如今上述情景不再是設(shè)想，材料科學(xué)、現(xiàn)代控制與識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能系統(tǒng)的進(jìn)步，帶動(dòng)了智能包裝的飛速發(fā)展。當(dāng)“智能”與“包裝”相遇，為包裝產(chǎn)品增添了“智能芯”——類似包裝產(chǎn)品“智能大腦”的高技術(shù)芯片，對(duì)包裝生產(chǎn)、物流及消費(fèi)環(huán)節(jié)提供了空前的高效和便捷，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的安全性和準(zhǔn)確性賦予了極高的保障。而作為智能包裝的新寵——RFID技術(shù)，將推動(dòng)包裝產(chǎn)業(yè)與高技術(shù)的融合與滲透，成為提高包裝技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值的主要手段。

作為信息型智能包裝技術(shù)的應(yīng)用典范，RFID技術(shù)在智能包裝上顯示出巨大的潛力，作為智能包裝的新寵，賦予包裝工業(yè)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，包裝插上智能防偽的翅膀。RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，稱為無線射頻識(shí)別技術(shù)，通常也稱為電子標(biāo)簽。這是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過無線射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取芯片上載入的相關(guān)數(shù)據(jù)。憑借其自身的智能性和芯片的防偽特性，在智能包裝上和包裝防偽領(lǐng)域具有巨大的潛在優(yōu)勢(shì)。

RFID系統(tǒng)的組成及基本原理

無線射頻識(shí)別技術(shù)也稱無線IC標(biāo)簽、電子標(biāo)簽，感應(yīng)式電子芯片，感應(yīng)卡，非接觸卡等。其基本原理是利用無線射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別和資料的存取，往往通過連接后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，形成一個(gè)龐大的信息交互網(wǎng)絡(luò)。

1 RFID智能系統(tǒng)的組成

RFID系統(tǒng)至少包含電子標(biāo)簽和閱讀器兩部分，其中電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽，是信息的真正載體，由標(biāo)簽天線和芯片組成。標(biāo)簽芯片是具有無線收發(fā)功能和存儲(chǔ)功能的單片系統(tǒng)SOC，它是標(biāo)簽的核心部件，具有智能讀寫及加密通信的能力。閱讀器又稱讀寫器（取決于電子標(biāo)簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù)），其作用是讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息，其作為RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心，通過與電子標(biāo)簽之間的通信協(xié)議，自動(dòng)以無接觸的方式讀取電子標(biāo)簽所存儲(chǔ)的電子數(shù)據(jù)。通常由控制模塊（寫入及讀取單元）、射頻模塊（發(fā)送器和接收器）、接口模塊（將獲得的數(shù)據(jù)傳給應(yīng)用系統(tǒng)或從應(yīng)用系統(tǒng)接收命令）以及解讀器天線組成。其中天線是一種以電磁波形式把無線電收發(fā)機(jī)的射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的裝置，解讀器上的天線在為無源電子標(biāo)簽發(fā)射無線信號(hào)提供能量的同時(shí)也接受來自電子標(biāo)簽上的信息。

2 RFID系統(tǒng)的基本工作原理

電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件（天線）實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間（無接觸）耦合（通常為電感耦合和電磁反向散射耦合兩種類型），在耦合通道內(nèi)根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出和寫入操作。具體工作流程如圖1所示：

①閱讀器的控制電路通電流，電流進(jìn)入線圈產(chǎn)生低頻電磁場(chǎng)，通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，如圖1-1。

②當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)域時(shí)感應(yīng)到低頻電磁場(chǎng)，共振耦合產(chǎn)生感應(yīng)電流，供給芯片足夠的電源，射頻卡從而獲得能量被激活，如圖1-2。

③射頻卡在電源能量的充分供給下，將潛入的自身編碼等信息轉(zhuǎn)換成為射頻信號(hào)，通過電子標(biāo)簽卡內(nèi)的內(nèi)置天線發(fā)送出去，系統(tǒng)接收天線接收到的從射頻卡發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，如圖1-3。

RFID智能標(biāo)簽與傳統(tǒng)標(biāo)簽的分析比較

與以條形碼和二維碼為代表的傳統(tǒng)標(biāo)簽相比，RFID智能標(biāo)簽有著顯著的優(yōu)勢(shì)，另外，其制作工藝和傳統(tǒng)標(biāo)簽的印制工藝上也有著根本的區(qū)別，以下將從這兩個(gè)方面作簡(jiǎn)要分析。

