中科院自动化所2006年RFID技术回顾

　　射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）技术通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。它可以实现对电子标签的快速读写，并可对多目标和移动目标进行识别，通过与互联网技术结合还可以实现全球范围内物品的跟踪与信息的共享，具有广泛的应用前景。

　　为更好地在国家层面上推动RFID技术的发展，国家科技部对两项国家高新技术研究计划课题审查立项，全面启动了我国RFID技术研究、标准制定和应用推广工作。中国科学院自动化研究所联合国内十余家单位，经过两年的攻关，取得初步成果，推动了中国RFID技术产业链发展。

　　由科技部、发改委、国信办、商务部、信产部等15个国家相关部委联合编写的《中国RFID技术政策白皮书》于2006年6月9日正式发布。白皮书共分为五章，分别阐述RFID技术发展现状与趋势、中国发展RFID技术战略、中国RFID技术发展及优先应用领域、推进产业化战略和宏观环境建设等政策和措施，指明了我国RFID技术和产业总体发展目标、指导思想和原则以及发展途径。

　　通过对国际RFID三大系列标准系统地分析研究，结合我国RFID技术与应用需求，中国标准化协会在国家十二个部委的支持下，完成了“我国RFID标准体系框架报告”和“我国RFID标准体系表”。这两份报告为制定具有我国自主知识产权的RFID标准，实现国家标准化战略具有重要意义和实际应用价值。

　　从目前国际三大标准体系来看，基于RFID的应用系统涉及许多相关技术，需要一系列基础标准和应用标准。制定我国RFID标准体系，需要把国际RFID应用发展动态和我国RFID发展战略相结合，在深入分析国际RFID标准体系的基础上，以实现我国RFID发展战略为前提，联合相关部门开展我国RFID标准体系研究；以保证实际需要为目标，注重自动识别的历史继承性，实现必要的与国际标准的互联互通和与国家标准的兼容；结合国情和产业的实际，为促进我国RFID技术发展，提出需要优先制定的系列标准，形成RFID发展的标准战略和规划。

　　测试技术研究的意义在于允许用户利用更加先进的运作流程来提高企业绩效，实现灵活、可配置、可升级的RFID基础设施。随着RFID基础设施的成熟和升级，通过相关测试技术的研究，可以方便使用者在评估RFID投资时，确定该产品是否满足企业需求，是否支持多种RFID协议，是否能够最大限度地缩短业务中断，维持系统运行等问题。

　　由中科院自动化所和北京中交国科物流技术发展有限公司联合建立的中国RFID测试实验室，针对识别、跟踪和管理过程中的典型实际业务场景，开发了包括RFID前端数据采集、后台数据传输和处理的测试系统，使之能够针对不同环境改变测试内容，并对系统的解决方案进行综合测评。逐步建成开放型的测试中心，提供第三方产品性能测试结果发布，应用方案的生成、部署与可行性测试。

　　电子标签的成本非常重要。目前，北京、上海的部分企业已掌握高频芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时超高频芯片也已经完成开发。未来，电子标签的芯片功耗更低，作用距离更远，读写速度与可靠性更高，成本还将进一步降低。

　　在RFID系统中，读写器和天线是重要的组成部分。开发多协议兼容的通用读写器具有巨大的市场前景。以北京维深电子、深圳远望谷、江苏瑞福等为代表的中国企业已经自主开发出符合ISO 18000标准的超高频读写器，并逐步产业化。特别是北京维深电子开发的具有自主知识产权的读写器核心模块，具有多通讯协议兼容、射频输出功率可调、中心工作频率可调等功能，可为建立我国的空中接口协议标准提供基础数据。华中科技大学开发的双模读写器集成双频段读写模块，实现了对高频和超高频电子标签读写的支持，数据处理一体化，并支持多种外设接口。在天线方面，重点对天线结构及环境因素对天线性能的影响进行了分析，利用人工神经网络的方法开发出超高频和微波频段的标签天线，大大缩短了设计周期，提高了设计精度。 
 
　　在863计划的支持下，我们还对系统集成与数据管理进行了研究。其中由华中科技大学完成的支持多通信平台的RFID中间件系统，通过提供统一硬件接口管理、编码管理、过滤器管理、规则管理、通信整合服务管理等一系列功能，适应了RFID硬件设备的多样性和复杂性，为RFID应用系统的开发提供了灵活、便捷、开放的平台支撑。

　　上海交大完成的面向商业物流的RFID信息实时采集与传递解决方案，开发适用于移动车载设备、手持式终端、手机等多种手段对RFID信息进行采集与传递的中间件和面向商业物流应用的数据集成系统；提出了基于ASN的业务插件系统整合方法，能够实现RFID系统与企业现有系统的集成。

