RF-SIM卡是雙界面智能卡(RFID卡和SIM卡)技術向手機領域滲透的產品,是一種新的手機SIM卡。RF-SIM卡將普通SIM卡的移動通信功能模塊、微型射頻模塊集成在一起,工作頻率是2.4GHz,高頻段波長短,利于小型化,可通過內置的天線與外部設備通訊,通信距離可在10cm～500cm之間自動調整。
RF-SIM卡是一種有源標簽,標簽工作時需要由電池提供能量,并定時主動以一定的頻率向外發送信息;當電池沒電時,標簽不能進行正常工作。
4.4 對比分析
衡量RFID系統性能的重要指標包括:工作距離,讀寫速度,穩定性和可靠性,成本和兼容性。這些性能指標與通信協議、射頻選擇、天線和電磁特性、射頻系統設計和物理實現等因素有直接關系,手機支付的手機現場刷卡方式實現需要綜合考慮以上因素,表1將主要從這些方面就各種解決方案進行對比分析:
由表1可知,
(1)SIMpass方案占用了規劃為大容量SIM卡高速接口的C4、C8管腳,與SIM卡的未來發展沖突,從長遠角度看,SIMpass方案不適合發展。
讀寫速度的快慢影響手機刷卡支付的交易處理時間,速度越高,交互時間越短,安全性和可靠性越高。從這個角度看,SIMpass方案表現較差。
SIMpass簡易天線方案成本最小,短期推廣最容易;但是簡易天線在穩定性方面較差,用戶拆后蓋換電池操作可能會使得天線折斷,影響正常使用。考慮因此產生的投訴和用戶抵觸情緒對推廣帶來的影響,不建議采用該方案。
SIMpass改造終端方案需要定制手機終端,成本與eNFC方案接近。
鑒于此,不建議采用SIMpass方案。
(2)目前RF-SIM方案成本小,看似最理想的方案,其實并非如此。
工作距離是射頻系統的最重要的因素。對手機刷卡支付來說,感應距離越短,越能保證數據在交互中的安全和可靠。而影響感應距離的主要因素是標簽的工作頻段,從這個角度看,RF-SIM方案不適合手機刷卡支付的場景需求。
RF-SIM方案通過控制信號強度、利用輻射信號不一致的特性結合陣列天線和圖譜識別等技術將工作距離控制在5cm內,信號的不穩定會給支付過程帶來影響。
2.4GHz屬于全球通用頻段,支持藍牙、WiFi、Zigbee、UWB等設備,甚至微波爐等都會對RF-SIM卡與讀寫器的交互產生干擾。
RF-SIM方案在兼容性上表現較差,目前銀行、銀聯都采用13.56MHz,POS機不兼容。雖然可以通過改良使得POS機同時支持兩個工作頻段,但這種方法需要不停地校正頻點。
RF-SIM采用主動供電模式,即當手機電池沒電時,射頻功能不能正常使用,影響用戶的便捷和安全方面的刷卡支付體驗;另外,在VCC電壓為3.3V、時鐘頻率為4MHz條件下,RF-SIM卡在工作狀態時消耗的電流是18mA,對用戶的手機正常待機使用有影響。
鑒于此,不建議采用RF-SIM方案。
(3)NFC方案中,NFC-SIM卡方案存在C4、C8管腳占用問題,不建議選用;從業推廣維度看,eNFC方案比NFC-SD卡方案更適合。
NFC-SD卡方案的SD卡需要專門設計,成本較高。
eNFC方案可以借助SIM卡空中下載渠道實現空中圈存功能。
銀聯直接找手機終端廠商談合作策略要比運營商去談難一些,運營商獨有的優勢地位是銀聯所不能取代的:
――運營商可以通過定制終端的方式和手機終端廠商合作,兩者之間的資源比較互補,所以容易實現雙贏;
――定制終端的合作可以使運營商加大對用戶手機終端的管控,可以更方便開展各種與手機終端關系比較密切的業務,如合約購機等。
綜上所述,手機刷卡支付的最理想解決方案是基于eNFC的方案。
5 應用條件
(1)用戶手機更換頻率
手機刷卡支付業務涉及到的產業鏈比較長,產業鏈的成熟需要一個較長的過程。從圖3可以看出,目前市場上用戶手機終端更換比較頻繁,相對產業鏈的成熟時間來說,更換周期不算太長。
圖3 用戶手機更換頻率分析
(2)手機終端支持情況
2009年,諾基亞了6216c等5款支持NFC功能的手機,這表示手機終端廠商在跟進手機刷卡支付業務,在手機終端技術方面可以對NFC功能和實現進行支撐。
