RFID技术引领物联网时代的先锋

RFID射频识别技术被公认为是本世纪最有发展前途的信息技术之一，已经得到业界的高度重视。近年来，RFID技术发展迅速，被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输管控及物流、供应链管理等众多的领域。据不完全统计，RFID技术从80年代后期至今，申请专利已达6000多项，成为各行业关注的热点。
　　
　　特别是美国9.11恐怖袭击事件后，为防止国际恐怖组织的袭击，美国政府出台了SST(Smart&SecureTradelanesInitiative)计划，将RFID与集装箱绑定，货物追踪功能受到高度的重视，并加强了港湾、空港等场所的安全管控。作为防止突发事件的手段，RFID被认为是最适合的技术之一。

　　神奇的RFID

　　60年代美国人发明了因特网，通信技术有了空前的飞跃。无论任何人、任何时间、在世界的任何地方，只要通过因特网，就能够了解所需要的信息；只要通过因特网，就可以和想念的人超越距离和空间进行交谈；只要通过因特网，打开搜索引擎，就可以搜索到想阅读的书、电影、歌曲等信息。在各行各业，都实实在在地享受到了因特网带来的实际价值和经济效益，使人们受益匪浅。它使距离不再遥远，使世界不再陌生。
　　
　　到了90年代，RFID技术又一次让人们感受到了通信技术的奥妙。
　　
　　一辆满载着集装箱的卡车正在高速行使，司机看到岔路中间摆着一张桌子，后面坐着两位女士，司机忙踩刹车停下来。一位女士不慌不忙地站起来对司机说“先生，你走错路了，去新泽西州是右边的路。”司机百思不解地问到，你怎么知道我要去新泽西州呢？那位向导员温文尔雅的对司机说“是你车上安装的RFID告诉我们的”。我相信，很多人都会象那位卡车司机一样困惑不解。RFID到底是一项什么样神奇的技术？它的工作原理、属性以及能够给社会生活带来怎样的变化？
　　
　　无线射频识别技术(RFID，RadioFrequencyIdentification)是无线通信的一种，它是利用无线通信方式实现对物体非接触式自动识别。射频识别技术最早的应用可追溯到1940年太平洋战争时期，美国为了战争中敌我飞机的识别，由于技术保密，一直被军事领域广泛应用。近年来，随着LSI(Large-scaleintegra-tion大规模集成电路)、网络通信、信息安全等技术的发展，射频识别技术进入商业化应用阶段。这一技术由于具有对高速移动物体识别、多目标一次性识别和非接触识别等特点，在各领域显示出巨大的发展潜力与应用空间，被誉为21世纪的科技之星。

RFID技术发展趋势

　　一、国外应用现状

　　1991年海湾战争中，美军的后勤供给发生了严重问题。据美国媒体报道，美军向海湾地区运送了4万个集装箱，由于集装箱里面的物资明细不清楚，有2.5万个必须由人工开封，清点登记后，重新加入到物流中，浪费了人力和时间。更为严重的是，有很多的集装箱在运送中丢失或延误，最终，约有1600个集装箱遗弃在沙漠中。

　　美国国防部吸取了海湾战争中的沉痛教训，与Savi技术公司签订关于RFID标签、固定、移动、手持的RFID读写器以及相关的硬件、软件和专业服务的合约，在世界50个国家850个军事基地建立了世界最大的无线射频网络货物追踪系统，实现实时的数据自动采集、聚合、恢复与服务。使美国国防部的军需物资实现了全方位的可视化管理与控制。

　　这项技术在2003年第二次海湾战争中得到了很好验证。由于美军建立了无线网射频络货物追踪系统，军需物资运送状况有了彻底的改变。美军通过嵌在集装箱上的电子标签对发往海湾的军需物资进行跟踪，实现了从储备式后勤到配送式后勤的转变，增强了美军的后勤供给能力，节省了数十亿美元。

　　另外，在供应链管理领域，RFID技术也备受青睐。被美国《商业周刊》称为全球企业新独裁者，连续多年荣登《财富》杂志全球500强企业的零售巨头Wal-Mart百货公司，于2003年11月5日，在位于美国阿肯色州罗杰市的总部召开会议，宣布到2005年末，要求全球100家最大的供应商供给Wal-Mart的商品都要应用RFID技术。

　　RFID技术的应用，给Wal-Mart和上下游供应商带来了无限商机。它使货物不会存在仓库里而无人知晓，数据库中记录的货物数量与实际库存量精确相符，与贸易伙伴之间的货物传送信息能够自动、准确地完成。店员能够及时准确的了解什么商品需要补货，该商品放在仓库的什么位置，是什么种类，数量是多少等。无需人工清点，不会漏掉一件物品，也不会出现计算错误，店员有充足的时间将商品补上货架，不会因货物的缺失而失掉商机。SanfordC.Bernstein公司的零售业分析师统计，Wal-Mart通过采用RFID技术，实现了货物的可视化管理，及时跟踪商品状况，了解商品的即时状态，简化票据的处理流程，提高库存信息的精确性和供应商的供货效率，每年可节省约83.5亿美元。

　　世界各地的零售巨头们继沃尔玛之后，德国的麦德龙、英国最大的连锁超市集团Tesco、美国的Tar-get、Albertsons也陆续宣布了导入RFID计划。
　　经济方面，据美国VDC(VentureDevelopmentCorporation)公司发表的报告透露，2000年美国的RFID市场规模8.9亿美元，2005年达到26.5亿美元，年增长率约24%。
　　2004年1月，日本货物铁道(JR货物)，在日本全国约140个全货物车站同时导入了RFID技术；同年12月，新东京国际空港(成田空港)、日本航空公司和宅急便公司联合进行了RFID加附在顾客行李箱的试验。香港、新加坡、旧金山、温哥华等国际空港也陆续进行了相关的实验。