　　通过对EPC Network架构的研究，中科院自动化所提出了建立中国RFID公共服务体系（PSI）的重要性，并建立了面向血液追溯管理的三层模型及分布式核心软件原型验证系统，通过编码解析服务、信息服务、检索与跟踪服务等实现信息的交互处理和共享。利用先进的技术手段，建立一个符合中国国情，安全、稳定，并与国外技术体系接轨的RFID公共服务体系，将对我国企业的经济利益、商业信息安全、国际话语权等方面起到重要的作用。

　　RFID技术有着巨大的应用前景。用于物流、制造与服务等行业可以大幅提高企业的管理和运作效率，并降低流通成本；用于身份识别、资产管理等领域则可以实现快速批量的识别和定位，并根据需要进行长期跟踪管理。

　　作为国家科技部“863”计划项目的子课题，中国邮政于2005年年初在上海邮政局启动了RFID技术应用示范工程项目，主要内容是在速递邮袋上采用RFID标签袋牌，通过电子化支局系统、中心局生产作业系统以及分拣设备实现EMS总包处理的自动化和信息化。系统识别率达到99％以上，总包分拣速度提高了20％以上。2005年 12月，项目通过初验，正式投入试运行。 

　　充分利用企业原有的信息网络资源，构建分布式的应用信息系统。在电子化支局，实现分布式条码数据信息采集、射频标签 ID与业务信息的绑定，在速递处理中心， RFID系统通过数据接口获得现有业务计算机系统发来的接收或发运邮件信息，在系统内完成数据的采集和数据转换，并将阅读的业务数据传递给相关的业务系统，从而实现与现有业务计算机系统的有机整合。通过 RFID在速递总包处理全过程的应用，实现了总包信息的多环节自动勾挑核对和自动分拣处理，实现了实物流和信息流的全过程统一。 

　　由上海港务集团实施的“RFID技术在集装箱领域的应用”项目，使用电子标签对集装箱进行自动识别和信息采集，将集装箱运输的信息流和物流融为一体，进行信息追踪，消除集装箱在运输过程中的错箱、漏箱，提高集装箱过闸速度，实时记录集装箱的开关次数和时间，从而提高集装箱运输的工作效率和安全性能。结合内贸集装箱运输的特点，采用2.4GHz和125KHz的双频集装箱有源电子标签系统集成技术，在上海至烟台航线上开展了“两港一航”应用示范，已完成5000余标准箱的实船运行实验。

　　制造业的核心竞争力在于效率。为了提高我国制造企业的生产和管理效率，在生产加工中使用电子标签替代条码，可以大大提高生产过程的监控能力，提高产品质量，规范生产工艺流程。在更高层次还可以实现生产线实时管理控制、资产管理控制、质量控制和各种在线测量，以及与MES、ERP和CRM等系统无缝集成，建立更为强大的企业信息链。
　　
　　为了实现完全自动化的仓储管理，中科院自动化所开发了RFID机器人，建立了一个用于自动化仓储管理的自动巡检机器人系统，能够快速批量、远距离读取物品编码，无需人工参与。RFID机器人还可以通过布置在下方的地理坐标读写器读取地面上的地理坐标，根据需要调整机器人的移动路线和起落架的空间姿态。同时也正在开发基于RFID技术的高精度装配技术。

　　近年来，食品安全事件频繁发生，不仅给全球造成了巨大的经济损失，而且严重地危害了人们的身体健康。由中科院自动化研究所提出的基于RFID技术的食品安全可追溯系统解决方案，从食品种养殖及生产加工环节开始加贴电子标签，记录包括运输、包装、分装、销售等流转过程中的全部信息，并可自动判断食品是否安全。在读写器而不是电子标签上集成传感器，有助于降低成本；电子标签与条码结合，分别应用于食品流通供应链的各个环节，也有助于现有系统迅速升级。

　　基于射频识别技术的电器产品全生命周期管理系统在电器产品的设计过程中即对射频识别子系统加以描述，使其作为产品不可分割的一部分在产品的生产制造、流通销售、售后服务直至报废回收的各个环节中自动采集、记录和汇总与产品性质、状态等有关的事件信息。数据自动采集装置，即射频识别读写器，将收集到的产品信息经由计算机网络传送给产品信息数据库。管理人员根据所得到的数据信息可以及时地了解消费者的需求并做出响应。同时根据数据分析的结果，还可以协调企业及其上下游机构在产品全生命周期的协同工作，实现资源共享，进一步还可以优化产品的设计、生产以及流通过程。

　　未来，RFID技术将影响到我们生活的诸多方面。在自主创新的同时，还需要广泛开展国际交流与合作。通过在国际科研机构之间建立全球范围的共享和合作体制，最大限度的实现资源合理配置和优势互补，必将推动人类生活走向一个新的世界。