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中科院自動化所2006年RFID技術(shù)回顧
為更好地在國家層面上推動RFID技術(shù)的發(fā)展，國家科技部對兩項(xiàng)國家高新技術(shù)研究計(jì)劃課題審查立項(xiàng)，全面啟動了我國RFID技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定和應(yīng)用推廣工作。中國科學(xué)院自動化研究所聯(lián)合國內(nèi)十余家單位，經(jīng)過兩年的攻關(guān)，取得初步成果，推動了中國RFID技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
由科技部、發(fā)改委、國信辦、商務(wù)部、信產(chǎn)部等15個國家相關(guān)部委聯(lián)合編寫的《中國RFID技術(shù)政策白皮書》于2006年6月9日正式發(fā)布。白皮書共分為五章，分別闡述RFID技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢、中國發(fā)展RFID技術(shù)戰(zhàn)略、中國RFID技術(shù)發(fā)展及優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略和宏觀環(huán)境建設(shè)等政策和措施，指明了我國RFID技術(shù)和產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展目標(biāo)、指導(dǎo)思想和原則以及發(fā)展途徑。
在863計(jì)劃的支持下，我們還對系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理進(jìn)行了研究。其中由華中科技大學(xué)完成的支持多通信平臺的RFID中間件系統(tǒng)，通過提供統(tǒng)一硬件接口管理、編碼管理、過濾器管理、規(guī)則管理、通信整合服務(wù)管理等一系列功能，適應(yīng)了RFID硬件設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性，為RFID應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)提供了靈活、便捷、開放的平臺支撐。
上海交大完成的面向商業(yè)物流的RFID信息實(shí)時采集與傳遞解決方案，開發(fā)適用于移動車載設(shè)備、手持式終端、手機(jī)等多種手段對RFID信息進(jìn)行采集與傳遞的中間件和面向商業(yè)物流應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)；提出了基于ASN的業(yè)務(wù)插件系統(tǒng)整合方法，能夠?qū)崿F(xiàn)RFID系統(tǒng)與企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)的集成。
通過對EPC Network架構(gòu)的研究，中科院自動化所提出了建立中國RFID公共服務(wù)體系（PSI）的重要性，并建立了面向血液追溯管理的三層模型及分布式核心軟件原型驗(yàn)證系統(tǒng)，通過編碼解析服務(wù)、信息服務(wù)、檢索與跟蹤服務(wù)等實(shí)現(xiàn)信息的交互處理和共享。利用先進(jìn)的技術(shù)手段，建立一個符合中國國情，安全、穩(wěn)定，并與國外技術(shù)體系接軌的RFID公共服務(wù)體系，將對我國企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益、商業(yè)信息安全、國際話語權(quán)等方面起到重要的作用。
RFID技術(shù)有著巨大的應(yīng)用前景。用于物流、制造與服務(wù)等行業(yè)可以大幅提高企業(yè)的管理和運(yùn)作效率，并降低流通成本；用于身份識別、資產(chǎn)管理等領(lǐng)域則可以實(shí)現(xiàn)快速批量的識別和定位，并根據(jù)需要進(jìn)行長期跟蹤管理。
作為國家科技部“863”計(jì)劃項(xiàng)目的子課題，中國郵政于2005年年初在上海郵政局啟動了RFID技術(shù)應(yīng)用示范工程項(xiàng)目，主要內(nèi)容是在速遞郵袋上采用RFID標(biāo)簽袋牌，通過電子化支局系統(tǒng)、中心局生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)以及分揀設(shè)備實(shí)現(xiàn)EMS總包處理的自動化和信息化。系統(tǒng)識別率達(dá)到99％以上，總包分揀速度提高了20％以上。2005年 12月，項(xiàng)目通過初驗(yàn)，正式投入試運(yùn)行。
充分利用企業(yè)原有的信息網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建分布式的應(yīng)用信息系統(tǒng)。在電子化支局，實(shí)現(xiàn)分布式條碼數(shù)據(jù)信息采集、射頻標(biāo)簽 ID與業(yè)務(wù)信息的綁定，在速遞處理中心， RFID系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口獲得現(xiàn)有業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)來的接收或發(fā)運(yùn)郵件信息，在系統(tǒng)內(nèi)完成數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并將閱讀的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞給相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有機(jī)整合。通過 RFID在速遞總包處理全過程的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了總包信息的多環(huán)節(jié)自動勾挑核對和自動分揀處理，實(shí)現(xiàn)了實(shí)物流和信息流的全過程統(tǒng)一。
