1       RFID技術(shù)簡述

　　RFID (Radio Frequency Identification)，即射頻識(shí)別。又稱電子標(biāo)簽。RFID技術(shù)是從20世紀(jì)8O年代走向成熟的一項(xiàng)非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，與傳統(tǒng)的條形碼識(shí)別技術(shù)相比有很多優(yōu)點(diǎn)：一是可以識(shí)別單個(gè)的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識(shí)別一類物體：二是采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息；三是可以同時(shí)對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行識(shí)讀，而條形碼只能一個(gè)一個(gè)地讀Ⅲ；另外，它還具有普通條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、讀取距離遠(yuǎn)及標(biāo)簽數(shù)據(jù)的可重復(fù)讀寫等特點(diǎn)。

　　最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽(Tag)。由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；讀寫器(Reader)，讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線(Antenna)，在標(biāo)簽和讀寫器問傳遞射頻信號(hào)。

　　RFID系統(tǒng)的工作原理：如下圖表1所示，標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收讀寫器發(fā)出的射頻信號(hào)。憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)；讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

620)this.style.width=620;" border=0>
圖表1 RFID結(jié)構(gòu)圖

　　Ø  讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被啟動(dòng)。
　　Ø  射頻卡將自身編碼等信息透過卡內(nèi)天線發(fā)送出去。
　　Ø  讀寫器接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器，讀寫器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和譯碼然后送到后臺(tái)軟件系統(tǒng)處理。
　　Ø  后臺(tái)軟件系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

　　1.1  RFID電子標(biāo)簽對(duì)比條碼標(biāo)簽的優(yōu)勢(shì)

　　條形碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)多年，對(duì)于資產(chǎn)生命周期的管理，起著至關(guān)重要的作用，在一定程度上提高工作效率。它以其價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，深受各行各業(yè)的歡迎，并得以廣泛應(yīng)用，但條形碼標(biāo)簽較之RFID電子標(biāo)簽也存在著很多弱點(diǎn)。

　　1）  條形碼標(biāo)簽一次只能讀一次，而RFID電子標(biāo)簽具有復(fù)讀功能，一次能識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)大批量快速的交換識(shí)別，提高生產(chǎn)效率。例如：在電力計(jì)量器具的出入庫，可以實(shí)現(xiàn)群體識(shí)別。

　　2）  條碼標(biāo)簽容易被污染且壽命短，而RFID標(biāo)簽的耐磨損及污染，壽命可達(dá)15年。

　　3）  條形碼標(biāo)簽必須正面識(shí)別，而RFID標(biāo)簽的方向感比較弱，可以在任何方為識(shí)別。例如：在電力巡檢時(shí)，可以識(shí)別設(shè)備柜內(nèi)的電力設(shè)施。

　　4）  條形碼掃描識(shí)別距離有限，而RFID識(shí)別距離在5-8M之間。例如：在電力巡視時(shí)，識(shí)別高處的電力設(shè)別，同時(shí)遠(yuǎn)離高壓，增加人身安全。

　　5）  條形碼標(biāo)簽可以直視閱讀且能夠復(fù)制，而RFID標(biāo)簽內(nèi)容不可更改和復(fù)制，具有一定的防偽防盜功能。

　　6）  RFID技術(shù)的應(yīng)用，可以使整個(gè)資產(chǎn)管理進(jìn)一步信息化、數(shù)字化、從而使管理上一個(gè)臺(tái)階。

　　1.2  電力計(jì)量器管理概況

　　電力系統(tǒng)各網(wǎng)省公司與各直轄市公司在電力計(jì)量器具方面，都有自己獨(dú)特的管理手段。就某電力電能計(jì)量中心來說，采用的是“屬地局需求→集中采購→集中檢定→統(tǒng)一配送”的原則。為了達(dá)到器具的全生命周期的管理，每只器具均設(shè)定了“待到貨→到貨→庫存待檢 →工區(qū)待檢→……→報(bào)廢檢定→報(bào)廢”等30多個(gè)狀態(tài)，這些狀態(tài)的改變均需要特定操作，即要對(duì)每只器具進(jìn)行至少一次的識(shí)度操作。目前每年大約有50萬器具的檢定工作，對(duì)于這樣一個(gè)數(shù)字級(jí)的器具，其出入庫、關(guān)口交接都是必須的。可想而知，工作量巨大。如果需要手工錄入或利用條形碼掃描，都是不實(shí)用的。這就需要我們尋找一種快速、準(zhǔn)確識(shí)度批量設(shè)備的方式，這就是射頻識(shí)別。

　　根據(jù)該電力電能計(jì)量中心的具體需求，我們?cè)O(shè)計(jì)出一整套R(shí)FID應(yīng)用解決方案----基于超高頻電子標(biāo)簽電力計(jì)量設(shè)備系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)量工具的群體識(shí)別，使得庫房、檢定、配送等各關(guān)節(jié)的交接識(shí)別確認(rèn)變得輕松，大大提高了電力電能中心的生產(chǎn)效率，同時(shí)，更高一層次的實(shí)現(xiàn)了電能計(jì)量器具的全生命周期的管理，使電力資產(chǎn)管理水平上升了一個(gè)新臺(tái)階，深受用戶的好評(píng)論。

