【文章內(nèi)容簡介】 敵我雙方的飛機 ,其 后隨著晶體管集成電路、微處理芯片、通信網(wǎng)絡等新技術(shù)的發(fā)展， RFID 技術(shù)的研究逐漸開展。 RFID 的應用在 20 世紀 60 年代應運而生 ,出現(xiàn)了商用的 RFID 系統(tǒng) —— 電子商品監(jiān)視設備，該設備被認為是 RFID 技術(shù)最早且最廣泛應用于商業(yè)領域的系統(tǒng)。 20世紀 70 年代，各種機構(gòu)都開始致力于 RFID 技術(shù)的開發(fā)，誕生了不少的研究成果，并且將 RFID 技術(shù)成功應用于自動汽車識別的電子計費系統(tǒng)、動物跟蹤以及工廠自動化等。 20世紀 80 年代是充分利用 RFID 技術(shù)的 10年，第一個實用的 RFID電子收費系統(tǒng)于 1987 年在挪威正式投入使用。 20 世紀 90 年代是 RFID 技術(shù)繁榮發(fā)展的 10年，在美國大量配置了電子收費系統(tǒng)， 1991 年在俄克拉荷馬州建成了世界上第一個開放的高速公路不停車收費系統(tǒng)，汽車可以高速通過計費站。同時，由于已經(jīng)開發(fā)出了小到能夠密封到汽車鑰匙中的電子標簽，日本豐田汽車、美國福特汽車、日本三菱汽車和韓國現(xiàn)代汽車的歐洲車型將 RFID 技術(shù)用于汽車防盜系統(tǒng)中。從 20 世紀末到 21 世紀初，各種新功能的RFID 系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，而且加入防碰撞協(xié)議，使得一個閱讀器可以同時讀出至少 40 個電子標簽的內(nèi)容信息 ,同時也增加了電子錢包需要的低功耗讀寫、數(shù)據(jù)加密等多 種功能，為 RFID 系統(tǒng)的應用提供更加廣泛的應用前景。 2RFID 技術(shù)的分類 標簽的供電形式 按照標簽獲取電能方式的不同 ,可以把標簽分成有源標簽、無源標簽和半有源標簽。有源標簽內(nèi)部自帶電池進行供電，它的電能充足，工作可靠性強，信號傳送的距離遠。無源標簽內(nèi)部不帶電池，靠外界提供能量才能正常工作。半有源標簽介于兩者之間，雖然帶有電池，但是電池的能量只用于激活系統(tǒng)，系統(tǒng)激活后無需電池供電，進入無源標簽工作模式。 標簽的工作方式 按照標簽與閱讀器進行數(shù)據(jù)交換的形式方法， RFID 可分為主動式、被動 式和半主動式。主動式電子標簽用自身的射頻能量主動發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器 ,在遇到障礙物的情況下，只需穿過障礙物一次，讀寫距離更遠。被動式系統(tǒng)必須利用讀寫器的載波來調(diào)制自身的信號 ,在遇到 障礙物的情況下 ,讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。半主動式 RFID 系統(tǒng)雖然本身帶有電池，但是標簽并不是主動通過自身能量發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，電池只負責對標簽內(nèi)部電路供電。標簽需要被閱讀器的能量激活，才通過反向散射調(diào)制的方式傳送本身數(shù)據(jù)。 標簽的工作頻率 標簽的工作頻率也就是射頻識別系統(tǒng)的工作頻率，可分為低頻、中頻和高頻 RFID 系統(tǒng) (見圖 2 略 )。低頻標簽的工作頻率范圍為 30300kHz，典型的工作頻率有 125kHz 和 133kHz，一般為無源標簽，閱讀距離通常小于 1m，適合近距離、低速度、數(shù)據(jù)量要求較少的情況下應用，典型應用有工具識別、容器識別、電子閉鎖、動物識別防盜等。中高頻段電子標簽的工作頻率一般為 3～ 30MHz，典型工作頻率為 ，閱讀距離通常也小于 1m(最大讀取距離為 )，可方便地做成卡的形狀，其典型應用包括電子身份證、電子車票、電子閉鎖防盜等。