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1、中国农业工程学会设施园艺专业委员会2 006 年学术年会论文集 RFID技术以及在农业上的应用 张立然 2 乔晓军 王成 张百海2田洪武 ( 1 . 国家农业信息化工程技术研究中心 北京 1 0 0 8 9 ;2 . 北京理工大学 北京 1 0 0 8 1 ) 摘要:本文论述了 射频识别原理，系统的构成以及它在各个领域的应用，重点 介绍了在农业方面的应用. 最后，指出了盯 ID 的问题，并分析了RF ID 在农业方面的前景。 关键词:射频识别;电子标签;农业 1前言 无线射频识别技术盯ID ( 全称 R a d i o F re q ue nc y l dentlfication) 是近年来业
2、界关注的热点。 早在 第二次世界大战之前， 美军就己经采用RFID 技术来识别盟军的飞机; 20世纪70 年代， 美国联邦政 府开始在核材料上贴上电 子标签， 以 便跟踪核材料的下落; 到80年代， 一些商业公司的 仓库也开始 用电子标签来确定集装箱的位置。 盯ID 技术发展到现在已应用到我们日常生活的许多领域， 特别是 由于近几年来零售和物流行业信息化的不断深入， 给RFID 发展提供了很大的空间。 21世纪初， 它 被150和其他机构确定为供应链的首选管理手段。 2 0 04年，中国相关机构也开始了国际标准的引入 和本土化工作。 RFID 技术是利用无线电波来进行通信的一种非接触式自 动识
3、别技术， 它通过射频信号自 动识别 目 标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。盯I D具有存储量大、可读写、穿透力强、识别 距离远、识别速度快、多目 标识别、 使用寿命长、环境适应性好等特点。基于这些特点， RFI D成为 识别技术领域的新宠，它的推广将为人们生活带来巨大的变革。 Z R F I D系统组成和基本工作原理 2 . I R E I D系统组成 RFI D系统由软件和硬件两部分组成: 软件部分一般包括应用软件和嵌入式软件， 它们共同支撑 着整个系统的运行。软件部分主要完成信息的处理，对系统采集的数据进行信息化管理;硬件部分 主要实现信息的识别和采集。 一般，硬件部分由读写器和
4、电子标签组成。 2 . 1 . 1 读写器 读写器也称作读头、阅读器、编程器和扫描器等等，由无线收发模块、控制模块、天线和接口 电路组成，如图1 所示。 一般，读写器可以简化为两个基本模块:控制模块和射频模块。此外，读 写器还包括天线。 控制模块主要完成以 下功能:【 1 与应用系统软件进行通信; 控制与电子标签的通信过程: : . 基 金 项目 农 业 部94 8 项目( 2 00 3 一 2 5 9) ， 北 京 市 科 技 攻 关 项目( 2 以 刃 51 ， 以 ” 0 8 31) 联 合 资 助 . 作者简介张立然，女， 在读硕士，河北， 研究方向:复杂系统信宜 处理、控制与应用技术
5、 通讯作者乔晓军 (l%5 一 ) ， 男 ( 汉) ，山西，博士，国家农业 信空 化工程技术研究中 心， 研究方向.温室智能控 制.通讯地址，10 0089.E m ail xj ql aD 263 n et 园艺设施与环境 . 执行信号的编码与解码; . 执行防碰撞算法; . 对读写器与标签之间传送的数据进行加密解密; . 进行读写器和标签之间的身份验证。 射频模块具有以 下主要功能: 【 1 . 产生高频发射能 量， 激活电 子标签; . 对发射信号进行调制，将数据传输给标签; . 接受并解调来自电子标签的射频信号。 图 1读写器的简单结构图 F i g . I S l m p l e
6、st r u ct u r e o f R e a d e r 2 . 1 .2 电子标签 电子标签用来保存具有约定格式的电子数据。 实际应用中， 电子标签附着在待识别物体的表面， 读写器非接触式地读取存储在标签中的数据，处理以后，把数据送给中央信息系统进行管理。 根据电子标签的供电方式，电子标签分为有源标签和无源标签。有源标签使用标签内电池的能 量，识别距离较长，可达几十米。无源标签不含有电池，利用读写器发射的电磁场能量作为自己的 能量。发射距离比较近，一般是几十厘米到几十米。 根据标签内部存储器类型的不同，可以分为三种:可读写卡 ( R W) 、一次写入多次读出卡 ( WO R M)和只读