620)this.style.width=620;" border=0>

圖表2

2       系統(tǒng)的組成

　　2.1  用戶作業(yè)流程簡介
　　針對(duì)某電力電能計(jì)量中心，計(jì)量設(shè)備的管理的作業(yè)流程如圖表2：

620)this.style.width=620;" border=0>


圖表3 RFID規(guī)劃作業(yè)流程

　　從圖可以看出，電力計(jì)量自采購入庫交付用戶基本上都是在倉庫和檢定室之間完成的。對(duì)于這種作業(yè)流程需要對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)的RFID自動(dòng)采集。為此，我們針對(duì)其現(xiàn)有的流程，進(jìn)行了RFID設(shè)計(jì)規(guī)劃，具體如圖表3 RFID規(guī)劃作業(yè)流程：

620)this.style.width=620;" border=0>

圖表4RFID規(guī)劃后作業(yè)流程

　　2.1.1 RFID整體設(shè)計(jì)

　　RFID整體設(shè)計(jì)如下圖表4 

620)this.style.width=620;" border=0>

圖表5

　　該RFID系統(tǒng)，基本上可以劃分為兩個(gè)子系統(tǒng)

　　2.1.1.1 RFID電子標(biāo)簽批量制作

　　電子標(biāo)簽按照供電方式分：有源和無源兩種。無源標(biāo)簽沒有電源，采用感應(yīng)起電產(chǎn)生的電流為標(biāo)簽供電。作用距離相對(duì)較短，但免換電池，特別適合于電力系統(tǒng)應(yīng)用，也是目前市場(chǎng)應(yīng)用的主流方向。

　　電子標(biāo)簽按照頻率分：低頻（125K）、高頻（13.56M)、超高頻（915M-48G）針對(duì)此項(xiàng)目，我們采用超高頻，無源電子標(biāo)簽。通過大量的實(shí)驗(yàn)，此類電子標(biāo)簽，適合于長時(shí)間粘貼在電力設(shè)備上，閱讀距離遠(yuǎn)（5-8M），且群讀效果優(yōu)于其他頻段，他完全能滿足此項(xiàng)目的要求。

　　由于該計(jì)量中心的工序要求，保證檢驗(yàn)臺(tái)的單體識(shí)別和條形碼的直接性，我們?cè)O(shè)計(jì)條形碼標(biāo)簽和電子標(biāo)簽同時(shí)并存，來標(biāo)示設(shè)備。一只電子標(biāo)簽，同時(shí)具有條形碼。

　　在電子標(biāo)簽正式使用之前，必須有讀寫設(shè)備對(duì)其進(jìn)行初始化--賦ID號(hào)。小批量不規(guī)則的電子標(biāo)簽，可由讀寫器進(jìn)行賦值，大批量電子標(biāo)簽，可使用RFID打印機(jī)，進(jìn)行逐個(gè)寫入。根據(jù)本系統(tǒng)的要求，我們采用RFID打印機(jī)進(jìn)行ID號(hào)賦值。我餓定義的電子標(biāo)簽，通過發(fā)卡器打印預(yù)先賦ID號(hào)，ID號(hào)是由后臺(tái)(MIS）根據(jù)用戶的要求產(chǎn)生的，具有唯一性。RFID打印機(jī)，一是寫電子標(biāo)簽ID，二是打印條形碼電子標(biāo)簽，粘貼在電力計(jì)量設(shè)備內(nèi)部，以便群體識(shí)別。

620)this.style.width=620;" border=0>

圖表6

620)this.style.width=620;" border=0>

圖表7

      Ø  攜帶RFID標(biāo)簽設(shè)備的群體識(shí)別系統(tǒng)

　　固定式閱讀器是固定安裝在供需分界點(diǎn)，完成群讀、錄入、識(shí)別、確認(rèn)功能，要求閱讀數(shù)量準(zhǔn)確，無漏讀，并且群讀數(shù)量越多越好。我們定制四套固定式閱讀器，分別安裝在，A庫房與外界分界點(diǎn)；B三相電度表檢驗(yàn)室與外界分界點(diǎn)；C單項(xiàng)電度表檢驗(yàn)室與外界分界點(diǎn)；D互感器檢驗(yàn)室與外界分界點(diǎn)。每個(gè)分界點(diǎn)閱讀器均配置四天線，可群讀設(shè)備上的標(biāo)簽，并與MIS接口，實(shí)現(xiàn)群體錄入功能。硬件接口為LAN、串口可選。 

　　多個(gè)帶有電子標(biāo)簽的電力設(shè)備，在進(jìn)出庫、出入檢定室時(shí)，均有固定式閱讀器群體識(shí)別，所識(shí)別的ID號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)的采集。

　　安裝在各關(guān)節(jié)群體識(shí)別設(shè)備：1）識(shí)別門 
 

620)this.style.width=620;" border=0>

圖表8

　　2.2  系統(tǒng)功能指標(biāo)及特點(diǎn)
　　1.      成品電子標(biāo)簽批量打印，生產(chǎn)能力：2——4萬只/天。
　　2.      利用射頻門形式，實(shí)現(xiàn)128只電子標(biāo)簽（以≤0.5M/S速度）通過識(shí)別區(qū)被全部讀出，數(shù)據(jù)讀寫正確率達(dá)100%。
　　3.      利用識(shí)別室形式，實(shí)現(xiàn)128只電子標(biāo)簽在室內(nèi)識(shí)別區(qū)被全部讀出，數(shù)據(jù)讀寫正確率達(dá)100%。
　　4.      建立基于超高頻電子標(biāo)簽的RFID中間件系統(tǒng)（MIS接口）。

620)this.style.width=620;" border=0>

圖表9