發布日期：2022-05-20 點擊率：58
一、 RFID 簡介
（一） RFID 定義與特點
RFID 是Radio Frequency IDentification 的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽，它是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別對象并獲取相關數據。
RFID 系統由三部分組成：
1、標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；
2、閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；
3、天線(Antenna)：在標簽和讀卡器之間傳遞射頻信號，電子標簽中一般保存有約定格式的電子數據，
在實際應用中，電子標簽附著在待識別物體的表面。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理。RFID 技術的基本工作原理并不復雜：閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號，標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（PassiveTag，無源標簽或被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）。主動標簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠同時體積較大，與被動標簽相比成本更高，也稱為有源標簽。被動標簽由閱讀器產生的磁場中獲得工作所需的能量，成本很低并具有很長的使用壽命，比主動式標簽更小也更輕，讀寫距離則較近，也稱為無源標簽。
通常閱讀器發送時所使用的頻率被稱為RFID 系統的工作頻率，目前基本上劃分為：低頻（125KHz、134KHz）、高頻（13.56MHz）、超高頻（860MHz－960MHz）、極高頻（也可稱之為微波2.45GHz），它們目前各頻段都有各自的技術參照標準：低頻（125KHz、134KHz）ISO 11784/85 Animal IDRead-only、ISO 14223/1 Animal ID R/W、FCD ISO 18000-2 Item Management，高頻（13.56MHz）ISO 15693、FDIS ISO 18000-3 Item Management，超高頻（860MHz-960MHz) ANSI MH 10.8.4Returnable Containers、FCD ISO 18000-6 Item Management，極高頻（微波2.45GHz）CDISO 18000-4 Item Management、ANSI MH 10.8.4 Returnable Containers，其中以低頻和高頻的RFID 技術最為成熟，超高頻以上頻率的RFID 標準各國有一定的差異。歐洲使用的超高頻是868MHz，美國的則是915MHz，日本目前不允許將超高頻用到射頻技術中。
RFID 具有應用便利，無機械磨損，使用壽命長，無需可見光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性強，而且，可以在惡劣環境下工作，對環境要求低，讀取距離遠，無需與目標接觸就可以得到數據，支持寫入數據，無需重新制作新的標簽，可多次讀寫、數據的記憶容量大、容易小型化和多樣化的形狀，并可重復使用，利用防沖撞技術，能夠識別高速運動物體并可同時識別多個標簽等特點。RFID 作為一種革命性的技術，進入我們的視線，并引起各個應用領域廣泛的關注。我們可以形象地將RFID 比喻成：每一臺機器的IP 地址，RFID 就是讓每一件商品也都有自己唯一的“IP”地址，在此基礎上構筑物品的物聯網，當物聯網的構想成為現實時，世界上的萬事萬物無論何時、無論何地都能夠彼此相聯、互相“交流”。
（二） RFID 與條形碼差異
條形碼是一種應用非常廣泛的自動識別技術，它是靠激光來讀取信息、能識別一類物體，它的技術成熟、成本低廉、易于制作、應用普及性好，但條形碼易損，怕污染，不防水以及只能近距離讀取信息，同時需要與數據庫進行匹配使用，但RFID 與之相比優勢非常明顯，根據RFID 基本原理與特點，它可以：對標簽根據需要進行近距離和遠距離的選擇性的數據讀取，它也可對單件物品或多個物品一次讀入信息，同時RFID 識別速度快，可透過外部材料讀取數據，且使用壽命長，能嵌入或附于不同形狀、類型的產品上，可動態改變標簽內數據，存取數據信息有密碼保護，儲存信息量大，標簽的內容可以動態改變，能在惡劣環境下
工作，可對RFID 標簽所附著的物體進行追蹤定位。條形碼與RFID 從功能上講，它們之間有相近的地方，這二種技術將在各自應用領域內發揮作用，在今后很長的一段時間內它們將互相補充、長期共存。
（三） RFID 應用點
RFID 技術在國內、外發展很快，尤其是國外的應用已呈多元化趨勢。
