RFID的分类、应用及使用案例

　　RFID是Radio Frequency Identification的简称，被译为无线射频技术或者射频识别技术，它是一种非接触式的利用电磁波进行自动识别的技术，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，并可工作于各种恶劣环境。RFID技术的特点：第一，它可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。

　　

　　RFID的核心技术是一块集成电路，每块芯片含有RFID数据， 阅读器可在远距离读取芯片存储的数据， 无须在视线距离内作扫描或物理接触。随着集成电路技术的发展，加上芯片微型化技术及封装技术的日趋成熟， RFID技术也越来越成为人们关注和研究的重点，近几年，由于RFID芯片生产形成经济规模、RFID芯片成本降低、以及RFID技术在零售业的普及，RFID技术得到了较快的发展。

　　RFID的工作原理：

　　RFID系统主要利用了无线射频信号空间耦合（ 电磁感应或电磁传播） 的传输特性，在实际工作应用中，需要将电子标签安装在被识别的对象上，信号接收机通过天线发出一定频率的射频信号， 当该标签进入接收机的接受范围便会获得能量， 发送出自身的编码等信息， 被阅读器读取并解码后送至电脑进行相关处理，原理图如下图所示：

　　

　　RFID的分类：

　　RFID技术中所衍生的产品大概有三大类：无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。

　　无源RFID产品发展最早，也是发展最成熟，市场应用最广的产品。比如，公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、二代身份证等，这个在我们的日常生活中随处可见，属于近距离接触式识别类。其产品的主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频433MHZ，超高频915MHZ。

　　有源RFID产品，是最近几年慢慢发展起来的，其远距离自动识别的特性，决定了其巨大的应用空间和市场潜质。在远距离自动识别领域，如智能监狱，智能医院，智能停车场，智能交通，智慧城市，智慧地球及物联网等领域有重大应用。有源RFID在这个领域异军突起，属于远距离自动识别类。产品主要工作频率有超高频433MHZ，微波2.45GHZ和5.8GHZ。

　　有源RFID产品和无源RFID产品，其不同的特性，决定了不同的应用领域和不同的应用模式，也有各自的优势所在。但在本系统中，我们着重介绍介于有源RFID和无源RFID之间的半有源RFID产品，该产品集有源RFID和无源RFID的优势于一体，在门禁进出管理，人员精确定位，区域定位管理，周界管理，电子围栏及安防报警等领域有着很大的优势。

　　半有源RFID产品，结合有源RFID产品及无源RFID产品的优势，在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。

　　

　　RFID电子标签的六大分类：

　　（1）低/高频系统一般其工作频率《30MHz，典型的工作频率有125kHz、225kHz、13．56MHz（非接触式IC卡——射频卡的工作频率）等。基于这些频点的射频识别系统一般都有相应的国际标准，其基本特点是：电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短（无源情况，典型阅读距离为10cm），rfid电子标签外形多样（卡状、环状、钮扣状、笔状），阅读天线方向性不强等。

　　（2）超高频/微波系统一般其工作频率》400MHz，典型的工作频段有915MHz、2450MHz、5800MHz等。系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持，基本特点是：rfid电子标签及阅读器成本较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远（可达几米至十几米），适应物体高速运动性能好，外形一般为卡状，阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。

　　（3）有源rfid电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离。不足之处是电池的寿命有限（3～10年）；无源电子标签内无电池，它接收到阅读器（渎出装置）发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护。相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。

　　（4）集成固化式电子标签内的信息，一般在集成电路生产时即将信息以ROM工艺模式注入，其保存的信息是一成不变的；现场有线改写式电子标签一般将电子标签保存的信息写入其内部E2存储区中，改写时需要专用的编程器或写入器，改写过程中必须为其供电；现场无线改写式电子标签一般适用于有源类电子标签，具有特定的改写指令，电子标签内保存的信息也位于其中的E2存储区。一般情况下改写电子标签数据所需时间远大于读取电子标签数据所需时间。通常，改写所需时间为秒级，阅读时问为毫秒级。

