无线射频识别技术标签是安装了天线的微小计算机芯片.docx

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1、无线射频识别技术标签是安装了天线的微小计算机芯片，这种标签能存储并传输电子产品编码(EPC)。研究人员表示，通过在牛的耳朵上植入RFID标签，标签可以记录下这头牛的详细资料，如它的饲养情况、年龄、体重及患病治疗情况。同时这些标签可以自动读取，并能将这些数据直接送入到计算机数据库中去。近年来涌现的大量食品安全问题主要集中在肉类及肉类食品上，由于牲畜的流行病时有发生，如疯牛病、口蹄疫以及最近肆虐的禽流感等，如果防控不当，将给人们的健康带来危害。采用了RFID系统之后，可提供食品链中的肉类食品与其动物来源之间的可靠联系，从销售环节如超市、餐馆里的的肉类食品能够追查到它们的历史与来源，并能一直追踪到具

2、体的养殖场和动物个体。在对肉类食品来源识别的解决方案中，能够应用RFID芯片来记载每个动物的兽医史，在养殖场中对每个动物建立电子身份，并将所有信息存入计算机系统，直到它们被屠宰。然后，所有数据被存储在出售肉类食品的RFID标签中，随食品一起送到下游的销售环节。这样，通过在零售环节中的超市、餐馆等对食品标签的识别，人们在购买时就能清楚地知道食品的来源、时间、中间处理过程的情况等信息，就能放心地购买。2、使用RFID技术会带来的便利和优势 RFID系统能够在复杂的多步骤供应网络中跟踪产品供应情况，是理想的高效供应链管理解决方案，使众多的行业受益非浅。RFID解决方案在简化食品供应物流管理方面，能为

3、用户带来益处，范围覆盖从农场的家畜及新鲜农作物，到人们在餐馆里食用的食品以及在超市中购买的包装食品。 RFID解决方案可确保任何供应链的高质量数据交流，让食品行业实现两个最重要的目标，第一，彻底实施“源头”食品追踪解决方案。第二，在食品供应链中提供完全透明度的能力。RFID系统可提供食品链中食品与来源之间的可靠联系，确保到达超市货架及餐馆厨房的食品的来源史是清晰的，并可追踪到具体的动物或植物个体及农场。RFID是一个100%追踪食品来源的解决方案，因而可回答用户有关“食品从哪里来，中间处理环节是否完善”等问题，并给出详尽、可靠的回答。可有效监控解决食品安全问题。 3、使用RFID可能存在的技术

4、问题 目前应用RFID在食品安全中，有很多的优势和便利之处，同时可能存在如下几个问题： 1、全球统一物品编码问题及频段标准问题食品供应涉及面很广，从原产地到加工厂、包装、检疫甚至餐厅等环节。如果编码不统一，又或者整个链上的频段不统一，势必给读写、查询、跟踪及回溯带来很大的不便甚至无法实现RFID带来了的任何便利。 2、成本问题如果说现在什么影响RFID的爆发式大规模应用，价格是一个很重要的因素。真的做到单件产品不论蔬菜鸡蛋都贴有RFID标签，势必要求tag价格非常低，像现在的条码一样，成本能做到基本忽略时，大规模的爆发应用也就随之发生了。 3、信息链问题采用RFID食品标签技术可以对食品供应链

5、全过程中的产品及其属性信息、参与方信息等进行有效的标识。进行食品跟踪与追溯要求在食品供应链中的每一个加工点，不仅要对自己加工成的产品进行标识，还要采集所加工的食品原料上已有的标识信息，并将其全部信息标识在加工成的产品上，以备下一个加工者或消费者使用。这好比一个环环相扣的链条，任何一个环节断了，整个链条就脱节了，而供应链中跨环节之间的联系比较脆弱，这是实施跟踪与追溯的最大问题。4、使用RFID技术的具体方式 针对当前各国对于食品安全跟踪与追溯的强烈要求，有效地发挥RFID这一标识系统，甚至可以做成全球统一标识和通用商务标准，可以通过向供应链参与方及相关用户提供增值服务，来提高整个供应链的效率，对