高頻段電子標簽的工作頻段處于超高頻 (UHF)或微波頻段 ,典型 工作頻率通常有、 862928MHz、 、 ，閱讀距離大于 1m，典型情況為 47m，最大可達 10m，一般應用于集裝箱的管理、供應鏈上的管理和生產(chǎn)線自動化的管理等。 標簽的可讀性 根據(jù)電子標簽內(nèi)部使用存儲器類型的不同，電子標簽可分為 3種，即可讀寫標簽、一次寫入多次讀出標簽及只讀標簽。只讀標簽內(nèi)部只有只讀存儲器和隨機存取存儲器?？勺x寫標簽內(nèi)部的存儲器除了只讀存儲器、隨機存取存儲器和緩沖存儲器之外，還有非活動可編程記憶存儲器，在加電的情況下，可以實現(xiàn)對原有數(shù)據(jù)的擦除 及數(shù)據(jù)的重新寫入。一次寫入多次讀出標簽是用戶可以進行一次性寫入的標簽。但寫入后的數(shù)據(jù)不能被改變。 標簽中存儲器數(shù)據(jù)存儲能力 根據(jù)標簽中存儲器數(shù)據(jù)存儲能力的不同，分為僅用于標識目的的標識標簽與便攜式數(shù)據(jù)文件兩種。對于標識標簽來說，標簽中存儲的是一個數(shù)字或多個數(shù)字、字母、字符串，作為標識的目的或者是作為進入信息管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的鑰匙。便攜式數(shù)據(jù)文件標簽中存儲的數(shù)據(jù)量非常大，有關(guān)于被標識項目的所有信息，讀標簽就可以得到關(guān)于被標識項目的所有信，而不用再連接數(shù)據(jù)庫進行信息讀取。 標簽和閱讀器之間的通 信工作時序 時序是指標簽和閱讀器的工作次序問題，即是閱讀器首先喚醒還是標簽首先自報。對于無源標簽來講，一般是采用閱讀器先講的形式；如果是多標簽同時識讀，可以采用閱讀器先講的形式，也可以采用標簽先講的形式。 數(shù)據(jù)通信方式 按數(shù)據(jù)在 RFID 閱讀器與電子標簽之間的通信方式， RFID 系統(tǒng)可以劃分為 3 種，半雙工系統(tǒng)、全雙工系統(tǒng)和時序系統(tǒng)。半雙工系統(tǒng)中，電子標簽和閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是交替進行的； 在全雙工系統(tǒng)中，電子標簽和閱讀器之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸是同時進行的；在時序系統(tǒng)中，從閱讀器到電子標簽的能最供給和數(shù)據(jù)傳輸與從電子標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸在時間上是 交叉進行的。 3RFID 在農(nóng)業(yè)中的應用現(xiàn)狀 RFID 是一種提高識別效率和準確性的工具，該技術(shù)能夠完全替代條形碼，其最大優(yōu)勢就是磁條所帶來的信息的可網(wǎng)絡化和無線識別，最常見的應用包括 ETC(電子收費 )、鐵路機車車輛識別與跟蹤、零售業(yè)中的貨物管理、文檔追蹤和圖書館管理、出入門禁管理、重要物資流向控制和定點跟蹤物流管理等。目前在農(nóng)業(yè)方面的應用面還比較窄，主 要是在農(nóng)產(chǎn)品的跟蹤追溯及動物的識別等方面。 農(nóng)產(chǎn)品可追溯性是指從供應鏈的終端到始端識別產(chǎn)品或產(chǎn)品成分來源的能力，即通過記錄或標識來追溯農(nóng)產(chǎn)品的歷史、位置等的能力。農(nóng)業(yè)部頒布實施的《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯操作規(guī)程通則》 (標準編號： NY/T 1761— 2020)定義追溯信息為具備質(zhì)量追溯能力的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通各環(huán)節(jié)記錄信息的總和 ,其信息內(nèi)容應覆蓋該環(huán)節(jié)操作時間、地點、責任主體、產(chǎn)品批次及質(zhì)量安全相關(guān)內(nèi)容。 