7、卡 ( R O ) 。 此外，根据标签的 工作频率可以分为低频高频、超高频和微波电子标签。 2. 2 基本工作原理 RFID 的基本原理可以 概括为读写器发射一定频率的无线电 磁波，当电 子标签进入磁场后， 接 收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 ( 无源标签 或者被动标签) ，或者主动发送出一定频率的信号 ( 有源标签或者主动标签) ，读写器读取信息并解 码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 3 R F I D的应用 RFI D在实际生活中的 应用很多:不停车智能化收费系统实现了 不停车自 动缴费、免现金找赎、 与银行联网结算、 货币自 动化、
8、畅通高效的智能化收费管理， 解决了因停车缴费而产生的交通堵塞、 资源浪费、空气污染以及资金失控等问题。在物流方面， R F I D让物品实现真正的自动化管理:解决 零售商难题物品脱销和损耗;一辆装满集装箱的卡车，当进入一间仓库时，阅读器就会告诉管 理员里边有什么物品，而不必打开箱子一一点数;当在超市收银台结账时，阅读器将浏览购物车中 的物品，自动从你的银行卡中划款。 在国外，射频技术发展很快，产品很多。同时该技术也已经被广泛应用在工业自动化、交通运 中国农业工程学会设施园艺专业委员会2 006 年学术年会论文集 输控制管理领域:澳大利亚将RFID 产品应用在澳洲机场旅客行李管理;欧共体宣布 1
9、997年开始生 产的新车型必须具有基于RFID 的防盗系统。仪 】 我国1993年制定的 金卡工程旨 在加速推进我国国民经济信息化， RFID 技术也将会很快在我国 普及。 3 R F I D技术在农业上的应用 3 . 1 使用R F m 追踪西红柿 为了保证食品的安全， 澳大利亚新鲜食品生产公司Moraitis公司现在正在和 IBM公司进行合作 使用创新的RFID 技术追踪系统。 这套系统可以 提高整个M o r aitis 供应链的操作效率， 提高 产品质量， 是澳大利亚新鲜食品行业的第一例应用。 RFID系统将提供从Mo raiti s 运出的关于西红柿产地， 包装 日期， 种类， 质量
10、和大小的详细信息. 当西红柿到达Mo ra lti s 悉尼配送中心时， 员工将使用手持R F ID 读取器辨识货盘，并给他们编制不同的代码用于零售。 3. 2 应用R F ID 和手机构建的农产品可跟踪系统 日 本开发出一套应用盯ID和手机的农产品跟踪系统。 A FAM A是以互联网为基础的农产品生产 过程管理系统， 农户利用可上网的手机很容易输入在户外作业时关于工作和使用材料的记录。 他们使 用RFID标签来更有效地识别在分发过程中的 每件产品。 每个孙I D标签携带了A FAM A数据库中关 于该产品的和生产相关的 数据。在分发过程中， 工人用RFID 读写器读RFI D标签， 把输入的
11、产品记 录转入数据库。这种综合可跟踪系统己经应用于梨和草幕，客户很好地接收到了封装的产品信息。 3 J 3. 3 在我国，四川首次为生猪颁发电子安全身份证 四 川是我国最大的生猪产区， 全省出口 生猪价值 1 . 2 亿美元。为了 解决在整个生猪生产、销售等 各个环节上的安全监控，四川省联合实华开公司对全省生猪产业采用灯I D技术管理，以确保消费 者吃到“ 安全猪” 和“ 放心肉 ” ， 也从而使得该项应用案例成为目 前国际上最大的RFI D应用项目。 所有 生猪的养殖场、加工厂、屠宰场等环节信息，都将被记录在有关的R f 1 D芯片和计算机信息系统， 通过乡镇一级的电脑终端、县级数据中心和省
12、级数据中心进行集中处理和上报，做到每个环节信息 的公开、 透明 和高 效率反 馈， 彻底解决问 题猪和问 题肉的困扰。【 4 4 、R F I D技术目 前的问题和在我国农业中的应用前景 孙ID技术要迅速普及应用， 还要突破几个障碍: 成本较高、 侵犯隐私权、 标准不统一、 差错率 偏高、 未建立协同 商务模式。 习 农业方面，近年来，疯牛病、禽流感等严重地影响了人们的身体健康，引起了全世界的广泛关 注。欧盟、美国等发达国家要求对出口到当地的食品均必须能够进行跟踪和追溯。我国是个农业大 国，农产品在国内 外市场流通领域具有非常重要的作用，电子标签将成为我国农产品进入国内外市 场的“ 身份证”