6、食品安全跟踪与追溯更能起到很好的促进作用。 前面讲了，RFID解决方案可确保任何供应链的高质量数据交流，能让食品行业实现两个最重要的目标，第一，彻底实施“源头”食品追踪解决方案。第二，在食品供应链中提供完全透明度的能力。把RFID应用于食品安全管理，必须从其源头就插入RFID，这里从RFID解决方案的两个目标层面讲一下阐述应用RFID的具体方式： 1）在食品或原材料源头由公司加入RFIDTag，写入食品或原材料在源头的基本信息，如产地、出产日期、储存方法及食用方法等。 2）从原产地出来的商品到达食品加工厂，在这个阶段，加工厂再把加工好或包装后信息写入。 3）检疫局检疫信息、仓储入库信息写入。

7、4）出库分销到地方代理机构，直到超市、餐饮、快餐以及饭店，再将这一层信息写入实现跟踪链的最后环节。5）最后食品到达餐桌。 经过这个流程能实现个从整个链上可以追踪食品的各环节。 具体实施过程中利用RFID食品标签有两种方法来进行追踪：一是从上往下进行跟踪，即从农场、食品原材料供应商加工商运输商销售商POS销售点，这种方法主要用于查找造成质量问题的原因，确定产品的原产地和特征；另一种是从下往上进行追溯，也就是消费者在POS销售点购买的食品发现了安全问题，可以向上层层进行追溯，最终确定问题所在，这种方法主要用于问题产品的召回。 RFID 系统通过为每一件货品提供单独的识别身份及储运历史记录，从而提供

8、了一个详尽而具有独特视角的供应链，实现了上述两个目标。 实际闭环应用上，现阶段可以把RFID与条码结合起来。运用RFID+条码技术，可以对改善传统工作模式，实现饲养企业对产品全程控制和追溯，开发一个完整的产业链的食品安全控制体系。实现食品安全是项目的核心，就是将RFID+条码技术贯穿于食品安全始终(种猪饲养屠宰分割小包装运输餐桌)，全过程严格控制的产业链，形成企业的闭环生产，保证向市场提供优质的放心肉食品。比如在生猪饲养的阶段，用RFID芯片代替原来的耳圈，而等猪被屠宰上市，猪肉的包装就使用条码技术了。生猪为什么要使用RFID而不是条码？因为猪每天都要活动，条码是有可能被蹭掉的。而且RFID在

9、屠宰之后可以回收再使用。而被销售的猪肉一旦发生质量问题，根据猪肉包装的条码就可以实现全程追踪和监管。 而在大宗物流上，货品信息记录在托盘或货品箱的标签上。这样RFID系统能够清楚地获知托盘上货箱甚至单独货品的各自位置、身份、储运历史、目的地、有效期及其它有用信息。 RFID 系统能够为供应链中的实际货品提供详尽的数据，并在货品与其完整的身份之间建立物理联系，用户可方便地访问这些完全可靠的货品信息。 上面所述的是RFID前端数据写入和采集部分，实现信息融合查询依托网络技术及数据库技术。 5、使用RFID后的对比和效果 RFID通过识别每一个货品、货箱及托盘，智能标签为运营商提供了清晰了解分销链的

10、能力，从而识别任何每一件货品，检查货品状态及来源史，并将货品发送到供销网络中的任何地点。重要的是，该系统使得供应链中通常“被动”的货品也能“告知”物流网络有关货品的需求状况、来源、货品名称、到达目的地、到达时间等信息，并在通过每一个阅读器时，真实地提供上述信息。 RFID解决方案可在潜在的巨大供应链网络中，对每一件货品提供高效、详尽的控制，在从农场到消费者冰箱的整个食品供应链中，创建一系列可靠的货品信息。在每一个生产阶段及分销到最终消费领域的过程中，RFID解决方案提供了针对每件货品安全性、食品成分来源及库存控制的合理决策工具。 6、简单介绍一些实施实例 对于繁忙的快餐行业，由于大量的食品供应