在國外，應用 RFID 技術(shù)建立的農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)督體系已得到了廣泛的應用，很 多畜牧場運用RFID 監(jiān)測飼養(yǎng)、屠宰加工、檢疫、儲運和銷售，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯發(fā)展水平很高。在國內(nèi)， RFID 技術(shù)逐漸應用于果蔬、農(nóng)畜產(chǎn)品等方面應用 .部分企業(yè)也建立了應用安全追溯信息體系，開始實施農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)的試點工程。 2020 年，財政部、商務部在海南省啟動海南農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代流通綜合試點，將建立起流通全過程的農(nóng)產(chǎn)品追溯體系、提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平作為一項工作重點，海南惠民農(nóng)產(chǎn)品出口配送有限公司是海南最先實行“統(tǒng)一標識，源頭可追溯”的企業(yè)之一。該公司通過對 10 萬畝種植基地的農(nóng)戶推行統(tǒng)一的管理，提供科技服務，使所有 的農(nóng)產(chǎn)品都具有一張“有著成長記錄的身份證”，能夠查詢到農(nóng)產(chǎn)品從播種到收購全過程的用藥情況，以信息可追溯的方式保障種植、田間管理、采收、加工各環(huán)節(jié)符合國際無公害食品標準。 農(nóng)業(yè)數(shù)字化養(yǎng)殖 數(shù)字化精細養(yǎng)殖是數(shù)字農(nóng)業(yè)的重要組成部分。數(shù)字化精細養(yǎng)殖是提高農(nóng)業(yè)效益和集約化程度的重要手段，在畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)運用 RFID 技術(shù)進行數(shù)字化精細養(yǎng)殖被廣泛應用。利用RFID 技術(shù)跟蹤圈養(yǎng)牲畜的生產(chǎn)活動，通過網(wǎng)絡通信連接以及計算機數(shù)據(jù)控制中心構(gòu)成精細養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng)的計算機管理網(wǎng)絡。 20 世紀 80 年代，荷蘭、美國、日本、新西蘭 、澳大利亞等國已經(jīng)建立了一些數(shù)字化程度很高的奶牛場。數(shù)字化奶牛精細養(yǎng)殖的研究內(nèi)容包括奶牛營養(yǎng)需要模型、飼料營養(yǎng)價值數(shù)據(jù)庫、精細養(yǎng)殖數(shù)字化系統(tǒng) 3 個主要方面。營養(yǎng)需要模型是在大量營養(yǎng)、飼養(yǎng)試驗基礎上建立的奶牛各項信息與各種營養(yǎng)物質(zhì)需要量之間的數(shù)量關(guān)系模型。飼料營養(yǎng)價值數(shù)據(jù)庫是奶牛精細養(yǎng)殖技術(shù)的重要基礎，而建立奶牛生產(chǎn)管理的數(shù)字化系統(tǒng)可以加快奶牛營養(yǎng)學研究成果在生產(chǎn)中的應用，推進生產(chǎn)過程的動態(tài)管理，實現(xiàn)奶業(yè)生產(chǎn)的投入產(chǎn)出比例。 