13、。电子标签国家标准的推出和电子标签的广泛应用必将能够大大提高我国农产品的物 流管理能力，农产品的质量监督能力，可跟踪追溯能力，以及增强我国农产品在国际市场上的竞争 能力，为了使带有中国牌的电子标签进入国际市场，打破发达国家的技术垄断和贸易壁垒，相关部 门也开始了对RFID 技术的应用研究和开发， 2 0 06年 1 月13 日，国家金卡办正式批复， 授权信息产 业部Ic卡质量监督检验中 心成立国家金卡工程射频识 别与电 子标签产品 检验中 心。 6 在国 外， RFID 应用于动、 植物的跟踪研究己经是一个很巨大的市场， 随着国内信息技术和自动化技术的发展， R f 1 D 技术在农业方面的应
14、用范围将会越来越广。 园艺设施与环境 参考文献 11 游站 清. 无线射 频识 别 技术( RFID) 理论与 应用 M I . 北京:电子工业出 版社. 2 0 04 . 1 2 h tt P I/ w w wa u t o l d 一 c h l n 孔 卯mc n /ht m l / 2 0 0 4 一 6 一 1 7 / 2 0 0 4 6 1 7 9 5 2 3 6 asP 13 钱平.射频识别技术及其在农业上的应用Jl 农业图书情报学刊。第17卷， 2005 ( 2 ) :P16 一 19 1 4 h ttP /l ww we n P ， n g c o mc n /Ht m 】
15、从rt l c l e / t r l c / 目 /h l w / 5 8 9 6h t ml 1 5 德K l aus F ， n k e n z e l l e r射频识别技术第二版 M 北京:电子工业出版社 2 0 0 2 . 1 6 h tt P / WWWc w wn e t c 川 zhu ant l 今 y Z h u an/ A rt l c l e as P ， I d = 3 9 6 9 6 T h c D e v e I o P m e n t a n d A P P l i c a t i o n o f t h e R F I d e n t i fi c a t
16、i o n 及ang Lir an， Qiao兀aojun， V 向 旧 g C hen g ， Z h ang B ai hai ( 1 . 入 乞 八 o n a l EJ 喀i n e ering R es e arc h Cen 如for l) 晌，a 九 onTeChn o l 哪 到: n Q gr: c u lt ure B e 夕 : ng 1 0 0 08只Chz na; 2 . Be少 nglns树 u teofTe chnolO 岁Be少 ng 10081 ， chm a) A b s t r a Ct : The p n n c 1 P l e o f th e RF
17、I d entlfi c at l o n l s 邵 v enmth e P aP erThe b as 1 c s t ru c t u r e o f th e RF I d e nt l fi c at lo n 斗 st e mand lt s aP P l l c at l o ns ln v 明o u s fi e ldsare al s o d es c n b e dE s P e c 1 a l lya 即1 : c at :o nma g n c u ltu rel s m tr odu c ed F in a l l%th e P 即er P o l nts o utth e P ro b l em o f th e RFID and ana l y s e s th c P r o sP e cto f RFI DI n a grl c u l tu re Ke y w o r d s : R F I D ， t ag， agr l c u l tur e