目前市場上試商用的NFC手機有十幾款(實際已達到商用標準),包括三星、摩托、LG、諾基亞、中興等,預計各手機廠商將陸續推出更多商用的NFC手機。
(3)POS受理環境
截至2009年第三季度末,銀行卡跨行支付系統聯網商戶147.3萬戶,聯網POS機具227.3萬臺。這些POS機只需稍作改良即可供手機刷卡支付使用。從一定程度上說,市場已經為手機刷卡支付造就了一個天然的POS受理環境。
6 結束語
本文通過對各種解決方案的對比分析,充分考慮了目前中國市場環境和產業鏈特點,建議手機刷卡支付業務實現采用eNFC方案。該業務的推廣和成熟離不開銀聯/銀行與運營商的合作,一方做POS機的改良和合作,一方做SIM卡與手機終端的改良和合作,充分發揮各自的優勢,共同搭建并維護手機刷卡支付業務產業鏈,推動中國手機現場刷卡支付業務蓬勃發展。
參考文獻
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【作者簡介】
無線射頻識別技術，英文全稱為Radio Frequency Identification，簡稱為RFID，俗稱電子標簽，是非接觸式自動識別技術的一種，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，實現人們對各類物體或設備在不同狀態下的自動識別和管理。
最簡單的無線射頻識別系統是由標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三部分組成，實際應用中還需要其它硬件和軟件的支持。
無線射頻識別系統的工作原理是一個帶有芯片的小標簽，被安裝在一個微型天線上，接收閱讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送存儲在芯片中的產品信息，或者主動發送某一頻率的信號，閱讀器讀取信息關解碼后，送至中央信息系統進行有關數據的處理。
無線射頻識別技術并不是最近才出現的新技術，在第二次世界大戰中這項技術就被應用于區分聯軍和納粹飛機的敵我辨識系統中。之后，這項技術主要應用于野生動物跟蹤、公路、鐵路收費等有限的領域里，因此鮮為人知。隨著科學技術的飛速發展和社會的進步，物流業的興起和發展，這項技術才從幕后走向了臺前，尤其是全球最大的零售商沃爾瑪公司在2004年宣布，其全球前100家供應商必須在集裝箱托盤上使用這種電子標簽；麥德龍、塔斯科為代表的跨國零售企業也在2005年開始掀起觸及零售物流業供應鏈的熱潮。
目前，在國外，無線射頻識別技術發展迅速，特別是在美國、歐洲各國、新加坡、日本等地，這項技術已被廣泛應用于物流管理、生產流水線自動化、高速公路自動收費、證件防偽、貨物和危險品追蹤管理監控、金融交易、倉儲管理、車輛防盜、醫療照顧等等領域，甚至臺灣把其應用于農業科技中，像蝴蝶蘭生產管理、雞只生產管理、豬只個體識別、花卉拍賣市場等等，來提升其產品的競爭力。在北京舉辦的奧運會，也采用了這項技術，在門票中使用了電子標簽，進行身份的認定和門票的防偽。
隨著通信、計算機和網絡技術的發展，無線射頻識別技術開始在全球的圖書館中逐漸采用。
2 無線射頻識別技術的特點與圖書館智能化管理系統
2.1 無線射頻識別技術特點
在圖書館的傳統業務工作中，條形碼識別技術是一項基礎技術，在讀者證件的管理（識別、使用）、各種文獻的管理（典藏、流通）等方面都有廣泛的應用。在新技術使用之前，由于條形碼技術成熟，價格低廉，在圖書館各項工作中占有絕對優勢。但是在多年的使用過程中也顯露出條形碼技術的局限性，如易磨損，需要經常更換；稍有皺折或破損易拒讀；信息存儲容易少；僅能單一識別，需在數據庫的輔助下，才能得到相關信息；要求近距離接觸；易偽造；最關鍵的是條形碼是“可視技術”，掃描儀是在人的指導下工作，只能接收它視野范圍內的條形碼等等。
