关于RFID技术应用的详解

　RFID的工作原理与系统组成

 

　　RFID(无线射频识别，Radio Frequency Identification)是一种采用射频技术的非接触式自动识别技术。其工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能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(即Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag，有源标签或主动标签), 阅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。

 

　　一套完整的RFID系统解决方案包括标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示范应用演示六部分。可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理和身份认证等多个领域，而在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面更是引起了众多厂商的关注。

 

 

RFID技术应用

 

 

　　RFID技术的三层结构

 

　　RFID技术分为三个层次，即支撑层、基础层和应用层。

 

　　支撑层技术主要是指RFID的芯片技术，包括标签芯片的设计工艺、加工工艺、封装工艺以及天线的印刷工艺，阅读器数字信号处理芯片的设计也不可忽视。应该说，支撑层技术实际上是RFID应用的原动力。

 

　　基础层技术主要是指不同场景下的应用环境构造，包括标签信息的写入读出、与对象捆绑，阅读器内部设计和嵌入式系统编程等。基础层技术也是RFID技术与市场应用的结合点和桥梁。

 

　　应用层技术主要是指后台软件对信息的进一步分析、判断与处理，包括了数据跟踪、数据挖掘和信息共享等内容，这也是RFID技术跃升为“物联网”的重要前提之一。由于可以对标签内的信息进行重新写入，因此RFID不再是一个静态的货物标识，它反映了货物与货主之间的互动作用，并且RFID的动态作用又使得RFID与企业和社会之间能够保持联系。从这个意义上讲，RFID代表了现代工业社会对生产、运输、销售到消费的全方位信息处理及服务过程。

 

　　为便于说明问题，我们以一个标签中储存的产品信息为线索，追踪一个信息流是如何在物流应用中起到作用的。在这里，我们实际上暂时抛开了支撑层硬件技术，而只是在基础层和应用层两个技术层次上进行探讨。当然，支撑层技术并非不重要，相反我们已经在诸如汽车、手机、DVD等行业尝到了苦头。但是从这个角度，我们便可以和国外的大公司大企业站在同一个高度上思考问题。

 

　　首先还是要有标准。标准定义了产品信息的编码规范，并为该件产品赋予一个排他的代码，这就是信息流的源泉。接着，这个代码被写入RFID标签中，并在未来反复被阅读器读出。如果阅读器没有与外部网络连接，那么信息流的传递到阅读器便告一段落，实现的是货品检查、简单销售等功能。更多情况下阅读器读出的信息流会传递到与之连接的互联网上，通过物联网的时空模型对其离散时空信息进行连续化，再以Web服务作为解决方案提供注册、搜寻、交换和使用该信息流的标准，并为产品-消费链提供高层信息的协同处理机制，实现物品跟踪、物流运输、资产管理、售后服务等功能。如果能够再进一步进行数据挖掘，还可以实现更加丰富的功能。在这个信息流传递的过程中，任何一个环节都需要标准，比如描述阅读器与标签之间的交互标准EPC Tag Data Standards，描述阅读器与互联网之间的交互标准PML Core Specification。

 

　　RFID技术的推广应用同样重要。我们需要选择那些应用广泛、具备较强实力、单件货品价格校高、个性化程度较高的行业，如烟草、集装箱码头、图书出版业、图书馆、家电制造业、海关行李托运等领域进行推广。至于应用的具体时间，大家的心里却都在打鼓。一方面有人认为RFID技术的行业级推广应用已经迫在眉睫，任何人都无法对它无动于衷;而另一种观点却又异常冷静，认为RFID技术的全面应用至少需要10年时间。Gartner甚至认为“RFID技术在短期内将不会达到人们对它的期望，RFID将经历不可避免的失望”。

 

 

RFID技术应用

 

 

　　问题尚存

 

　　尽管应用前景美好，但目前RFID的应用仍然面临着一些困难，其中的几个关键问题是成本、标准和技术。

 

　　成本。RFID推广应用的“瓶颈”之一，就是电子标签的价格相对较高(相对条码标签而言)。有人开玩笑说，如果想要一家企业难堪，只要问它一个问题足矣，这就是成本。市场对于标签成本的追求总是没有尽头，从20美分到10美分，现在又到了5美分，也许还会更低。

 

　　对于不同功率以及不同性能的RFID系统，其读写距离不同，电子标签产品价位也大不相同。在我国，国产RFID公司生产的产品中，低频无源电子标签价格大约为2元人民币/张，中频无源电子标签价格大约为4元人民币/张，高频无源电子标签产品目前尚未出现。在国外企业中，TI公司的RFID产品的性能走在了同类产品的前列，它目前能够提供的远距离无源低频电子标签的最低售价为25美分左右(其最远读写距离能达到1米左右)。虽然有关公司声称，当RFID大规模应用后，电子标签价格能够降到5美分左右，但如果加上阅读器及后端软件系统，RFID系统的投入相对条形码系统要高得多。由此可以看出成本是影响RFID技术推广的重要因素之一，但我想它不是惟一因素。无论是国家政策导向还是企业自身发展都要意识到这一点，如果等到标签成本降到几分钱人民币的时候再投入，机会已经错过。

 

　　标准。标准之争也就是利益之争，甚至可以说是国家利益之争。标准的确定不仅仅依赖于技术层面问题的解决，更依赖于各方面力量的协调。到目前为止，各个RFID企业所采用的大多是专有技术，所使用的频率、编码、存储规则，以及数据格式等都不尽相同。阅读器和标签不能通用，企业与企业之间就无法顺利进行数据交换与协同工作，从而把RFID技术的应用范围局限在了某个企业的内部。

 

　　要实现“物联网”的构想，就必须制定一个与互联网相类似的、详细的、统一规范而且开放的技术标准。国外几种标准之间的明争暗斗，也使得中国RFID国家标准工作组左右为难。美国使用915MHz，欧盟要求868MHz，而日本定为950MHz～956MHz，中国标准则还是一个未知数。也许为了与国际兼容，我们还要考虑一个多频技术的问题。但是这势必又将提高芯片的成本，产生新的问题。正是因为国际上存在着这些不确定因素，所以中国国家标准迟迟无法揭开面纱，而EPC与RFID政策白皮书也仍在观望阶段。

 

　　从某种角度上说，一部标准就是其所在领域内的宪法，具有最高的权威和法律效力。一方面，其他的法规和法律性文件，都必须以宪法为依据，不得与宪法相抵触;另一方面，宪法的原则精神也只有通过普通法律、法规的具体化才能有效实施。这就涉及到标准背后一个不为人所注意的环节，即对建立一套技术评测体系的需求。建立这样一套体系的意义有三:一是在于通过分析测试环境，对RFID技术进行详细的评测，同时收集现有RFID系统在各种不同应用环境下的基本数据及存在问题，并指明进一步技术攻关的方向;二是将分析测试环境直接与典型行业应用相结合，向全行业展示应用解决方案;三是成为一个RFID的标准验证平台供中国国家标准的设计、校验与评估应用。