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无线射频识别(RFID)技术的应用论文

时间:2017-07-25 11:14:11本文内容及图片来源于读者投稿,如有侵权请联系xuexila888@qq.com 林培通 我要投稿

  无线射频识别技术(RFID) 是非接触式自动识别技术的一种,相对于传统的磁卡及IC卡技术,具有非接触、阅读速度快、无磨损等特点。下面是学习啦小编带来的关于无线射频识别(RFID)技术的应用论文的内容,欢迎阅读参考!

  无线射频识别(RFID)技术的应用论文篇1

  浅谈无线射频识别(RFID)技术的应用

  摘要:超市内使用条形码作为商品识别的技术已经非常成熟。然而条形码因为存在必须使用人工接触式读取,信息只能读取不能写入,不能同时识别多个标签等缺点, RFID技术的优势正好可以解决条形码技术存在的问题。然而RFID技术目前并没有在超市内实际运行,主要原因便是成本较高和多商品标签读取容易碰撞,而且使用基于RFID的计费付费系统会使原有的系统存在的数据出现冲突。

  关键词:RFID;RFID技术;RFID应用

  1 RFID技术概述

  射频识别(Radio Frequency Identification,以下简称RFID)亦称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术。RFID技术越来越受到人们的重视,在我国,RFID技术在工厂生产、铁路运营、仓储物流、贵重品贸易、身份识别等领域得到长足发展,已经有相当成熟的应用。[4]

  RFID技术的技术原理是利用感应识别特定的电子标签(RFID Tags)发出的无线电波特定频段的能量,或由电子标签主动发送某一频率的信号,进行非接触式双向通信,完成目标识别和数据交换目的的自动识别技术,而不需要识别系统(一般是RFID阅读器)与电子标签之间建立机械或光学接触。[5] RFID技术可应用的领域十分广泛,可以说,在物联网的概念中,RFID技术被看作是继互联网和移动通信两大技术之后的第三大技术。

  RFID系统组成包括硬件和软件。其中硬件主要包括电子标签、阅读器(Reader)、计算机、网络设备;软件主要包括应用软件、嵌入式软件(又称中间件)、数据库系统。

  2 RFID和其他识别技术的比较

  RFID技术和条形码等其他识别技术相比,有以下几个特点:远距离读写,存储量大,可重复使用。使用寿命长。可以同时识别多个标签。形状不受限制。耐环境变化,保养方便。数据安全。

  3 RFID应用时的制约因素

  RFID技术目前尚在托盘标签而未达到单品标签的阶段,原因之一就是成本。第二个制约因素是安全问题。第三个问题在于标准和频段的不统一。

  总而言之,由于受到技术水平和标准问题的限制,RFID技术目前尚在部分行业得以应用,未能建立完整的产业链,而在超级市场等零售业界,更只是在实施试点项目,未能形成普遍的气候。

  4 RFID系统优势

  RFID标签全面取代条形码后,能带来更多的便利、快捷、创新和利润。首先是能大大减少人工计费的失误,将现有的计费系统耗时减少1/2到2/3,减少商品非预期性损失等,能给顾客和零售商均带来极大的便利。

  5 现有条形码系统存在的问题

  1)条码条形码是"可视技术",扫描器必须人为操作,只能接收它视野范围内的条码条形码。

  2)条形码的数据不能更改。

  3)条形码对完整性有较高要求。

  4)条形码只能识别生产者和产品,并不能辨认具体的商品,

  5)条形码虽然只存储了少量数据,但这些数据却是未经过编码的,识别码是全球通用,因此数据保密性和安全性还是有一些欠缺。

  而以上这种种问题,使用基于无线射频识别(RFID)的超市购物自动计费系统则可以一一解决。

  6 RFID技术的实现

  根据前文所述可以通过设计RFID通道、阅读器勘误(中间层)和自动计费系统来实现。

  1)RFID通道

  RFID阅读器通道,简称RFID通道。它将阅读器固定在收银台附近的三个位置,从不同的位置对购物车进行计费。其设计如图1所示。

  2)阅读器勘误(中间层)

  每个通道架设三台阅读器,分设左右两边,而位置亦是高中低三个位置,便于从不同角度来获取RFID标签的信号。通过一个控制器使用TDMA技术,控制三个阅读器分时读取购物车上的RFID标签发出的经过编码的信息,一方面实现三个阅读器在不同时间接收信号,以保证阅读器不会互相干扰,另一方面实现防碰撞功能,即每个阅读器可在短时间内的不同时刻读取不同RFID标签上的信息,使所以在范围内的商品RFID标签在通过通道的时候全被读取。