無線射頻識別技術則是給圖書館各項業務工作帶來新的契機和創新。以無線射頻識別技術為基礎的電子標簽具有條形碼所不具備的優勢：可以防水、防磁、耐高溫、使用壽命長，能在惡劣環境下工作、讀取范圍大距離遠、數據存儲量大、信息可以多次更改、能夠同時處理多個標簽、可加密、安全性更高、能夠嵌入或附著在不同形狀、類型的物品上甚至可以對標簽附著物進行追蹤定位等等，它與條形碼技術最大的區別就在于不要求看見目標，只要在讀寫器的作用范圍內就可以讀取標簽。
2.2 應用無線射頻識別技術的圖書館智能化管理系統
無線射頻識別技術在圖書館的使用，使文獻加工系統、文獻自助借還系統、館藏清點系統、文獻自動分撿系統等等成為可能，從而帶動了圖書館所有業務工作的改變，使圖書館管理系統更加人性化、智能化。圖書館的各類文獻要實現智能化管理涉及讀者、文獻、館藏方位三個因素。如何快速準確地幫助讀者找到所需要的文獻；如何在數量龐大的書海中確定文獻的正確館藏位置；如何讓亂架的文獻回歸原來位置等等問題在以前技術條件下簡直就是不可能實現的任務，而有了無線射頻識別系統，這些問題可以迎刃而解。圖書館無線射頻識別系統只要通過無線射頻識別讀者證、無線射頻識別文獻標簽、無線射頻識別書架標簽這三者采用同頻的電子芯片，通過相關設備進行處理，就能實現三者的一體化智能管理
2.2.1 對讀者來說，借閱過程更精簡、快捷，服務功能更全面
利用無線射頻技術大大提高圖書的流通處理速度、圖書借閱率。依據無線射頻技術開發出的自助借還書系統可提供讀者自行進行借還書操作，不再需要館員，只要通過RFID借閱證，就可以自行刷卡進入無人服務的借閱區，并自助完成借還書的程序，從而避免了流通柜臺的擁擠與排隊，也在一定程度上保護了讀者的個人隱私。自動還書箱可讓讀者24小時自行操作還書程序，可打印借閱憑條并取得收據，讀者感覺會很方便。
2.2.2 對圖書館館員來說，工作強度減小了，書架管理更簡易，安保系統更加完善
調查已經使用圖書自助借還系統的圖書館，近50%是通過自助借還系統完成的，極大減輕了工作人員的借還書的工作量。通過使用RFID數字化館員點檢儀，只要簡單沿著書架的方向掃描過去，即可收集到所需信息，從而實現圖書的上架、搜尋、排序、糾錯、剔舊及盤點等作業。還可以對文獻進行自動分撿，通過對各樓層、各書庫甚至各類文獻的分類，極大地減輕了圖書館工作的勞動強度，也縮短了圖書的上架時間。當讀者出入圖書館經過該系統時，如果有圖書被遺漏處理，安全檢測系統將自動發出提醒；RFID標簽監測儀安全系統能對各館藏RFID數字標簽提供有效的實時安全保護，并且不會影響有磁性的多媒體館藏。
3 無線射頻識別技術在國內外圖書館應用實例
在全球，無線射頻識別系統有三家較大公司在研發和推廣：美國保點公司（Checkpoint）、美國明尼蘇達礦業及制造公司（3M）、法國Tagsys公司。無線射頻識別技術作為一項應用到圖書館領域的新興技術，全球已有大大小小300余家圖書館使用，對提升圖書館文獻管理和對外服務水平發揮了顯著作用。目前，在全球范圍內運用較為全面的是新加坡和美國。
新加坡國家圖書館是世界上第一個使用無線射頻識別系統的圖書館。它是利用法國Tagsys公司的整套系統和設備，1996年開始試用，2003年實現屬下23家分館全面使用，其每個公民都可以用其身份證或駕駛證來國立圖書館借閱圖書。整套系統基本實現無線射頻識別系統下的排序、清查、檢索與借還。從2001年7月起，所有流通的圖書都貼有無線電頻率識別標簽，可通過自助出納機器借閱。據悉，該圖書館還與國家郵政系統合作，讀者還書可以直接放入就近的郵箱里，由新加坡郵政進行回收和分揀，并將書通過郵政的配送/投遞系統送回原藏書圖書館。經統計，新加坡國家圖書館全年借閱量增長了30倍，而圖書館工作人員減少2000人，而在成本支出上，不到一年時間就回收了建置成本。
美國德克薩斯州公共圖書館采用美國保點公司（Checkpoint）的無線射頻識別智能圖書館系統。它提供一整套提高圖書館管理效率和加強圖書館安全的技術解決方案。如允許讀者使用圖書館的自助借書亭，簡化借書的過程，所有圖書的電子保安系統可以防止有人未經許可就取走圖書，避免了圖書丟失。內華達州立大學使用無線射頻識別系統，實現圖書清點功能，尤其是閉架書庫的60萬冊藏書，實現無線射頻識別技術定位排架，由電腦控制的機械手存放并索取圖書，實現了圖書的隨機精確定位和查找。
