RFID系統

RFID 是Radio Frequency Identification 的縮寫，即射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象，可快速地進行物品追蹤和數據交換。識別工作無須人工干預，可工作於各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體並可同時識別多個標籤，操作快捷方便。RFID 技術誕生於第二次世界大戰期間，它是傳統條碼技術的繼承者，又稱為"電子標籤"。

RFID系統的基本工作原理是：由讀寫器通過發射天線發送特定頻率的射頻信號，當電子標籤進入有效工作區域時產生感應電流，從而獲得能量被激活，使得電子標籤將自身編碼信息通過內置天線發射出去；讀寫器的接收天線接收到從標籤發送來的調製信號，經天線的調製器傳送到讀寫器信號處理模塊，經解調和解碼后將有效信息傳送到後台主機系統進行相關處理；主機系統根據邏輯運算識別該標籤的身份，針對不同的設定做出相應的處理和控制，最終發出信號，控制讀寫器完成不同的讀寫操作。

從電子標籤到讀寫器之間的通信和能量感應方式來看，RFID系統一般可以分為電感耦合（磁耦合）系統和電磁反向散射耦合（電磁場耦合）系統。電感耦合系統是通過空間高頻交變磁場實現耦合，依據的是電磁感應定律；電磁反向散射耦合，即雷達原理模型，發射出去的電磁波碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律。

電感耦合方式一般適合中、低頻率工作的近距離RFID系統；電磁反向散射耦合方式一般適合高頻、微波工作頻率的遠距離RFID系統。

在實際RFID解決方案中，不論是簡單的RFID系統還是複雜的RFID系統都包含一些基本組件。組件分為硬體組件和軟體組件。從端到端的角度來看，一個RFID系統由電子標籤、讀寫器天線、讀寫器、感測器/執行器/報警器、通信設施、控制器、應用軟體等組成。若從功能實現的角度觀察，可將RFID系統分成邊沿系統和軟體系統兩大部分。這種觀點同現代信息技術觀點相吻合。邊沿系統主要是完成信息感知，屬於硬體組件部分；軟體系統完成信息的處理和應用；通信設施負責整個RFID系統的信息傳遞。

RFID系統中的硬體組件包括電子標籤、讀寫器（包括感測器/執行器/報警器和邊沿介面）、控制器和讀寫天線；系統中當然還要有主機，用於處理數據的應用軟體程序，並連接網路。

RFID系統中的軟體組件主要完成數據信息的存儲、管理以及對RFID標籤的讀寫控制，是獨立於RFID硬體之上的部分。RFID系統歸根結底是為應用服務的，讀寫器與應用系統之間的介面通常由軟體組件來完成。一般，RFID軟體組件包含有：①邊沿介面；②中間件，即為實現所採集信息的傳遞與分發而開發的中間件；③企業應用介面，即為企業前端軟體，如設備供應商提供的系統演示軟體、驅動軟體、介面軟體、集成商或者客戶自行開發的RFID前端軟體等；④應用軟體，主要指企業後端軟體，如後台應用軟體、管理信息系統（MIS）軟體等。

RFID系統有基本的工作流程，由工作流程可以看出RFID系統利用無線射頻方式在讀寫器和電子標籤之間進行非接觸雙向數據傳輸，以達到目標識別、數據傳輸和控制的目的。RFID系統的一般工作流程如下：

①讀寫器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號。

②當電子標籤進入讀寫器天線的工作區時，電子標籤天線產生足夠的感應電流，電子標籤獲得能量被激活。

③電子標籤將自身信息通過內置天線發送出去。

④讀寫器天線接收到從電子標籤發送來的載波信號。

⑤讀寫器天線將載波信號傳送到讀寫器。

⑥讀寫器對接收信號進行解調和解碼，然後送到系統高層進行相關處理。

⑦系統高層根據邏輯運算判斷該電子標籤的合法性。

⑧系統高層針對不同的設定做出相應處理，發出指令信號，控制執行機構動作。

目前RFID系統的主要工作頻率和有效識別距離為：低頻125-134kHz，識別距離<0.5m；高頻13.56MHz，識別距離小1m:特高頻902-928MHz，識別距離4-8m:微波為2.54GHz，識別距離可達lOOm。RFID的識別距離可從幾厘米到十幾米，應用範圍十分廣泛，如我國第二代身份證採用的就是13.56MHz。