1 RFID智能標(biāo)簽和傳統(tǒng)標(biāo)簽的特點(diǎn)區(qū)別

從整體概念分析，RFID智能標(biāo)簽和條形碼在確認(rèn)追蹤目標(biāo)物體獲得信息的目的上較為相似，但在信息的寫入和內(nèi)存的更新上二者有著本質(zhì)的區(qū)別。條形碼的內(nèi)存固定且唯一不可更改，且必須在視野內(nèi)接觸識(shí)別，而射頻標(biāo)簽則靠無線電波傳輸避免了可視接觸識(shí)別的限制，且憑借其辨識(shí)讀取器的不可被復(fù)制的特性和級(jí)別加密的設(shè)置有著傳統(tǒng)條碼不具有的較完備的防偽功能。具體來講，RFD具有快速掃描的優(yōu)點(diǎn)，體積小、形狀多樣化、抗污染能力強(qiáng)和耐久性較好；另外具有可重復(fù)使用，穿透性識(shí)別和無屏障閱讀，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、安全性高等優(yōu)勢(shì)。

2 RFID智能標(biāo)簽的制作工藝和傳統(tǒng)標(biāo)簽的印制工藝上的區(qū)別

從印刷的角度來看，RFID的出現(xiàn)提高了傳統(tǒng)標(biāo)簽印刷的含金量，由于其組成及功能上的差異決定了二者在制作工藝上的根本區(qū)別。

RFID芯片通常由半導(dǎo)體硅片生產(chǎn)得到，經(jīng)過加工處理使其滿足標(biāo)簽內(nèi)嵌的技術(shù)要求。在絕對(duì)無塵的環(huán)境下由機(jī)器人完成自動(dòng)取放實(shí)現(xiàn)芯片和天線的連接，完成RFID電子標(biāo)簽制作工藝的第一次封裝。隨后根據(jù)不同的應(yīng)用，需要經(jīng)過層壓，沖裁、印刷等第二次封裝，也就是外包裝，像制作三明治一樣把內(nèi)嵌夾在標(biāo)簽基材中間，制成最終的不干膠貼紙、紙卡、吊標(biāo)或其他類型的RFID標(biāo)簽產(chǎn)品，具體流程如圖2所示。

與RFID的芯片制造、天線制造、inlay嵌入、合成材料印刷，最終合成等工序的制作過程不同，傳統(tǒng)標(biāo)簽的制作工藝以及在導(dǎo)電油墨和印刷方式方面顯得較為簡(jiǎn)單，其對(duì)工藝要求較低，不需要適應(yīng)多種承印材料和復(fù)合加工工藝，因此在成本上較REID有一定的優(yōu)勢(shì)。這同時(shí)對(duì)印制REID標(biāo)簽的成品率提出了更高的要求。

RFID標(biāo)簽在包裝防偽和智能包裝上的應(yīng)用介紹

近年來，RFID因其所具備的遠(yuǎn)距離讀取、高儲(chǔ)存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個(gè)企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準(zhǔn)確地接收反饋信息，控制需求信息，優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈，更為重要的是可以對(duì)標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)采取分級(jí)保密措施，在供應(yīng)鏈上的某些環(huán)節(jié)采取不同的讀取權(quán)限，憑借其辨識(shí)讀取器不可被復(fù)制的特性和級(jí)別加密的設(shè)置實(shí)現(xiàn)較完備的防偽功能。當(dāng)前，假冒偽劣盜版猖獗，RFID防偽技術(shù)應(yīng)用到包裝行業(yè)尤為重要。