11、要求使用简单易用的自动化解决方案，因而对高效供应链系统的要求要非常快速、精确的。快餐行业由于高度紧张的工作环境以及需要严密控制成本，因而对物流管理极为苛刻，RFID解决方案内在的强大管理功能正好可满足快餐行业的要求。下面以快餐牛肉为例来说明实施案例： 对于来某公司养殖基地的牛，不仅可以追溯到一头牛本身的一些详细情况，甚至可以追溯到它的父本母本以及饲养过程中的饲料、药品投入。如果发现这头牛的父本母本出现了疫情，或这头牛饲养过程中投入的饲料或药品出现了问题，就可以利用RFID系统进行跟踪与追溯。我们现在只要与超市等连锁店签订协议，就可以实现对牛肉产品全程安全质量的跟踪与追溯。即使将来哪一块牛肉产品

12、出了质量问题，也可以立即追溯到是哪头牛出现了问题，从而尽量减少食品质量安全事件带来的损失。 每头牛在养殖期间，就给加入了RFID标签，这个标签就像它的身份证一样，是终生不变的。标签上面记载着这头牛来自哪个省、市、县、乡、村，饲养者即养殖场名称或个体户姓名，检疫证号码等信息，每头牛的这些基本信息是在一定的时期就被写入此RFID标签；最后进入屠宰程序时就被录入通道入口处与屠宰车间和分割车间也会写入RFID标签，并把这些信息与网络衔接。此RFID食品标签包括养殖信息、屠宰车间形成的条码信息和分割车间补充的厂商信息及产品的其他如检疫信息等。根据此标签就可以追溯食品的“源头”以及实现跟踪链的透明化管理。

13、 7、总结 在食品安全管理问题迫在眉睫的今天，把RFID很好的应用于食品链上有很重要的意义。本文提出了应用RFID在食品链中的各个环节加入信息及与条码结合的方案，对解决食品的安全透明化管理及追溯有很重要意义。射频频谱范围因为射频识别系统产生并辐射电磁波，所以这些系统被合理地归为无线电设备一类，射频识别系统工作时不能对其他无线电服务造成干扰或削弱。特别是应保证射频识别系统不会干扰附近的无线电广播和电视广播、移动的无线电服务（警察、安全服务、工商业）、航运和航空用无线电服务和移动电话等。射频识别系统工作频率的选择，要顾及其他无线电服务，不能对其服务造成干扰和影响。因而通常只能使用特别为工业、科学和

14、医疗（ISM Industrial-Scientific-Medical）应用而保留的频率范围。这些频率范围在世界范围内是统一划分的，如图1所示。下面对ISM频率范围的各个频段分别给以简单介绍。除了ISM频率外，在135kHz以下的整个频率范围也是可用的（在北美洲和南美洲以及在日本：400kHz），因为这里可以用较大的磁场强度工作，特别适用于电感耦合的射频识别系统。对射频识别系统来说，最主要的频率是0135kHz，以及ISM频率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz（在欧洲不使用）、2.45GMHz、5.8

15、GHz以及24.125GHz。一、频率范围9135KHz135KHz以下的范围没有作为工业、科学、医学（ISM）频率范围保留，所以被其他无线电服务大量使用。根据这个频段电磁波的传播特性，占用这个频率范围的无线电服务可以相当小的技术费用连续地达到半径为1000公里以上距离的无线通信。这个频率范围的典型的无线电服务是航空和航海导航无线电服务（LORAN C、OMEGA远程导航系统、DECCA导航系统）、定时信号和频率标准服务以及军事无线电服务。所以，人们在中欧用频率77.5kHz可以收到美国Mainflingen发射台的时间信号。一个用这种频率工作的射频识别系统将使阅读器周围几百米内的所有无线电钟

16、都失效。为了防止这类冲突，未来的欧洲电感应无线电系统的许可证条例220ZV122，在70至119kHz之间规定了一个保护区，不允许射频识别系统占用。二、频率范围6.78MHz频率范围6.7656.795MHz属于短波频率。根据这个频段电磁波的传播特性，白天只能达到很小的作用距离，最多几百公里。在夜间，可以横贯大陆传播。这个频率范围的使用者是不同类别的无线电服务，例如，无线电广播服务、气象无线电服务和航空无线电服务以及新闻等。这个频率范围在国际上已由国际电信联盟指派作为ISM波段使用，并将越来越多地被射频识别系统使用。三、频率范围13.56MHz频率范围13.55313.567MHz处于短波范围