根據RFID 不同特性,可分為近距離、遠距離、可讀可寫型芯片以及通用性等應用，近距離檢測的應用有:財產管理、零售業、社會安全、注冊、自動生產線和生產過程管理、贗品鑒別、動物識別、物流管理等；遠距離檢測的應用有：財產管理、零售業中的庫存管理、社會安全方面的敏感物資管理和敏感人員管理、快速空間定位應用、缺席檢測應用、倉庫與運輸過程管理等；可讀可寫型標簽的應用有：財產管理、零售業中的運輸和倉庫管理、社會安全方面的敏感物資控制和敏感人員控制、防偽鑒別中的錢幣以及藥品和食品業的完全可跟蹤性；通用性方面的應用有：敏感物質控制，例：軍用物質和設備、肩扛式武器、智能炸彈、直升機、飛機、坦克等的臨散部件、爆炸物、化學物品、核材料、污染物、有毒物等；敏感人員控制，例：傳染病的攜帶者、像 SARS 、禽流感一樣的疾病危機、人員的隔離、在押人犯管理、緊急情況下的特殊許可識別；財產（設備）管理中的防盜、減少失誤、財產清點和使用效率等；零售業中的集裝箱和貨擔、箱裝貨物、零售新模式等；健康服務中的病人管理、醫用器材管理、病人安全的手術和治療、醫護人員和病人緊急情況下的定位、減少人為錯誤、授權控制等；供應鏈管理中的運輸、倉庫、分配通道、局部庫存、完全的可跟蹤性、實時和連續的監測等；RFID在生產制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運包裹處理、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標識、運動計時、門禁控制/電子門票、道路自動收費等諸多方面都有不同程度的應用。
隨著RFID 技術的不斷成熟， RFID 普遍應用將是不可逆轉的一種趁勢，它將會像互聯網一樣，走進我們的生活。
二、RFID 應用嘗試
近年來隨著射頻識別技術在國內外迅速發展，醫療行業也開始嘗試RFID 的應用點。根據醫療行業的特殊性，在國內同行業之中沒有“前車之鑒”的情況之下，我們開始了RFID醫院應用嘗試的探索之路。
（一） 制訂RFID 應用試點策略，做好基礎準備
首先以不影響醫院內部在線信息系統運轉為前提，選擇應用試點范圍小、涉及內容多、影響面小、有一定的獨立性，且使用效果明顯，有發展空間的應用點。在這樣的指導思想下，我們選擇產科的母嬰身份識別作為第一應用點，選擇護士胸卡作為第二應用點，選擇產科病區門禁作為第三應用點，將這三個應用點聯系起來建立“新華醫院母嬰、護士RFID 標簽管理系統”。
我們為什么選擇母嬰標識管理的應用，由于新生嬰兒特征相似，而且理解和表達能力欠缺，如果不加以有效的標識往往會造成錯誤識別，結果給各方帶來無可挽回的巨大影響。因此，對新生兒的標識除必須實現病人標識的功能之外，同時，母親與嬰兒是一對匹配，單獨對嬰兒進行標識存在管理漏洞，無法杜絕惡意的人為調換。因此，對新生嬰兒及其母親進行雙方關聯標識，用同一編碼等手段將親生母子聯系起來。在醫護人員和母親之間進行嬰兒看護，在臨時轉換時，雙方應該同時進行檢查工作確保正確的母子配對。同時在現有的母嬰信息系統流程的基礎上，為新生兒和母親建立RFID 檔案，與已有的HIS 做好數據的互聯互通，記錄母親和嬰兒的各種活動。系統建成后可在工作環節中減少人為的錯誤，提高護理的工作效率，并且建立更為詳細完善的健康檔案。
這三個應用點的選擇我們認為既有病人（含成人和嬰兒），又有醫護人員，兼有門禁管理的嘗試，有利于以后應用推廣，同時我院有47 個病區，選擇1 個病區作為試點，也利于及時總結、不斷修正、完善，而且這三個應用點相對比較獨立，即可做到與HIS 的數據互通互聯，也有一定的獨立性。其次，在RFID 工作頻率、標簽選型、中間件、系統整合等方面慎重對待，在“RFID身份識別管理系統”中，我們采用的工作頻率為13.56MHz，其技術相對比較成熟，采用被動式標簽，外部信號激活后傳輸信息，便攜式和臺式讀寫卡器和PDA，標簽樣式選擇便捷、柔軟，除本身具備的物理特性外，還具防水、防酒精、不易脫落、調換等特性,符合ISO 標準15693,有防沖撞算法, 讀寫卡器通訊距離可達4cm，有抗沖突管理，芯片容量選用2Kbit,以信息讀取準確率為首要需求，注重中間件的選擇、綜合考慮中間件與硬件設備的兼容性，母嬰標簽存儲信息有：醫院號、住院號、住院日期（時間）嬰兒出生日期（時間）、嬰兒標志、母親標志、信息更新區、保留區等等；母嬰腕帶、胸卡及讀寫卡器
（二） 進行RFID 應用系統分析，做好功能界定
“新華醫院RFID 應用系統”有以下五部分組成：非接觸式存儲標簽（腕帶、胸卡）、臺式非接觸式讀卡器、非接觸讀卡器閃存模塊等；服務器、PC、PDA、打印機等外設；系統軟件、應用軟件、接口軟件、中間件等；系統集成、培訓（管理、操作、規則等）、實施；修正、完善、改良和調整。流程描述分三個應用點：
第一個應用點：產婦入院進入產科病區——護士制作母親腕帶（一次性）——PDA 信息確認——新生兒出生（產房）——護士制作新生兒腕帶（一次性）——PDA 信息確認（與母親）；
第二個應用點：一次性護士胸卡制作——上班PDA 登錄——為母嬰護理PDA 上進行選擇（反復）——下班注銷；
