RFID技术的应用

一年前，记者曾以一篇《RFID推广能否取道奥运物流？》探问了作为物流技术之一的RFID（射频识别技术）的推广契机。当时不少业内专家质疑RFID———这项成本不低的技术能否在奥运会上大量使用。而今2008北京奥运会圆满落幕，奥运门票、食品安全等诸多使用事实打破了曾经的质疑，展现在众人面前的是RFID技术在奥运会诸多环节的成功案例，“所以，RFID技术在奥运会上的成功应用很好地证明了该技术目前的成熟度和可行性，对于今后的推广来说，是一个绝佳的示范案例。一次盛会只是很好的助推器，但绝不是爆发点。”美国易腾迈公司RFID业务拓展经理徐承东颇为肯定地对记者说。RFID技术遍开奥运花2008北京奥运会举办时间正值炎热夏季，为更有效和准确监测奥运期间的食品，保障物流过程中的食品安全，RFID技术被大量应用在奥运食品物流当中。据了解，奥运会期间监控食品多达65类3900种。大米、面粉、油、肉、奶制品等重点食品均贴有RFID电子标签，并建立了奥运食品安全数据库。奥运期间提供了约1700万份食品。按照奥运食品安全标准对出厂产品实行逐批检验；建立奥运食品物流配送中心，实行专车专用、封闭运输、全程监控。RFID电子标签从食品种养殖及生产加工环节开始加贴，实现了“从农田到餐桌”全过程的跟踪和追溯，包括运输、包装、分装、销售等流转过程中的全部信息，如生产基地、加工企业、配送企业等都能通过电子标签在数据库中查到。张志宽，北京市政府食品安全协调办公室主任。他在接受采访时曾表示，自2005年起，北京市开始加强信息化建设，建设了三大系统。即：食品安全监控系统、奥运食品安全追溯系统和不合格食品退市的信息发布系统。通过奥运食品安全追溯系统可在5分钟之内追溯到食品源头。迄今为止，已录入的1000多万条信息说明了RFID技术在奥运期间使用面积之广。吴锋，中国航天七○六所副所长。在他看来，奥运电子票证系统是“科技奥运”重大成果之一，该系统综合集成运用射频识别技术、信息处理技术、光学成像技术等领域积累的技术优势，突破软件功能重构技术、分布式结构软件设计技术、资源可视化技术、数据库性能优化技术、统一安全管理技术等关键技术，在较短时间内解决大规模数据收集、核对、检验、比对、识别、应用、处理等一系列技术难题。奥运后的猜想通过奥运会实际的应用与检验，RFID技术的各方面基本上已经到达了预期的目标和期望。“从这一方面来看，RFID技术是可用的并且是安全的。但在奥运之后，RFID技术能否迎来大面积应用还不好说，毕竟RFID技术能得以长足发展，并非一朝一夕之事，需要长期的市场及技术本身的积累才能得以广泛应用。一次盛会只是很好的助推器，但不是爆发点。”徐承东对记者说。同样，身为优利全球公共事业部大中华区总监的秦峰在电话中也发表了类似的观点。他告诉记者：“尽管经过奥运会的检验，但如果想在未来将RFID推广到更大的一个范围内，必须面对商业模式的问题。面对奥运会，无论是主办方，还是赞助商都愿意将奥运会作为一个很好的平台，把这项技术投入推广。但是如果未来在完全不同于奥运会的商业模式下，可能各方考虑的不仅仅是这项技术的可靠性和应用性，还要考虑RFID技术商业模式的可行性。这和所有新技术发展的进程是一致的。如果谈到RFID产业的爆发点的话，可能需要未来RFID技术的价格能够达到一个各行各业可以接受的商业应用水平上。”“而且RFID技术能否得以广泛应用，还要取决于用户对投入产出比的认同”，徐承东补充道：“奥运会给许多企业提供了发展平台和业务机会，但是同样也提出了严峻的挑战。”在物流业，有个词被称为“完美订单”，美国仓储教育与研究协会（WERC）给“完美订单”下了一个普遍接受的定义，即完整、按时交付、货物完好无损和正确的文件记录、定价及开具发票。对于奥运会这样超大型全球性的活动，对于为其提供物流服务的服务商的“完美订单”实现率，必然大大高于通常客户的要求。同样，所有客户都希望物流企业不断提升其“完美订单”的比率，从而得到更佳的服务，而物流企业只有利用信息技术不断改进其玩美订单的水平，才能更好的为客户提供满意的服务。