17、中间。根据这个频段电磁波的传播特性，允许昼夜横贯大陆联系。这个频率范围的使用者是不同类别的无线电服务机构，例如新闻机构和电信机构）。在这个频率范围内，除了电感射频识别系统外，其它的ISM应用还有遥控系统、远距离控制模型系统、演示无线电设备和传呼机。四、频率范围27.125MHz频率范围26.56527.405MHz在整个欧洲大陆以及美国、加拿大分配给民用无线电电台使用。允许发射功率高达4W的未注册的和不收费的无线电设备供私人用户之间在远到30km的距离进行无线电通信。介于26.56527.405MHz之间的ISM波段大约处于民用电台无线电频带的中间。除了电感耦合射频识别系统之外，在这个频率范围

18、内的ISM应用包括有：电热治疗仪（医疗用）、高频焊接装置（工业用）、远动控制模型和传呼装置。在安装工业用27MHz射频识别系统时，要特别注意附近可能存在的任何高频焊接装置。高频焊接装置产生很高的场强，将严重干扰工作在同一频率的射频识别系统，在规划医院的27MHz的射频识别系统（例如出入系统）时，应当特别注意可能存在的电热治疗仪。五、频率范围40.680MHz频率范围40.66040.700MHz处于VHF频带内较低端。电磁波的传播限制为表面波，建筑物和其他障碍物造成的衰减并不明显。邻接于这个ISM波段的频率范围被移动商业无线电系统（林业管理、高速公路管理）和电视广播（VHF频带）占用。在这个频

19、率范围内的ISM的主要应用是：遥测和遥控。目前没有射频识别系统工作在这个波段，它们属于对这种类型的系统不适用的频带。在这个范围的电感耦合射频识别系统可达到的作用距离明显地小于所有可供使用的较低的频率范围，而在这个频率范围内的7.5m波长肯定不适合构建较小的和价格便宜的反向散射应答器。六、频率范围433.920MHz频率范围430.050440.000MHz在世界范围内分配给业余无线电服务使用。无线电业余爱好者用此频率范围进行语言和数据传输以及经过无线电中继站或家用空间卫星通信。在这个UHF频率范围内，波的传播近似于光波。遇到建筑物或其他障碍物时，将出现明显的衰减和入射电磁波的反射。随工作方式和

20、发射功率的不同，无线电业余爱好者使用的系统可以达到30和300公里之间的距离。使用空间卫星还可以连通全世界。ISM波段433.050434.790MHz大致位于业余无线电频带的中间，已经大量地被各种ISM应用占用。除了反向散射射频识别系统外，还有小型电话机，遥测发射器（包括那些家庭应用，例如无线室外温度计）、无线耳机、未注册的近距小功率无线对讲机，无锁钥出入系统（汽车中央闭锁装置用的手持发送器）以及许多其他的应用都填满了这个频带。遗憾地是，在这个频带中，范围广泛的ISM应用相互干扰非同寻常。七、频率范围869.0MHz自1997年末以来，频率范围868870MHz在欧洲允许短距离设备使用，因而

21、，欧洲邮政、电信会议的43个成员国中也可以为射频识别系统使用。一些远东国家也在考虑对短距离设备允许使用这个频率范围。八、频率范围915.0MHz这个频率范围在欧洲还没有提供ISM应用。在欧洲之外（美国和澳大利亚），频率范围888889MHz和902928MHz已可使用，并被反向散射射频识别系统使用。与此邻近的频率范围被按CT1+和CT2标准生产的D网络电话的无绳电话占用。九、频率范围2.45GHzISM频率范围2.4002.4835GHz与业余无线电爱好者和无线电定位服务使用的频率范围部分地重叠。这种UHF和较高的SHF的传播特性是准光线的。建筑物和障碍物都是很好的反射器，使电磁波在传输过程中

