（电力系统及其自动化专业论文）基于rfid的危险品管理系统设计.pdf

l i i ii ii ii iii i ii ii iiiii y 18 8 4 8 2 3 9 西华大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签奄：芸建善k 指导教师签名：“可 日期：勿力辱占，q 弦闫 日期： “白6 舟彤l ； 也手 l 西华大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，西 华大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。( 保密的论文在解 学位论文作者签每：姜毫毒冬指导教师签名：兀百赴平 日期：少7 7 犀；，翟7 ，胡。 日期：瑚f 匀曰，z9l i _ - - _ 。一 西华大学硕上学位论文 摘要 随着现代工业和社会的快速发展，人们开始大量使用专用容器来装载化学危险品。 它们在生产，运输和使用中存在的乍产和人身安全隐患正成为众多企业和单位经常遇到 的问题。因此，如何根据实际需要，开发出一套高效可靠、操作简便，成本合理的危险 品管理系统，已逐步引起企业和学术界的广泛关注。 作为一种新兴的自动识别( a e l ) 技术，无线射频识别( r f m ) 技术被认为是2 1 世纪十大重要技术之一。近年来，随着相关技术和工艺的不断发展以及世界各国的政策 支持，阻碍r f i d 技术快速推广应用的成本问题和标准问题正在逐步得以解决，目前该 技术已广泛应用于生产自动化、无线通信、公共交通和智能安防等领域。本文在简要介 绍危险品管理现状并分析当前管理方案特点的基础上，设计并实现了一套基于r f i d 技 术的完整而高效的危险品管理系统方案。通过r f i d 读写器与射频标签的通信，该系统 可对各流通环节的危险品进行跟踪和追溯，并可查询其实时信息，如位置、户毛、内容 物、生产时间、保质期等等。这套系统的应用可以有效解决原有传统危险品管理系统存 在的操作实时性差、准确率不高、效率低下，人为干预严重等问题。 本文的主要工作可分为四个部分：第一部分，简要介绍r f i d 的概念，以及r f i d 系统的分类和基本工作原理。第二部分，完成对基于二r f i d 的危险品管理系统的总体设 计，主要包括该应用系统的总体架构，首先选择非接触式射频i c 卡m i f a r eo n e s 5 0 作为 本系统的射频卡，然后对该类传的国际标准i s o i e c l 4 4 4 3 协议做了深入分析，并重点 介绍了r f i d 读写器的总体设计思路。第三部分，实现对读写器的硬件电路设计，主要 包括主控m c u 和射频芯片的选型( 微控制器选择l u m i n a r ym i c r os t e l l a r i s 系列的芯 片l m 3 s 8 l l ，射频芯片选用n x p 公司的m fr c 5 2 2 ) 以及二者之间的接【j 电路，功能 模块的扩展( 串行通信，无线通信，液晶显示) ，硬件电路的设计。第四部分，完成对 读写器的软件开发，以便实现对射频传的操作( 如寻卡、防冲突、选卡、读卡、写卡等) 。 最后，总结本设计所完成的工作，并对该项目的后续开发做出展镘。 关键词：r f i d ；l m 3 s 8 1l ：m fr c 5 2 2 , 读写操作 基于r f i d 的危险品管理系统设计 a b s 仃a c t w 础t h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o d e mi n d u s t r ya n ds o c i e t y ，al a r g en u m b e ro fs p e c i a l c o n t a i n e r sa r cn o wm o r ca n dm o r ew i d e l yu s e dt oc o n t a i ns o m ed a n g e r o u sc h e m i c a lm a t e r i a l i no u rl i f e t h ep r o d u c t i o na n dp e r s o n a ls a f e t yp r o b l e m sf l o a ti n t oo u rl i n eo fs i g h t , w h i c ha r e c a u s e d b y c h e m i c a l d a n g e rc o n t a i n e r s i nt h e i r p r o d u c t i o n ，t r a n s p o