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        RFID技術(shù)在智能打飯機(jī)上的應(yīng)用理論基礎(chǔ)

        2018-02-15 07:36:47劉婷婷蔣偉呂惠陳敏李藝月趙靜
        西部皮革 2018年5期
        關(guān)鍵詞:IC卡讀寫(xiě)器電子標(biāo)簽

        劉婷婷,蔣偉,呂惠,陳敏,李藝月,趙靜

        1 R FID技術(shù)基本介紹

        1.1 R FID技術(shù)的特點(diǎn)及系統(tǒng)組成

        RFID(Radio Frequency Identification)電子標(biāo)簽技術(shù)作為一種快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的高新技術(shù)和信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ),被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個(gè)行業(yè)。RFID是一項(xiàng)通過(guò)磁場(chǎng)或電磁場(chǎng),利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信,以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù),可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。

        1.2 R FID系統(tǒng)特征

        RFID技術(shù)使用讀寫(xiě)器和粘貼于目標(biāo)物上的射頻標(biāo)簽,利用射頻信號(hào)將物品相關(guān)信息由射頻標(biāo)簽傳送至讀寫(xiě)器。發(fā)生在讀寫(xiě)器和射頻標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦合類型有兩種:電感耦合和電磁反向散射耦合。電感耦合方式采用變壓器模型,依據(jù)電磁感應(yīng)定律,通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合。電磁反向散射耦合方式采用雷達(dá)原理模型,發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后反射,同時(shí)帶回目標(biāo)信息,依據(jù)的是電磁波空間傳輸規(guī)律。

        1.3 R FID技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

        RFID技術(shù)是一項(xiàng)涉及信息、材料、裝備及工藝等諸多學(xué)科、多技術(shù)交叉融合的技術(shù)群,涵蓋無(wú)線電通信、電磁輻射、芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、天線設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)變換、信息安全等技術(shù)。

        發(fā)達(dá)國(guó)家在多種頻段RFID標(biāo)簽芯片上都實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),我國(guó)僅在高頻段接近國(guó)際水平,符合我國(guó)UFH頻率標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽芯片還處于研制階段。國(guó)外RFID天線制造工藝先進(jìn),具有針對(duì)應(yīng)用特點(diǎn)的天線設(shè)計(jì)能力,我國(guó)整體水平與國(guó)外差距較大。國(guó)外已有較成熟的電子標(biāo)簽封裝技術(shù)、工藝、材料和設(shè)備,可提供成套的封裝生產(chǎn)線,但成本高,我國(guó)目前還處于試制階段。國(guó)外廠家在多種頻段推出了讀寫(xiě)器芯片和模塊,我國(guó)讀寫(xiě)器產(chǎn)品多數(shù)基于國(guó)外的芯片或模塊集成,還不掌握核心技術(shù)。國(guó)外一些軟件公司推出了RFID中間件產(chǎn)品,沒(méi)有形成統(tǒng)一的體系架構(gòu)和運(yùn)行模式。

        2 R FID在食堂系統(tǒng)中的相關(guān)應(yīng)用

        2.1 傳統(tǒng)的食堂收費(fèi)系統(tǒng)I C卡

        傳統(tǒng)的食堂收費(fèi)系統(tǒng)多采用接觸式或插入式IC卡進(jìn)行收費(fèi)管理。接觸式IC卡芯片封裝在PVC料卡片中,芯片外露,不利于芯片長(zhǎng)時(shí)間保存使用。同時(shí)在刷卡過(guò)程中卡片需要插入刷卡機(jī)卡槽或與讀卡設(shè)備接觸才能讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。接觸式IC卡的常用芯片有SIMENS、ATMEL等系列,符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)。

        2.2 結(jié)合R FID技術(shù)的非接觸式智能卡

        2.2.1工作原理及優(yōu)勢(shì)

        非接觸式智能卡又稱射頻卡,由IC芯片、感應(yīng)天線組成,封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi),芯片及天線無(wú)任何外露部分。它成功的將RFID射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來(lái),結(jié)束了無(wú)源(卡中無(wú)電源)和免接觸這一難題,是電子器件領(lǐng)域的一大突破。卡片在一定距離范圍(通常為5~10cm)靠近讀寫(xiě)器表面,通過(guò)無(wú)線電波的傳遞來(lái)完成數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。

