第5章 RFID技术应用简介

RFID（无线射频识别）技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术，被公认为21世纪十大重要技术之一，已经成功应用到生产制造、物流管理、公共安全等各个领域。

RFID主要应用在以下领域中。

（1）高速公路收费及智能交通系统

近年来中国的高速公路发展非常快，但是目前高速公路收费却存在一些问题，如收费站口交通堵塞等。而RFID技术应用在高速公路自动收费上能够充分体现射频识别技术的优势。在车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费，解决了交通的瓶颈问题，提高了车行速度，避免了拥堵，提高了收费计算效率。

（2）机动车自动识别、管理与不停车通行

通过建立采用射频识别技术的自动车号识别系统，能够随时了解车辆的运行情况，不仅实现了车辆的自动跟踪管理，还可以大大减少发生事故的可能性。另外通过射频识别技术对车辆的主人进行有效验证，防止车辆偷盗发生，且可以在车辆丢失以后有效寻找丢失的车辆。便于车牌管理，防止假牌和套牌，同时实现被授权有资格的车辆自动识别，快速出入管理区。

（3）电子票

使用射频识别标签实现非现金结算，解决现金交易既不方便也不安全的问题。同时，射频识别标签可以用作各种票证以及人员管理等，达到方便、快捷的目的，如奥运会门票和世博会门票等。

（4）生产制造流程管理

使用射频识别技术能够实现生产制造企业生产流程的控制、产品的质量监控、工人生产任务和生产质量的监控，如：湖南长丰汽车公司生产车间即成功应用了RFID系统。

（5）物流、库存信息化

使用射频识别技术实现物流过程的信息化，满足库存盘点的快速实时性要求，提升了出入库管理水平及库存清点的信息化程度。

美国已有100多家企业承诺支持RFID应用，这其中包括：零售商沃尔玛；制造商吉列、强生、宝洁；物流行业的联合包裹服务公司以及政府方面国防部的物流应用。其中，年营业额占全球零售业两成和美国零售业六成的沃尔玛公司宣布，截止到2005年年底，所有供应Wal-Mart百货的商品装箱上，都要有应用RFID技术的电子商品码，目前已经进入了试用阶段。

（6）医疗

通过使用射频识别技术监控医疗器械，管理重要医药，加快医疗情况处理的速度，降低医疗事故率。

（7）军事

射频识别技术在军事物流、后勤保障、枪支弹药管理等领域有了大量的应用。

（8）动物跟踪和管理

射频识别技术可用于动物跟踪与管理。将用小玻璃封装的射频识别标签植于动物皮下，可以标识牲畜并监测动物健康状况等重要信息，为牧场的管理现代化提供了可靠的技术手段。

在大型养殖场，可通过采用射频识别技术的动物耳标方式建立饲养档案、预防接种档案等，达到高效、自动化管理牲畜的目的，同时为食品安全提供了保障。射频识别技术还可用于信鸽比赛、赛马识别等，以准确测定到达时间。目前，在肉牛、奶牛、宠物的管理上已经有不少应用案例。

（9）资产追踪管理

将射频识别系统用于固定资产管理，可以有效地解决资产的盘点、维修以及货物流向等相关信息管理，有效监控货物信息，实时了解产品情况，自动识别货物并确定货物的位置，如RFID图书馆应用管理系统、RFID档案管理系统。

（10）人员管理

人员管理与门禁管理相结合，有高端的开放式人员也有传统的非开放式门禁管理。

（11）防伪认证识别

主要应用于烟酒、证书、证件的防伪认证识别。

下面以RFID仓储管理系统和不停车通行系统为例，介绍RFID应用系统方案的设计。

5.1 RFID仓储管理系统方案

市场竞争日益激烈，提高生产效率、降低运营成本，对于企业来说至关重要。仓储管理广泛应用于各个行业，设计及建立整套的仓储管理流程，提高仓储周转率，减少运营资金的占用，使冻结的资产变成现金，减少由于仓储淘汰所造成的成本，是为企业提高生产效率的重要环节。

目前，仓储管理系统通常使用条码标签或是人工仓储管理单据等方式支持自有的仓储管理。但是条码的易复制、不防污、不防潮等特点以及人工书写单据的烦琐性，容易造成人为损失，使得现在国内的仓储管理始终存在着缺陷。

随着无线射频电子标签这一最新科技产品的投入应用，可以从根本上解决上述问题。根据仓储管理中的实际情况和需求，在RFID仓储管理系统应用中，将电子标签封成卡状，贴在每个货物的包装或托盘上，在标签中写入货物的具体资料、存放位置等信息。同时在货物进出仓库时可写入送达方的详细资料，在仓库和各经销管道设置固定式或手提式卡片阅读机，以有效辨识和侦测货物流通。

PFID仓储管理系统结构如图5.1所示。

RFID仓储管理系统由业务管理软件、RFID标签发行系统和RFID标签识别采集系统组成，这几个系统互相联系，共同完成物品管理的各个流程。后台数据库管理系统是整个系统的核心，RFID识别采集是实现管理功能的基础和手段。

