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引领物联时代的先锋—RFID

R FID射频识别技术被公认为是本世纪最有发展前途的信息技术之一，已经得到业界的高度重视。近年来，R FID技术发展迅速，被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输管控及物流、供应链管理等众多的领域。据不完全统计，R FID技术从80年代后期至今，申请专利已达600多项，成为各行业关注的热点。

特别是美国9 .11恐怖袭击事件后，为防止国际恐怖组织的袭击，美国政 府 出 台 了S S T (S m art S ecureT radelanes Initiative)计划，将R FID与集装箱绑定，货物追踪功能受到高度的重视，并加强了港湾、空港等场所的安全管控。作为防止突发事件的手段，R FID被认为是最适合的技术之一。

神奇的RFID

60年代美国人发明了因特，通信技术有了空前的飞跃。无论任何人、任何时间、在世界的任何地方，只要通过因特，就能够了解所需要的信息；只要通过因特，就可以和想念的人超越距离和空间进行交谈；只要通过因特，打开搜索引擎，就可以搜索到想阅读的书、电影、歌曲等信息。在各行各业，都实实在在地享受到了因特带来的实际价值和经济效益，使宣城人们受益匪浅。它使距离不再遥远，使世界不再陌生。

到了90年代，R FID技术又一次让人们感受到了通信技术的奥妙。

一辆满载着集装箱的卡车正在高速行使，司机看到岔路中间摆着一张桌子，后面坐着两位女士，司机忙踩刹车停下来。一位女士不慌不忙地站起来对司机说 先生，你走错路了，去新泽西州是右边的路。 司机百思不解地问到，你怎么知道我要去新泽西州呢？那位向导员温文尔雅的对司机说 是你车上安装的R FID告诉我们的 。我相信，很多人都会象那位卡车司机一样困惑不解。R FID到底是一项什么样神奇的技术？它的工作原理、属性以及能够给社会生活带来怎样的变化？

无线射频识别技术(R F ID，R adio F requencyIdentification)是无线通信的一种，它是利用无线通信方式实现对物体非接触式自动识别。射频识别技术最早的应用可追溯到1940年太平洋战争时期，美国为了战争中敌我飞机的识别，由于技术保密，一直被军事领域广泛应”用。近年来，随着LSI(Large-scaleintegr对刀仪a-tion 大规模集成电路)、络通信、信息安全等技术的发展，射频识别技术进入商业化应用阶段。这一技术由于具有对高速移动物体识别、多目标一次性识别和非接触识别等特点，在各领域显示出巨大的发展潜力与应用空间，被誉为21世纪的科技之星。

RFID技术发展趋势

一、国外应用现状

1991年海湾战争中，美军的后勤供给发生了严重问题。据美国媒体报道，美军向海湾地区运送了4万个集装箱，由于集装箱里面的物资明细不清楚，有2 .5万个必须由人工开封，清点登记后，重新加入到物流中，浪费了人力和时间。更为严重的是，有很多的集装箱在运送中丢失或延误，最终，约有1600个集装箱遗弃在沙漠中。

美国国防部吸取了海湾战争中的沉痛教训，与Savi技术公司签订关于R FID标签、固定、移动、手持的R FID读写器以及相关的硬件、软件和专业服务的合约，在世界50个国家850个军事基地建立了世界最大的无线射频络货物追踪系统，实现实时的数据自动采集、聚合、恢复与服务。使美国国防部的军需物资实现了全方位的可视化管理与控制。

这项技术在2003年第二次海湾战争中得到了很好验证。由于美军建立了无线射频络货物追踪系统电动单车，军需物资运送状况有了彻底的改变。美军通过嵌在集装箱上的电子标签对发往海湾的军需物资进行跟踪，实现了从储备式后勤到配送式后勤的转变，增强了美军的后勤供给能力，节省了数十亿美元。

另外，在供应链管理领域，R FID技术也备受青睐。被美国《商业周刊》称为全球企业新独裁者，连续多年荣登《财富》杂志全球500强企业的零售巨头W al-M art百货公司，于2003年11月5日，在位于美国阿肯色州罗杰市的总部召开会议，宣布到2005年末，要求全球100家最大的供应商供给W al-M art的商品都要应用R FID技术。

