劉 劍 梁顯剛 袁 征 何允剛

無線射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術(shù)是20世紀90年代在我國興起的一項利用射頻信號通過電磁場實現(xiàn)非接觸性信息傳遞，達到自動識別目的的技術(shù)，具有讀取速度快、存儲空間大、穿透性強和安全性高等眾多特點。無線射頻識別技術(shù)是一種正在發(fā)展和普及的自動識別系統(tǒng)，能夠廣泛應用于生產(chǎn)、運輸、防偽、交通、醫(yī)療、跟蹤、定位以及資產(chǎn)管理等諸多領(lǐng)域[1]。根據(jù)應用場合不同表現(xiàn)為不同的應用功能，日后還會廣泛應用于公共管理(如藥品監(jiān)督、信息和交通管理)和供應鏈管理(如生產(chǎn)、運輸、儲存、消費)等領(lǐng)域。其最大的優(yōu)點就是可減少人工干預，在管理中實現(xiàn)對物體的識別和跟蹤，回答一些有關(guān)物體“是什么”、“在哪里”、“ 怎么樣”的問題。

1 RFID技術(shù)簡介

1.1 RFID技術(shù)定義

RFID又稱電子標簽，是眾多自動識別技術(shù)(磁條識別、語音識別、生物識別、條形碼識別)中的一種，是一種無需人為干涉、非接觸式、可工作于各種惡劣環(huán)境、并同時收集、追蹤多個高速運動物體相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的自動識別技術(shù)，是無線電技術(shù)與雷達技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

1.2 RFID技術(shù)的發(fā)展史

盡管射頻識別技術(shù)在近年來倍受人們的關(guān)注，但它并不是一種新近的發(fā)明。射頻識別在歷史上的首次應用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間，其在當時的功能是用于分辨出敵方與我方飛機。目前，世界上的飛行安全管制系統(tǒng)仍是以此為概念。在二戰(zhàn)結(jié)束后的40余年里人們很少涉及射頻識別技術(shù)，直到1991年美國的德州儀器公司把射頻識別技術(shù)應用在畜牧業(yè)中；再到1999年美國麻省理工學院開始研究使批發(fā)商網(wǎng)絡受益于這種技術(shù)的方法，從此射頻識別應用的范圍越來越廣。

1.3 RFID系統(tǒng)的組成

RFID系統(tǒng)由電子標簽、天線、讀寫器以及網(wǎng)絡終端組成(如圖1所示)。

圖1 RFID系統(tǒng)組成圖

1.3.1 電子標簽

電子標簽—攜帶數(shù)據(jù)的發(fā)射器，由一個線圈或微波天線和一個電子芯片組成，具有唯一的電子編碼，可位于要識別目標的表面或內(nèi)部。電子標簽根據(jù)使用的電源又分為有源的低頻主動標簽和有源的高頻半主動標簽以及無源的超高頻被動標簽。由于被動式標簽具有價格低廉、體積小巧及無需電源等優(yōu)點，因此多數(shù)電子標簽為被動標簽。只有在讀寫器的覆蓋范圍內(nèi)讀寫器發(fā)射一個低功率的射頻信號標簽才會被激活，超出這個范圍標簽就處于休眠狀態(tài)。半主動式標簽類似于被動式標簽，只多出一個小型電池，電力恰好可驅(qū)動標簽，使天線可以不執(zhí)行接收電磁波的任務，充分作為回傳信號之用，比起被動式標簽半主動式標簽有更快的反應速度和高效率。主動式標簽本身具有內(nèi)部電源供應器，擁有較長的讀取距離和較大的記憶空間，可以用來儲存讀寫器所傳送來的一些附加訊息。

1.3.2 讀寫器

讀寫器是讀取電子標簽數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)到電子標簽的收發(fā)器，可設計為手持式或固定式。讀寫器發(fā)送無線電信號時所使用的頻率被稱為系統(tǒng)的工作頻率。

天線的作用是在標簽和讀寫器間傳遞射頻信號。網(wǎng)絡終端為處理數(shù)據(jù)的服務器。

1.4 RFID技術(shù)工作原理

標簽進入磁場后如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，則能夠憑借感應電流所獲得的能量，發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(即Passive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(即Active Tag，有源標簽或主動標簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理(如圖2所示)。

圖2 FRID系統(tǒng)工作原理圖

1.5 RFID標簽與條形碼標簽的區(qū)別

自動識別技術(shù)主要包括一維、二維的條形碼和RFID標簽，兩者極為相似，其目的均為快速準確地確認追蹤目標物體，主要區(qū)別在于有無寫入信息或更新內(nèi)存的能力。RFID標簽具有內(nèi)存大、不需要光源、識別距離長及難以復制的優(yōu)點，而條形碼是一種利用光電技術(shù)代替鍵盤向計算機中輸入數(shù)據(jù)的工具。