r t a t i o n a n du s e c o n s e q u e n t l y ，t h ep r o b l e m ，h o wt od e s i g nc h e m i c a ld a n g e rm a n a g e m e n ts y s t e m 诵t l lh i 曲 e f f i c i e n c ya n dr e l i a b i l i t y ，c o n v e n i e n to p e r a t i o na n dr e a s o n a b l ec o s th a sb e e nw i d e s p r e a d c o n c e r n e di nb u s i n e s sa n da c a d e m i ag r a d u a l l y r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ( r f i d ) i sar i s i n gt e n d e n c yo fa u t o m a t i ce q u i p m e n t i d e n t i f i c a t i o n ( a e i ) , w h i c hh a se v e nb e e np r a i s e dt ob eo n eo ft h et o pt e nm o s ts i g n i f i c a n t t e c h n o l o g yo ft h e2 1 s tc e n t u r y a f t e rt h ep r o b l e mo fh i g hc o s ta n ds t a n d a r de s t a b l i s h m e n t b e i n gs o l v e db yt h ei n t e r r e l a t e ds c i e n c et e c h n o l o g ya n db yt h ea d v a n t a g e dp o l i c ye n a c t e db y g o v e r n m e n t sa r o u n dt h ew o r l di nr e c e n ty e a r s ，r f i di sa p p l i e di n t om a s sb r o a df i e l d s ，s u c ha s m a n u f a c t u r ea u t o m a t i z a t i o n ，t e l e c o m ，t r a f f i c , i n t e l l i g e n ts a f e - g u a r ds y s t e ma n ds oo i l t h e a c t u a l i t yo fc h e m i c a ld a n g e rm a n a g e m e n ti si n t r o d u c e da n dt h ec h a r a c t e r i s t i co fe x i s t i n g m a n a g e m e n tp r o j e c ti sa n a l y z e di nt h i st h e s i s a n dt h e na ni n t e g r a t e da n de f f i c i e n tc h e m i c a l d a n g e rc o n t a i n e r sm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nr f i di sd e s i g n e da n dr e a l i z e d b yt h e c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ei 强r dr e a d e r - w r i t e ra n dt h et a g t h em a n a g e m e n ts y s t e mg a l l t r a c k , t r a c eb a c kt h ec h e m i c a ld a n g e rc o n t a i n e r ss u p p l yc h a i ni nc i r c u l a t i o na n dp r o v i d ei t s r e a l - t i m ei n f o r m a t i o n ，s u c ha si t sp o s i t i o n ，o w n