【安防知識(shí)網(wǎng)】數(shù)字城市的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及到政務(wù)、公用事業(yè)、交通、社區(qū)等各個(gè)方面。人口管理、社會(huì)福利管理需要保管大量居民的詳細(xì)資料,水電氣管理、交通管理需要方便的付費(fèi)方式和消費(fèi)數(shù)據(jù),如此大量的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)工作成為現(xiàn)有城市管理方式的癥結(jié),而RFID技術(shù)可以方便的將市民的生活信息和消費(fèi)信息進(jìn)行數(shù)字化記錄,反映到城市的相關(guān)的信息系統(tǒng)中,為城市信息的綜合管理提供必要的數(shù)據(jù)與分析。

　　1、RFID的基本概念

　　RFID是利用感應(yīng)、無(wú)線(xiàn)電波或微波能量進(jìn)行非接觸雙向通信,實(shí)現(xiàn)識(shí)別和交換數(shù)據(jù)目的的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),無(wú)需人工接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理,操作快捷方便。電子標(biāo)簽不同于條型碼,它具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽等優(yōu)點(diǎn)。

　　2、RFID系統(tǒng)的組成

　　RFID系統(tǒng)至少應(yīng)包括以下兩個(gè)部分,一是讀寫(xiě)器,二是電子標(biāo)簽(或稱(chēng)射頻卡)。另外還應(yīng)包括天線(xiàn),主機(jī)等。RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過(guò)程中,根據(jù)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境,系統(tǒng)的組成會(huì)有所不同,但從RFID系統(tǒng)的工作原理來(lái)看,系統(tǒng)一般都由信號(hào)發(fā)射機(jī)、信號(hào)接收機(jī)、發(fā)射接收天線(xiàn)幾部分組成,見(jiàn)圖1。

　　1)信號(hào)發(fā)射機(jī)。在RFID系統(tǒng)中,信號(hào)發(fā)射機(jī)為了不同的應(yīng)用目的,會(huì)以不同的形式存在,典型的形式是標(biāo)簽(TAG)。標(biāo)簽相當(dāng)于條碼技術(shù)中的條碼符號(hào),用來(lái)存儲(chǔ)需要識(shí)別傳輸?shù)男畔?另外,與條碼不同的是,標(biāo)簽必須能夠自動(dòng)或在外力的作用下,把存儲(chǔ)的信息主動(dòng)發(fā)射出去。

　　RFID系統(tǒng)中的標(biāo)簽可以是有源標(biāo)簽也可以是無(wú)源標(biāo)簽。有源標(biāo)簽中帶有電源,標(biāo)簽接收發(fā)送數(shù)據(jù)靠所攜帶的電源供電。無(wú)源標(biāo)簽可以通過(guò)變壓器、電磁波的吸收或者反射得到能量。無(wú)源標(biāo)簽的通信所需要的能量由外部識(shí)讀器提供,因此在每天需要多次讀寫(xiě)標(biāo)簽、長(zhǎng)時(shí)間傳遞數(shù)據(jù)、標(biāo)簽需要長(zhǎng)期工作等條件下,需要采用無(wú)源標(biāo)簽。與無(wú)源標(biāo)簽相比,有源標(biāo)簽的最大優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)簽與識(shí)讀器之間的距離較大。

　　2)信號(hào)接收機(jī)。在RFID系統(tǒng)中,信號(hào)接收機(jī)一般叫做閱讀器。閱讀器基本的功能就是提供與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩健Ａ硗?閱讀器還提供相當(dāng)復(fù)雜的信號(hào)狀態(tài)控制、奇偶錯(cuò)誤校驗(yàn)與更正功能等。標(biāo)簽中除了存儲(chǔ)需要傳輸?shù)男畔⑼?還必須含有一定的附加信息,如錯(cuò)誤校驗(yàn)信息等。識(shí)別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起,并按照特定的順序向外發(fā)送。閱讀器通過(guò)接收到的附加信息來(lái)控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。一旦到達(dá)閱讀器的信息被正確的接收和譯解后,閱讀器通過(guò)特定的算法決定是否需要發(fā)射機(jī)對(duì)發(fā)送的信號(hào)重發(fā)一次,或者知道發(fā)射器停止發(fā)信號(hào),這就是“命令響應(yīng)協(xié)議”。[nextpage]