1.6 RFID技術(shù)與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(global position system，GPS)的區(qū)別

現(xiàn)有的定位服務系統(tǒng)主要包括基于GPS、紅外線或超聲波的定位系統(tǒng)以及移動網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)。RFID技術(shù)解決了人與物體的空間定位與跟蹤，主要利用標簽對物體的唯一標識特性，依據(jù)讀寫器與安裝在物體上的標簽之間射頻信號傳遞識別物品的空間位置，沒有讀寫器則無法進行識別，主要應用于GPS難以應用的室內(nèi)定位。GPS是基于衛(wèi)星對人或物體的定位系統(tǒng)，主要用于室外[2]。

2 RFID技術(shù)在供應鏈系統(tǒng)中的應用

基于RFID標簽對物體的唯一標識特性，在供應鏈管理中RFID技術(shù)在貨物包裝、商品數(shù)量控制、運輸、定位、倉儲、銷售和服務等各個領(lǐng)域都率先進行了技術(shù)的研究和應用，其供應鏈如圖3所示。

圖3 RFID技術(shù)在物流過程中應用圖

2.1 供應鏈的定義

在國家標準GB/T18354-2006物流術(shù)語中，供應鏈是指在生產(chǎn)及流通過程中，涉及將產(chǎn)品或服務提供給最終用戶的活動中所形成的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)[3]。供應鏈涵蓋了生產(chǎn)、流通和消費的整個過程，其管理目標是實現(xiàn)物流、信息流和資金流的統(tǒng)一。隨著全球經(jīng)濟一體化的推進，以RFID技術(shù)為核心，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上形成的“物聯(lián)網(wǎng)”將在全球范圍內(nèi)從根本上提高對產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、倉儲和銷售等供應鏈環(huán)節(jié)的動態(tài)管理水平[4-5]。

2.2 RFID技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)中的應用

在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中制造商將根據(jù)產(chǎn)品特性將不同形狀的電子標簽貼在產(chǎn)品表面或置入產(chǎn)品內(nèi)部，形成產(chǎn)品唯一的標識，便于產(chǎn)品數(shù)量及規(guī)格的統(tǒng)計[6]。

2.3 RFID技術(shù)在運輸環(huán)節(jié)的應用

電子標簽是一個動態(tài)的貨物標識，在供應鏈管理的各環(huán)節(jié)可以對電子標簽進行再加工(修改或?qū)懭胄碌臄?shù)據(jù))，并與各處理環(huán)節(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存在標簽上，通過讀寫器直接從電子標簽中讀出所需信息，信息處理過程簡單化，貨物動態(tài)變化反映了物品的空間狀態(tài)[7]。

本文依托武漢地鐵11號線光谷四路站—光谷五路站施工段，針對盾構(gòu)中掌子面推力的變化、地質(zhì)條件復雜程度、注漿質(zhì)量的優(yōu)劣及盾構(gòu)機型的選取等不同施工條件下，運用有限元計算分析軟件對盾構(gòu)施工的全過程進行了三維數(shù)值仿真模擬，結(jié)合動態(tài)監(jiān)測資料，分析地表沉降規(guī)律，并提出相應的控制措施。

2.4 RFID技術(shù)在倉儲環(huán)節(jié)的應用

RFID技術(shù)可簡化倉儲管理過程中的入庫、盤點、揀貨出庫和庫存管理工作[8]。在入庫時，通過RFID閱讀器即可對入庫的貨品進行射頻識別，并將采集到的數(shù)據(jù)立即傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中。系統(tǒng)將采集到的貨品數(shù)據(jù)與計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的預入庫貨品數(shù)據(jù)進行對比，使工作效率顯著提高。

貨品盤點時可通過手持式RFID讀寫器采集到相應的貨品信息，此信息通過RFID讀寫器傳送到計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，與系統(tǒng)內(nèi)原有的數(shù)據(jù)進行對比，貨品庫存數(shù)量與系統(tǒng)內(nèi)所保存的數(shù)量進行比照，達到了節(jié)約時間、迅速盤點的目的。

采用RFID技術(shù)結(jié)合輸送機可以非常迅速地將出庫物資揀取出來，提高出庫速度、解決物資的先入先出問題。同時，RFID技術(shù)可對庫存物資實現(xiàn)實時定位監(jiān)控，確保庫存物資存放安全。

2.5 RFID技術(shù)在銷售環(huán)節(jié)的應用

全球數(shù)家零售商在其連鎖超市中啟用RFID技術(shù)，用電子標簽取代傳統(tǒng)的條形碼標簽，將其作為進一步降低成本增加利潤的手段[9]。采用RFID技術(shù)的超市在顧客選取貼有電子標簽的商品后，購物車在通過安裝有讀寫器的通道時收銀臺會瞬時自動顯示該顧客購買的商品數(shù)量及價格等結(jié)算信息，同時還包括了所購商品名稱、規(guī)格、成份、產(chǎn)地、效期以及使用方法等相關(guān)信息，可極大節(jié)約結(jié)算時間。