目前在我國國內使用無線射頻識別系統的圖書館還是很少，但是也逐步開展起來了。以深圳圖書館新館為例。深圳圖書館新館在2006年7月開館，引進了無線射頻識別系統，初步實現全館120余萬紙質文獻的智能化管理，利用RFID標簽在館內構造了一個精確的定位系統，讀者從圖書檢索系統中查到一本書，館內的資源設備可以為讀者導航，將讀者指引到該書存放的位置。讀者一卡在手就可自由進出各個借閱室，試開館期間借閱量激增，高峰期接待1.3萬名讀者，而自動借還書系統承擔50%以上的工作量。該館館長說無線射頻識別系統為圖書館行業的發展帶來新的機遇。
4 無線射頻識別技術在圖書館的應用前景分析
雖然無線射頻識別技術具有眾多的優點，也在一定范圍內得到了應用，但在目前的環境條件下，這種技術在圖書館中的應用前景還存在著許多障礙。
4.1 無線射頻識別技術目前存在的問題
4.1.1 標準化問題
國際標準的制定與推行標準化是推動產品在市場上廣泛使用的一條必經之路，而缺乏全球統一的標準已經成為目前阻礙無線射頻識別產業技術進一步發展的關鍵。美國有EPC標準，日本有基于Ucode平臺的UID標準、韓國也制定了自己的國家標準等等，而我國標準向哪一標準接近目前還是個問題。不同的制造商開發出來的卷標通信協議適用的不同的頻率，都有可能造成電子標簽的信息無法讀取等等。
4.1.2 使用安全問題
無線射頻電子標簽的使用安全包括標簽本身的安全及安裝在文獻資源后的使用安全等等。電子標簽被粘貼在文獻內頁，如果讀者本人的素質問題，可能電子標簽會被人為撕掉、割斷，或在標簽上面覆蓋有金屬紙之類，都會對射頻信號造成影響，從而對信息的讀取造成誤差；電子標簽使用后，讀者在圖書館的活動幾乎都是透明的，讀者的個人隱私可能被侵犯的可能性會加大；在圖書館中處處存在的無線射頻發射器可能也會造成對人身的電磁污染及損害；還有廢棄的電子標簽的處理問題等等，都是這種技術使用時要考慮的問題。
4.1.3 使用成本問題
就目前情況來說，無線射頻識別系統無論是它的電子標簽還是天線、閱讀器，它的價格一直居高不下。作為圖書的電子標簽現在它的價格大約為三元人民幣，對于一個館藏一百多萬冊文獻的圖書館來說，若給每冊文獻都安裝電子標簽，就需要三百多萬元，還有每年不斷追加的圖書標簽及相應的各種儀器、設備，這些加起來是一大筆的投入，這對依靠財政撥款的圖書館來說是比較困難的。
4.2 無線射頻識別技術在圖書館的應用前景
應該說，只要克服無線射頻識別技術種種缺點，它在圖書館的應用還是很有前景的。盡快制定出統一的國際標準，形成全球大規模的生產局面，它的成本價格自然就會下降；繼續完善這項技術，盡量減少它在使用上的安全問題，無線射頻識別這項技術會對整個圖書館管理和服務的創新都會起到積極作用。
【關鍵詞】 無線射頻 電子識別 電梯 安全管理
1 技術的相關闡述
無線射頻是通過電磁能量進行數據自動識別和采集的一種技術方式，電磁理論是其主要的技術原理。有解讀器、數據傳輸與處理系統、標簽一同構成了該系統。該技術的主要優點為：可以快速的進行自動識別和掃描；有著較強的抗污染能力，不用擔心灰塵污染和油垢污染等不良環境的威脅。可以長期的被應用，有著較長的應用壽命。它能夠反復讀寫重復應用，并可以按照用戶的不同需要將重要的信息鎖定；還具備較強的穿透性，讀取距離大，而且能夠無障礙閱讀。數據還有著較大的記憶容量，能夠隨時的更改所存儲的信息，具備極高的安全性，能夠加密處理標簽上面的數據。
2 具體的應用情況分析
為了將電梯系統的運行可靠性和安全性提升上來，在設計電梯安全管理系統時可以積極地應用無線射頻電子識別技術，它具備維護保養、應用記錄、電梯檢驗和監督管理等功能。通信系統是利用公共網絡表現出來的。如圖1所示，有數據采集器、上層管理軟件和安全信息卡共同組成了整個電梯安全管理系統。
2.1 分析技術構成
（1）數據采集器：對現場的有關數據進行采集并進行存儲是數據采集器的主要功能所在，此外，向上層管理軟件數據庫里發送這些數據。各個部門需要根據自身的情況選擇合適的采集器。