　　（5）广播发射式射频识别系统。电子标签必须采用有源方式工作，并实时将其存储的标识信息向外广播，阅读器相当于一个只收不发的接收机。这种系统的缺点是：rfid电子标签因为要不断地向外发射信息，既费电，又对环境造成了电磁污染，而且系统的安全保密性差。倍频式射频识别系统实现起来有一定难度。一般情况下，阅读器发出射频查询信号，电子标签返回的信号载频为阅读器发出射频的倍频。这种工作模式对阅读器接收处理回波信号提供了便利。但是，对无源电子标签来说，rfid电子标签将接收的阅读器射频能量转换为倍频回波载频时，其能量转换效率较低。提高转换效率需要较高的微波技巧，这就意味着更高的rfid电子标签成本。同时这种系统工作须占用两个工作频点，一般较难获得无线电频率管理委员会的产品应用许可。

　　（6）反射调制式射频识别系统的实现主要是要解决同频收发问题。系统工作时，阅读器发出微波查询（能量）信号，电子标签（无源）将部分接收到的微波查询能量信号整流为直流电供rfid电子标签内的电路工作，另一部分微波能量信号被电子标签内保存的数据信息调制（ASK）后反射回阅读器。阅读器接收到反射回的幅度调制信号后，从中解出电子标签所保存的标识性数据信息。系统工作过程中，阅读器发出微波信号与接收反射回的幅度调制信号是同时进行的。反射回的信号强度较发射信号要弱得多，因此技术实现上的难点在于同频接收。

　　

　　RFID的应用：

　　物联网的蓬勃发展，让科幻片中所展示的美好生活正逐步成为现实。但有很多人说，物联网真正走进生活还需要起码五年的时间。其实，只要我们用心发现，物联网已经走进了我们的生活圈子里。作为物联网的重要一员，RFID技术在全球各地都能见到其身影。

　　RFID的实用方案：

　　用于病患监测的双接口无源RFID系统设计

　　病患监测设备通常用于测量病患的生命迹象，例如，血压、心率等参数，管理这些重要数据的要求远远超出了简单的库存控制范围，需要设备能够提供设备检查、校准和自检结果，与静态的标签贴纸不同，动态的双接口RFID EEPROM电子标签解决方案则能够记录测量参数，以备日后读取，还能把新数据输入系统。

　　基于RFID的物联网智能公交系统应用方案

　　基于物联网技术的公交停车场站安全监管系统，主要由车辆出入口管理系统、场站智能视频监控系统两部分组成，利用先进的“物物相联技术”，将用户端延伸和扩展到公交车辆、停产场站中的任何物品间进行数据交换和通信，全面立体的解决公交行业监管问题。

　　基于RFID技术的小区安防系统设计解决方案

　　在小区的各个通道和人员可能经过的通道中安装若干个阅读器，并且将它们通过通信线路与地面监控中心的计算机进行数据交换。同时在每个进入小区的人员车辆上放置安置有RFID电子标签身份卡，当人员车辆进入小区，只要通过或接近放置在通道内的任何一个阅读器，阅读器即会感应到信号同时立即上传到监控中心的计算机上，计算机就可判断出具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图点击小区内的任一位置，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。同时，一旦小区内发生事故（如：火灾、抢劫等），可根据电脑中的人员定位分布信息马上查出事故地点周围的人员车辆情况，然后可再用探测器在事故处进一步确定人员准确位置，以便帮助公安部门准确快速的方式营救出遇险人员和破案。

　　射频门禁

　　门禁系统应用射频识别技术，可以实现持有效电子标签的车不停车，方便通行又节约时间，提高路口的通行效率，更重要的是可以对小区或停车场的车辆出入进行实时的监控，准确验证出人车辆和车主身份，维护区域治安，使小区或停车场的安防管理更加人性化、信息化、智能化、高效化。

　　电子溯源

　　溯源技术大致有三种：一种是RFID无线射频技术，在产品包装上加贴一个带芯片的标识，产品进出仓库和运输就可以自动采集和读取相关的信息，产品的流向都可以记录在芯片上；一种是二维码，消费者只需要通过带摄像头的手机拍摄二维码，就能查询到产品的相关信息，查询的记录都会保留在系统内，一旦产品需要召回就可以直接发送短信给消费者，实现精准召回；还有一种是条码加上产品批次信息（如生产日期、生产时间、批号等），采用这种方式生产企业基本不增加生产成本。

　　电子溯源系统可以实现所有批次产品从原料到成品、从成品到原料100%的双向追溯功能。这个系统最大的特色功能就是数据的安全性，每个人工输入的环节均被软件实时备份。

　　食品溯源

　　采用rfid技术进行食品药品的溯源在一些城市已经开始试点，包括宁波，广州，上海等地，食品药品的溯源主要解决来食品来路的跟踪问题，如果发现了有问题的产品，可以简单的追溯，直到找到问题的根源。

