RFID技术
RFID技术是从2O世纪8O年代 走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据，以达到识别目的。与传统的磁卡、IC卡相比，该技术的最大优点在于远距离和非接触识别，因此完成识别工作 时无须人工干预，适合于实现系统的自动化且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个视频卡，操作快捷方便。射频卡不怕油渍、灰尘污染等恶劣环境。 射频识别(RFID)技术相对于传统的磁卡及IC卡技术具有非接触、阅读速度快、无磨损等特点，在最近几年里得到快速发展。为加强中国工程师对该技术的理解，本文详细介绍了RFID技术的工作原理、分类、标准以及相关应用。
RFID技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条型码、磁卡及IC卡相比，射频卡具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用的特点和具有防冲突功能，能同时处理多张卡片。在国外，射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。
系统组成和工作原理
最基本的RFID系统由三部分组成：
1. 标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。 2. 阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。 3. 天线：在标签和读取器间传递射频信号。 有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。
系统的基本工作流程是：阅读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，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统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；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。
在耦合方式(骨刺灵电感-减温减压装置技术要求电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到阅读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面，不同的非接触传输方法有根本的区别，但所有的阅读器在功能原理上，以及由此决定的设计构造上都很相似，所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。高频接口包含发送器和接收器，其功能包括：产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给射频卡；接收并解调来自射频卡的高频信号。不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异，电感耦合系统的高频接口原理图如图1所示。
阅读器的控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与射频卡的通信过程(主-从原则)；信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。
射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。目前，长距离射频识别系统的价格还很贵，因此寻提高其读写距离的方法很重要。影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度，以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的，写入距离大约是读取距离的40%～80%。
射频卡的标准及分类
目前生产RFID产品的很多公司都采用自己的标准，国际上还没有统一的标准。目前，可供射频卡使用的几种标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。应用最多的是ISO14443和ISO15693，这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。
按照不同得方式，射频卡有以下几种分类：
1. 按供电方式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源卡内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源卡短，但寿命长且对工作环境要求不高。
2. 按载波频率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。低频射频卡主要有125kHzrfid标签生产和134.2kHz两种，中频射频卡频率主要为13.56MHz，高频射频卡主要为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。
3. 按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式射频卡使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范
围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中，距离更远(可达30米)。