后台管理软件由中心数据服务器和管理终端组成，是系统的数据中心。负责与手持机通信，将手持机上传的数据转换并插入到后台业务仓储管理系统的数据库中，对标签管理信息、发行标签和采集的标签信息集中进行存储和处理。

RFID标签发行系统由电子标签专用打印机和标签制作管理软件组成，负责完成库位标签、物品标签、箱标签的信息写入和标签表面信息打印工作。

电子标签专用打印机采用内嵌非接触读写器的工业级热转印打印机，能够在标签芯片写入信息的同时在标签表面打印预先设定的内容信息。标签制作管理软件的核心是标签制作函数动态连接库，它嵌入在后台系统内，为后台仓储管理系统提供操作打印机制作标签的开发接口函数。基于该动态库还提供了一个独立的标签制作软件，可以手工输入标签数据，便于临时制作标签。

RFID标签识别采集系统可通过手持机或固定位置终端采集标签信息，完成标签数据的存储，并通过RFID中间件与管理中心进行数据的交换。

↘ 5.1.1 系统功能

本系统利用电子标签对每一个需要管理的对象在其管理周期内进行标记管理。管理人员利用本系统可以实时了解掌控每个被管理对象（物品）的性质、状态、位置、历史变化等信息，并根据这些信息采取相应的管理对策和措施，达到提高使用单位运营水平和管理质量的目的。可以广泛用于军队、铁路、医疗卫生、烟草、电信等行业及企事业单位的仓储管理。

根据需求，系统包含了若干模块：系统管理、标签制作、入库管理、出库管理、盘点管理、调拨管理、退换货管理、报表分析、终端数据采集程序。系统功能示意图如图5.2所示。

（1）系统管理：包括系统设置功能以及系统用户的信息和权限管理功能。

（2）标签制作：依据入库单及标签制作申请单录入的货物信息生成每个物品的电子标签，在标签表面上打印标签序号及产品名称、型号规格，在芯片内记录产品的详细信息。

（3）入库管理：入库时，仓库管理员根据订货清单清点每一件货品，检查合格后交给仓库保管员送入库房。仓库保管员利用手持机扫描货架库位标签和入库物品上的标签并输入物品数量进行入库登记，数据存入手持机内的入库操作数据表，然后将物品放置到指定库位上。

如果需要将物品装入包装箱内存放，还需要扫描箱标签以更新手持机内的箱明细表。

全部物品入库完毕后，将手持机交给管理员，由管理员将入库数据导入后台管理数据库内，完成入库操作。

经过这一流程后，仓库中每一种物品的位置、数量、规格型号等都可以在仓储管理软件中查找出来，实现了仓储状态的可视化。

（4）出库管理：出库时，仓库管理员根据领料申请查询仓储状态，然后做出预出库单；保管员根据预出库单将指定库位的物品取出，使用手持机扫描库位标签和物品标签将出库信息进行登记，数据记入手持机出库数据表；全部出库物品取出后将出库信息上传到主机，与预出库单作比较，并根据实际出库数量进行登记。

（5）盘点管理：使用手持数据采集终端进行数据的采集，如物品标签、摆放货架、物品数量等。系统可根据事先设定的产品分类，自动产生或人工选择产生盘点任务表，进行盘点作业。盘点作业主要扫描产品标签和相应的库位信息。数据上传后，系统会自动列出已盘产品与未盘产品，并根据需求进行盘盈、盘亏等操作。

（6）调拨管理：出现调拨情况时，根据调拨情况选择不同的调拨流程。

（7）退换货管理：客户退货的时候，通过读取产品标签可以查询该产品是否属于此客户以及销售时间等信息，并且方便查询当时的销售信息，进行有效的监督和管理。对于确认需要退货的产品，手持机在读取标签时会将当前时间写入标签中的退货时间字段。

（8）报表分析：对系统的数据进行统计分析，生成相关报表。

（9）终端数据采集程序：完成主机和手持机等数据采集设备之间的数据通信功能。

↘ 5.1.2 系统特点

RFID仓储管理系统具有以下特点：

（1）将仓库管理与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改进仓储管理，提升效率及价值。

（2）提高物品出入库过程中的识别率，可不开箱检查，并同时识别多个物品，提高出入库效率。

（3）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。

（4）采用射频技术能大大提高拣选与分发过程的效率与准确率，并加快配送的速度，减少人工及配送成本。

（5）精确掌握物资情况，优化合理库存。

↘ 5.1.3 系统设备性能

1．桌面发卡器

FR1001小型台式发卡器是专门为了配合用户在后台或者管理中心进行发卡管理而生产的UHF发卡器，如图5.3所示。

本设备置于台面供操作员发放电子标签、进行查询或提供权限管理使用。除了发卡外，该设备也在图书和文档管理等方面得到广泛应用。

本设备外型小巧便于携带，可以进行读卡、写卡、授权、格式化等操作，具有读写速度快、识别率高、可同时操作多个标签等优点。其具体技术参数如表5.1所示。

2．手持读写器

UHF FR1100手持式读写器是一款体积小、重量轻的UHF便携式数据终端，它可以实现RFID数据的采集、存储等功能，其设计很好地应用了人体工程学，让用户在使用时备感舒适。其读取距离最远可以达到1米，在配置外置高增益天线的条件下，能达到更远的读写距离。面向恶劣环境的特殊设计使它在工业市场领域游刃有余，比如物流配送、固定资料管理、物品的防伪等。其外观如图5.4所示。

