RFID(射频识别)技术及其典型应用

性价比适中， 度 快 、 作 用 距 一 般 为 有 速 适用于绝大 离 远 ； 但 穿 透 能 源 系 统 ， 多数环境； 力弱(不能穿透水， 用 距 离 作 但抗冲突能 被 金 属 物 质 全 反 远 ； 但 抗 力差 射)，且全球标准 干扰力差 不统一 1 ～ 20cm 智能卡 电子票务 图书管理 商品防伪 3～8m 仓储管理 物流跟踪 航空包裹 自动控制 >10m 道路收费
GPRS 模 块 选 用 SIMCOM 公 司 的 SIM900B 模 块，该 模 块 具 有 体 积 小、性 能 稳 定、自 带 天 线 扣、性 价 比 高 等 特 点，可 以 实 现 语 音 、 SMS、数 据 的 低 功 耗 传 输。SIM900B 的 电 路 连 接 如 图 3 所 示。
IC 读 卡 模 块
危险品存储仓库环境控制功能的实现
车载终端的软件实现
参考文献：基于GPRS和RFID技术的门禁控制系统 卷 第6期
《电子技术应用》2012年 第38
摘 要：介绍了一种基于GPRS和RFID技术的门禁控制系统。该系统利用GPRS无线
通信技术和射频识别技术，集成了无线网络管理、短信管理、串口管理、密码开门、
Internet网络和危险品存储仓库连
接。实现了数据的无缝连接 。危 险品物流运输车的车载终端通过 CDMA网络实时发送车辆的位置及 货物信息 ,接收储运信息中心的指 令并进行反馈.。危险品存储仓库 的环境控制模块，实时地把仓库的 环境信息通过Internet网络发送给 信息中 心， 以实现信息中心对仓 库环境的实时监测和控制。
RFID(射频识别)技术 及其典型应用
报告人： XXX 时 间： 2013-6-7
参考文献：基于RFID的储运一体化系统的设计与实现 《计算机应用》2012-6-15
摘 要：结合危险品特性及我国当前危险品的存储和运输现状，设计并实现了一种基
于RFID/GPS/CDMA/GIS技术的危险品储运一体化系统。在概述系统架构的基础上
刷卡开门、手机电话远程开门等多种功能。
该系统综合了GPRS 和 RFID技 术 ，利用GPRS网络实现门禁上位机对终端机的远 程控制和交互数据传输，同时系统采用射频识别技术作为门禁身份识别方法，使门 禁管理更安全方便。
该门禁系统由上位机和终端机两部分组成，系统的总体结构框架如图1所示。
上位机由一台装有管理软件的PC机和一 台管理机组成 。 上位机负责IC卡的发放、销毁、数据库
管理机的硬件结构组成
管 理 机 主 要 由：电 源、GPRS 模 块、外 部 存 储 器、串 行 通 信 接 口、IC 读 卡 模 块 组 成。
管 理 机 的 主 要 功 能：读 取 IC卡 信 息，协 助 上 位 机 软 件 建 立 数 据 库； 在 PC 机 和 终 端 机 之 间 建 立 GPRS 网 络 桥 梁 ，以 便 于 PC 机 与 终 端 机 之 间 实 现 无 线 数 据 交 互。
RFID的工作频率(1)
RFID的工作频率(2)
参数 低频(LF) 125～134 KHz 穿透及绕射能力 强(能穿透水及绕 射金属物质)；但 速度慢、距离近 高频(HF) 13.56 MHz 超高频(UHF) 微波(uW)
频率 技术 特点
4 3 3 M H z ， 8 6 0 ～ 2.45GHz， 960 MHz 5.8 GHz
详细阐述了系统的硬件设计和实现，并对储运系统的软件进行了模块和功能分析。 该系统已经通过用户长时间的测试可有效提高危险品存储和运输的安全性和效率，
具有广阔的市场应用前景。
危险品储运一体化系统主要由危险品存储仓库、危险品运输车和危险品储运信息中心 3 部分构成 。危险品储运一体化系统架构如图 所示。
作为储运一体化系统核心的危 险品储运信息中心，通过CDMA无 线网络和车载终端通信,通过
射 频 识 别 RFID 是 一 种 非 接 触 式 的 自 动 识 别 技 术，利 用 射 频 信 号 及 其空间耦合和传输特性实现对静止或移动物体的自动识别及数 据 交 换。