4. 按作用距离可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米，甚至更远)。
5. 按芯片分为只读卡、读写卡和CPU卡。
1 RFID在港口中的应用现状
在港口生产管理中，RFID主要应用在集装箱的自动识别和货物追踪管理上。通常是将记录有集装箱号、箱型、装载的货物种类、数量等数据的 标签安装在集装箱上。在经过安装有识别设备的公路、铁路的出人口、码头的检查门时，阅读器发出无线电波，RFID标签自动感应后将相应的数据 返回到阅读器，从而将RFID标签上保存的信息传输到EDI系统，实现集装箱的动态跟踪与管 理。目前国内深圳盐田港、上海港都有成功应用 的先例。 此外，为了确保海运安全、畅通，美国政府提出了"集装箱安全协议"(CSI)。目前，以有包括
我国深圳盐田港在内的全世界38个主要港口被纳人到CSI中。上述各个港口出口的所有输美集装箱，将安装电子封条，通过数据读取仪从电子封条上获取数据，然后将集装箱信息实时传送到特设的信息平台。当货柜受到损坏、运输线路变更 或延迟等意外情况发生时，集装箱管理者可通过 低频功率放大器电脑、手机或PDA迅速接收系统的自动报警，第 一时间了解相关情况。
2 RFID在港口载货汽车
智能调度与管理中的应用作为现代物流系统中重要的中转站，港口除了进行以集装箱为载体的货物流转以外，其他如煤炭、矿石、焦炭、水泥等大宗散货，仍需要大批量 的汽运疏港。以日照港股份二公司为例，随着矿 石、水泥等吞吐量的急剧增加，目前日汽运发货量 超过5万吨，昼夜出人港车辆高峰超过1000辆 (次)。在新的生产形势下，先前载货汽车的调度 管理手段呈现诸多弊端：其一，货车司机常需多次在线aoi 往返前方堆场和磅房，货主、司机、理货员以及磅房检斤员工作强度高，但作业效率低下；其二，各个货种的计划发运量都是经人工逐一通知到各个检斤磅房，容易因计划延迟以及各个磅房间沟通不畅而导致发货量出现差错；其三，由于难以及时了解港内货车的作业动态，货车人港大门处容易积压。 因此，采取新的技术手段和管理方法，改革 现有载货汽车的管理方式势在必行。利用RFID 技术，实现港口载货汽车的智能调度与管理，是RFID的一个全新的应用领域，对改善和提高港口的车辆自动化管理水平，普及和推广RFID都将大有裨益。
2．1系统功能介绍
日照港(集团)有限公司提出利用RFID射频识别技术来实现港区载货汽车的智能调度与管理，将RFID系统、电子汽车衡、控制信号装置等组成车辆身份自动识别和称重控制系统，结合计算机生产管理系统以及信息数据库管理系统，通过信息化和网络化建设有效提高计划控制和调度管理的实时性和准确性，简化磅房工作人员的操 作，降低劳动强度，缩短车辆过磅的检斤时间，从而提高港El的生产作业效率和管理水平。
2．2功能模块划分
按照系统功能模块划分，系统可分为车辆登记与发卡管理子系统、车辆称重控制与管理子系统、计划控制与管理子系统、数据信息统计分析管理子系统、系统维护管理子系统。各子系统功能描述如下：
2太阳能沼气池．2．1车辆登记及发卡管理子系统
该子系统完成对车辆信息的采集登记以及车 辆射频卡的发放记录。车辆基本信息，如号牌、车 架号、发动机号、车主、核准载重等信息通过人工输人获取。空载货运车辆在人港泊车区通过检查后驶人地磅称重，称重值作为核准皮重信息，通过 RFID读写器写人车载射频卡中，以便以后除皮或再次人港检查核准用。车载射频标签的ID号与 车辆的牌照号码、车架号码是一对一的关系。在系统网络正常情况下，只需读取车载射频标签的 ID号就可通过已建立的车辆信息数据库进行车辆信息的查询调用。
2．2．2车辆称重控制及管理子系统
空车、重车信息的采集过程是通过不同地点的磅房设备自动完成。该子系统通过计算机与外设的通信接口和I／0控制接口，实现对信号灯、报 警器、栏杆机的自动控制，还可通过RFID读写器对射频卡进行读写操作，并自动采集汽车衡控制 仪表的称重数据。系统对采集的信息(如车辆类 别、重量信息、车辆状态)进行处理判断，根据不 同的判断结果引导车辆转人不同的流程。该子系统通过磅房计算机的网络接1：3将采集到的信息上传至数据服务器进行存储记录。
2．2．3计划下达与管理控制子系统计划下达与管理控制子系统是系统中对港口货物从数量上集中控制管理的模块，实现对来港车辆作业数量的有效控制与管理。该子系统也是系统物流信息的源头，能完成计划制定、计划修改、计划跟踪执行、计划管理控制功能。 因为计划管理部门、调度控制部门、现场检斤磅房全部连成网络，各个磅房可实时获取各货物的计划发运量，并可自动累加，统计生成货物的已发货量、剩余发货量等信息，当货物的累计发货量 接近计划发货量时(可设定相应的数值)，系统会自动提示检斤人员停止该货物的检斤操作，以确保货物发运的有序进行。同样，货运计划的下达部门也可根据可能发生的情况，对货运计划进行临时调整，调整的计划也将实时传递到各个磅房，提示检斤员进行相关的操作。
2．2．4数据信息统计分析管理子系统
系统通过各个信息采集点(计划下达、调度 管理、车辆登记、人港检验、装载检斤、出港检验) 采集了作业车辆的大量信息。数据信息管理子系统对这些信息进行统计分析处理，并按照既定格式输出统计报表。该子系统可以为货主、生产管理部门提供及时准确的信息量，提高服务质量、提高生产效率、提高管理水平。
2．2．5系统维护管理子系统
系统维护管理子系统是为了使应用软件平台操作更具灵活性、维护更具方面性而设计的功能模块。其中包括：系统数据字典的设计、编辑、查询功能；系统软件的参数配置功能设置、修改编辑功能；系统用户的管理和权限的设置、编辑和修 改；系统日志的查询、打印、清除功能。
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