　　产品防伪

　　RFID技术经历几十年的发展应用，技术本身已经非常成熟，在我们日常生活中随处可见，应用于防伪实际就是在普通的商品上加一个RFID电子标签，标签本身相当于一个商品的身份证，伴随商品生产、流通、使用各个环节，在各个环节记录商品各项信息。标签本身具有以下特点：

　　唯一性

　　每个标签具有唯一的标识信息，在生产过程中将标签与商品信息绑定，在后续流通、使用过程中标签都唯一代表了所对应的那一件商品。

　　高安全性

　　电子标签具有可靠的安全加密机制，正因为如此现今的我国第二代居民身份证和后续的银行卡都采用这种技术。

　　易验证性

　　不管是在售前、售中、售后只要用户想验证时都可以采用非常简单的方式对其进行验证。随着NFC手机的普及，用户自身的手机将是最简单、可靠的验真设备。

　　保存周期长

　　一般的标签保存时间都可以达到几年、十几年、甚至几十年，这样的保存周期对于绝大部分产品都已足够。

　　为了考虑信息的安全性，RFID在防伪上的应用一般采用13.56M频段标签，RFID标签配合一个统一的分布式平台，这就构成了一套全过程的商品防伪体系。

　　RFID防伪虽然优点很多，但是也存在明显的劣势，其中最重要的是成本问题，成本问题主要体现在标签成本和整套防伪体系的构建成本，标签成本一般在1块多钱，对于普通廉价商品来说想要使用RFID防伪还不太现实，另外整套防伪体系的构建成本也比较高，并不是一般企业可以花得起这个钱去实现并推广出去，对于规模不大的企业来说比较适合直接使用第三方的RFID防伪平台。

　　博物馆

　　（美国）加州技术创新博物馆正使用RFID技术来拓展和增强参观者的参观体验。他们给前来参观的访问者每人一个RFID标签，使其能够在今后其个人网页上浏览此项展会的相关信息；这种标签还可用来确定博物馆的参观者所访问的目录列表中的语言类别。

　　或许在未来的某天，美国的技术创新博物馆将会开发出一种展示品，用来探测RFID技术对于整个世界的影响。但是，位于加州的该博物馆正使用RFID技术来拓展和增强参观者的参观体验。该博物馆成立于1990年。自成立以来，就成为了硅谷有名又受欢迎的参观地，并吸引了很多家庭和科技爱好者前来参观访问。每年大约能接待40万参观者。从参观者所做出的积极良好的反应看来，使用RFID标签是成功的。

　　博物馆对于那些对人类科学、生命科学及交流等做出贡献的科学技术将会进行永久性的展列，并将对硅谷的革新者等所做出的业绩进行详细的展示。一个名为“Genetics： Technology With a Twist”的生命科学展会于2004年3月举行，在此会上，该博物馆展示了使用RFID 标签的方案，即给前来参观的访问者每人一个RFID标签，使其能够在今后其个人网页上浏览采集此项展会的相关信息。

　　由于其他参观者的影响以及时间限制等问题，参观者并不能够像其所期望的能够很好的了解和学习较多的与展示相关的知识。通过使用RFID标签来自动的创造出个人化的信息网页，参观者便可以选择在其方便的时候在网页上查询某个展示议题的相关资料，或者找寻博物馆中的相关资料文献。

　　在参观结束之后，参观者还可以在学校或家中通过网络访问网站并键入其标签上一个16位长的ID号码并登陆。这样他们就可以访问其独有的个人网页了。很多家美国及其它国家的博物馆都打算在卡片或徽章的同一端上使用RFID技术。至少丹麦的一家自然历史博物馆以PDA的形式将识读器交到前来参观者手中，并将标签与展示内容结合起来。但是据技术创新博物馆的副馆长Greg Brown所知，其博物馆是第一家使用RFID技术腕圈的博物馆。

　　世博会

　　在上海举行的会展数量以每年20%的速度递增。上海市政府一直在积极探索如何应用新技术提升组会能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型会展中应用已经得到验证，2005年爱知世博会的门票系统就采用了RFID 技术，做到了大批参观者的快速入场。2006 年世界杯主办方也采用了嵌入RFID 芯片的门票，起到了防伪的作用。这引起了大型会展的主办方的关注。在2008 年的北京奥运会上，RFID 技术已得到了广泛应用。