（2）上層管理軟件：計算機信息管理系統與底層監測終端系統是上層管理軟件中的兩個重要組成部分。監督信息的采集、數據分析、保養維護信息、基本的信息管理是其主要功能。當底層檢測終端所采集到的數據被無線傳輸模塊所接收之后，在集中的通過計算機信息管理系統進行相應的處理，在通過維護單位、物管單位和互聯網絡供主管單位進行實時的查詢和監控。
（3）電子安全信息卡：故障維護信息卡、使用單位信息卡、電梯信息卡和維護保養信息卡是電子安全信息卡的主要構成部分。對電梯的基本信息進行存放是電梯信息卡的主要作用，比如，生產商、品牌型號、產品編號及性能參數等。它通常被安置于電梯的轎廂和基站內部，確保電梯的維修情況可以利用單位的信息卡進行記錄。其中，故障的次數、故障的類別、維修人員和故障的時間都被存儲于故障維修信息卡內。
2.2 總體設計電梯電子安全管理系統
有這樣幾個部分存在于射頻電子識所控制的電梯電子管理系統中：首先，作為電梯信息交換和數據維保的平臺；其次，管理電梯卡的系統；再次，電梯現場作業及日常管理系統。當中，作為電梯維保的信息和數據管理交換平臺，從而將源自于電梯電子標簽的信息收集出來，而且，向著平臺中心處反饋標簽信息。這樣相關工作人員對于電梯的基本信息就可以充分的進行了解和掌握。進而采用合理的解決對策予以處理。通過交換及管理平臺系統整合與存儲電梯維護的數據，主要可以按照這樣幾個步驟進行掌控：電梯維護工作人員掃描電子標簽，將此電子標簽內的信息收集出來，然后有效的錄入和保存相應的信息，電梯數據交換與管理平臺會將收集到的信息進行有效的整合，然后在處理。之后往平臺中心反饋相應的處理結果。將這些操作完成之后，電子標簽就會由電梯監管部門進行監控。然后及時的查詢電梯的維護情況，然后通過數據交換和管理平臺將電梯維護數據反饋到監管部門。
2.3 應用電梯電子監管系統
在反饋或者傳遞電梯維護信息時，無線射頻電子識別技術在其中發揮著重要的作用。保障了電梯的安全性。通過實際調查發現，電子標簽能夠及時便捷的監督電梯運行情況。從而全面的保障電梯的運行安全性。
如果能夠有效的推廣無線射頻電子識別技術，就會將我國電梯系統中所存在的故障問題降到最低。但是，現階段我們國家電梯維護監管凌亂及電梯安全事故頻繁的出現，然而，應用了無線射頻電子識別技術后，能夠有效的找到其中所存在的問題，從而采取有效的方式予以解決。對于監管環節和現場環節內部所存在的問題可以通過電梯電子監管系統進行解決，通過數據統計將電梯出現的問題構建起來，從而將準確的數據依據為后期的應用與維護提供出來，從而盡早的預防電梯中可能出現在的問題。可以更深層次的預知電梯內部所出現的問題，保證電梯維護工作更加順利的被完成。隨著信息化的發展，電梯的安全監管也在不斷被強化，從而更加有效的完成電梯的管控。
3 結語
本文對電梯安全管理系統與無線射頻電子識別技術的有關內容進行了詳細的分析與闡述，從而確保將電梯安全管理同射頻電子識別技術有效的結合到一起，將一套詳盡的電梯安全管理系統構建起來。那么，為了將電梯安全運行的穩定性提升上來，文章通過上文對相關方面的內容進行論述，從而為有關單位及工人員在實際工作中提供一定的幫助作用。
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關鍵字:智能巡檢; 作業指導書; 射頻識別
隨著IT技術綜合應用,帶寬電力通信網絡不斷擴大規模、發展較為完善的通信專網技術,該技術也是帶寬電力生產中的重要支撐網絡技術,它與帶寬電力生產調度網絡有著極密切的聯系。帶寬電力通信網能否安全穩定的運行,是為提高檢修效率和檢修管理水平,運用對射頻識別自動識別技術和移動終端技術的技術現狀及應用情況進行調研,設計并實現了一套基于射頻識別技術的帶寬電力通信檢修系統[1]。物聯網是運用射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、GPRS定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡新型自組織拓撲結構。