e r , m a t e r i a l i ni t p r o d u c t i o n t i m e ，p e r i o do f v a l i d i t y e _ t c t h eu s eo ft h i sm a n a g e m e n ts y s t e mc a ns o l v et h ei n f o r m a t i o ng a t h e r i n gp r o c e s s l a c ko f t i m e l yi s s u e s ，p o o ra c c u r a c y ，l o we f f i c i e n c ya n ds t r o n gh u m a ni n t e r v e n t i o ne x is t i n gi n t r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ts y s t e m i nt h i st h e s i s ，t h em a i nj o bi sd i v i d e di n t of o u rp a r t s ：f i r s t l y ，t h ec o m m o nc o n c e p to f t h er f i d ，t h ec l a s s i f i c a t i o na n dt h eb a s i cw o r k i n gp r i n c i p l eo fr f i ds y s t e ma r ee x p l a i n e d c h i e f l y s e c o n d l y ，ac h e m i c a ld a n g e rm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nr f i di sd e v e l o p e d ， i n v o l v e st h ec o m p o s i t i o no fr f ds y s t e m ，t h ec o n t a c t l e s si cc a r dw h i c hc h o o s em i f a r co n e s 5 0 ，t h ef r a m e w o r ki n t r o d u c t i o no fr e a d e r - w r i t e r t h ec o n t a c f l e s si cc a r di n t e r n a t i o n a l s t a n d a r di s o i e c14 4 4 3p r o t o c o la n dt h ew a yt oi m p l e m e n tt h er e a d e r - w r i t e ra r ei n d e p t h a n a l y z e di nt h i sp a r t t h i r d l y ，t h eh a r d w a r eo fr e a d e r - w r i t e rs y s t e mi sd i s c u s s e di nd e t a i l t h i sp a r ti n c l u d e st h ec h o o s i n go fm c ua n dr f i dm o d u l ec h i p ( l m 3 $ 81l ，m fr c 5 2 2 ) ，t h e i n t e r f a c eb e t w e e nm c ua n dr f i dc h i p ，t h ee x t e n d e df u n c t i o nm o d u l e s ( s e r i a lc o m m u n i c a t i o n w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n , l c d ) ，h a r d w a r ec i r c u i td e s i g n f o u r t h l y ，t h es o f t w a r e o f i i 两华大学硕 ：学位论文 r e a d e r - w r i t e rs y s t e mi sd e v e l o p e di no r d e rt or e a l i z et h eo p e r a t i o no fm i f a r eo n ei cc a r d ， s u c ha sr e q u e s tc a r d ，a n t i c o l l