“从这点上看，RFID技术作为一项新兴的自动识别技术，对于以上的各个方面都将起到积极的推进作用。然而，只有针对不同的业务需求，选择适当的信息技术手段，才能为企业创造最大价值。”徐承东表示，“就RFID技术的选择而言，许多公司同时利用自动材料处理设备、移动和无线计算机、自动识别和数据收集（AIDC）系统来将库存准确率提高到95%以上。然而，这些准确率和生产率水平并不足以帮助实现完美订单的目标或为企业带来明显的竞争优势。”多年来，条形码扫描一直被看作是货物拣选准确性的“黄金标准”；而现在，它对于实现99%甚至更高的同类最高精确性的作用越来越小。条形码仍用于确保所有3个类别（托盘、装运箱和货物拣选）的成功。然而，它再也不是只有“一流”公司使用的关键技术。现在，条形码已成为行业标准，而不再是为企业赢得竞争优势的技术。所以，“只选对的，不选贵的”这句经典的广告语在RFID行业相当适用。“不过，奥运会之后，有几点值得注意：首先，奥运会后，RFID技术在食品安全保障领域的大面积应用是完全可能的。尤其是在食品安全保障体系以及食品运输方面需求越来越高的前提下，RFID技术很可能将被作为一个核心技术来推广。其次，RFID应用新趋势的出现———RFID技术和安全管理的整合，RFID技术在安检、门禁、食品安全、物流运输等方面应用，很可能成为未来安全管理的新趋势。”秦峰如是说。射频识别(RadioFrequencyIdentification，简称RFID)，主要由读卡器、天线和电子标签组成。RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，并获取卡上的相关信息。RFID技术具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量大等优点，其应用将为高速公路的运营管理带来革命性变化。目前，发达国家在智能交通方面已开始推广应用RFID技术；我国在公路管理等方面还很少应用该技术，只有几家RFID业内公司提出了各自的公路／车辆RFID管理系统，通过对车辆进行非接触式信息采集处理，从而自动识别和自动管理车辆活动，例如不停车收费系统等。本文论述的RFID高速公路综合管理系统是基于RFID技术，对高速公路收费管理、监控管理、车辆路径识别管理和道路拥挤情况管理等方面进行综合设计，同时将该系统与高速公路道路信息图文发布系统结合起来，及时诱导交通，提高道路通行能力，保证交通安全。1、RFID工作原理RFID的工作原理比较简单，在系统工作过程中，读卡器首先通过天线发送加密数据载波信号到RFID汽车标签，标签的发射天线工作区域被激活，同时将加密的载有车辆信息的加密载波信号发射出去，接收天线接收到射频卡发来的载波信号，经读卡器接收处理后，提取出车辆信息送至计算机，完成预设的系统功能和自动识别，实现车辆的自动化管理。RFID工作原理见图1：2、RFID综合管理系统架构基于整个高速公路已建立的通信网，实现高速公路收费管理、车辆路径识别管理和道路拥挤情况管理。高速公路信息化的进程正以前所未有的规模和速度影响着高速公路的管理决策。众多系统为信息化管理提供了大量有关收费、监控等方面的信息，但由于各个系统之间不兼容而导致信息孤岛现象。快速和准确地获取高速公路上的各种信息以便作出相应的决策，已日益成为高速公路管理决策关注的焦点。目前，大多数高速公路使用的各种信息系统均使用传统的封闭式技术和标准。如收费系统、监控系统、ERP系统和网络安全系统等，均由不同的厂商用各自不同的技术和标准生产，而且互相独立和封闭，各种信息无法汇集、分析和监控，从而导致高速公路综合管理成本上升，决策风险加大。RFID综合管理系统就是针对这一问题而设计和开发的。在充分考虑高速公路现有信息系统整合的复杂性和未来新增系统不确定性的情况下，实施完全开放式的设计原则，整合了互联网技术、RFID技术、收费系统、监控系统等功能模块，从而构建高速公路管理的统一平台。