R FID技术的应用，给W al-M art和上下游供应商带来了无限商机。它使货物不会存在仓库里而无人知晓，数据库中记录的货物数量与实际库存量精确相符，与贸易伙伴之间的货物传送信息能够自动、准确地完成。店员能够及时准确的了解什么商品需要补货，该商品放在仓库的什么位置，是什么种类，数量是多少等。无需人工清点，不会漏掉一件物品，也不会出现计算错误，店员有充足的时间将商品补上货架，不会因货物的缺失而失掉商机。SanfordC .Bernstein公司的零售业分析师统计，W al-M art通过采用R FID技术，实现了货物的可视化管理，及时跟踪商品状况，了解商品的即时状态，简化票据的处理流程，提高库存信息的精确性和供应商的供货效率，每年可节省约83.5亿美元。

世界各地的零售巨头们继沃尔玛之后，德国的麦德龙、英国最大的连锁超市集团T esco、美国的T ar-get、A lbertsons也陆续宣布了导入R FID计划。

经济方面，据美国V D C (V entureD evelopm entC orporation)公司发表的报告透露，2000年美国的R FID市场规模8.9亿美元，2005年达到26.5亿美元，年增长率约24%。

2004年1月，日本货物铁道(JR货物)，在日本全国约140个全货物车站同时导入了R FID技术；同年12月，新东京国际空港(成田空港)、日本航空公司和宅急便公司联合进行了R FID加附在顾客行李箱的试验。香港、新加坡、旧金山、温哥华等国际空港也陆续进行了相关的实验。

二、国内应用现状

1992年工1.实验装置含加热炉、试品架、气流罩、热电偶、稳压器、调压器、控制仪器、温度记录仪研院开始研发R FID技术，2003年成功举办了R FID商业应用发展策略论坛，2006年6月，中国发布了《中国R FID技术政策白皮书》。

目前，香港的八通达卡是当今最成功的非接触式多功能智能卡，其应用范围有停车场、便利商店、快餐店、电影院、自动贩卖机、游泳池、住宅、保全系统及校园通系统等。

根据工信部相关报道，2005年我国R FID市场规模已经达到36 .9亿元，2006年增加接近60亿元，2008年R FID相关产值达到80亿元左右。据相关部门预测，中国的R FID市场在今后数年将稳步增长，到2011年家庭保洁将达到118.1亿美元。

我国R FID技术在政府的推动下，已经在很多领域已经得到初步应用。在公共交通管控、高速公路收费、动植物电子标志、食品、药品、邮件实时状态跟踪管理以及物流、供应链管理等领域均已先后启动了R FID技术应用试点项目；各类电子证照与重要商品防伪、各类IC卡应用开辟了广阔市场空间，奠定了我国R FID产业与应用的基础。虽然R FID产业在我国起步较晚，但是经过近些年的发展，目前我国在技术研发、制造、工艺设计、系统集成与应用等各环节已初具规模。从近期我国R FID领域的动态来看，与行业应用相结合的基于R FID技术的产品和解决方案开始出现，这为R FID在我国应用的推广，特别是在物流、安全保障、防伪识别等非制造领域奠定了坚实的基础。

基于RFID技术构建港湾物联系统的探讨

港湾是国际物流的集散地，是国际海运的交通枢纽。据2009年6月中国物流与采购联合会统计，国际运输方面，全球国际海运货运量52亿吨，我国货运量占世界海运量的84%左右。因此，港湾的建设和安全保障，是体现出一个国家的经济实力和国际竞争力的核心。但是，价格、速度、安全保障、高效率、高水平的服务一直是困扰港湾发展的要因。本文稿以此为蓝本，探讨应用R F ID技术，构建物联系统(Internetofthings)，来解决以上问题。港湾管理的关键是集装箱、车辆和人员的自动识别，所有的信息都能够在物联系统上得到实时传递和动态跟踪货物信息。

物联从络结构上看，是通过因特(Internet)将众多R FID应用系统连接起来，并在广域范围内对物品身份进行识别的分布式系统。因特则是借助物联协议将因特的边界延伸到世间万物。

在本稿中的物联是以R FID技术为核心，将物品和物联绑定的技术手段之一，是一个以计算机络、G PS(G lobal PositioningSystem )等先进的通讯技术组成的庞大的系统。