　　3)編程器。只有可讀可寫(xiě)標(biāo)簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標(biāo)簽寫(xiě)入數(shù)據(jù)的裝置,編程器寫(xiě)入數(shù)據(jù)一般來(lái)說(shuō)是離線(xiàn)完成的,也就是預(yù)先在標(biāo)簽中寫(xiě)入數(shù)據(jù),等到開(kāi)始應(yīng)用時(shí)直接把標(biāo)簽黏附在被標(biāo)識(shí)物體上。也有一些RFID應(yīng)用系統(tǒng),寫(xiě)數(shù)據(jù)是在線(xiàn)完成的,尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來(lái)處理時(shí)。

　　4)天線(xiàn)。天線(xiàn)是標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。在實(shí)際應(yīng)用中,除了系統(tǒng)功率,天線(xiàn)的形狀和相對(duì)位置也會(huì)影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收,需要專(zhuān)業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)的天線(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝。

　　3、RFID的工作原理

　　RFID的工作原理是:閱讀器通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào),當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,標(biāo)簽獲得能量被激活;標(biāo)簽將自身編碼等信息通過(guò)內(nèi)置發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線(xiàn)接收到從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào),經(jīng)天線(xiàn)調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器,閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理,如圖2所示:主系統(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)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

　　在實(shí)際應(yīng)用中,可進(jìn)一步通過(guò)Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。

　　4、RFID在城市公共交通中的應(yīng)用

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程加速,城市人口、車(chē)輛數(shù)量不斷增長(zhǎng),因此不可避免地帶來(lái)一系列的交通問(wèn)題。由于城市公共交通具有客運(yùn)量大、相對(duì)投資少、占有資源少、效率高、污染相對(duì)較少、人均占用道路少等優(yōu)點(diǎn)。因此,發(fā)展公共交通是改善城市交通的優(yōu)先原則。如何大力發(fā)展公共交通,現(xiàn)已成為擺在各城市主管領(lǐng)導(dǎo)及交通管理部門(mén)面前的重要課題。RFID的應(yīng)用可有效實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的城市公交管理,提高公共交通運(yùn)營(yíng)管理效率和社會(huì)服務(wù)水平,提升城市形象。

　　4.1系統(tǒng)功能

　　RFID應(yīng)用在公交管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能和特性有以下幾個(gè)方面:

　　1)不停車(chē)遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別,實(shí)時(shí)定點(diǎn)采集公交車(chē)輛進(jìn)出站和通過(guò)站臺(tái)的時(shí)間,確定公交車(chē)輛所處位置; [nextpage]

　　2)調(diào)度中心和站臺(tái)顯示牌可以分別顯示公交車(chē)在某站臺(tái)或站臺(tái)之間的在線(xiàn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息(包括車(chē)輛所處的位置、載客的擁擠程度、空車(chē)、正常信息提示),便于靈活調(diào)度車(chē)輛和方便乘客候車(chē);

　　3)便于稽查公交車(chē)輛是否按規(guī)定的線(xiàn)路運(yùn)行,提高車(chē)輛到達(dá)站臺(tái)的準(zhǔn)時(shí)性;便于對(duì)車(chē)輛的調(diào)度、流量統(tǒng)計(jì)、車(chē)輛考勤、任務(wù)考核、路單報(bào)表生成,以及維修保養(yǎng)期提示、車(chē)輛維修記錄、審驗(yàn)記錄等方面的自動(dòng)化管理。

　　4.2系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)主要有安裝電子標(biāo)簽的公交車(chē)、數(shù)字公交站、調(diào)度中心及通信網(wǎng)絡(luò)組成,如圖3所示。電子標(biāo)簽安裝在公交車(chē)的前保險(xiǎn)桿上,由于RFID的讀取距離大、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體等優(yōu)點(diǎn),在一級(jí)公路上可以在不減速、不停車(chē)的情況下使用進(jìn)行識(shí)別,該系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到300kbit/s,標(biāo)簽移動(dòng)速度(車(chē)速)可以達(dá)到300km/h。閱讀器直接安裝在各個(gè)公交站臺(tái)或交通流量大的路口,并通過(guò)GSM網(wǎng)用GPRS方式傳輸?shù)焦徽{(diào)度中心。數(shù)字公交站配置有顯示牌及RFID閱讀器等設(shè)備,在顯示牌上可以預(yù)報(bào)車(chē)輛到站的時(shí)間或滾動(dòng)發(fā)布天氣預(yù)報(bào)、政府公告、新聞?wù)?、?cái)經(jīng)簡(jiǎn)訊等信息。

