RFID技術在智能打飯機上的應用理論基礎

劉婷婷，蔣偉，呂惠，陳敏，李藝月，趙靜

1　R FID技術基本介紹

1.1　R FID技術的特點及系統組成

RFID（Radio Frequency Identification）電子標簽技術作為一種快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術和信息標準化的基礎,被廣泛應用于生產、零售、物流、交通等各個行業。RFID是一項通過磁場或電磁場，利用無線射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據，可識別高速運動物體并可同時識別多個目標的自動識別技術。

1.2　R FID系統特征

RFID技術使用讀寫器和粘貼于目標物上的射頻標簽，利用射頻信號將物品相關信息由射頻標簽傳送至讀寫器。發生在讀寫器和射頻標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種：電感耦合和電磁反向散射耦合。電感耦合方式采用變壓器模型，依據電磁感應定律，通過空間高頻交變磁場實現耦合。電磁反向散射耦合方式采用雷達原理模型，發射出去的電磁波碰到目標后反射，同時帶回目標信息，依據的是電磁波空間傳輸規律。

1.3　R FID技術發展現狀與趨勢

RFID技術是一項涉及信息、材料、裝備及工藝等諸多學科、多技術交叉融合的技術群，涵蓋無線電通信、電磁輻射、芯片設計、制造、封裝、天線設計、數據變換、信息安全等技術。

發達國家在多種頻段RFID標簽芯片上都實現了量產，我國僅在高頻段接近國際水平，符合我國UFH頻率標準的標簽芯片還處于研制階段。國外RFID天線制造工藝先進，具有針對應用特點的天線設計能力，我國整體水平與國外差距較大。國外已有較成熟的電子標簽封裝技術、工藝、材料和設備，可提供成套的封裝生產線，但成本高，我國目前還處于試制階段。國外廠家在多種頻段推出了讀寫器芯片和模塊，我國讀寫器產品多數基于國外的芯片或模塊集成，還不掌握核心技術。國外一些軟件公司推出了RFID中間件產品，沒有形成統一的體系架構和運行模式。

2　R FID在食堂系統中的相關應用

2.1　傳統的食堂收費系統I C卡

傳統的食堂收費系統多采用接觸式或插入式IC卡進行收費管理。接觸式IC卡芯片封裝在PVC料卡片中，芯片外露，不利于芯片長時間保存使用。同時在刷卡過程中卡片需要插入刷卡機卡槽或與讀卡設備接觸才能讀寫數據。接觸式IC卡的常用芯片有SIMENS、ATMEL等系列，符合ISO7816標準。

2.2　結合R FID技術的非接觸式智能卡

2.2.1工作原理及優勢

非接觸式智能卡又稱射頻卡，由IC芯片、感應天線組成，封裝在一個標準的PVC卡片內，芯片及天線無任何外露部分。它成功的將RFID射頻識別技術和IC卡技術結合起來，結束了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破。卡片在一定距離范圍(通常為5～10cm)靠近讀寫器表面，通過無線電波的傳遞來完成數據的讀寫操作。

2.2.2系統劃分

非接觸式智能卡內部分為兩部分：系統區(CDF)用戶區(ADF)。

系統區：由卡片制造商和系統開發商及發卡機構使用。管理者可從后臺數據庫對卡片執行信息管理、查詢、增加、刪除、修改，卡片辦理、掛失、綁定、解綁等操作。

用戶區：用于存放持卡人的有關數據信息。持卡人可對個人卡執行查詢、充值、掛失、繳費等操作。

3　R FID技術在智能打飯機上的應用

3.1　功能模塊

3.1.1讀寫器

在打飯機上裝有RFID讀寫器，其主要的功能是將數據加密后發送給電子標簽，并將電子標簽返回的數據加密，然后送給計算機網絡。讀寫器的所有行為均有軟件來控制。軟件向讀寫器發出讀寫命令，作為響應，讀寫器與電子標簽之間就會建立起特定的通信。讀寫器的硬件一般由天線，射頻模塊，控制模塊和接口組成。控制模塊是讀寫器的核心，一般由ASIC組件和微處理器組成。控制模塊處理的信號通過射頻模塊傳送給讀寫器天線，由讀寫器天線發送出去。控制模塊與應用軟件之間的數據交換，主要通過讀寫器的接口來完成。

3.1.2電子標簽

RFID電子標簽，也就是校園一卡通，是非接觸式IC卡又稱射頻IC卡，它將射頻識別技術和IC卡技術相結合。

IC卡全稱為集成電路卡，量大，有加密功能，數據記錄可靠，使用很方便。IC卡在使用時，必須要先通過IC卡與讀寫設備間特有的雙向密鑰認證后，才能進行相關的工作，從而使整個系統具有極高的安全保障。

3.2　功能實現效果

當學生需要打飯時，首先會按照自己需要的飯量選擇事先設定好的分量，再將餐盤放在預定的出飯口，然后用一卡通刷卡之后，打飯機就會打包好對應分量的米飯放入餐盤中。整個過程，大概在2.0 s內完成。

3.3　采用R FID技術優勢

1.操作簡單快捷：由于采用射頻識別通信，使用時不需要插卡拔卡及受方向和鄭反面的限制，所以用戶在使用的時候非常方便.

2.應用范圍廣，使用的壽命長，課用于粉塵油污等高污染環境和放射性環境，適合應用在食堂。

4　總結

在RFID的基礎上，通過對現有的食堂IC卡體系中存在的不足進行分析，介紹設計了基于射頻識別技術的智能打飯機射頻卡。首先對RFID射頻技術進行介紹和說明，對射頻卡的功能需求進行了說明和系統的劃分，描述了系統硬件的工作原理和部分軟件功能模塊，RFID技術在智能打飯機上的應用具備有力的理論知識支撐。

參考文獻：

[1]許毅,陳建軍編著.RFID原理與技術[M].北京：清華大學出版社.

[2]淺談RFID技術在高校食堂管理中的應用[J].RFID世界網,2009-11-25.