RFID系統幫助醫院監測病人出院后的服藥應用方案

當病人出院時，醫生通常都會給他們開具一種或多種處方藥品，這些藥品病人必須按時服用並自我追蹤服藥情況。然而，經常會出現一些病人沒有按照醫囑服藥，最終不得不重返醫院治療。Nyack Hospital 希望有一套自動方案可解決這個問題，方案包括含RFID閱讀器的手機、貼標的藥瓶，及一台遠程管理個人處方葯的網路伺服器。醫院的目標是減少心臟病病人由於沒有堅持按規定服藥，而返回醫院的機率。

為了解決這個問題，Tsirkas 連同Nyack Hospital醫藥主管Joseph Pinto著手尋求一套技術方案——RFID系統幫助醫院監測病人出院后的服藥應用方案，幫助醫院監測心臟病病人出院后的服藥情況。醫院曾考慮過採用人工電話呼叫系統，醫生在病人出院當天、第7 天、第14天、第21天和第30天電話拜訪病人。然而，這個過程不但耗時，且非常繁瑣。後來，醫院找到了eMedonline系統，於5月13日開展一場測試，共兩個病人參與。

RFID系統存在的主要問題是不兼容的標準。RFID的主要廠商提供的都是專用系統，導致不同的應用範圍和不同的行業採用不同廠商的頻率和協議標準。RFID的標準處於割據狀態，鐵路、公路、航空等各領域都有各自的標準。這種混亂的狀況已經影響了RFID整個行業的增長，並增加了跨行業應用時的成本。

歐美的很多組織已經著手解決這個問題，並有望在彼此競爭的RFID系統間尋找出某些共性。1996年，美國開始制定RFID標準，“全國信息技術標準委員會（NCITS）”召集主要的RFID廠商和用戶起草了2.45GHz頻率的草案，供ISO採用。

正像標準化刺激了條碼技術的快速增長和廣泛應用，RFID廠商的合作對這種技術的發展和推廣也是非常重要的。

根據RFID系統完成的功能不同，可以把RFID系統分成四種類型。

1.電子監視技術

電子監視技術（Electronic Article Surveillance，EAS）是一種設置在需要控制物品出入的門口的RFID技術。這種技術的典型應用場合是商店、圖書館、數據中心等地方，當未被授權的人從這些地方非法取走物品時，EAS系統會發出警告。在應用EAS技術時，首先在物品上粘附EAS標籤，當物品被正常購買或者合法移出時，在結算處通過一定的裝置使EAS標籤失活，物品就可以取走。物品經過裝有EAS系統的門口時，EAS裝置能自動檢測標籤的活動性，發現活動性標籤的EAS系統會發出警告。EAS技術的應用可以有效防止物品被盜，不管是大件的商品，還是很小的物品。應用EAS技術，物品不用再鎖在玻璃櫥櫃里，可以讓顧客自由地觀看、檢查商品，這在自選日益流行的今天有著非常重要的現實意義。

2.攜帶型數據採集系統

攜帶型數據採集系統是使用帶有RFID閱讀器的手持式數據採集器採集RFID標籤上的數據。這種系統具有比較大的靈活性，適用於不宜安裝固定式RFID系統的應用環境。

手持式閱讀器（數據輸入終端）可以在讀取數據的同時，通過無線電波數據傳輸方式（RFDC）實時地向主計算機系統傳輸數據，也可以暫時將數據存儲在閱讀器中，再一批一批地向主計算機系統傳輸數據。

3.物流控制系統

在物流控制系統中，固定布置的RFID閱讀器分散布置在給定的區域，並且閱讀器直接與數據管理信息系統相連，信號發射機是移動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當物體、人經過閱讀器時，閱讀器會自動掃描標籤上的信息，並把數據信息輸入數據管理信息系統進行存儲、分析、處理，達到控制物流的目的。

4.定位系統

定位系統用於自動化加工系統中的定位及對車輛、輪船等進行運行定位支持。閱讀器放置在移動的車輛、輪船上或者自動化流水線中移動的物料、半成品、成品上，信號發射機嵌入操作環境的地表下面，其中存儲有位置識別信息；閱讀器一般通過無線或者有線的方式連接到主信息管理系統。