22、衰减很大。作为这个频率范围内的典型的ISM应用，除了反向散射射频识别系统外，主要是：遥测发射器以及PC机的无线网络PC LAN系统。十、频率范围5.8GHzISM频率范围5.7255.875GHz与业余无线电爱好者和无线电定位服务使用的频率范围部分地重叠。这个频率范围内的典型ISM应用是：用于大门启闭（在商店或百货公司）的或非接触的厕所冲洗的移动传感器以及反向散射射频识别系统。十一、频率范围24.125GHzISM频率范围24.0024.25GHz与业余无线电爱好者、无线电定位服务以及地球资源卫星服务使用的频率范围部分地重叠。在这个频率范围内，主要使用移动信号传感器，也使用传输数据的无线电定向

23、系统。目前尚没有射频识别系统工作在此波段内。十二、射频识别系统工作频段射频识别系统工作频段如表1所示。并非表1中的所有频率在射频识别中都得到了广泛应用，主要采用的RFID频率为有以下四个：13.56.007 MHz，91513 MHz，245050 MHz，580075 MHz。表1 射频识别系统工作频段工作频率范围说 明5s 很低510s 低4s 很快数据载体与阅读器之间的最大距离050cm 1cm（扫描器）050cm直接接触 直接接触05m微波AB半无源标签(Semi-passive tag) 射频识别标签的一种，用电池来驱动芯片电路，但从阅读器形成的电磁场中获取能量来进行通讯。也称为半主

24、动标签。闭路系统(Closed-loop systems)在闭路系统中，用射频识别系统追踪的物体始终处在系统内部，决不会离开系统的控制，所以对射频识别技术所使用的标准没必要与外部系统兼容。编程器(Programmer)用于将电子数据写入电子标签或查阅电子标签内存储数据。表面声波SAW (Surface AcosticWave)是利用信号收发器上的压电晶体具有将其表面接收到的低能微波信号转换成超声波信号,并通过信号的模式化反射用于自动识别的一种技术。标签(Tag)一种射频识别设备的通称。以电子数据形式存储所标识物品的代码。RFID标签通常被称为电子标签。它按激励能量分为无源标签、有源标签和半无源

25、标签。标签呼叫(Tag talks first)是被动的超高频射频识别系统中的阅读器确认标签的一种方法。当标签进入阅读器的有效阅读范围内，立即反射给阅读器一个信号通知阅读器标签的出现。标签碰撞(Ta g collision)当多个电子标签同时向阅读器反射信号时，就产生了碰撞。标签启用(Commissioning a tag)在标签内存入所追踪的产品信息，通常是向其内存写入产品的编号等信息，并把这些信息输入数据库。标签容量(Tag capacity)电子标签编程时所能写入的字节数或逻辑位数。标头(Header)EPC代码的结构中最高的一个字段。EPC代码的总长、结构和功能完全由标头的值决定。波幅

26、(Amplitude)是指电磁波在一个周期内的最大振幅的绝对值。波幅模式化(Amplitude modulation)是指将波幅数字化的方法，如用“1”表示一个较大的波幅，用“0”表示一个普通波幅，这样可以通过改变波幅来表示一个二进制数。CTop 产品电子代码Electronic Product Code (EPC)EPC用一组数字来惟一地标识单品，EPC所对应的货品信息存储在网络的数据库中，EPC是获取这些信息的指针。超高频Ultra-high frequency (UHF)通常指300MHz到3GHz之间的波段。UHF提供了高带宽与优良的频段，但UHF电波对物料的穿透性不是很好，所以传输中

27、比相对低频率的电波需要更强的能量。冲突(Collision)无线电信号的互相干扰。冲压片(Die)是通过向半导体片冲压而形成的微处理器。传感器(Sensor)是一种能记录其周围物理环境的变化,并把这些变化转换成电信号的装置，如运动探测传感器和温度传感器。传感器可以与射频识别系统结合使用。传输控制协议Transmission Control Protocol (TCP)为了连接不同类型的计算机而开发的一套正式的通讯规则。TCP是建立在因特网协议（IP）之上的面向连接的协议，通常在TCP/IP组合中见到，它增加了通讯的可靠性以及流控制。穿透力(Penetration)指某种无线电波穿越非金属物体的