i s i o n ，s e l e c tc a r d ，r e a dc a r da n dw r i t ec a r d a tl a s t , a l lt h ew o r ka r es u m m a r i z e da n d ar e s e a r c hp r o s p e c to ft h es u b j e c ti nf u t u r ei s p r o m i s e d k e yw o r d s ：r f i d ；l m 3 $ 8 11 ；m fr c 5 2 2 ；r e a d i n ga n dw r i t i n go p e r a t i o n m 基fr f i d 的危险品管理系统设计 目录 摘要i a b s t r a c t ： 目录i v 第一章绪论l 1 1 无线射频识别技术概述l 1 1 1 无线射频识别管理系统：l 1 1 2 无线射频识别技术的特点2 1 2 国内外发展现状及趋势3 1 2 1 国内外发展现状3 1 2 2r f i d 技术的未来发展趋势5 1 3课题研究的背景和意义5 1 3 1 危险品管理系统5 1 3 2 可行性分析及成功案例介绍6 1 4 论文内容与结构6 第二章无线射频识别系统8 2 1r f i d 系统的组成8 2 2 r f l d 系统的分类一9 2 3r f i d 系统的工作原理。l1 2 3 1r f i d 系统工作原理l 1 l 2 3 2r f i d 系统的能鼍耦合1 l 2 3 3r f i d 系统系统的数据交换_ 1 3 2 3 4r f i d 系统的防冲突和反碰撞：1 7 、2 3 5k f i d 系统的数据完整性和安全性1 8 2 4r f i d 系统的因际标准1 8 2 4 1r f i d 系统的国际标准简介1 9 2 4 2i s o 肛c1 4 4 4 3 标准2 0 第三章系统总体设计2 2 3 1 基fr f i d 的危险品管理系统一2 2 3 1 1系统操作流程2 2 i v 西华大学硕上学位论文 3 1 2 系统总体设计2 4 3 2 射频标签的选择2 5 3 2 1 适合本系统的射频标签2 5 3 2 2 射频卡的选择一2 5 3 3r f i d 读写器的总体没计2 8 3 3 1 功能需求和特点分析2 8 3 3 2r f i d 读，；器系统方案设计和功能模块划分2 9 3 3 3r f i d 读写器开发设计流程3l 第四章r f i d 读写器硬件系统设计，3 2 4 1芯片选犁3 2 4 1 1微控制器( m c u ) 的选择3 2 4 1 2 射频芯片的选择3 3 4 2 微控制器芯片l m 3 s 8 l l 及最小系统3 4 4 2 。ll s 8 ll 的特性3 4 4 2 2l m 3 s 8l l 的i 要功能模块，3 6 4 2 3l m 3 s 8 l l 的最小系统3 8 4 3射频芯片m f r c 5 2 2 3 9 4 3 1姗r c 5 2 2 的功能框图3 9 4 3 2m f r c 5 2 2 的管脚功能4 0 4 3 3m f r c 5 2 2 与微控制器的接口与应用4 2 4 4 读写器天线匹配电路设计一4 4 4 5 功能模块设计k 4 6 4 5 1 通信模块一4 6 4 5 2 人机变瓦模块一4 8 4 6 电源模块设计：4 9 第五章r f i d 读写器软件系统设计5 2 5 1系统开发工具简介5 2 5 1 1i a re w a r m 简介一5 2 5 1 2 系统开发平台的搭建5 3 5 2 射频芯片m fr c 5 2 2 的操作机制5 4 5 2 1m fr c 5 2 2 寄存器的访问机制5 4 5 2 2m fr c 5 2 2 的f i f o 缓冲区机制5 4 v 基fr f i d 的危险品管理系统没计 5 2 3m fr c 5 2 2 的命令集5 5 5 2 4m i f a r eo n es 5 0 卡工作状态的转换5 6 5 3读写器与m i f a r eo n e $ 5 0 卡的射频识别通信5 7 5 3 1 系统射频通信总体操作流程一5 7 5 3 2 寻卡选每与防冲突一5 9 5 3 3三遍密码验证机制。