通過對國際RFID三大系列標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)地分析研究，結(jié)合我國RFID技術(shù)與應(yīng)用需求，中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會在國家十二個部委的支持下，完成了“我國RFID標(biāo)準(zhǔn)體系框架報告”和“我國RFID標(biāo)準(zhǔn)體系表”。這兩份報告為制定具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的RFID標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略具有重要意義和實(shí)際應(yīng)用價值。
從目前國際三大標(biāo)準(zhǔn)體系來看，基于RFID的應(yīng)用系統(tǒng)涉及許多相關(guān)技術(shù)，需要一系列基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。制定我國RFID標(biāo)準(zhǔn)體系，需要把國際RFID應(yīng)用發(fā)展動態(tài)和我國RFID發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合，在深入分析國際RFID標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)我國RFID發(fā)展戰(zhàn)略為前提，聯(lián)合相關(guān)部門開展我國RFID標(biāo)準(zhǔn)體系研究；以保證實(shí)際需要為目標(biāo)，注重自動識別的歷史繼承性，實(shí)現(xiàn)必要的與國際標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)互通和與國家標(biāo)準(zhǔn)的兼容；結(jié)合國情和產(chǎn)業(yè)的實(shí)際，為促進(jìn)我國RFID技術(shù)發(fā)展，提出需要優(yōu)先制定的系列標(biāo)準(zhǔn)，形成RFID發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略和規(guī)劃。
測試技術(shù)研究的意義在于允許用戶利用更加先進(jìn)的運(yùn)作流程來提高企業(yè)績效，實(shí)現(xiàn)靈活、可配置、可升級的RFID基礎(chǔ)設(shè)施。隨著RFID基礎(chǔ)設(shè)施的成熟和升級，通過相關(guān)測試技術(shù)的研究，可以方便使用者在評估RFID投資時，確定該產(chǎn)品是否滿足企業(yè)需求，是否支持多種RFID協(xié)議，是否能夠最大限度地縮短業(yè)務(wù)中斷，維持系統(tǒng)運(yùn)行等問題。
由中科院自動化所和北京中交國科物流技術(shù)發(fā)展有限公司聯(lián)合建立的中國RFID測試實(shí)驗(yàn)室，針對識別、跟蹤和管理過程中的典型實(shí)際業(yè)務(wù)場景，開發(fā)了包括RFID前端數(shù)據(jù)采集、后臺數(shù)據(jù)傳輸和處理的測試系統(tǒng)，使之能夠針對不同環(huán)境改變測試內(nèi)容，并對系統(tǒng)的解決方案進(jìn)行綜合測評。逐步建成開放型的測試中心，提供第三方產(chǎn)品性能測試結(jié)果發(fā)布，應(yīng)用方案的生成、部署與可行性測試。
電子標(biāo)簽的成本非常重要。目前，北京、上海的部分企業(yè)已掌握高頻芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)，并且成功地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，同時超高頻芯片也已經(jīng)完成開發(fā)。未來，電子標(biāo)簽的芯片功耗更低，作用距離更遠(yuǎn)，讀寫速度與可靠性更高，成本還將進(jìn)一步降低。
在RFID系統(tǒng)中，讀寫器和天線是重要的組成部分。開發(fā)多協(xié)議兼容的通用讀寫器具有巨大的市場前景。以北京維深電子、深圳遠(yuǎn)望谷、江蘇瑞福等為代表的中國企業(yè)已經(jīng)自主開發(fā)出符合ISO 18000標(biāo)準(zhǔn)的超高頻讀寫器，并逐步產(chǎn)業(yè)化。特別是北京維深電子開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的讀寫器核心模塊，具有多通訊協(xié)議兼容、射頻輸出功率可調(diào)、中心工作頻率可調(diào)等功能，可為建立我國的空中接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。華中科技大學(xué)開發(fā)的雙模讀寫器集成雙頻段讀寫模塊，實(shí)現(xiàn)了對高頻和超高頻電子標(biāo)簽讀寫的支持，數(shù)據(jù)處理一體化，并支持多種外設(shè)接口。在天線方面，重點(diǎn)對天線結(jié)構(gòu)及環(huán)境因素對天線性能的影響進(jìn)行了分析，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法開發(fā)出超高頻和微波頻段的標(biāo)簽天線，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)精度。