　　二、国内应用现状

　　1992年工研院开始研发RFID技术，2003年成功举办了RFID商业应用发展策略论坛，2006年6月，中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》。

　　目前，香港的八通达卡是当今最成功的非接触式多功能智能卡，其应用范围有停车场、便利商店、快餐店、电影院、自动贩卖机、游泳池、住宅、保全系统及校园通系统等。

　　根据工信部相关报道，2005年我国RFID市场规模已经达到36.9亿元，2006年增加接近60亿元，2008年RFID相关产值达到80亿元左右。据相关部门预测，中国的RFID市场在今后数年将稳步增长，到2011年将达到118.1亿美元。

　　我国RFID技术在政府的推动下，已经在很多领域已经得到初步应用。在公共交通管控、高速公路收费、动植物电子标志、食品、药品、邮件实时状态跟踪管理以及物流、供应链管理等领域均已先后启动了RFID技术应用试点项目；各类电子证照与重要商品防伪、各类IC卡应用开辟了广阔市场空间，奠定了我国RFID产业与应用的基础。虽然RFID产业在我国起步较晚，但是经过近些年的发展，目前我国在技术研发、制造、工艺设计、系统集成与应用等各环节已初具规模。从近期我国RFID领域的动态来看，与行业应用相结合的基于RFID技术的产品和解决方案开始出现，这为RFID在我国应用的推广，特别是在物流、安全保障、防伪识别等非制造领域奠定了坚实的基础。

基于RFID技术构建港湾物联网系统的探讨

　　港湾是国际物流的集散地，是国际海运的交通枢纽。据2009年6月中国物流与采购联合会统计，国际运输方面，全球国际海运货运量52亿吨，我国货运量占世界海运量的84%左右。因此，港湾的建设和安全保障，是体现出一个国家的经济实力和国际竞争力的核心。但是，价格、速度、安全保障、高效率、高水平的服务一直是困扰港湾发展的要因。本文稿以此为蓝本，探讨应用RFID技术，构建物联网系统(Internetofthings)，来解决以上问题。港湾管理的关键是集装箱、车辆和人员的自动识别，所有的信息都能够在物联网系统上得到实时传递和动态跟踪货物信息。

　　物联网从网络结构上看，是通过因特网(Internet)将众多RFID应用系统连接起来，并在广域网范围内对物品身份进行识别的分布式系统。因特网则是借助物联网协议将因特网的边界延伸到世间万物。

　　在本稿中的物联网是以RFID技术为核心，将物品和物联网绑定的技术手段之一，是一个以计算机网络、GPS(GlobalPositioningSystem)等先进的通讯技术组成的庞大的系统。
　　表1RFID和条形码的比较

在物联网中，每个物品均被赋予唯一的ID，这个ID是存储在和物品绑定的电子标签中。与条形码(BarCode)相比，RFID技术特性具有独特的优势(详见表1)。
　　本文稿是以出口海运为假定。港湾在物联网系统的支持下，把货物的信息(企业名、地址、电话、商品ID、日期、商品批号)写入电子标签中，然后与货物绑定。

　　一、港湾作业的特点

　　为了有效地利用RFID技术，对港湾作业特点进行了分析，归纳如下(如图1所示)。
　　(一)跨国间的物流：港湾是国际贸易货物的集散地，货物都是来自不同的国家及地区。
　　(二)货物容积大：受理的货物是20尺或40尺(Feet)的集装箱，需要广阔的空间和堆场来保管。
　　(三)安全保障：防止集装箱的丢失、被盗和损坏及内场危险物(炸药或高险化学品等)。
　　(四)自然环境恶劣：风雨、海水、温湿度、盐雾、日晒等自然因素。

　　二、RFID的应用方法

　　根据港湾作业特点，提议港湾应用UHF频段的RFID技术，UHF频段具有识别距离长、快速识别移动物体、成本低等特点，是港湾管理最理想的选择。
　　标签贴附在托盘、包装箱、集装箱上，进行规格、序列号等信息的自动存储和传递。
　　对电子标签的要求
　　Code(编码)体系国际标准化(如EPC标准)
　　利用UHF频段的电子标签，识别距离长、高速识别移动物体、成本低且耐用性好
　　在恶劣的自然环境下确保正常射频质量的电子标签
　　与GPS系统相连接，预防异常行为发生。

在港湾操作管理过程中，最关键的环节就是集装箱的跟踪管理，以及如何防止集装箱的丢失、被盗和损坏。进入港区的集装箱就相当于一张动态物流全景图，通过这张图，各环节操作人员可以获得更快、更精确的实时信息，操作人员只要输入绑定货物的ID号码，就可以在显示器上把货物信息尽现眼底，不用到处去找货物在什么位置。
　　
　　物联网系统的操作如图2所示。港湾闸口上方设置射频读写器，运送货车通过闸口时，读写器会自动识别和读取绑定在集装箱上的电子标签(商品信息、货物数量、出库者信息、入库者信息、发货单号)信息，通过无线LAN传输给中央服务器，进行数据处理和保存。系统确定无误后，把货物的信息自动上传到监管部门，监管部门根据信息指令把货物分拨到指定的仓位。货物的通关手续完结后，中央服务器根据通关指令下达作业信息，集装箱搬运到几号码头、装在几号货船上、上船定位操作、接货确认等工作。