6 2 5 3 4 对射频卡数据块的应用操作一6 3 第六章测试弓总结6 5 6 1 系统的测试6 5 6 1 1 电路板测试一6 5 6 1 2 功能测试6 6 6 2 总结与展望6 7 6 2 1 全文总结一6 7 6 2 2 改进与展望一6 7 参考文献一6 9 附录a il m 3 s 8l l 信号图7 2 附录a 2l m 3 s 8 l l 系统方框图7 5 附录b i主要射频通信函数说明7 6 致谢8 6 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果一8 7 v i 两华大学硕士学位论文 第一章绪论 无线射频识别( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，r f i d ) 技术被誉为2 l 世纪最重要的 十人科学技术之一i l j 。尤其是产品电子代码( e l e c t r o n i cp r o d u c tc o d e ，e p c ) 和物联网 ( i n t e r n e to f t h i n g s ) 概念提出之后，r f m 技术更是被赋予更大的想象窄问。近年来， 随着应用成本，行业标准，安全机制等一系列阻碍r f i d 发展的问题正在在全球范l 罚内 逐步得以解决，无线射频识别技术已在身份识男i j ，物流管理，生产自动化，公共安全， 智能交通等领域得剑r 广泛应用和发展。如果能将这项技术应用于危险品管理领域，建 立一套基于r f i d 的危险品管理系统，实现对危险品生产、运输，使用等各个环节的跟 踪管理，则不仅可以提高管理效率，而且可以消除危险品物流中存在的诸多卣点，提高 危险品在生产和使用中的安全性，具有显著的现实意义。 1 1 无线射频识别技术概述 无线射频识别( r f i d ) 技术，其基本思想屉，通过无线射频方式进行非接触双向数 据通信，实现人们对各类物体( 人员、物品) 在不同状态( 移动、静止或恶劣环境) f 的自 动识别和管理。它实际上是自动识别技术( a e i ，a u t o m a t i ce q u i p m e n ti d e n t i f i c a t i o n ) 在无 线电技术方向的具体应用与发展川。r f i d 技术的应用使通过网络实现物1 5 占的自动识别 和信息的互联与共享成为可能。作为物联网产业链当中的一个霞要环节，r f i d 技术必 将随着物联网的发展而在未来社会扮演越来越霞要的角色。 1 1 1 无线射频识别管理系统 无线射频识别( r f i d ) 技术是一种基于射频芯片和耦合天线的非接触式自动识别技 术，当被识别物品( 附着有r f i d 电子标签) 与r f i d 读写器相互靠近时，通过耦合天 线进行通信，从而自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给给后台的计算机系统来 完成后续处理。r f i d 技术与吒联网、通讯等技术相结合，可实现全球范阐内物品跟踪 和信息共享。 一般来讲，一个完整的无线射频识别管理系统应该包括以下三个部分：无线射频识 别系统( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o ns y s t e m ) 、应用程序接口( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n g i n t e r f a c e ，a p i ) 或者中间件( m i d d l e w a r e ) 和应用系统( a p p l i c a t i o ns y s t e m ) 1 2 l 。射频识 别管理系统的简单模犁如图1 1 所示。射频识别系统用来完成数据采集和存储，i ：作，然 后通过中间件( 在有螳场合，中间件本身就具肯数据处理的功能) 或者通信接门( 包括 软件和硬件接门) 将数据传递给计算机应用系统，计算机应用系统则对自动识别系统采 集的数据进行处理和加工，最终形成有用信息争献给用户。其中，应用程序接口软件的 基于r f i d 的危险品管理系统设计 作用是提供射频识别系统和计算机应用系统之间的数据通信接门以及通信格式，以便将 无线射频识别系统采集的数据信息转换成应用系统可识别和利用的信息，并进行数据传 递。 射频识捌系统卜一应埘程序接l j 或中问件卜叫计算机应脂系统| 。一l 。一一j 【。j 图1 1射频识别管理系统的简单模骥 ， f i g 1 1s i m p l em o d e lo fr f i dm a n a g es y s t e m 一个最摹本的无线射频识别系统主要由读写器，应答器，耦合天线以及上位机应用 平台等儿部分组成。r f i d 系统总体结构如图1 2 所示。戍答器( 可以是非接触式i c 卡 或者附着在物体卜的电子标签) 通常南耦合元件及微电子芯片组成，电子芯片内存储有 某物体的属性信息以及与该应答器对应的唯一序列号，耦合元件用来与读写器通信。当 其靠近读写器时，应答器与读写器各自的祸合元件就会产生谐振，从而根据时序脉冲实 现二者之问的射频通信。