由上海港務(wù)集團(tuán)實(shí)施的“RFID技術(shù)在集裝箱領(lǐng)域的應(yīng)用”項(xiàng)目，使用電子標(biāo)簽對集裝箱進(jìn)行自動識別和信息采集，將集裝箱運(yùn)輸?shù)男畔⒘骱臀锪魅跒橐惑w，進(jìn)行信息追蹤，消除集裝箱在運(yùn)輸過程中的錯箱、漏箱，提高集裝箱過閘速度，實(shí)時記錄集裝箱的開關(guān)次數(shù)和時間，從而提高集裝箱運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍屎桶踩阅?。結(jié)合內(nèi)貿(mào)集裝箱運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，采用2.4GHz和125KHz的雙頻集裝箱有源電子標(biāo)簽系統(tǒng)集成技術(shù)，在上海至煙臺航線上開展了“兩港一航”應(yīng)用示范，已完成5000余標(biāo)準(zhǔn)箱的實(shí)船運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。
制造業(yè)的核心競爭力在于效率。為了提高我國制造企業(yè)的生產(chǎn)和管理效率，在生產(chǎn)加工中使用電子標(biāo)簽替代條碼，可以大大提高生產(chǎn)過程的監(jiān)控能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，規(guī)范生產(chǎn)工藝流程。在更高層次還可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線實(shí)時管理控制、資產(chǎn)管理控制、質(zhì)量控制和各種在線測量，以及與MES、ERP和CRM等系統(tǒng)無縫集成，建立更為強(qiáng)大的企業(yè)信息鏈。
為了實(shí)現(xiàn)完全自動化的倉儲管理，中科院自動化所開發(fā)了RFID機(jī)器人，建立了一個用于自動化倉儲管理的自動巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，能夠快速批量、遠(yuǎn)距離讀取物品編碼，無需人工參與。RFID機(jī)器人還可以通過布置在下方的地理坐標(biāo)讀寫器讀取地面上的地理坐標(biāo)，根據(jù)需要調(diào)整機(jī)器人的移動路線和起落架的空間姿態(tài)。同時也正在開發(fā)基于RFID技術(shù)的高精度裝配技術(shù)。
近年來，食品安全事件頻繁發(fā)生，不僅給全球造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重地危害了人們的身體健康。由中科院自動化研究所提出的基于RFID技術(shù)的食品安全可追溯系統(tǒng)解決方案，從食品種養(yǎng)殖及生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)開始加貼電子標(biāo)簽，記錄包括運(yùn)輸、包裝、分裝、銷售等流轉(zhuǎn)過程中的全部信息，并可自動判斷食品是否安全。在讀寫器而不是電子標(biāo)簽上集成傳感器，有助于降低成本；電子標(biāo)簽與條碼結(jié)合，分別應(yīng)用于食品流通供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)，也有助于現(xiàn)有系統(tǒng)迅速升級。
基于射頻識別技術(shù)的電器產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)在電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中即對射頻識別子系統(tǒng)加以描述，使其作為產(chǎn)品不可分割的一部分在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、流通銷售、售后服務(wù)直至報廢回收的各個環(huán)節(jié)中自動采集、記錄和匯總與產(chǎn)品性質(zhì)、狀態(tài)等有關(guān)的事件信息。數(shù)據(jù)自動采集裝置，即射頻識別讀寫器，將收集到的產(chǎn)品信息經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫。管理人員根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)信息可以及時地了解消費(fèi)者的需求并做出響應(yīng)。同時根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，還可以協(xié)調(diào)企業(yè)及其上下游機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品全生命周期的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)資源共享，進(jìn)一步還可以優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及流通過程。
未來，RFID技術(shù)將影響到我們生活的諸多方面。在自主創(chuàng)新的同時，還需要廣泛開展國際交流與合作。通過在國際科研機(jī)構(gòu)之間建立全球范圍的共享和合作體制，最大限度的實(shí)現(xiàn)資源合理配置和優(yōu)勢互補(bǔ)，必將推動人類生活走向一個新的世界。