表1R FID和条形码的比较

在物联中，每个物品均被赋予唯一的ID，这个ID是存储在和物品绑定的电子标签中。与条形码(BarC ode)相比，R FID技术特性具有独特的优势(详见表1)。

本文稿是以出口海运为假定。港湾在物联系统的支持下，把货物的信息(企业名、地址、、商品ID、日期、商品批号)写入电子标签中，然后与货物绑定。

一、港湾作业的特点

为了有效地利用R FID技术，对港湾作业特点进行了分析，归纳如下(如图1所示)。

(一)跨国间的物流：港湾是国际贸易货物的集散地，货物都是来自不同的国家及地区。

(二)货物容积大：受理的货物是20尺或40尺(Feet)的集装箱，需要广阔的空间和堆场来保管。

(三)安全保障：防止集装箱的丢失、被盗和损坏及内场危险物(炸药或高险化学品等)。

(四)自然环境恶劣：风雨、海水、温湿度、盐雾、日晒等自然因素。

二、R FID的应用方法

根据港湾作业特点，提议港湾应用U H F频段的R FID技术，U H F频段具有识别距离长、快速识别移动物体、成本低等特点，是港湾管理最理想的选择。

□标签贴附在托盘、包装箱、集装箱上，进行规格、序列号等信息的自动存储和传递。

□对电子标签的要求

□Code(编码)体系国际标准化(如EPC标准)

□利用U H F频段的电子标签，识别距离长、高速识别移动物体、成本低且耐用性好

□在恶劣的自然环境下确保正常射频质量的电子标签

□与G PS系统相连接，预防异常行为发生。

在港湾操作管理过程中，最关键的环节就是集装箱的跟踪管理，以及如何防止集装箱的丢失、被盗和损坏。进入港区的集装箱就相当于一张动态物流全景图，通过这张图，各环节操作人员可以获得更快、更精确的实时信息，操作人员只要输入绑定货物的ID号码，就可以在显示器上把货物信息尽现眼底，不用到处去找货物在什么位置。

物联系统的操作如图2所示。港湾闸口上方设置射频读写器，运送货车通过闸口时，读写器会自动识别和读取绑定在集装箱上的电子标签(商品信息、货物数量、出库者信息、入库者信息、发货单号)信息，通过无线LA N传输给中央服务器，进行数据处理和保存。系统确定无误后，把货物的信息自动上传到监管部门，监管部门根据信息指令把货物分拨到指定的仓位。货物的通关手续完结后，中央服务器根据通关指令下达作业信息，集装箱搬运到几号码头、装在几号货船上、上船定位操作、接货确认等工作。

码头的龙门吊上同时装有射频读写器和G PS装置，操作人员根据信息指令，在每一个操作环节开始和结束，都要对集装箱上的电子标签扫描，然后，通过无线LA N把信息上传至中央服务器进行数据处理和保存。在船上，同时安装高性能的R FID系统，即R FID芯片中装有传感器，可以记录物品所处的温度、湿度、日照等环境信息。无论是管理部门或用户，只要输入货物给定的ID，就能够通过物联随时随地的了解货物的状态、位置和动态跟踪。通过对上述系统的探究，物联系统在港湾物流中应用的价值从以下三方面得到认证：

1、物联系统能够对集装箱进行跟踪，减少丢失、被盗和损坏，从而提高了安全保障。

2、物联系统能够对货物集装箱全程追踪，并及时传递货记得要保存实验数据物的动态信息给上下游客户，提高了港湾的服务质量。

3、物联系统能够及时、准确地把货物信息提供给作业者，减少了遗漏和错误的发生，大幅提高工作效率，降低港湾的运营成本以及缩短货船的滞港时间。

通过以上的探讨，说明了物联系统能够提高港湾的核心竞争力，同时为货主企业、制造企业和消费者提供更及时、可靠的物流增值服务。

图2港湾物流物联系统的构成图

RFID系统的基本结构和种类

一、R FID系统的基本结构

R F ID系统一般由电子标签(T ag)、读写器(R eader)和信息处理系统三部分组成。电子标签主要是由IC芯片和天线(A ntenna)构成。读写器由环形天线、控制模块和收发装置组成。分为手持和固定两种，收发装置和计算机或编程逻辑控制器(PLC)连接从而实现相互信息交换(R FID系统结构参照图3)。

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