1物聯網應用在變電站設備巡視中的基于重要性與穩定性研究
隨著我國國民市場經濟的快速發展,各個行業對電網能源的依賴性也逐漸提高,同時對國家電網中的帶寬電力安全穩定運行提出了新的要求與融合,提出大規模物聯網應用于射頻識別技術與掌上電腦PDA智能采集技術應用等現代通信網絡技術融合與共同實現監測巡視帶寬電力數據的現代化、信息化、規范化[2]。由于科技技術的各種先進的控制、監測設備快速發展應用在智能變電站內。為了進一步加強物聯網應用在變電站的設備巡視及缺陷管理是提高物聯網在變電站的運行管理水平和有效地為評估設備狀態、確定合理的運行方式、及時安排檢修提供可靠、詳細的數據副本技術處理。
2大規模物聯網應用在物聯網應用在變電站設備巡視中的基于發展現狀研究
2.1物聯網應用在設備巡視研究。定期巡視是運行值班員對管轄的物聯網應用在變電站進行設備日常巡視,運行班長定期對管轄下各物聯網應用在變電站進行全面巡視檢查。特殊巡視是在遇到氣溫驟變時,高溫、濃霧、大風、雷雨、洪水、冰雹、降雪和設備過負荷或帶缺陷運行期間及之后,設備發生了事故、障礙或異常,開關切斷過短路故障或有穿越性故障之后,物聯網應用在變電站擔負特別重要的供電任務時所增加的巡視。夜間巡視是主要是在設備重負荷運行或在濃霧、陰雨天氣時進行,巡視的目的主要是檢查設備接頭有無過熱、發紅、大活現象,絕緣子表面有無閃絡、弧光等現象的發生。檢查性巡視是由運行班長、專員或上級有關部門領導組織進行,其目的是為了解設備的運行情況,檢查指導運行人員的工作,并對有疑問的缺陷進行會診分析,這種巡視應形成制度,既要有一定的周期性、靈活性融合設備實際情況隨時組織進行。
2.2物聯網應用在設備巡視主要內容研究。物聯網應用在主變壓器音響、油位、油溫是否正常,外殼是否有清潔,有無滲漏油,瓷套管有無破損,氣體繼電器應充滿油,防爆管有無裂紋,冷卻系統是否正常。物聯網應用在所有變壓器、電壓互感器、電流互感器、油斷路器等充油設備有無滲漏油和瓷套管破損現象。物聯網應用在所有高壓的電氣設備搭接點是否有過熱或放電現象,熔斷器熔管或熔絲是否完好正常。物聯網應用在全站繼電保護裝置、直流充電機、蓄電池組、通信和自動化系統、防誤閉鎖裝置以及全站工作照明系統和事故照明系統是否正常。
2.3阻礙物聯網應用在變電設備巡視質量研究。規章制度的執行力不夠。很多規章制度只是掛在墻上或存在文件里,并沒有逐條落實,因此習慣性違章時有發生。巡視路線不清晰。物聯網應用在巡視路線圖指定的不合理,極易造成巡視設備不到位。同時由于物聯網應用在變電站改擴建,設備技術改造和新設備投運沒有及時修訂巡視路線圖以及設備場地巡視路線標志脫落,方向指示不明都會造成設備漏巡。巡視設備時重點不突出。物聯網應用在變電站內設備眾多,占地面積大,巡視時間長。每次巡視都執行相同的內容而不根據設備的運行情況、負荷情況、天氣情況而調整巡視重點。這樣降低了運行人員對設備某些細小變化的判斷和反應,從而大大降低巡視時發現缺陷的幾率,例如夜間的熄燈夜巡,比白天更容易發現接頭發熱、絕緣放電等現象。思想認識不足,責任心不強。物聯網應用在運行人員對設備巡視的重要性沒有充分的認識。對每次巡視檢查就是例行公事,久而久之就產生了厭倦思想。應該發現的問題也就發現不了。有的運行人員為了省事有意抄近路縮短巡視路線,漏掉一些設備巡視,特別是在高溫、寒冷、大風的天氣。技術素質需提高。隨著我們的帶寬電力事業的飛速發展,不斷有新技術和新設備投入運行。同時不斷有新人加入到工作中,因此,對員工的技術培訓工作非常迫切。實踐證明技術素質高運行經驗豐富的人巡視設備時發現缺陷的幾率高。而新參加工作和運行經驗低的人發現設備缺陷的幾率低。人員的生理狀況以及心理和精神狀態等因素都會影響巡視設備的效果。如感冒時嗅覺不靈敏,設備故障時發出的焦味不能發覺。還有巡視時精神不集中,不能仔細的觀察設備的每一個部位,并運用聽、聞、看的方法發現設備故障。
3大規模物聯網中的基于射頻識別技術應用研究