RFID 的 实 现 包 括 RFID 卡 及 读 卡 器 两 部 分。 （1）射 频ຫໍສະໝຸດ Baidu识 别 卡 对 于 本 系 统 而 言， 考 虑 到 安 全 性 及 功 能 的 可 扩 展 性， 选 用 了 工 作 频 率 为 13.56MHz 的 IC 卡。 （2）读 卡 器 的 设 计 针 对 本 系 统 所 选 的 IC 卡，以 MF RC530 作 为 读 卡 芯 片。 MF RC530 利 用 了 先 进 的 调 制 和 解 调 技 术，完 全 集 成 了在 13.56MHz 下 所 有 类 型 的 被 动 非 接 触 式 通 信 方 式 和 协 议。内 部 的 发 送 器 部 分 不 需 要 增 加 有 源 电 路 就 能 够 直 接 驱 动 天 线（可 达100mm）。
为 节 省 I/O 口 资 源 ，RC530 与 单 片 机 采 用 SPI 方 式连 接，RC530 应 用 电 路
如 图 4 所 示。TX 引 脚 上 的 电 感 和电 容 组 成 低 通 滤 波 器，能 够 很 好 地 抑 制 13.56MHz 石 英 晶 体 振 荡 器 中 的 高 次 谐 波。 接 收 电 路 部 分 的 VMID 与
RFID的系统结构
应用系统 查询 读写器 电子标签 物 理 数据 接 口 能量 调 制 解 调 ( ) 芯片 天线 封装
响应单元
命令 写数据
中间件 及应用 软件
写入 读取
编码 解码
存 储 器
读数据
数据协议处理器
标签驱动 (射频单元)
应用程序接口(API)
空中接口(Air Interface)
RFID工作流程
危险品储运一体化系统硬件实现
储运信息中 心硬件实现
危险品储运信息中心主要由数据服务器、防火 墙 、GIS实时显示屏、视频监视 器和若干台操作终 端 构 成。 数据服务器是系统数据库的存储载体，包括危险品信息、人员信息、车载终端 数据信息都存储在数据服务器中。 实时显示屏主要是将车载终端实时数据图形化，把运输车在运货物信息、运行 线路、车载终端安全状况等信息直观地显示给操作人员 。 视频监视器主要用于危险品存储仓库的安全监管、对仓库周边环境、人员状 况、 关键点的人和物的情况进行记录 。 操作员站提供操作员对整个系统实时监视和控制，管理层可通过远程登录站 点， 对系统运行情况进行监视。 管理层可通Internet过远程登录Web站点，对系统运行情况进行监视。
RX 引 脚 之 间 连 接 一 个 分 压 器。
系统软件设计
系 统 软 件 主 要 包 括 管 理 机、终 端 机 及 上 位 机 软 件 三部 分。 由 于 管 理 机 的 大 部 分 功 能 的 实 现 方 法 与 终 端 机 是 相 同， 且 子 程 序 是 通 用 的，从 而 采 用 模 块 化 的 设 计 方 法，以 减 少 软 件 设 计 的 工 作 量， 缩 短 系 统 开 发 周 期。
的建立、管理、维护和系统数据库下 载， 负责收集、记录各终端机上传的信 息，
并向各个终端机发送命令。
终端机是门禁系统的直接动作执行部 分 ，包 括开关门以及用户的各种自助
性服务 。
上位机和终端机之间通过GPRS网络实 现数据交互。
该 门 禁 系 统 有 三 种 开 门 方 式：密 码 开 门、刷 卡 开 门、手 机电 话 远 程 开门。
RFID与其它系统的比较
类别 条码 信息载体 纸、塑料 薄膜、金 属表面 磁性物质 信息 量 小 读写 性 只读 读取 方式 CCD或 光束 扫描 电磁 转换 保密 性 差 智能 化 无 抗干 扰 差 寿命 较短 成本 最低
界 面 主 要 由 管 理 员 命 令 、操 作 员 命 令、服 务 员 命 令、 串 口 设 置、密 码管理以及退出菜单组成。
终端软件流程
RFID的定义
RFID(无线射频识别)技术也被称为电子标签技术， 它通过无线射频信号实现非接触方式下的双向通 信，完成对目标对象的自动识别和数据的读写操 作。 RFID技术具有无接触、精度高、抗干扰、速度快 以及适应环境能力强等显著优点，可广泛应用于 诸如物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、 资产管理以及国防军事等领域，被公认为二十一 世纪十大重要技术之一。
车载终端的 硬件实现
车载终端由ARM工控板、RFID读写器、GPS接收器、CDMA模块和液晶触摸 显示屏模块组成，以多串口型的ARM工控板为核心来控制各个模块的工作， 车载终端系统框架如图 2所示。
