RFID技术在智能打饭机上的应用理论基础

刘婷婷，蒋伟，吕惠，陈敏，李艺月，赵静

1　R FID技术基本介绍

1.1　R FID技术的特点及系统组成

RFID（Radio Frequency Identification）电子标签技术作为一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础,被广泛应用于生产、零售、物流、交通等各个行业。RFID是一项通过磁场或电磁场，利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据，可识别高速运动物体并可同时识别多个目标的自动识别技术。

1.2　R FID系统特征

RFID技术使用读写器和粘贴于目标物上的射频标签，利用射频信号将物品相关信息由射频标签传送至读写器。发生在读写器和射频标签之间的射频信号的耦合类型有两种：电感耦合和电磁反向散射耦合。电感耦合方式采用变压器模型，依据电磁感应定律，通过空间高频交变磁场实现耦合。电磁反向散射耦合方式采用雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时带回目标信息，依据的是电磁波空间传输规律。

1.3　R FID技术发展现状与趋势

RFID技术是一项涉及信息、材料、装备及工艺等诸多学科、多技术交叉融合的技术群，涵盖无线电通信、电磁辐射、芯片设计、制造、封装、天线设计、数据变换、信息安全等技术。

发达国家在多种频段RFID标签芯片上都实现了量产，我国仅在高频段接近国际水平，符合我国UFH频率标准的标签芯片还处于研制阶段。国外RFID天线制造工艺先进，具有针对应用特点的天线设计能力，我国整体水平与国外差距较大。国外已有较成熟的电子标签封装技术、工艺、材料和设备，可提供成套的封装生产线，但成本高，我国目前还处于试制阶段。国外厂家在多种频段推出了读写器芯片和模块，我国读写器产品多数基于国外的芯片或模块集成，还不掌握核心技术。国外一些软件公司推出了RFID中间件产品，没有形成统一的体系架构和运行模式。

2　R FID在食堂系统中的相关应用

2.1　传统的食堂收费系统I C卡

传统的食堂收费系统多采用接触式或插入式IC卡进行收费管理。接触式IC卡芯片封装在PVC料卡片中，芯片外露，不利于芯片长时间保存使用。同时在刷卡过程中卡片需要插入刷卡机卡槽或与读卡设备接触才能读写数据。接触式IC卡的常用芯片有SIMENS、ATMEL等系列，符合ISO7816标准。

2.2　结合R FID技术的非接触式智能卡

2.2.1工作原理及优势

非接触式智能卡又称射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。它成功的将RFID射频识别技术和IC卡技术结合起来，结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。卡片在一定距离范围(通常为5～10cm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。

2.2.2系统划分

非接触式智能卡内部分为两部分：系统区(CDF)用户区(ADF)。

系统区：由卡片制造商和系统开发商及发卡机构使用。管理者可从后台数据库对卡片执行信息管理、查询、增加、删除、修改，卡片办理、挂失、绑定、解绑等操作。

用户区：用于存放持卡人的有关数据信息。持卡人可对个人卡执行查询、充值、挂失、缴费等操作。

3　R FID技术在智能打饭机上的应用

3.1　功能模块

3.1.1读写器

在打饭机上装有RFID读写器，其主要的功能是将数据加密后发送给电子标签，并将电子标签返回的数据加密，然后送给计算机网络。读写器的所有行为均有软件来控制。软件向读写器发出读写命令，作为响应，读写器与电子标签之间就会建立起特定的通信。读写器的硬件一般由天线，射频模块，控制模块和接口组成。控制模块是读写器的核心，一般由ASIC组件和微处理器组成。控制模块处理的信号通过射频模块传送给读写器天线，由读写器天线发送出去。控制模块与应用软件之间的数据交换，主要通过读写器的接口来完成。

3.1.2电子标签

RFID电子标签，也就是校园一卡通，是非接触式IC卡又称射频IC卡，它将射频识别技术和IC卡技术相结合。

IC卡全称为集成电路卡，量大，有加密功能，数据记录可靠，使用很方便。IC卡在使用时，必须要先通过IC卡与读写设备间特有的双向密钥认证后，才能进行相关的工作，从而使整个系统具有极高的安全保障。

3.2　功能实现效果

当学生需要打饭时，首先会按照自己需要的饭量选择事先设定好的分量，再将餐盘放在预定的出饭口，然后用一卡通刷卡之后，打饭机就会打包好对应分量的米饭放入餐盘中。整个过程，大概在2.0 s内完成。

3.3　采用R FID技术优势

1.操作简单快捷：由于采用射频识别通信，使用时不需要插卡拔卡及受方向和郑反面的限制，所以用户在使用的时候非常方便.

2.应用范围广，使用的寿命长，课用于粉尘油污等高污染环境和放射性环境，适合应用在食堂。

4　总结

在RFID的基础上，通过对现有的食堂IC卡体系中存在的不足进行分析，介绍设计了基于射频识别技术的智能打饭机射频卡。首先对RFID射频技术进行介绍和说明，对射频卡的功能需求进行了说明和系统的划分，描述了系统硬件的工作原理和部分软件功能模块，RFID技术在智能打饭机上的应用具备有力的理论知识支撑。

参考文献：

[1]许毅,陈建军编著.RFID原理与技术[M].北京：清华大学出版社.

[2]浅谈RFID技术在高校食堂管理中的应用[J].RFID世界网,2009-11-25.