读! i 器首先会读取应答器中的序列号进行身份验证( 对于无源 射频标签，还需爰先通过耦合天线将能量传递给应答器) ，然后根据自身的设定功能或 与之通信的上位机的要求，对应答器中的数据进行读写操作，并将操作结果存储起来或 上传给上位机系统。上位机系统通过各种应用软件实现数据的汇总，分析和处理。 e 上位机应用平考读写嚣耦合天线应答器 图i 2r 兀d 系统总体结构， f i g 1 2g e n e r a ls t r u c t u r eo fr f i ds y s t e m 1 1 ，2 无线射频识别技术的特点 从射频技术的j ：作原理不难发现，射频识别技术最大的优点就是可实现应答器与读 卡器之问的非接触识别，并实现多个标签的防冲突操作。与传统的自动识别技术( 如条 形码技术) 相比，r f i d 技术具有诸多显著的优点1 2 】： ( 1 ) 无需人工干预，无需光学可视，即盯完成对移动或静止的物体进行无源和非 接触识别； ( 2 ) 具有很强的穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装； 2 啦啦 西华大学硕f l “学位论文 ( 3 ) 防水、防磁、耐高温，可以在恶劣的环境中工作，对环境的要求低： ( 4 ) 支持数据再写入，存储信息更改简单，可实现应答器的重复使用； ( 5 ) 识别速度快，读写距离远，数据容量大，使用寿命长； ( 6 ) 可实现多个应答器的防冲突操作，能够同时处理标签，适用于批星识别场合。 1 2 国内外发展现状及趋势 射频识别技术最早可追溯剑2 0 世纪6 0 年代末的“雷达波束通信”【2 i ，并于2 0 世纪 6 0 年代开始应用于：商业领域，经过几十年的逐步发展后，到厂2 0 世纪9 0 年代随着电子 收费系统的人规模应用而得到了快速发展。尤其是进入新世纪后，世界各困部相继把物 联网作为未来社会的新兴支柱产业，并采取各种激励和扶持政策，而r f i d 技术作为物 联网产业链的前端数据采集部分，更足被赋予极大的想象窄间。近年来，随着r f i d 技 术成本的下降，技术标准的逐步规范，安全机制的日益完善r f i d 越来越成为人们关注 和研究的重点。根据美因市场分析公司a b i r e s e a r c h 的调查，2 0 11 年r f i d 全球市场规 模可望成长至1 1 5 亿美元。 1 2 1 国内外发展现状 r f i d 技术在国外发展非常迅猛。如北美，欧洲，大洋洲，亚太地区等，r f i d 技术 都被广泛应用于工业自动化，商业物流，交通运输，防伪识别和门禁管理等各个领域。 在标准制定方面，目前丰要形成厂三大标准体系f 3 l ：美国的f p c g ；l o b a l 标准体系，日本 的泛在识别中心标准体系u i d 规范，和国际标准i s o i e c 标准体系。在射频芯片方面， h f 高频芯片的技术已经相当成熟，m a t r i c s 和a l i e n 科技公司是业界领先的厂商，用于 a u t o i d 测试所用的r f i d 芯片均出自其中。在中国市场提供r f i d 芯片的主要有： p h i l i p s ( 飞利浦) 、t i ( 德州仪器) 、s t ( 意法半导体) 、l n f i n e o n ( 英飞凌) 等等。其 中p h i l i p s 推出的i c o d e 系列芯片是高频( h f ) r f i d 标签方案的业界标准。而符合最 新的e p cg e n 2 标准的芯片作为目前国际上新兴芯片技术，只有少数厂商的产品上市。 典型的有p h i l i p s 公司的u c o d ef _ p cg e n 2 芯片( 酋家通过e p cg 1 0 b a lc , e n 2 标准认证 的r f i d 芯片厂商) ，s t 公司的x r a g 2 芯片，以及t l 公司的t i g e n 2 硅芯片。在读 写器研发方面，已由第一代读写器升级到可以识别( 3 2 电子标签的第二代读写器，例如 美国讯宝科技公司f 1 前推出的r d 5 0 0 0 紧凑式第二代移动型r f l d 读写器，i n t e r m e c 公 司推出的面向e p cc , e n 2 和i s o 标准的球5 固定式智能_ 犁r f i d 读写器和多协议手持式 r f i d 读写器i n t e l l i t a gi p 4 。以及a l i e n 公司出品的集l i n u x 操作系统和d s p 体系结构子 一身的a l r - 9 8 0 0 企业级r f i d 读写器等等。