  3)自动计费系统

  自动计费系统连接物联网和超市内部的数据库,待系统根据清单上各种商品的代码连接数据库建立帐单视图并显示到显示屏中后,顾客可在显示器屏幕上见到清单,并可选择是将信用卡(银联卡)插入卡槽,还是在现金放置口中放入现金,进行付费。付费完成后系统将控制通道末端的闸门开放,顾客可将购物车推离通道,系统将自动修改库存相关信息。

  7 RFID技术的应用

  进入21世纪后更是因为其定位追踪及数据交互方面的优势,RFID技术越来越受到人们的重视,在我国,RFID已经在生产及包装业、产品仓储中、配送中心、门禁管理中、产品防伪中、制造业中、生产物流实验系统等广泛应用,相信在不久的将来RFID技术的应用会越来越广泛。

  无线射频识别(RFID)技术的应用论文篇2

  试论RFID无线射频识别技术的应用

  RFID技术兴起于二十世纪90年代,该技术在世界范围内广泛地应用于社会生活的各个领域,而在我国则起步较晚,与先进国家相比还存在较大的差距,包括技术水平不高,标准规范不完整等问题。如今,我国已经开始研究制定自己的RFID标准,并坚持“以应用促标准,以标准带应用”的原则,适时出台适用通用的标准,给中国企业一个快速发展的空间和时间。因此,我国射频识别技术拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。

  RFID无线射频识别技术基本介绍

  1、RFID基本原理

  射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是自动识别技术的一种,是利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)方式进行非接触双向数据通信,对目标进行识别并获取相关数据的一种技术。RFID存储介质的存储容量最大可以达到296以上,足以让地球上每一个商品都拥有独一无二的电子标识;而且它的最大优点在于非接触,完成识别工作时无须人工参与、可以同时读取多个被识别物体(标签)的信息、可以在恶劣污染环境下工作,RFID技术以其上述的众多优势被认为是二十一世纪十大重要技术之一。

  2、RFID技术的历史与发展

  20世纪初期,雷达技术的发展以及应用,是RFID技术的起源。1948年Harry Stockman发表的“Communication by means of reflected power ”文章,奠定了无线射频识别技术的理论基础,为RFID技术的全面研究拉开了序幕。20世纪70年代,RFID技术与其相关产品研发处于一个快速发展时期,许多科研院、所与商业机构开始投入到RFID开发中,并出现了一些最早的RFID商业应用。20世纪80年代,RFID技术更加成熟,各种封闭独立的RFID系统应用开始逐步出现。20世纪90年代,RFID技术发展更全面。RFID产品在门禁系统、防盗系统、航空行李识别、电子付费及运动计时方面都得到广泛的应用。

  3、RFID的工作流程

  RFID阅读器通过天线,发送一定频率的射频信号, 处在发射天线工作区域的标签会产生感应电流, 把标签芯片进行“催醒”;同时,标签芯片获得能量并将自身编码等信息通过内置发送天线发送出去;阅读器天线接收到从标签发送的信号, 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系统进行相关处理。后台系统通过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,并发出指令信号控制执行相应的动作。

  4、特殊应用环境下RFID天线设计的特殊性

  在天线性能标准方面,最重要的标签天线性能参数为天线的阅读距离r,为了保证较长的阅读距离,标签天线要有至少0dB以上的增益,同时,对于标签天线和标签芯片组成的电路来说,标签天线到标签芯片要有较高的功率传输系数,而较高的功率传输系数由标签天线与标签芯片的较好匹配来实现。其次,在天线设计要求方面,标签天线的形状和大小要适合嵌入或贴在被识别的物体上,或者附于印刷标签内;另外,必须控制标签的制造成本,这要求标签的天线结构简单。

  RFID技术应用在智能电网中,实现智能电表批量出入库功能,则需要更为高效读写性能和严格的尺寸要求,即整个天线的外形尺寸要小于70 mm x 30mm;识读距离大于3m。对此,通过采用商业电磁仿真软件Ansoft HFSS进行数值模拟仿真,设计出了一款可满足智能电表应用需求的、尺寸为65mm x 25 mm的RFID天线。仿真时芯片阻抗设置为10-j140,表1为智能电表RFID天线的RCS参数。

  通过对标签天线应用在不同厂家的智能电表中,实测结果为:最小测试距离为4 m,最大距离为9m。群读识别率100%,完全满足智能电表的应用需求。

  二、RFID技术应用情况

  1、物流与零售领域的应用

  在RFID技术的应用领域中,物流仓储是最有潜力的领域之一,目前,在国际物流市场,UPS、FedEx、DHL、TNT国际四大物流巨头都在积极试验RFID技术,并准备大规模应用提升其物流能力。在物流管理系统中,将以RFID标签作为物流管理过程中物品的信息载体,用RFID读写器进行信息采集,实现在物流管理过程中出入库、盘点、运输等关键作业环节中信息的快速批量采集,实现物流管理中信息采集的自动化,提升物流管理水平和效率。应用的过程包括:物流过程中的货物追踪,信息自动采集,仓储管理应用,港口应用,邮政包裹,快递等。