射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術,射頻識別技術是一項利用射頻信號運用空間耦合實現無接觸信息傳遞并運用所傳遞的信息達到識別目的的技術。電子標簽是由耦合原件及芯片組成,每個標簽具有唯一的電子編碼,附著在設備上標識目標對象；讀取器是讀取標簽信息的設備,一般采用手持式。射頻識別標識系統將特殊的信息編碼寫入電子標簽,標簽被粘貼在需要識別的資料上。當電子標簽進入磁場區域后,接收的讀取器發出信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息或者主動發送某一頻率的信號;讀取器讀取信息并譯碼后,送至中央信息采集系統進行相關處理,實際應用中往往還需要其他軟硬件的支持。
4大規模智能物聯網應用中的基于變電站巡視系統信息數據庫應用研究
巡視系統的信息數據庫的建立采用目前在數據庫市場上占有主要份額的Oracle數據庫作為數據服務的主要工具。首先將每個物聯網應用在變電站的每個單元的每臺設備均賦予一個ID號作為身份識別象征,這個ID號不可以共用,具有唯一性。由運行人員運用終端機訪問巡視管理系統,提前在系統中定義巡檢性質和巡視模板,包括正常巡視、夜間巡視、特殊天氣巡視等巡視任務。巡視模版中應包括各站的設備,并可以運用PDA識別,同時掃描至相關設備時,PDA能體現相關設備的ID號和其它基礎信息,巡視當天根據要開展的巡視類型在巡視系統管理網絡下載巡視任務,包括物聯網應用在變電站設備巡視順序、設備臺帳、巡視項目、巡視人員等內容,巡視人員根據下載內容逐步巡視,運用PDA記錄巡視中發現的缺陷并暫存,帶全部巡視完畢后,將巡視結果運用終端機回傳至巡視管理網絡。
5結束語
變電巡檢系統應用改變帶寬電力巡檢的傳統模式實現信息化技術規范信息采集,建立巡視項目庫和缺陷庫的標準化,為物聯網應用在變電站向實現數字化管理的目標和電網安全運行保障性。
參考文獻:
[1]艾費科(美).數字信號處理實踐方法(第二版).北京:電子工業出版社.
【關鍵詞】射頻識別系統 標簽防碰撞 算法分析
自動化識別系統作為現今高新技術發展中的一種，其在現今生產生活的各個領域都受到了廣泛的重視。自動化識別系統自身也是一個比較豐富的體系項目，條形碼識別系統、光學字符識別系統、生物識別系統、智能卡識別系統以及射頻識別系統。但是在這些眾多的識別系統中，射頻識別系統因其具有效率高、識別距離遠、識別性能強的特點具有比較強的競爭優勢，其應用市場相比其他識別系統領域是比較大的。射頻識別系統本身也是一個比較復雜的系統，其在技術的發展中是從標簽成本應用的成本化、標準化、關鍵技術和具體系統引用等四個方面展開的。尤其在其關鍵技術中，防碰撞技術、安全技術的使用對于整個射頻識別系統應用是否安全、高效具有決定性的意義。
1 射頻識別系統標簽防碰撞算法的介紹
射頻識別系統一般都是由閱讀器、標簽和中央處理器三個部分組成。在射頻識別系統的應用中，安全高效的傳遞數據信息是其主要的工作，同樣這也是此系統數據通信性能的關鍵技術。標簽是射頻識別系統中進行數據存儲和識別和電子應用系統。但是在實際數據識別傳遞的過程中受到諸多方面的干擾，導致數據識別傳遞的質量和效率比較低下。一般概括而言，產生這種現象的原因主要是憑借多種閱讀器和多種標簽存在的外界干擾因素同時占用，這樣就非常容易在數據信息傳遞通道產生碰撞，從而導致數據信息傳遞的質量和效率比較低下。具體而言在射頻識別系統中，標簽的應用一般被分為標簽芯片、射頻接口和天線。標簽碰撞就是多個標簽同時傳遞內容導致相互之間的應答信號受到彼此的干擾無法及時被閱讀器獲取信號，發生標簽碰撞的現象。所以為了解決這一問題，防碰撞算法就產生了，其通過閱讀器防碰撞法和標簽防碰撞法兩種方法有效的解決了數據信息傳遞時的碰撞現象，強化了射頻識別系統的實踐應用。就目前的應用而言，標簽防碰撞算法主要分為ALOHA和二叉樹相關算法。
2 射頻識別系統標簽防碰撞算法介紹分析
2.1 ALOHA標簽防碰撞算法分析
此種防碰撞算法的應用是基法于概率的算法，是射頻識別系統標簽防碰撞方法中應用最為基礎的一種算法，其主要是為了降低數據信息傳遞過程中發生的概率。