3 RFID技術(shù)存在的問題

3.1 標準規(guī)范問題

目前，無源超高頻電子標簽在國內(nèi)尚未形成統(tǒng)一標準，日本和美國的兩大標準組織互不兼容，由于涉及多項專利，因此很難將國際上制定的協(xié)議作為國家標準來頒布和實施，在沒有統(tǒng)一標準的情況下制約了RFID技術(shù)產(chǎn)業(yè)和應用的發(fā)展。要實現(xiàn)全球經(jīng)濟一體化，規(guī)范標準是當前重要而急切需要解決的問題[10]。

3.2 價格問題

近年來，雖然無源電子標簽價格有所下降(每條2元左右)，但仍是條形碼價格的100倍左右。單從讀寫器、中間件、系統(tǒng)維護等整體成本而言，RFID價格依然偏高，是制約我國RFID市場發(fā)展的重要因素。

3.3 安全與隱私問題

從RFID標簽產(chǎn)品本身而言，雖然具有加密功能，但仍存在對個人用戶的隱私、對企業(yè)的商業(yè)秘密產(chǎn)生泄漏的問題，在復雜的電磁環(huán)境下存在著漏讀或錯讀等諸多問題。

3.4 技術(shù)成熟問題

目前，雖然絕大多數(shù)高頻以下讀寫器能同時掃描數(shù)十個電子標簽，性能比較穩(wěn)定，但無源超高頻電子標簽本身有一些物理缺陷，技術(shù)上還存在著系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問題，進而影響了終端用戶采用RFID技術(shù)方案的信心[11]。

4 RFID技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前，我國在供應鏈管理中還沒有完整地使用RFID技術(shù)進行信息采集和產(chǎn)品跟蹤，影響和制約了各行業(yè)服務水平的提高，隨著RFID技術(shù)的成熟和價格的下降，除了在供應鏈管理領(lǐng)域發(fā)揮較大作用外還將在醫(yī)院管理、身份識別、資產(chǎn)管理、交通管理、食品管理、圖書管理以及軍事管理等領(lǐng)域發(fā)揮重大作用[12]。

5 結(jié)語

目前，我國無源超高頻市場處于發(fā)展的初期，核心技術(shù)急需突破，商業(yè)模式有待創(chuàng)新和完善，產(chǎn)業(yè)鏈需要進一步發(fā)展和壯大。只有核心問題得到有效解決才能夠真正迎來RFID無源超高頻市場，隨著RFID技術(shù)成熟和發(fā)展，RFID技術(shù)將成為構(gòu)建虛擬世界與物理世界的橋梁，會有更多的企業(yè)利用RFID技術(shù)進行企業(yè)的信息化改造，RFID技術(shù)將在各行各業(yè)被廣泛應用，必將對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響[13-14]。

[1]田源.倉儲管理[M].北京∶機械工業(yè)出版社，2009.

[2]茅建華，張鑫，張國強，等.多天線空分定位RFID閱讀器的設計與應用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2007，28(12)∶12-15.

[3]中國物流與采購聯(lián)合會.GB/T18354-2006物流術(shù)語[S].全國物流標準化技術(shù)委員會，2006-12-04.

[4]陳延斌，吳賾書.供應鏈與物流管理[M].北京∶清華大學出版社，2008∶152-180.

[5]李慶全，王勝德，黃定政.裝備器材應急物流分析[J].中國物流與采購，2011(10)∶18-20.

[6]王槐林.采購管理與庫存控制[M].北京∶中國物資出版社，2002∶172-173.

[7]張劍芳，李國棟.物流信息系統(tǒng)設計與開發(fā)[M].北京∶中國石化出版社，2008∶164-520.

[8]王豐，姜大立，楊西龍，等.現(xiàn)代物流概論[M].北京∶人民交通出版社，2002∶66-751.

[9]姜大立，王豐，張劍芳，等.軍事物流系統(tǒng)模型與應用[M].北京∶中國物資出版社，2005∶150-965.

[10]王志樂.軟競爭力—跨國公司的責任理念[M].北京∶中國經(jīng)濟出版，2005.

[11]劉旭陽，梁婧，李慶全.軍用物資供應商戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系研究[J].中國物流與采購，2010(13)∶38-40.

[12]李衛(wèi)東.企業(yè)競爭力評價理論與方法研究[M].北京∶中國市場出版社，2009.

[13]丁輝，翟帥龍，魏學將.關(guān)于應急軍事物流的思考[J].中國物流與采購，2011(3)∶25-24.

[14]路旭，谷宏強，路曉波，等.未來戰(zhàn)爭裝備物資軍民一體化保障儲備問題探討[J].中國物流與采購，2010(8)∶55-56.