第三個應用點：（產科病房內）新生兒離開母親——沐浴、護理、隔離——出院或（轉運）等；系統主要功能有:標簽制作、標簽識別、身份認證、查詢醫囑（執行）、標簽管理、信息查詢、系統管理、護理操作記錄等硬件環境組成：RFID 應用服務器與控制服務器各一臺、PC 電腦、PDA、移動式和臺式讀/寫卡器、13.56MHz 腕式標簽等。軟件運行環境和相關配置：系統核心RFID Server Kernel、APP Server Kernel、PDA應用程序；運行環境包括Windows 2003、Java、JBoss、MS SQL Server；便攜式設備上RFID應用程序 Pocket 2002/2003，Windows Mobile 2003， WinCE.Net 等。
（三） 做好RFID 試用效果分析，適時推廣應用
從應用試點情況反饋：母嬰腕帶信息匹配準確，標簽數據讀取準確率高，中間件兼容性良好，與現有系統的數據實現互通互聯，減少了護囑錄入或書寫，護士操作便捷，增加護士護理母嬰的時間，同時減少差錯，提高時效率和病人安全性，同時為探索RFID 在醫療行業適用范疇，為下一步廣泛應用奠定基礎。操作界面RFID 是一種先進的數據采集技術手段，它需要一個良好的應用系統。任何技術手段的改變，都會帶來相應的業務流程改變，使用RFID 在很大程度上可以減少手工操作、提高效率，這就要求相應的業務流程也作改變以適應新技術，達到業務流程重組。如果沒有一個達到一定應用水平的系統信息，就很難將RFID 用起來或者即使用起來也達不到預期效果。所以RFID 在醫療行業的應用，不但涉及流程的改變，還有可能要求相關的法規、制度也進行同步調整。我們相信，隨著RFID 應用第一步的邁出，必將進一步推動醫療行業RFID 應用的進程，使RFID 無所不在的時代早日到來。
三、RFID 應用嘗試的幾點思考
（一）有關標準問題
不同工作頻率的RFID，標準也不盡相同，目前最具有代表性是EPC global 和ISO 等組織推行的相關標準。RFID 的通信標準是標簽芯片設計的依據，目前國際與RFID 相關的通信標準主要有:ISO/IEC 18000 標準（包括7 個部分，涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860－960MHz,2.45GHz 等頻段），ISO11785（低頻），ISO/IEC 14443 標準（13.56MHz），ISO/IEC 15693 標準（13.56MHz），EPC 標準（包括Class0, Class1 和GEN2 等三種協議,涉及HF 和UHF 兩種頻段）,DSRC 標準（歐洲ETC 標準，含5.8GHz）。
目前RFID 的國際標準出現了融合的趨勢，ISO/IEC 15693 標準已經成為ISO18000－3 標準的一部分，EPC GEN2 標準也已經啟動向ISO18000－6 Part C 標準的轉化。國內已經開始籌建“射頻標識(RFID)技術標準工作組”，而且在低頻和高頻段RFID 標簽芯片設計方面的技術比較成熟，高頻段方面的設計技術接近國際先進水平，已經自主開發出符合ISO14443Type A、Type B 和ISO15693 標準的RFID 芯片，并成功地應用于交通一卡通和中國二代身份證等項目。
（二）應用頻率問題
RFID 的工作頻率是其最重要的特點之一。工作頻率不僅決定著RFID 系統工作原理（電感耦合還是電磁耦合）、識別距離，還決定著射頻標簽及讀寫器實現的難易程度和設備的成本。工作在不同頻段或頻點上的射頻標簽具有不同的特點。射頻識別應用占據的頻段或頻點在國際上有公認的劃分，即位于ISM 波段之中。典型的工作頻率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902~928MHz，2.45GHz，5.8GHz 等。近距離RFID 系統主要使用125KHz、13.56MHz 等LF 和HF 頻段，技術最為成熟；遠距離RFID 系統主要使用433MHz、860MHz-960MHz 等UHF 頻段，以及2.45GHz、5.8GHz 等微波頻段，目前還多在測試當中，沒有大規模應用。然而不同頻率在不同環境應用，目前多種頻率應用已成為事實。
（三）信息安全性問題
這是普遍問題，需要認真對待。由于目前RFID 主要應用領域對私密性要求不高，所以很多用戶對RFID 的安全問題尚處于比較漠視的階段，對于應用環境來說，RFID 的整體安全策略是必不可少的。從應用范疇來看RFID 主要用于標識和驗證，它可以采用設備本身的技術定義參數，也可采用加密辦法，以確保電子標簽的信息只可以被授權的用戶進行讀/寫操作，但目前的標準沒有對RFID 發射信號提供加密。
（四）成本因素問題
目前RFID 成本是限制廣泛應用的一個重要因素。我們認為RFID 的應用成本，可以通過幾個方面的應用優化來進行控制，例如：標簽的多次反復使用，利用RFID 本身內在的技術優勢，即以正確模式應用RFID，也可能會減少一部分成本壓力，另外RFID 標簽與讀/寫卡器的使用壽命較條形碼長，RFID 的輔助設備投資相對少一些，其軟件實施成本不一定高于條碼，還包括應用后的人力成本相對省一些等待，當然還有一些從用戶角度無法避免的因素，例：除了芯片本身價格外，還有標簽包裝費用，由于應用范圍不夠廣泛，即標簽使用量不大。隨著RFID 技術不斷成熟，RFID 用戶量不斷增加，它的成本會有明顯的下降，它將會被大家所接納。
1
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 物聯網與智能物流