而i b m 公司、m i c r o s o f t 公司和l i p 公司， 欧洲的s a p 公司都在积极开发相应的应用软件和系统，并已取得显著成效。在射频识 3 基于r f i d 的危险品管理系统设汁 别中间件方面，s a p 、o r a c l e 、s u n 、s y b a s e 、b e a 等困际巨头，靠着自身雄厚的技术储 备，其开发的射频识别中间件产品已经过测试，展现出较好的稳定性、先进性、海蕈数 据的处理能力，已经得到了业界认同。在哑太地区，日本在r f i d 方面起步也很早，不 仅制定了自己的标准体系，而且已经开发出许多与行业应用相结合的r f i d 技术产品和 解决方案，在业界占有一席之地i l ，2 ，5 6 一。 我困r f i d 产业起步很晚，新世纪以来，我国已初步开展了r f i d 相关技术的研发 和产业化r 作，并在部分领域开始应用，但相对基础薄弱，缺乏核心技术，应用分散， 尚不具备规模优势。特别是r f i d 中间件设备商数最少，r f i d 标准也不够完善。根据 2 0 0 6 年6 月9 日i e 式发布中国射频g j , 纷j ( r f t d ) 技术政策白皮书，我园的r f d 产业 发展大致需要经过四个阶段：2 0 0 6 年之前的培育期，2 0 0 6 2 0 1 0 年初创期，2 0 11 - 2 0 1 5 年高速成长阶段，2 0 1 5 年以后的成熟期。现阶段我阍在r f d 技术领域的现状是f 4 l ： ( 1 ) 已掌握高频芯片设计技术并实现产业化，超高频芯片也己完成开发。比如已 经自主开发出符合i s 0 1 4 4 4 3t y p e a 、t y p eb 和i s o l 5 6 9 3 标准的r f i d 心h - - 片，并成功 地应用于交通一卡通和中国二代身份证等项目。比较有代表性的有上海华虹推出的非接 触式i c 卡芯片s h c l1 0 5 和低功耗芯片s h c l 5 0 7 ，复旦微电子股份有限公司出晶的 f m l 7 x x 系列通用读卡机芯片。 。 ( 2 ) r f i d 读写器已推小系列产品，小功率同类产品已达到国外同类水平，大功率 读写模块和读写器片上技术( s o c ) 尚处于研发阶段。其中，深圳远望符信息技术股份 有限公司生产的x c r f 8 0 0 系列读写器和江苏瑞福新近推出的r f s 2 2 1 4 ( 2 2 1 2 ) 型读 写器，都能够读写e p cg e n 2 协议标签；蔚深圳先施科技集团开发的适用fs e n s e 。9 0 0 0 远距离电子标签的第三代r f i d 读写器，上海秀派电子科技有限公司开发的超距离( 在 2 0 8 0 米可调) 和快速( 2 0 0 公单，j 、时以内) 识别渎写器，在物流、车辆和人员追踪识 别等领域也非常具有竞争优势。 ( 3 ) 低成本高可靠性的标签制造装备和封装工艺也正在研发中； ( 4 ) 应用系统集成和数据管理平台也l 二取得初步成果，建立中国r f i d 测试中心已 被列入科技发展规划。 ( 5 ) 在应用环符，已将r f i d 技术应用f 铁路车号识别、身份证和票证管理、动物 识别、特种设备和危险品管理、公共变通以及生产过程管理等多个领域。 ( 6 ) 在标准制定方面，正由l ：信部成立的电子标签工作组牵头，中兴通讯、上海 贝岭等企业参加制定我国自己的r f i d 标准。依据i s o 肥c 1 5 6 9 3 。系列标准已基本完成国 家标准的起草工作，参照i s o i e c l 8 0 0 0 系列标准制定国家标准的工作已列入困家标准 制定计划，中因r f i d 标准体系框架的研究二i ：作也已基本完成1 4 1 1 7 1 。 4 西l 括大学硕十学位沦文 1 2 2r f i d 技术的未来发展趋势 当今社会r f i d 技术的发展趋势如下1 4 l ： ( 1 芯片设计和制造技术：芯片功耗更低、作用距离更远，读写速度和可靠性更 高，成本不断降低，芯片技术将f 应用系统整体解决方案紧密结合。 ( 2 ) 标签封装技术：将和印刷造纸包装等技术紧密结合，导电油墨印制的低成本 标签天线和低成本封装技术将促进r f i d 标签的大规模生产，并成为未来一段时问内决 定整个产业发展速度的关键冈素之一。 ( 3 ) 读写器设计与制造：将向多功能，多接口，多制式，并向模块化，小型化，。 便携式，嵌入式方向发展。同时多读写器协调和组网技术将成为发展方向之一。 ( 4 ) 系统软件：将向嵌入式，智能化，可重组方向发展。通过构建r f i d 公共服务 体系，将使r f i d 信息资源的组织管理和利用更加深入和广泛。 结合目前r f i d 技术的发展速度和各国政府强力持续的政策推动，可以预见，在不 远的将来，随着芯片制作工艺的不断发展和r f i d 技术应用的扩展，标签成本n | j 题将得 到逐步解决。