在我國濱州，由中科院海洋所、中國海洋大學、濱州市水產(chǎn)研究所等單位共同承擔的國家“ 863”項目課題“重要鮮活水產(chǎn)品綠色供應鏈技術(shù)創(chuàng)新與集成”開發(fā)的“蝦場信息管理系 統(tǒng)”就是利用 RFID 技術(shù)建立的能實現(xiàn)對蝦養(yǎng)殖管理的信息系統(tǒng) ,是國內(nèi)首次將 RFID 技術(shù)運用在水產(chǎn)養(yǎng)殖上，能夠方便、科學地采集水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)據(jù)，為建立水產(chǎn)動物的可追溯體系提供了基礎。此外，云南農(nóng)業(yè)信息中心的何湘等人設計的基于 RFID 技術(shù)的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng) ,通過建立奶牛疫病數(shù)據(jù)庫在 RFID 技術(shù)的支持下可在任何時間、任何地點對奶牛疫病防治監(jiān)控信息庫進行訪問 ,對疫病數(shù)據(jù)信息進行加工、整理，實施奶牛信息的調(diào)用及統(tǒng)計。該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖 3 略所示。 在蜜蜂研究中的應用 近年來， RFID 技術(shù)逐漸被運用到蜜蜂的科學研究領域中去。德國的 Microsensys 公司應用RFID 技術(shù)生產(chǎn)了專門的蜜蜂研究使用的 RFID 設備，主要由電子標簽、電子標簽寫入筆、天線和閱讀器組成，在德國和澳大利亞相關(guān)蜜蜂實驗室使用，通過將標簽貼在蜜蜂胸部背板上，可以確定帶有電子標簽的蜜蜂出入的時間。江西農(nóng)業(yè)大學蜜蜂研究所與廣州市遠望谷信息技術(shù)股份有限公司合作研發(fā)的蜜蜂研究使用的 RFID 設備是一次有著重要意義的技術(shù)革新，將蜜蜂的研究帶入了更細化的境界?？梢栽诜淙禾幱谧匀粻顟B(tài)下通過 RFID 技術(shù)對蜜蜂個體進行細致準確的觀測，記錄下蜜蜂個體進出巢房的時間和次數(shù)。相比人通過肉眼觀察數(shù)據(jù)，借由 RFID 技術(shù)進行蜜蜂的研究更為準確和科學，在蜜蜂生物學、飼養(yǎng)學及育種學等領域都有廣泛的應用前景。 在林業(yè)中的應用 RFID 技術(shù)當前在林業(yè)中的應用主要有名樹古木管理和苗木花卉栽培兩個方面。名樹古木管理人員為古樹植入帶有識別信息和相關(guān)屬性、養(yǎng)護等信息電子標簽，通過閱讀器將標簽中的信息識別出來，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒐芾硐到y(tǒng)，從而有效幫助護理人員實現(xiàn)對名樹古木的全程追蹤，及時發(fā)現(xiàn)異樣狀況并及早處理，其工作 流程見圖 4 略。在苗木花卉栽培中， RFID技術(shù)在世界領域更被廣泛應用。通過實時傳感采集和歷史數(shù)據(jù)存儲，摸索出植物生長對溫、濕、光、土壤的需求規(guī)律，提供精確的科研實驗數(shù)據(jù)。在荷蘭， WPS HortiSystems 公司與TAGSYS、 Zetes 公司聯(lián)手向花卉培育經(jīng)營者提供 RFID 解決方案，該方案可實現(xiàn)復雜環(huán)境下的溫室植物單品追蹤管理，以此提高作物從播種到銷售期間的質(zhì)量和產(chǎn)量。臺灣的 RFID 技術(shù)被用于蝴蝶蘭培育體系，全程控管溫室栽培過程與資料追溯，利用現(xiàn)場即時收集的資料作為立即改善作業(yè)流程的依據(jù)，提升管理效率與附加 價值，極大地提高了臺灣蝴蝶蘭的國際競爭力。 在種質(zhì)基因庫中的應用 我國是世界作物種質(zhì)資源起源中心之一，作物種質(zhì)資源非常豐富。目前，我國已經(jīng)建立了世界上種質(zhì)資源數(shù)量最多的國家種質(zhì)庫。針對數(shù)量巨大的種子數(shù)據(jù)，國家種子庫采用條形碼管理技術(shù)來惟一標識種子，但是條形碼在實際應用中存在很多弊端，如標簽容易磨損，數(shù)據(jù)量很小。國內(nèi)一些專家學者正在嘗試在建設種質(zhì)基因庫的過程中采用電子識