2.1.1 純ALOHA算法分析
在具體使用的過程中，如果在某一段時間同時出現多個標簽同時傳遞信息數據的現象，則會發生標簽碰撞，那么閱讀器由于無法及時收到信息指令就會向標簽發出信號，這樣部分標簽停滯發送，等待一段時間之后再次進行標簽數據信息輸送，以此降低標簽碰撞發生的概率。但是此種算法的防碰撞性能比較低，所以其一般很少應用于實際生茶生活。可以通過以下公式進行其性能的演示分析：
S：即為在固定的時間內標簽數據信息傳遞成功的平均次數。
G：固定時間段內向閱讀器發送的總體的數據信息傳遞的請求
由演化得出，純ALOHA算法的吞吐率公式為：
S=Ge-2G，而當G為0.5時，其S能夠達到最大值即為0.184，其最大值明顯的現實這種算法的識別率是比較低的。
2.1.2 時隙ALOHA算法分析
這種算法顧名思義就是將時間分為多個時間段，并且這些時間段之間的分割時間長大于標簽和閱讀器發送和讀取數據時的時間，最重要的是標簽在時隙內進行數據信息的傳遞。
根據純ALOHA算法得出時隙ALOHA算法為：
S=Ge-G，其中當G為1時，時隙的S值達到最大為0.368，此種算法使用的防碰撞概率大大提高，但是此種算法在實際使用過程中比較復雜，所以很少被使用。
2.1.3 動態幀時隙ALOHA算法
此種算法使用是在FSA算法改進的基礎上進行的，其使用的最大優勢就是閱讀器自身能夠動態的調整即將閱讀的時隙數目，并且時隙數目的調整是在幀數的基礎上進行的。具體而言，一般其使用首先是在標簽向閱讀器輸送數據和信息之后，運用此種算法就會在幀內選擇任意選擇一個時隙與閱讀器進行通信，以此進行標簽的識別，然后根據時隙計數器數值進行輸送命令的隨機調整，進行整個命令識別系統的循環。
以上三種ALOHA標簽防碰撞法在實際應用中有著各自的優點和缺點，在射頻識別系統的實際應用中其有著明顯的應用優勢，對于射頻識別系統的發展發揮了重要的作用。
2.2 自適應標簽防碰撞算法分析
這種算法的使用能夠很好的彌補ALOHA算法使用的缺點，此種算法能夠根據具體的識別情況動態的對標簽進行分組和確定，此種算法是一種根據待處理標簽數目即R值變化的循環算法，其使用能夠有效的改善了ALOHA算法在使用過程中根據標簽的數目確定楨長的工作困難。此種算法的具體使用步驟為：
（1）閱讀器首先對在射頻識別系統中的處于待發送的標簽進行初始化。
（2）閱讀器根據標簽的初始化參數選定一組標簽。
（3）閱讀器通過其系統內存在的固定算法對選定的標簽進行再次的識別，然后將這些標簽的識別狀況依次輸出其固定值。
（4）通過固定的參數和調整值根據R值將處于待發送狀態的標簽進行循環處理。（此種算法在開始之初處于待發送處理狀態標簽的數目即R是大于0的，所以在整個循環的算法過程中按照R值的變化確定算法是否繼續，最后退出此種算法的時候要確定R的值為0，則表示所有待處理標簽的數目已經全部被成功的發送。）
最終在標簽和閱讀器之間會發生數據信息的成功發送，則其為成功時隙，此種算法的識別性能比較高，其防碰撞的效果比較突出，尤其在其標簽數目從30在100之間變化時，這種算法傳遞數據信息成功的概率為0.4，所以其擁有明顯的優越性。總體而言這種算法的總體識別效果相比ALOHA算法是比較突出的。所以，此種算法在射頻識別系統的實際應用中被廣泛的應用。
3 小結
綜上所述，射頻識別系統做作為現今經常使用的一種自動化識別系統，為了保證其數據信息高效安全的傳遞，標簽防碰撞算法的使用是非常關鍵的。在實際應用中ALOHA標簽防碰撞算法和自適應標簽防碰撞算法兩種算法有著各自的優點和缺點，兩者的使用對于標簽數據信息的成功傳遞起著重要的輔助作用。
參考文獻
[1]路瑞寬.基于射頻識別的防碰撞算法設計與實現[D].河北大學，2015.
[2]丁俊.射頻識別（RFID）標簽防碰撞算法[D].中國科學技術大學，2010.
作者簡介
王新智（1978-），女，人，碩士學位。現為集寧師范學院高級實驗師。主要研究方向為電子信息技術。
劉凌云（1982-），女，山東省人，碩士學歷。現為集寧師范學院講師。主要研究方向為電子信息技術。