安全隐私i u j 题则随着各陶立法的完善得以解决。r f i d 技术将与互联网、 通信、传感网络紧密结合，并进一步延伸到云计算、物联网未来技术当中，不断改进和 颠覆各个行业f 1 前的工作流程和运作模式，成为未来的趋势科技之一，最终在全球范围 内形成一个巨大的产业【4 】，对我们的生产生活产生深远的影响。 值得一提的是，在我国政府制定的“十二五规划”中，物联网已成为国家七大战略性 新兴产业之一，而随后无锡、成都、京沪等地相继出台得域物联网发展规划，在2 0 1 0 中国图际物联网( 传感网) 博览会( 2 0 1 0 年1 0 月2 8 日3 0 日在国家传感网创新示范区无 锡举行) 上通过的2 0 1 0 ，物联网发展无锡共识，以及2 0 1 1 年3 月1 4 日在羲庆落户 的“陶家物联网产业示范基地”，都将为我国物联网的建设奠定良好的基础，并进一步促 进r f i d 技术的快速发展。 1 3 课题研究的背景和意义 1 3 1 危险品管理系统 这哩的危险品足指具有易燃、易爆、有毒、有害或有腐蚀等特性的化学品，在其生 产、储存、运输、经营和使用等过程中，稍有不慎，极易发生安全事故。而在当前我国 社会，危险品的管理还是停留在手工操作阶段，所有的物流数据都得由工作人员逐个录 入。这种原始的管理作业方式不仅效率低f ，而且数据不能在系统中得到及时更新和有 效分析，造成危险品管理的滞后和混乱甚至出错，为安全事故的发生埋下隐患。 ， 6 基于二r f i d 的危险品管理系统设汁 如果结合r f i d 技术防水、防磁、耐高温，可在恶劣的环境中工作等特性，将其引 入危险品管理系统当中，就栩当于为每个容器设定了一个i d ，将容器功能、容器内容 物、生产厂家、生产日期、有效期限、危险等级、存放位置、存储方式、使用安全事项、 运输安全事项等信息全部存储于贴在容器上的射频标签中，并在符合安全0 l $ 怕勺情况 下，使用r f i d 读t ；器对标签数据进行授权后的读写操作，然后借助通信接口和网络将 所有信息集中存储并及时上传给计算机系统，从而建立一套完整的危险品信息管理系 统，实现对每个危险l | ；矗保修维护，流通跟踪的实时动态管理和可视化监控1 2 3 1 。 1 3 2 可行性分析及成功案例介绍 ， 近年来，随着集成电子技术、芯片制作工艺和封装技术的飞速发展，r f i d 的技术 成本已得到了有效控制，使得将这项技术大范嘲应用于工业和商业领域成为可能。将 r f i d 技术与网络通信以及计算机应用系统紧密结合，建屯一套完整的危险化学品管理 系统，不仪正好可以充分发挥r f i d 技术的防水、防震、抗撞击、抗酸蚀、耐辐射、耐 高温、可在恶劣的环境中工作、穿透性强、可进行非接触识别、支持数据再写入等技术 优势，同时也实现了危险品在生产，存储、运输、使用等各个环节的有效管理，大大降 低了安全隐患。 在2 0 世纪末，德国已将r f i d 技术成功应用于上：千储气瓶、啤酒桶、酒箱以及各种 运输容器的管f f 里 2 1 0 l 。近年来上海市也采用上海华申智能卡应用系统有限公司开发的上 海r f i d 危险品动态安令管理系统，将全市2 0 多万个液氯钢瓶、乙炔气瓶贴上了电子标 签，将这蝗“城巾哩的定时炸弹”逐一“盯梢”，实现厂动态安全管理。并打算将这种监管 方式在f ：海所有的液氨钢瓶、氧气瓶、民用液化石油气瓶，以及来沪的烟花爆竹厂商中 推广。山东省标准化研究院也开发了一套基于r f i d 射频识别技术的危险品气瓶监管的 软硬件系统。该系统建立完整的气瓶电子档案，在其平的充装、检验、应用流通环节对 在用，e 瓶进行数据采集和跟踪，从而达到对危险品气瓶的动态、规范化管理。该系统已 通过多次试运行，取得了良好的效果l l 们。 1 4 论文内容与结构 本文作者在分析当前危险品管理方式诸多弊端的基础上，设计了一种基于无线射频 识别( r f i d ) 技术的危险品管理系统。作者首先介绍了r f i d 技术的工作原理与发展现 状，尤其是对1 ：作频率为1 3 5 6 m h z 的射频识别系统和通信协议进行了了莺点研究，然 后结合当前技术发展现状，进行危险品管理系统的总体性设计，一是选取n x p 公司的 m i f a r eo n e $ 5 0 射频卡作为本系统的射频标签，二是霞点进行了r f i d 读写器的设计， 特别是对读写器的设计方法和软硬件实现方面做厂详细的研究。 6 两 # 大学硕士学位论文 全文共分七章： ： ： 第一章足绪论，简要介绍了射频识别系统的概念、特点及其发展现状，并结合当前 社会的危险品管理现状，对r f i d 技术在该领域的应用进行可行性分析。最后