国内RFID应用及产业研究(1)

摘要:介绍了rfid技术在国内的应用状况,并对其产业链的各个主要环节在国内的发展状况做了研究分析。rfid技术,尤其是在13.56mhz,已在国内得到了广泛的应用,主要集中于身份识别、公共交通管理、物流管理等领域。而uhf rfid无论从应用还是产业技术来看,相比13.56mhz rfid都还处于起步阶段,还没有形成完整的产业链。国内rfid发展的当务之急是建立中国自己的标准,相关工作已在进行中。
关键词:rfid、产业链

1. rfid技术

rfid(射频识别)技术是从上世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术,近年来发展十分迅速。其技术的覆盖范围广泛,许多正在应用中的自动识别技术都可以归于rfid技术之内,但它们的工作原理、工作频率、技术特点、适用领域以及遵循的标准却是不同的。
通常,rfid系统由电子标签、读写器和数据管理系统这三个主要部分组成。电子标签由天线和rfid芯片组成,每个芯片都含有唯一的识别码,用来表示电子标签所附着的物体。读写器用来读写电子标签中的信息,读写器通过网络和其他计算机或系统通讯,完成对电子标签的信息获取、解释以及数据管理。数据管理系统主要完成数据信息的存储及管理,可以由简单的小型数据库担当,也可以是集成了rfid管理模块的大型erp数据库管理软件。
按电子标签获得能量的方法,一般可分为无源电子标签和有源电子标签两大类。无源电子标签自身不带有电源,通过天线从读写器发出的能量中产生工作所需的电压,其特点是重量轻、体积小,寿命长,但是工作距离短。有源电子标签通过自身带有的电池供电,特点是识别距离长,但价格较高且寿命短。
按电子标签的存储器类型,可分为只读电子标签和可读可写电子标签两种类型。目前不同电子标签存储器的大小可以从16 bit一直到512k byte。
rfid系统的工作频率,主要有125khz、13.56mhz、400mhz、860～960mhz、2.45ghz、5.8ghz等多个频段。但是,不同的国家和地区的对频率的分配和最大发射功率的规定是不同的。在某些地区,某些频段的rfid产品可能是被禁止使用的。
一般而言,工作频率在100mhz以下的rfid系统是通过线圈之间的磁场耦合的方式工作,通常具有工作距离近,成本低,天线尺寸大,通讯速度低等特点,这类电子标签一般对人体没有影响;而400mhz以上的rfid系统是通过无线电波发射和反射的方式工作,通常具有工作距离远,天线尺寸小,通讯速度高等特点,这类电子标签一般会有发射功率限制,以避免对人体或环境造成伤害。

表1比较了不同频段rfid的优缺点。
本文主要讨论无源、工作频率为13.56mhz和uhf(860~960mhz)的rfid在国内的产业状况。
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表1 不同频段rfid的优点和缺点

2. rfid在国内的应用

上世纪90年代初的金卡工程推动了国内ic卡的应用和发展,也为rfid产业打下了应用和技术的基础。进入21世纪,rfid产业受到了政府部门和研究机构的重视,各项支持政策逐步出台,支持力度逐步加大;同时政府也大力推动了rfid在行业的应用。目前rfid,尤其是13.56mhz的rfid,已在国内得到广泛的应用,主要集中于身份识别、公共交通管理、物流管理等领域。

(1)身份识别
电子标签可以通过嵌入到身份证、护照、工作证的各种证件中,用作人员身份识别,是目前rfid技术应用最为广泛和成熟的领域之一。在国内的主要应用有:
● 中国第二代居民身份证,基于iso/iec 14443-b标准的13.56mhz电子标签,该项目可以说是国内乃至国际上最大的rfid应用的项目之一。
● 教育部学生购票优惠卡,基于iso/iec 15693标准的13.56mhz电子标签。
● 共青团中央青年卡,基于iso/iec 14443-a标准的13.56mhz电子标签。

(2)公共交通管理。
公共交通管理是国内应用rfid技术最早的,也是最成功的领域之一,目前国内主要涉及的应用有电子车票、不停车收费(etc)等。电子车票具有交易便捷,快速通过,可靠性高等优点,所以越来越多的城市正准备使用电子车票并准备给它加更多的功能。在不停车收费系统特别是高速公路自动收费应用上,rfid技术可以解决原来收费成本高、管理混乱以及停车排队引起的交通拥堵等问题,在这方面应用的电子标签因为要求能够远距离、快速识别,所以多工作在uhf或微波频段。典型的应用有:
● 国内许多城市(如上海),使用基于iso/iec 14443-a标准的13.56mhz电子标签作为地铁、出租、公交的电子车票。
● 深圳在车流量很大的皇岗海关、文锦渡海关,使用了uhf频段的rfid系统来提高通关效率。此外,许多城市都在建设和应用rfid技术进行着高速公路的不停车收费管理系统。

(3)物流管理。
物流管理是rfid技术的另一个重要应用,目前在国内也正在逐步的试用与推广。rfid系统可对整个物流过程进行监控和管理,保证物品在运输流通中不会被误送或丢失,降低物流成本,提高运输的效率。同时,由于rfid技术具有防伪的特性,可对特殊的物品(如危险品)结合物流管理进行严格控制,防止假冒伪劣产品流入市场。典型的应用有:
●铁道部铁路车号自动识别,使用基于epc class0标准的uhf电子标签。
●中国邮政邮包分拣,正在试用多种标准的uhf电子标签,尚未最后确定。
●上海液化气钢瓶管理,使用基于iso/iec 15693标准的13.56mhz电子标签。
●上海烟花爆竹管理,使用基于iso/iec 14443-a标准的13.56mhz电子标签。
从rfid在国内的应用可以看到,不同频段的rfid系统应用发展不均衡:13.56mhz电子标签发展成熟,应用广泛,正在向更多的应用领域发展;uhf频段电子标签的应用还处于起步阶段,这与国内目前的市场需求密切相关。
在身份识别、电子票据、防伪、危险品管理等领域,其需求特点是工作距离要求不高、有一定安全加密的要求、成本要求不高,这些都是13.56mhz电子标签发展较快的领域。
在商业供应链管理、仓储管理、不停车收费等领域,其需求特点是工作距离远、快速识别、安全性要求不高、成本要求很高,这些领域将是uhf、微波频段电子标签的重要发展领域,但由于技术、成本等各方面原因,rfid在这方面应用的发展相对较慢。但随着一些国际商业巨头(如沃尔玛、麦德龙等),对rfid在商业供应链管理应用上的推动,可以预见,uhf、微波频段电子标签的应用在不远的将来,在全球、在国内都会有重大的发展。

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