具体性能指标如表5.2所示。

5.2 RFID不停车通行系统方案

↘ 5.2.1 概述

本系统是针对较大规模的军队、机关内部车辆管理而设计的，通过本系统提供的整体解决方案可以有效提高军队车辆管理效率，节约车辆管理成本，极大地改善公车私用现象，方便车管人员对车辆的管理和监控。

不停车通行系统采用VB、ASP、自动化控制、RFID射频识别等多种技术，具有使用简单、维护方便、系统运行稳定性高、与互联网设立接口可以无限制扩展业务等优点。通过这一管理系统可以提高军队车辆出入军营速度，更有效遏制外来车辆的非法闯入。

本系统的案例效果图如图5.5所示。

↘ 5.2.2 系统方案设计

通过加装RFID超高频读写器提升军营的管理水平，为部队车辆发放新的通行证，证内含RFID标签，车辆驶抵门口时，读写器通过证内标签对车辆进行自动识别，识别通过后闸机抬起，保证车辆的不停车进出，提高车辆的通行效率。

本系统不改变现有的管理流程，也不需要学习新的停车管理规则，为部队车辆通行提供更为方便和快捷的模式。

RFID超高频读写器通过韦根接口控制闸机并传送数据，新的标签数据遵循原有的数据格式，不需要对原有系统软件做任何升级改造。

标签号码由系统管理员通过发卡器录入系统，录入后所有处理与现有系统相同。

↘ 5.2.3 进场方案设计

1．部队车辆

将车驶至读卡机的读卡区域之内，读写器自动感应车辆上的标签卡，自动开启道闸；值班室电脑自动核对并记录。感应过程完毕，发出“嘀”的一声，道闸自动升起。司机开车入场，进场后道闸自动关闭。

2．临时到访车辆

司机将车驶至读卡机前，值勤人员授权临时卡，在读卡机感应区晃动卡，将车牌号读进卡片中，感应过程完毕，发出“嘀”的一声，道闸开启，司机开车入场，进场后道闸自动关闭。

↘ 5.2.4 出场方案设计

1．部队车辆

将车驶至读卡机的读卡区域之内，读写器自动感应车辆上的标签卡并开启道闸；值班室电脑自动核对并记录，以确保“一卡一车”制及车辆安全。感应过程完毕，读卡机发出“嘀”的一声，道闸自动升起，司机开车离场；出场后道闸自动关闭。

2．临时到访车辆

司机将车驶至值勤人员岗位并将卡交给值勤人员，值班员将卡在读卡器的感应区晃动，确认信息无误后按电脑确认键，电脑自动记录车辆信息并开启道闸，车辆出场。

↘ 5.2.5 系统硬件

1．FR6011A型远距离读写器

该读写器安装在立柱上或吊装于停车场顶部，如图5.6所示。在车辆驶进读写器附近（2～5米）时，读取车的标签信息（由地感线圈发起指令），并将信息传入系统，对用户的合法性进行自动识别。对合法用户，命令栏杆机自动抬起，允许用户不停车通过。

此系列读写器主要用来高速识别有效范围内的电子标签，并实时与后台进行标签信息交换。其识别距离多级可调，最远识别距离超过12米，可同时识别读写器覆盖范围内的多个电子标签，主要应用于远距离的车辆、物品、集装箱、人员等身份识别及防伪。

2．一体化整机

一体化整机采用伪随机跳频模式，减小外界电磁干扰，大大提高系统的稳定性。它支持多硬件接口模式，包括Wiegand26/34、RS485、RS232等硬件接口模式；能远距离识别无源电子标签，最远可达12米，且发射功率低；能实现定向识别，识别距离多级可调；使用时现场安装方便灵活；在系统软件开发方面，能提供强大的应用软件程序接口API，支持多种语言进行二次开发。

一体化整机的特点如表5.3所示。

3．小型编程发卡器

FR1001型编程发卡器对标签进行初始授权，并将授权信息写入标签。

4．RFID标签

RFID卡式标签如图5.7所示。RFID纸质不干胶标签如图5.8所示。

将RFID标签置入新的通行证中，存储车辆信息。标签信息通过发卡器写入。

↘ 5.2.6 施工方案

1．读写器的安装

读写器置于闸机边的立杆上，通过韦根线对闸机进行控制，立杆高2.8米，天线置于铁杆距地面2.4米处，天线角度根据现场情况确定，韦根线由立杆内部穿过。

2．标签的安装

标签置于新停车证内（塑封或其他方式）。施工示意图如图5.9所示。