　　4.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)要求準(zhǔn)確而可靠地了解每輛公交車(chē)的所處位置。例如,在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下,應(yīng)該能了解在站臺(tái)的哪邊?？苛塑?chē)輛,在哪條路上行駛。由于采用了RFID技術(shù)系統(tǒng)可以達(dá)到這些要求,RFID閱讀器嵌在進(jìn)出車(chē)站的路面上,只有當(dāng)車(chē)直接從閱讀器上方經(jīng)過(guò)時(shí),讀寫(xiě)器才能讀取電子標(biāo)簽的ID號(hào),采用這個(gè)方法給車(chē)定位,精確度在1m以?xún)?nèi)。公交車(chē)到達(dá)以及離開(kāi)時(shí)間的信息就會(huì)由數(shù)字公交站自動(dòng)采集通過(guò)GSM網(wǎng)GPRS方式源源不斷地傳送到“后臺(tái)”的調(diào)度中心,沿途的眾多數(shù)字公交站以此匯報(bào)一輛輛公交車(chē)的“蹤跡”,調(diào)度中心經(jīng)過(guò)一系列數(shù)據(jù)處理,從而快速推算最近一輛公交車(chē)距離乘客等候的公交站所需時(shí)間。其信息發(fā)布準(zhǔn)確、及時(shí),車(chē)輛到站預(yù)報(bào)準(zhǔn)確,可滿(mǎn)足公交實(shí)際運(yùn)營(yíng)需要,有效改善公交乘客候車(chē)環(huán)境,從而形成一種定時(shí)、準(zhǔn)確、高效、可靠的綜合運(yùn)輸系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化的公共交通運(yùn)營(yíng)管理。

　　5、RFID是數(shù)字城市的神經(jīng)末梢

　　在信息社會(huì),對(duì)于各種信息的獲取及處理,要求快速、準(zhǔn)確,而RFID技術(shù)可以方便的實(shí)現(xiàn)這些工作并在此基礎(chǔ)上構(gòu)筑一個(gè)統(tǒng)一的城市信息化平臺(tái),將市民的生活信息和消費(fèi)信息進(jìn)行數(shù)字化記錄,反映到城市的相關(guān)的信息系統(tǒng)中,為城市信息的綜合管理提供必要的數(shù)據(jù)與分析。而事實(shí)上RFID技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于與城市居民生活息息相關(guān)的方方面面: [nextpage]

　　實(shí)例1:市民張先生去領(lǐng)略網(wǎng)球大師球技。從家門(mén)口上車(chē),到步入體育場(chǎng),他享受了3項(xiàng)RFID技術(shù):坐出租車(chē),是計(jì)價(jià)器上的RFID確保儀表走得準(zhǔn);刷公交卡,又是RFID幫他付賬;到了網(wǎng)球中心,張先生發(fā)現(xiàn)手中的門(mén)票內(nèi)嵌有RFID芯片,這就杜絕了所有假票。

　　實(shí)例2:近年來(lái),全國(guó)液氯泄露、鋼瓶爆炸事故時(shí)有發(fā)生。它們就像城市里的“不定時(shí)炸彈”,為此,國(guó)家質(zhì)監(jiān)總局和上海市科委專(zhuān)門(mén)立項(xiàng),用電子標(biāo)簽“鉚牢”全市20萬(wàn)個(gè)液氯鋼瓶、乙炔氣瓶。配合GPS技術(shù),瓶罐流動(dòng)到哪兒,都能實(shí)時(shí)跟蹤定位。

　　6、結(jié)語(yǔ)

　　RFID的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,最常見(jiàn)的應(yīng)用為:工業(yè)制造、物流;商業(yè)供應(yīng)鏈的管理;醫(yī)院的病歷系統(tǒng)、危險(xiǎn)或管制的生化物品管理;高速公路的收費(fèi)系統(tǒng);超市、圖書(shū)館或書(shū)店的防盜管理;身份識(shí)別以及聯(lián)合多種用途的智能卡系統(tǒng)等。基于RFID技術(shù)的城市信息化平臺(tái)建設(shè),已經(jīng)成為城市建設(shè)的重要方向,也是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化城市的基石。