28、能力。纯标识(Pure identity)与明确的物理或逻辑实体有关的标识，不依赖于任何具体的编码载体。DTop带宽(Bandwidth)某一限定时间内，在某一通信渠道可以通过的数据量。导向(Orientation)是将标签置于阅读器天线的电磁波束的有效覆盖范围内，以便于阅读器与标签通信。低频标签(Low-frequency tags)以125KHz的频率与阅读器通信的标签。电磁波(Electromagnetic waves)以波的形式发射出能量。各种电磁波包括无线电波，伽马射线和X射线。电磁波频谱(Electromagnetic spectrum)电磁波的整个频率范围。电磁干扰Electro

29、magneticinterference (EMI)无线系统或无线产品对其相邻的系统或产品产生的影响。电磁兼容性Electromagnetic compatibility (EMC)系统或产品的性能可与其他电磁设备一起使用而不会造成电磁干扰。电磁识别标签Electromagnetic ID (EMID) tag一种可与外部阅读器进行无线通讯的存储设备。射频识别标签是电磁识别标签的一种。电感式耦合(Inductive coupling)用于标签和阅读器之间进行数据传输的方法。电子产品码全球网络EPCglobal Network (or EPC Network)是基于网络的有关电子产品代码的一系列

30、技术和服务。它包括实名服务(Object Name Service)，分布式中间件(Savants)，电子产品码信息服务和物理标示语言。电子产品码搜索服务(EPC Discovery Service)是EPCglobal提供的一种网络服务，允许公司搜索阅读某个EPC标签的所有阅读器。电子产品码信息服务(EPC Information Service)是EPC网络的一个组成部分。它是一种网络服务可以让公司把与EPC有关的信息存放在安全的网络数据库中，让不同的用户群按授权的级别访问这些数据。电子产品码信息服务包括电子产品码搜索服务。电子商品防窃系统Electronic article survei

31、llance (EAS)有“on”或“off”两种状态的简易电子标签。当一件商品被合法的购走或借出，标签失电。当有人携带贴着没有失电标签的商品通过一个门禁区域时，报警器发出声音。电子数据交换Electronic data interchange (EDI)在商业网络上共享数据的一种广泛认可的方法。动态数据(Dynamic data)经常持续变化的数据，例如环境温度。读写(Read-write)能够读出并覆盖已存储的信息的能力。具有读写能力的RFID标签的芯片比同类的只读芯片贵。对象分类代码(Object class)是GID的一个字段，被EPC管理实体使用来标识一个物品的种类或类型。对象名称解

32、析服务Object Name Service (ONS)一种系统，用于查找惟一的产品电子代码，并将计算机指向于EPC对应的商品信息。ONS类似于域名服务系统（DNS），后者是将计算机指向INTERNET上的站点。多次访问法(Multiple access schemes)为了提高阅读机利用率和效率并防止碰撞而采用的访问阅读器的方法。常用的多次访问法有分时多次访问法(TDMA)，分频多次访问法(FDMA)，分区多次访问法(SDMA)和分码多次访问法(CDMA)。 多功能阅读器(Agile reader)是一种可变频或具有多种通信方式的射频识别阅读器。多路调制器(Multiplexer)是一种电子

33、装置可以使阅读器拥有多个天线。每个天线按照预定的顺序扫描阅读区域，这样可以减少阅读器的数目同时消除了多个阅读器之间的相互干扰。多路通讯方案(Multiple access schemes)允许几台无线电发射器同时工作在同一个频谱中的方法。ETopEPC信息服务(EPC information service)为访问和持久保存EPC相关数据提供一个标准的接口，已授权的贸易伙伴可通过标准接口对EPC相关数据进行读写，具有高度复杂的数据存储与处理过程，支持多种查询方式。EPC中间件(EPC middleware)是一种分布式的网络软件，作为internet网络与阅读器之间的中间件可用于处理和管理相关阅读