  另外,由Wal-Mart、Metro等零售集团一手推动的RFID应用,已经可以为零售业带来包括降低劳动力成本、提高商品可视度,降低因商品断货造成的损失,减少商品偷窃现象等等好处。应用的过程包括:商品的销售数据实时统计,补货,防盗等。

  2、电力系统的应用

  (1)电力资产管理方面。传统的供电企业资产管理,一般依赖于一个非自动化的系统,通过人工来记录、追踪资产,效率低下。随着企业规模的不断发展,资产的种类、数量在不断增加、管理作业十分繁杂,传统管理模式已难以满足资产管理的要求,严重影响了供电企业的运行工作效率,成为制约供电企业发展的一大障碍。在供电企业资产管理中引入RFID技术,实现智能资产管理,可从根本上解决上述问题。智能资产管理主要对资产上的RFID标签进行信息写入、数据采集、数据汇总统计、分析、查询、报表等管理。通过RFID技术,可实现单个或批量数据自动采集模式,实时将采集到的资产信息上传到系统服务器,以方便管理人员对资产进行入库、维修登记、资产流转、盘点、出库、统计等管理工作,使管理人员实时掌握资产动态变化,实现对资产的电子信息化管理。   (2)设备巡检管理方面。电力设备是电力系统的重要组成部分,设备巡检是有效保证设备安全和用电安全的一项基础工作。通过设备巡视检查来掌握设备运行状况,提前发现设备的缺陷和隐患,及时排除隐患,预防事故发生,对保证电力设备的安全和电力系统稳定,具有重大意义。电力设备巡检主要应用在输电、变电、配电上。传统设备巡检中采用手工记录模式,巡检管理工作相对被动,存在巡检效率低、漏巡漏检、缺陷隐患管理不到位的弊端,达不到事故预防和排除隐患的预期效果。在巡检管理中引入RFID技术,实现智能巡检,可从根本上解决上述问题。智能巡检管理系统通过RFID技术对巡检工作流程进行实时监控和记录,实现对巡检工作有效监管,可弥补传统管理中的不足,系统有效地降低人为因素带来的漏检或错检等问题,实现了电力设备巡查工作的信息化、智能化操作,极大地提高了电力设备巡查管理工作的规范化及科学水平,杜绝了巡查人员无法科学、准确考核与监控的现象,实现整个巡查工作的信息化、规范化、网络化管理。

  (3)电力智能封印管理方面。电力智能封印是带有特定标识,装设在电能计量设备上,用于识别非法窃电行为,确保计量安全可靠的机械装置。传统的封印采用铅封或普通塑料封,容易仿制、容易开启,防伪性能差。封印上只有数字编码,仅靠人工识别,不便于管理。在封印上引入RFID技术,可从根本上解决上述问题。RFID封印采用RFID射频识别技术,具有全球唯一的编码(TID码),具有极高的防伪性,且RFID编码具有存储容量大、抗干扰能力强、读取距离远及可以写入用户信息进行二次加密等优点。同时,配合智能封印管理系统,可实现电力智能封印产品的信息化、精细化、集成化管理。

  3、安全管理方面的应用

  RFID技术由于具有快速读取与难伪造性,已被广泛应用于安全管理和个人身份识别。日常生活当中用得最多的就是门禁卡,这是一种内嵌RFID标签的个人身份卡,可以在门禁处对个人身份进行鉴别;还有,现在世界各国正开展的电子护照项目,包括我国的第二代身份证,学生证等其它各种电子证件;类似的,某些银行的信用卡和支付卡中都内嵌了RFID标签;另外,还有一些卡片使用RFID标签自动的缴纳公共交通费用,目前很多地方的地铁和公交系统已经应用了这类卡片。

  三、经典案例分析

  1. Wal-Mart的RFID革命

  2003年6月19日,在美国芝加哥召开的"零售业系统展览会"上,Wal-Mart宣布将采用RFID技术最终取代目前广泛使用的条形码,成为首家公布正式采用RFID技术时间表的企业。现在,在Wal-Mart的6万家供货商当中,大约只有600家已部署了RFID技术。在美国的4000家沃尔玛和山姆会员店中已有大约1000家采用了RFID技术。