　　2010 年世博会在上海举办，对主办者、参展者、参观者、志愿者等各类人群有大量的信息服务需求，包括人流疏导、交通管理、信息查询等，RFID 系统正是满足这些需求的有效手段之一。世博会的主办者关心门票的防伪。参展者比较关心究竟有哪些参观者参观过自己的展台，关心内容和产品是什么以及参观者的个人信息。参观者想迅速获得自己所要的信息，找到所关心的展示内容。

　　应用示例：

　　沃尔玛采用RFID标签管理衣服

　　从8月份开始，沃尔玛将开始推出一个电子ID标签计划，以跟踪牛仔裤和内衣。服装上可移动的RFID智能标签将使员工快速获取库存盘点——知道有多少件衣服，哪个尺寸的服装缺货了，也可知道哪些尺寸还有存货。

　　

　　沃尔玛要求供应商将这些电子标签附加到可移动的纸质标签或包装上，而不是在嵌在衣服里，以尽量减少标签追踪人们行踪的恐惧感，防止隐私泄露。也有标志提示顾客有关标签的事。

　　RFID智能电子车牌

　　智能电子车牌是将普通车牌与RFID技术相结合形成的一种新型电子车牌。一个智能电子车牌由普通车牌和电子车牌组成。电子车牌实际上是一个无线识别的电子标签。电子车牌中存储了经过加密处理的车辆数据。其数据只能由经过授权的无线识别器读取。同时在各交通干道架设监测基站（监测基站由摄像机、射频读卡器和数据处理系统三部分构成），监测基站通过GPRS与中心服务器相连，通过WLAN与警用PDA相连。执法人员携带PDA，站在监测基站前方，车辆经过监测基站，摄像机会拍摄车辆的物理车牌，经监测基站图像识别系统处理后，得到物理车牌的车牌号码；与此同时，射频读卡器读取电子车牌中加密的车辆信息，经监测基站解密后，得到电子车牌的车牌号码。

　　

　　由于经过硬件设计、软件设计、数据加密后的电子车牌是不可能被仿制的，且每辆车只配备一个，如果是假套牌车辆，则物理车牌的车牌号码必然没有与之相对应的电子车牌的车牌号码，监测基站立即将物理车牌的车牌通过WLAN发送到前方的交警的PDA上，提示交警进行拦截。类似的原理，智能车牌系统也可同时完成对黑名单车辆、非法营运车辆的识别。

　　ETC路桥不停车收费系统基于RFID

　　智能交通系统（ITS）是目前世界交通运输领域的前沿研究课题，也是我国交通科技发展的重点方向。

　　

　　射频自动识别不停车收费系统（ETC）是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能交纳费用的目的。

　　中国移动推广RFID-SIM手机钱包

　　中国移动的用户，只要在各大中国移动营业厅将SIM卡更换成支持RFID功能的2.4Ghz手机钱包卡，即可以使用手机在有中国移动专用POS机的商家，如便利店、商场、超市、公交进行现场刷卡消费。

　　

　　特别值得一提的是，单纯的“手机支付”的最高消费是150元，进一步限制了手机支付的商务功能；而“手机钱包”的最高消费达到了1000元，这也某种意义上强化了手机的“钱包”概念。

　　纽约采用RFID技术实现列车跟踪

　　最近，纽约布法罗地铁轨道重建项目选用了来自瑞典TagMasterAB公司的RFID技术解决方案，实现列车跟踪功能。

　　这家公司的解决方案利用了2.45GHz的RFID技术，并包括安装在列车里的重型读写器，为列车乘客信息系统和列车之间的障碍物系统提供位置信息，读写器在列车进站时被激活。列车之间的障碍物系统是为防止在列车停下来的时候有人意外地进入列车之间的区域，以减少损伤的风险。

　　RFID门禁系统应用普及率达90%

　　RFID技术起步较早，在各个行业都能见其身影。对于安防行业来讲，RFID技术成熟、稳定，用作门禁系统非常简单，卡片中附带信息，用于身份识别权限管理。

　　按工作频率的不同，RFID技术可分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）四种。目前低频与高频技术应用几乎占据RFID市场70%以上的份额。各领域应用较多的主要是低频和高频技术，如门禁卡、二代证、交通卡，其应用相对较为成熟。