危险品储运一体化系统软件实现
储运信息中心软件开发
采用SQLserver数据库和基于VC6.0的MapX集成二次开发的信息管理系统包 括服务器和客服端两部分。
读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当 射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射 频卡获得能量被启动。 射频卡将自身编码等信息透过卡内天线发送出去。
读写器接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号， 经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号 进行解调和译码然后送到后台软件系统处理。 后台软件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 号控制执行相应的动作。
作用 距离 主要 应用
<10cm 门禁、防盗系统 畜牧、宠物管理
RFID工作模式
近距离电感耦合
远距离电磁耦合
N 读写器
标签
读写器
标签
S
电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电 磁波的形式发送出去；在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅 读器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射 频标签线圈之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。
终端机的 硬件结构
本 终 端 机 主 要 包 括 以 下 几 个 部 分： 电 源 为 终 端 机 电 路 提 供 不 同 等 级 的 电 压。 微 控 制 器 负 责 终 端 机 系 统 的 信 息 采 集、 数 据 处 理 以 及对 各 功 能 模 块 的 控 制； IC 读 卡 模 块 负 责 对 IC 卡 实 时 读 取 并 将 卡 片 信 息 上 传 给 CPU； GPRS 模 块 负 责 终 端 机 与 上 位 机、用 户 手 机/ 电 话 之 间 的 信 息 交 互； 音 调 译 码 器 根 据 接 收 到 用 户 手 机/电 话 的 按 键 音 频 脉 冲 信 号 实 现 用 户 的 远 程 控 制； 键 盘 显 示 模 块 为 人 机 接 口，主 要 用 于 访 客 输 入 房 间 号 和 密 码 等 信 息； 外 部 存 储 器 主 要 存 储 用 户 的 相 关 信 息； 电 磁 锁 驱 动 门 的 开 关。
密 码 开 门 指 住 户 通 过 终 端 机 的 键 盘 输 入 自 设 定 的 密 码 开 门； 刷 卡 开 门 指 住 户 通 过 系 统 上 位 机 发 放 的 IC 卡 开 门； 手机远程开门指访客通过系统终端机处的键盘拨打绑定的住户手
机 /电 话，住 户 验 证 访 客 身 份 后，通 过 手 机/电 话 的 * 键 控 制 门 锁 打 开。
危险品存 储仓库硬 件实现
危险品存储仓库主要由温度、湿度、气体浓度传感器，以及空调、抽湿机及报警 器等构成，实现仓库的环境监控、提升仓库的安全等级，防止由危险品引发的安全 风险。针对不同的危险品有不同的温湿度储藏要求，需将仓库环境温、湿度控制在 给定的温度和湿度范围。温度传感器、湿度传感器和气体浓度检测传感器实时采集 存储场所的温度、湿度和气体浓度数据，由环境控制模块实现存储仓库的温度、湿 度和气体浓度监测与控制，并实现对仓库可能出现的起火等情况进行报警的功能。
PC 机 的 上 位 机 软 件 是 系 统 重 要 的 组 成 部 分， 是 物 业 管 理 人 员 对
门 禁 系 统 管 理 的 最 直 接 方 式， 人 性 化、操 作 简 单 是 上 位 机 软 件 设
计 最 基 本 的 要 求。基 于 各 种 软 件 开 发 工 具 的 优 缺 点 比 较，及 本 系 统 在 软 件 功 能 上 的 具 体 要 求 分 析，设 计 中 采 用 Delphi 7.0 作 为 上 位 机 软 件 开 发 工 具。