2．1RFID在收费中的应用RFID在收费中的应用体现为不停车收费。“不停车收费”是交通部倡导的收费技术的重要发展方向。不停车收费系统可以减少不必要的启、停车次数，不仅可以加快汽车行驶速度，节省车辆在收费车道的通行时间，还能降低车辆燃油消耗，减少汽车尾气排放量，促进环境的改善。本系统将在半自动联网收费系统开发的基础上，进行不停车收费系统的研究、开发和试点工作，重点是车辆自动识别系统、车型自动分类系统和违章稽查系统，并不断扩大不停车收费系统的应用范围。不停车收费系统是传统的交通行业与目前较为先进的信息技术相结合的产物，是未来公路收费系统的发展趋势。与现行的人工收费、半自动收费相比，它具有明显的优势。它可以提高服务质量，提高客户满意度；最大限度地缓解收费站处的交通瓶颈，避免因收费效率低而引起的交通堵塞和车辆延误；整个收费过程中取消了人员的介入，可避免因个别收费员服务态度不佳造成的客户不满；系统的建成将降低运营成本，降低收费人员和财务人员的工作量，减少系统运行所必需的人力成本；同时，减少管理环节，降低管理成本；可减少车辆在收费口不必要的燃油消耗，降低收费口的噪声水平和废气排放，减轻车辆对环境的污染程度，达到节约能源、保护环境的目的。车道系统的工作流程如下：收费车辆进入到不停车收费车道工作区后，车道控制系统的控制天线控制器和天线(统称电子标签读写设备)向车道的特定区域发出微波信号，唤醒电子标签；电子标签发射出本身数据信息，如发卡商(发卡银行)编号、车辆的车牌号、车类参数、电子标签号等标识信息；车道控制系统控制电子标签读写设备接收被唤醒的电子标签发射的数据，分析出车辆的标识信息(车牌号码、车辆类型参数和人口收费站号)；对进入收费车道的车辆进行电子标签的合法性校验，并根据校验结果进行下一步操作。采用RFlD可防止不同车辆之间换卡。不同车辆(特别是长途车队车)之间可以通过交换通行卡(票)来逃避应缴的通行费。高速公路的服务区、加油站、隧道口等经常成为换卡频繁的地点。传统的收费系统和管理措施都很难发现和杜绝这种现象。采用RFID后，车辆之间很难换卡；即使2辆车换卡，也不影响通行费的收取额度。2．2交通流检测随着高速公路上车流量不断增加，高速公路的交通状况日趋拥挤，故解决交通问题不能只依赖于修路，而是应加强交通指挥、控制、疏导，提高道路利用率，因此深挖现有交通潜能也是非常重要的。而基于RFID技术的实时交通检测，为管理人员及时掌握道路交通状况(畅通、拥挤和阻塞)提供了快捷途径，并可及时发布交通诱导信息，疏导交通。目前，常用的道路车流检测一般为线圈车辆检测器和视频车辆检测器。线圈地下埋置技术的优点是已经成熟，易于掌握，计数非常精确；缺点是安装过程对可靠性和寿命影响较大，修理或安装时会中断交通并且会影响路面寿命，易被重型车辆、路面修理等损坏。视频车检是最近发展起来的一种车流检测技术，在进行路面维修时一般不影响它的使用，但车流的检测进度，以及其较高的故障率，限制了其大规模的推广应用。RFID技术为道路车流检测提供了一种可行方案。检测车流量、分车型、确定道路畅通情况、确定车辆位置等便于高速公路的综合管理，应用RFID后其综合成本也会随之降低，因为综合应用可以省掉高速公路为获得车辆信息所增加的其他设备。RFID道路车流检测如图2所示。图2中三角形表示RFID检测点，圆圈表示车辆。当检测点足够多时，可以确定车速，分清车流量、车型，确定车辆的实时位置、实际行车路线。如果一辆车在2个检测点之间不动了或者说一辆车迟迟没有通过下一个检测点，说明此车在这2个信息点中可能发生故障。同样，多辆车以上则说明这里存在堵车或交通事故。2．3车辆路径识别管理随着高速公路越修越多，联网收费的路段出现了网状分布，这给确定车辆的行走路线带来了很大困难。例如在山东，高速公路已成网状，且归数家公司经营管理。山东省高速公路路网如图3所示目前，一般采用最短路径收取通行，进行通行费拆帐，这就造成了一定的通行费流失与拆帐纠纷。例如，A点到B点有2条路