  通过对Wal-Mart的RFID应用分析,我们不难发现RFID应用在仓储等物流环节中具有非常重要的意义。

  (1)提高仓储效率。RFID技术的使用可以说是物流管理领域的一次革命,由于其自身超空间非接触识别的特性,改变了使用条形码时需工作人员逐个扫描的情况。同时RFID技术可以同时识别多个产品,从而极大地提高扫描效率。RFID的使用对仓储效率的提高在入库、在库、出库方面都有所实现。

  (2)降低物流成本。RFID技术实现了物流周转中的即时扫描,替代了人工扫描环节,降低人工成本。RFID技术可以在产品入库时检索保质期,在出库时实现“先进先出”,将损耗降至最低。RFID技术可以即时反馈产品存储数量,有效地降低缺货率,从而将缺货风险消除于无形之中。

  (3)实现物流管理信息化。RFID依靠自身的可集成性与其他系统相结合形成完备的物流管理信息系统,将整个物流环节数字化、信息化,依靠现代信息技术强大的计算能力与数据分析能力,提高物流管理效率,降低人员需求。

  (4)提高服务质量。Wal-Mart通过RFID技术的应用,提高物流管理质量,帮助企业赢得客户满意度,提高自身服务质量。

  2. 南方电网基于RFID技术的电子化巡检

  设备巡检是变电值班的一项重要工作,站内设备种类数量繁多,且密集程度高。对于一个较大的变电站一次巡检的时间往往在2个小时以上,容易造成疲惫、疏忽等失误。传统的巡检模式缺乏监督,且巡检信息的传递迟缓,规范化的巡检流程得不到有效执行等。为了解决以上问题,南方电网公司引入变电站智能巡检系统。该系统由主站系统、PDA、CF RFID读写卡和贴在设备上的RFID标签四部分组成。系统采用了先进、成熟的计算机技术,无线通信和RFID射频识别技术,与变电站规范化巡检相结合,最大限度的减少了漏巡和巡检不到位等问题。

  通过对南方电网基于RFID技术的电子化巡检案例分析,我们发现RFID应用在运用在电力巡检系统中有着重要的意义。

  (1)提高巡检的完整性。每个RFID标签有全球唯一的数字标识,可准确地标识每一个设备,避免了人为因素带来的漏检或错检等问题。

  (2)解决到位监管。利用目前最先进的识别技术——RFID射频识别技术,通过便携式数据采集器(PDA+读写卡)方便读取RFID标签信息,保证了巡检人员的到位工作。

  (3)提高信息的实时性。智能巡检管理系统通过RFID技术对巡检工作流程进行实时监控和记录,实现对巡检工作有效监管,弥补了传统管理中的不足,系统有效地消除缺陷隐患管理中的手工操作及信息传递的延迟性和差错率。

  (4)具有可追溯性。通过设备巡视检查掌握设备运行状况,同时可将设备的运行情况记录在RFID标签中,可提前发现设备的缺陷和隐患,及时排除隐患,预防事故发生,对保证电力设备的安全和电力系统稳定,具有重大意义。

  四、RFID技术的应用发展趋势

  随着国家加大RFID的扶持力度及政策倾斜,RFID产业保持着高速发展的势头。RFID关键技术的不断进步,RFID标签、读写器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等各方面都已取得新的进展,RFID的应用发展也将越来越广泛,主要的发展趋势归纳如下:

  (1)EPC系统将在物联网技术推广应用。EPC系统是一个复杂、全面、综合的系统,包括EPC编码、网络、通信协议等内容,它是在计算机互联网和射频技术RFID的基础上,利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码,从而构造了一个实现全球物品信息实时共享的物联网。

  (2)RFID技术应用将会更便捷高效,并朝多功能方向发展。随着3G移动技术、IT技术的不断提高、普及,RFID读写器设计与制造的发展趋势是将向多功能、多接口、多制式,并向模块化、小型化、便携式、嵌入式方向发展;同时,多读写器协调与组网技术将成为未来发展方向之一。

  (3)RFID的行业化、细分化将是未来的发展趋势。随着RFID厂商的实施经验不断增长、技术不断进步,将会针对行业需求提出各种应用方案,越来越多的RFID行业定制化日益明显,变得更容易。

  (4)RFID将加速与其他产业进行融合。当RFID系统应用普及到一定程度时,RFID 与互联网、电子商务结合将是必然趋势,也必将改变人们传统的生活、工作和学习方式。同时,与其他IT产业一样,当标准和关键技术解决和突破之后,RFID 也将与其他产业融合形成更大的产业集群,并得到更加广泛的应用,实现跨地区、跨行业应用。

  因此,在全社会运用信息技术提高经济运行效益和质量的推动下,RFID无线射频识别技术将会逐渐应用到社会经济生活的各个领域,并发挥越来越大的作用,应用前景广阔。

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