利用RFID標(biāo)簽穿透讀取和傳輸信息的特性，在商品制造環(huán)節(jié)將該商品的代碼信息、生產(chǎn)日期及密碼等數(shù)據(jù)嵌入到芯片中，將寫入數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽置入商品包裝的內(nèi)側(cè)，利用標(biāo)簽與讀寫器的耦合作用，可以將信息讀取并經(jīng)中央處理系統(tǒng)進(jìn)行判斷辨別真?zhèn)巍Ｍ瑫r(shí)可以將RFID電子標(biāo)簽的天線部分與包裝的撕裂打開裝置結(jié)合在一起，一旦打開包裝，天線就會(huì)被撕裂，電子標(biāo)簽喪失通信能力無法識(shí)別，這使得無法通過重復(fù)利用被使用的產(chǎn)品標(biāo)簽而達(dá)到造假的目的，起到了雙重防偽的效果。此種防偽手法在酒類包裝防偽領(lǐng)域上得到了較好的應(yīng)用，如上述所提及，可以通過瓶體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和標(biāo)簽信息的中央系統(tǒng)后臺(tái)認(rèn)證實(shí)現(xiàn)雙重防偽，該瓶的瓶蓋和瓶體的連接需經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)的酒蓋酒瓶加工環(huán)節(jié)增加安裝RFID標(biāo)簽的相關(guān)設(shè)備，利用集成技術(shù)在原瓶蓋和瓶體上附加專用的含有芯片和天線的射頻電子標(biāo)簽，達(dá)到酒瓶開啟后位于酒瓶瓶口的切割裝置銳利面就會(huì)切斷標(biāo)簽上天線和芯片連接的效果，從而破壞電子標(biāo)簽傳輸信息的功能，讀取器則無法讀取寫入到酒瓶蓋頂部芯片的酒的信息，該設(shè)計(jì)防止了酒瓶重復(fù)利用的造假手段；同時(shí)置入到包裝上的電子芯片和讀寫器的編碼信息，該信息包含了產(chǎn)品的生產(chǎn)日期、生產(chǎn)商等相關(guān)內(nèi)容，在生產(chǎn)商和重要檢測(cè)商場(chǎng)的防偽數(shù)據(jù)庫（需提前建立完善的防偽數(shù)據(jù)信息庫）注冊(cè)，整個(gè)過程不再更改。檢測(cè)商場(chǎng)通過在防偽數(shù)據(jù)庫中注冊(cè)申請(qǐng)獲得對(duì)芯片信息進(jìn)行查詢的權(quán)限，并獲得僅向該產(chǎn)品銷售批發(fā)商提供的專用讀寫器，其中讀寫器唯一編碼和注冊(cè)使用者是綁定的，因此一般的銷售商和造假者無法通過假冒讀取標(biāo)簽來欺詐消費(fèi)者，因?yàn)槠涓静痪哂性L問防偽數(shù)據(jù)庫的權(quán)限，所以消費(fèi)者可以完全相信銷售商讀寫器顯示屏幕上顯示的產(chǎn)品讀取辨別后的信息結(jié)果，從而從第二個(gè)層次來判斷這種酒類產(chǎn)品的真?zhèn)?。而?duì)于生產(chǎn)廠家則可以根據(jù)此項(xiàng)技術(shù)憑借讀寫器對(duì)防偽數(shù)據(jù)庫的訪問量來了解產(chǎn)品的所有銷售終端分部和銷售數(shù)量等狀況，從而有針對(duì)性地進(jìn)行銷售的管理，更加高效而且智能地促進(jìn)該產(chǎn)品的生產(chǎn)和推廣，具體以計(jì)算機(jī)主板的偽劣假冒問題以及RFID標(biāo)簽防偽技術(shù)應(yīng)用后的解決方案為例，通過圖示加以分析，圖3表示主機(jī)板的假冒偽劣問題，圖4表示應(yīng)用RFID標(biāo)簽防偽技術(shù)的解決方案。

RFID智能包裝在醫(yī)療保健和藥品防偽領(lǐng)域有著較高的附加值，為了打擊假藥，每個(gè)小包裝上的RFID與精密包裝（全球射頻識(shí)別與網(wǎng)絡(luò)的海量編號(hào)）的標(biāo)識(shí)具有唯一性，它允許逆向追溯，醫(yī)藥工業(yè)稱之為譜系。除此以外，食品化妝品，證件，票務(wù)、物流等諸多領(lǐng)域都應(yīng)用了RFID防偽技術(shù)，其防偽原理大致相同：將生產(chǎn)和銷售等所有環(huán)節(jié)唯一的商品識(shí)別號(hào)（ID）寫在RFID電子標(biāo)簽的芯片中，然后將RFID標(biāo)簽與商品通過特殊設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，當(dāng)商品的完整性遭到破損時(shí)，電子標(biāo)簽也將失效，同時(shí)可以采用密碼保護(hù)和算法優(yōu)化管理，還要確保驗(yàn)證手段的唯一性，比如讀寫器具有不直接對(duì)最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性，讀寫器與標(biāo)簽之間存在相互認(rèn)證的過程等都是保證防偽目的的關(guān)鍵因素。

我國(guó)包裝工業(yè)正處于智能化盛行的時(shí)代，危機(jī)挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，而作為智能包裝的新寵——RFID射頻識(shí)別技術(shù)更有力地推動(dòng)了包裝智能化的發(fā)展，為包裝的騰飛插上了智能防偽的翅膀，沒有智能芯片的包裝必將為時(shí)代所淘汰。發(fā)展依賴技術(shù)，危機(jī)止于創(chuàng)新，在包裝智能化趨勢(shì)的進(jìn)程中，應(yīng)當(dāng)集慧眼于RFD技術(shù)，以促進(jìn)包裝工業(yè)的繁榮與進(jìn)步。