【IT168 信息化】

    数字城市的建设是一项复杂的系统工程, 涉及到政务、公用事业、交通、社区等各个方面。人口管理、社会福利管理需要保管大量居民的详细资料, 水电气管理、交通管理需要方便的付费方式和消费数据, 如此大量的数据采集、统计、查询工作成为现有城市管理方式的症结, 而RFID技术可以方便的将市民的生活信息和消费信息进行数字化记录, 反映到城市的相关的信息系统中, 为城市信息的综合管理提供必要的数据与分析。 

    1 RFID的基本概念 

    RFID是利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信, 实现识别和交换数据目的的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 无需人工接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理, 操作快捷方便。电子标签不同于条型码, 它具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、可识别高速运动物体并可同时识别多个标签等优点。 

    2 RFID系统的组成 

    RFID系统至少应包括以下两个部分, 一是读写器, 二是电子标签( 或称射频卡) 。另外还应包括天线, 主机等。RFID系统在具体的应用过程中, 根据不同的应用目的和应用环境, 系统的组成会有所不同, 但从RFID系统的工作原理来看, 系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成, 见图1。

    

    1) 信号发射机。在RFID系统中, 信号发射机为了不同的应用目的, 会以不同的形式存在, 典型的形式是标签( TAG) 。标签相当于条码技术中的条码符号, 用来存储需要识别传输的信息, 另外, 与条码不同的是, 标签必须能够自动或在外力的作用下, 把存储的信息主动发射出去。 

    RFID系统中的标签可以是有源标签也可以是无源标签。有源标签中带有电源, 标签接收发送数据靠所携带的电源供电。无源标签可以通过变压器、电磁波的吸收或者反射得到能量。无源标签的通信所需要的能量由外部识读器提供, 因此在每天需要多次读写标签、长时间传递数据、标签需要长期工作等条件下, 需要采用无源标签。与无源标签相比, 有源标签的最大优点是标签与识读器之间的距离较大。 

    2) 信号接收机。在RFID系统中, 信号接收机一般叫做阅读器。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。另外, 阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外, 还必须含有一定的附加信息, 如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起, 并按照特定的顺序向外发送。阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和译解后, 阅读器通过特定的算法决定是否需要发射机对发送的信号重发一次, 或者知道发射器停止发信号, 这就是“命令响应协议”。 

    3) 编程器。只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置, 编程器写入数据一般来说是离线完成的, 也就是预先在标签中写入数据, 等到开始应用时直接把标签黏附在被标识物体上。也有一些RFID应用系统, 写数据是在线完成的, 尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。 

    4) 天线。天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中, 除了系统功率, 天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收, 需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。 

    3 RFID的工作原理 

    RFID的工作原理是: 阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号, 当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流, 标签获得能量被激活; 标签将自身编码等信息通过内置发送天线发送出去; 系统接收天线接收到从标签发送来的载波信号, 经天线调节器传送到阅读器, 阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理, 如图2所示: 主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性, 针对不同的设定做出相应的处理和控制, 发出指令信号控制执行机构动作。

    

    在实际应用中, 可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。