　　相反，超高频和微波，则限于成本与技术水平问题，应用范围比较狭窄。不过，在国家政策推动下，超高频和微波开始高速发展。因为这两个频段可以实现远距离识别，识别的数量也比较大，未来将成为主流趋势。超高频技术的应用领域主要有物流、资产管理、食品药品追溯、高速公路收费、医院病人及医生的管理（国外比较多，国内有些项目在实施）、煤矿井下人员定位系统等等。

　　RFID技术进入停车场系统

　　基于RFID技术的远距离感应停车场管理系统是目前世界上最先进的停车场自动化管理方式之一，是停车场管理方式发展的趋势，它的安全、稳定、自动化程度是人工管理或近距离识别系统无法达到的。其不可仿制性、抗干扰性、抗击打性、快速识别性、智能鉴别性毫无疑问的会给各类车场管理提供一个全新的解决方案。本系统能能够实现进出完全不停车，自动识别、自动登记、自动放行等功能，后台管理软件可实现实施查看进出车辆信息、进出时间查询、报表、缴费记录查询、信息提醒等多项功能。

　　上海世博会采用RFID门票

　　经过3个月的时间洗礼，目前上海世博会依然保持着每天约50万人的进场人数。能够维持如此多的人员有秩序而快速地入场参观，除了当地的工作人员与志愿者用心工作之外，先进的RFID技术同样是功不可没。

　　

　　本次上海世博会采用了先进的RFID门票，门票里面集成了RFID—SIM的芯片，通过手机终端的用户界面、无线通信技术以及非接触通信技术来实现手机票的购买、选票等功能。内嵌的电子标签在相关仪器上可读出唯一的一组序列号，保证每张合法来源的世博门票都是独一无二的。

　　马来西亚石油钻探平台采用RFID检测事故

　　近期，马来西亚一个石油钻探平台采用了Axcess International的RFID技术解决方案，安装一套 RFID“Man-Down” 监测和定位系统，用于保护工作人员的人身安全。

　　Axcess International 为石油公司和其它顾客提供无线认证方案、员工配戴的徽章，及编译徽章数据的软硬件，从而使管理层更好地追踪工人的位置。如果出现训练或紧急事故时，用户可在集聚区等地方安装门式阅读器，或采用手持阅读器。这样，公司可追踪工人的上工时间和工作地点，向集聚区报到的时间。2009 年， Axcess 这家在马来西亚拥有石油开采点的顾客要求一套更有效的方案来追踪从事高风险工作的工人，如果察觉出工人可能受伤，公司收到自动报警。

　　这套方案 Axcess International 称为 Man-Down 监测和定位系统，将一个移动感应器和一个有源 RFID 标签相结合，建立“MicroWireless Credential”。别在衣物上的安全徽章存储一个 ID 码，在 Axcess International 一个后端软件系统里与员工的姓名、工作类型和其它相关信息相对应。标签采用一个专有空中接口协议，以 315 MHz 或 433 MHz 的频率发送信息。为保存电池的电能，Griebenow 称，徽章保持睡眠状态的，直到被激活器的 132 kHz 信号激活。

　　RFID技术确保食品安全

　　“民以食为天，食以安为先”，食品安全问题可以说是 “民生底线”。世界范围内，食品安全危机，如食物中毒、疯牛病、口蹄疫、禽流感等畜禽疾病以及严重农产品残药、进口食品材料激增等频繁发生，严重影响了人们的身体健康，引起了全世界的广泛关注，如何对食品有效跟踪和追溯，已成为一个极为迫切的全球性课题。为了确保大众食品安全，部分发达国家已经将食品可追溯技术融入相关法案，并将RFID技术切实应用于食品可追溯领域。

　　例如，在本次世博会，主办方采用了先进的“世博食品物流RFID监控溯源系统”将包括供博单位提供的蔬菜、水产品、畜禽、奶、蛋、面包糕点、餐饮半成品等对温控有要求的食品，并在专供世博食品的物流箱型车上也配备相应的射频识别设备，对装载冷藏冷冻食品的车辆配备射频识别等温度连续监控设备。在食品进入园区时，执法人员通过手持式办公终端移动设备，就能在现场快速追溯食品和原料的来源，确保供应渠道的安全可靠。同时还将选择在蔬菜、水果、水产品、蛋等初级农产品及配送的餐饮半成品等包装袋上要求佩戴射频识别标签，储存种养殖企业或生产单位、品名、产地、生产日期、保质期、储存条件等信息，使产品包装和射频识别标签随货物交易完整进入餐饮、零售或物流终端，以保证食品和原料能够追踪溯源。