        2.2.2系統(tǒng)劃分

        非接觸式智能卡內(nèi)部分為兩部分:系統(tǒng)區(qū)(CDF)用戶區(qū)(ADF)。

        系統(tǒng)區(qū):由卡片制造商和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商及發(fā)卡機(jī)構(gòu)使用。管理者可從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)卡片執(zhí)行信息管理、查詢、增加、刪除、修改,卡片辦理、掛失、綁定、解綁等操作。

        用戶區(qū):用于存放持卡人的有關(guān)數(shù)據(jù)信息。持卡人可對(duì)個(gè)人卡執(zhí)行查詢、充值、掛失、繳費(fèi)等操作。

        3 R FID技術(shù)在智能打飯機(jī)上的應(yīng)用

        3.1 功能模塊

        3.1.1讀寫(xiě)器

        在打飯機(jī)上裝有RFID讀寫(xiě)器,其主要的功能是將數(shù)據(jù)加密后發(fā)送給電子標(biāo)簽,并將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)加密,然后送給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。讀寫(xiě)器的所有行為均有軟件來(lái)控制。軟件向讀寫(xiě)器發(fā)出讀寫(xiě)命令,作為響應(yīng),讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間就會(huì)建立起特定的通信。讀寫(xiě)器的硬件一般由天線,射頻模塊,控制模塊和接口組成。控制模塊是讀寫(xiě)器的核心,一般由ASIC組件和微處理器組成??刂颇K處理的信號(hào)通過(guò)射頻模塊傳送給讀寫(xiě)器天線,由讀寫(xiě)器天線發(fā)送出去??刂颇K與應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)交換,主要通過(guò)讀寫(xiě)器的接口來(lái)完成。

        3.1.2電子標(biāo)簽

        RFID電子標(biāo)簽,也就是校園一卡通,是非接觸式IC卡又稱射頻IC卡,它將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合。

        IC卡全稱為集成電路卡,量大,有加密功能,數(shù)據(jù)記錄可靠,使用很方便。IC卡在使用時(shí),必須要先通過(guò)IC卡與讀寫(xiě)設(shè)備間特有的雙向密鑰認(rèn)證后,才能進(jìn)行相關(guān)的工作,從而使整個(gè)系統(tǒng)具有極高的安全保障。

        3.2 功能實(shí)現(xiàn)效果

        當(dāng)學(xué)生需要打飯時(shí),首先會(huì)按照自己需要的飯量選擇事先設(shè)定好的分量,再將餐盤(pán)放在預(yù)定的出飯口,然后用一卡通刷卡之后,打飯機(jī)就會(huì)打包好對(duì)應(yīng)分量的米飯放入餐盤(pán)中。整個(gè)過(guò)程,大概在2.0 s內(nèi)完成。

        3.3 采用R FID技術(shù)優(yōu)勢(shì)

        1.操作簡(jiǎn)單快捷:由于采用射頻識(shí)別通信,使用時(shí)不需要插卡拔卡及受方向和鄭反面的限制,所以用戶在使用的時(shí)候非常方便.

        2.應(yīng)用范圍廣,使用的壽命長(zhǎng),課用于粉塵油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境,適合應(yīng)用在食堂。

        4 總結(jié)

        在RFID的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的食堂IC卡體系中存在的不足進(jìn)行分析,介紹設(shè)計(jì)了基于射頻識(shí)別技術(shù)的智能打飯機(jī)射頻卡。首先對(duì)RFID射頻技術(shù)進(jìn)行介紹和說(shuō)明,對(duì)射頻卡的功能需求進(jìn)行了說(shuō)明和系統(tǒng)的劃分,描述了系統(tǒng)硬件的工作原理和部分軟件功能模塊,RFID技術(shù)在智能打飯機(jī)上的應(yīng)用具備有力的理論知識(shí)支撐。

        參考文獻(xiàn):

        [1]許毅,陳建軍編著.RFID原理與技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社.

        [2]淺談RFID技術(shù)在高校食堂管理中的應(yīng)用[J].RFID世界網(wǎng),2009-11-25.

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