基于RFID技术的内窥镜洗消质量追溯系统的设计与实现.doc

1、上海交通大学工程硕士学位论文 摘要基 于 RFID 技 术 的 内 窥 镜 洗 消 质 量 追 溯 系 统摘 要近 年 来 ， 随 着 信 息 化 进 程 的 高 速 发 展 ， 我 国 医 院 的 信 息 化 水 平 也 进 入 了 一 个空 前 高 速 发 展 的 阶 段 。 越 来 越 多 的 新 产 品 、 新 技 术 被 引 入 医 院 ， 应 用 于 临 床 。 内窥镜检查做为一项入侵性的诊疗手段，已成为诊治消化系统疾病的重要手段之一 ， 但 是 由 于 内 窥 镜 部 件 精 细 、 结 构 复 杂 等 因 素 ， 完 全 彻 底 消 毒 就 很 困 难 。 而 由此 引 发 的

2、 多 种 病 源 微 生 物 造 成 的 感 染 ， 也 越 来 越 引 起 人 们 的 重 视 。 所 以 加 强 清 洗过程中的管控,对减少由内窥镜检查而引起的感染起到了 举足轻重的作用。本 论 文 是 通 过 对 多 家 大 型 三 甲 医 院 的 内 窥 镜 洗 消 中 心 的 详 细 考 察 ， 分 析 了 内窥 镜 从 病 人 使 用 完 毕 到 清 洗 、 消 毒 、 烘 干 、 储 存 、 病 人 再 次 使 用 的 整 个 工 作 流 程 ，结合内窥镜洗消中心的环境和工作特点，将 RFID 技术应用于内窥镜洗消追溯系统中，设计出了一套基于 RFID 追踪和识别技术的内 窥镜洗

3、消追溯系统。该系统主要对内窥镜的清洗、消毒、烘干、储存等各个环节进行跟踪监控和追踪管理。使用 RFID 电 子 标 签 标 识 出 内 窥 镜 和 清 洗 操 作 人 员 ， 通 过 RFID 读写器自动识别被标 识 的 内 窥 镜 及 操 作 人 员 的 信 息 并 将 信 息 传 输 给 信 息 系 统 进 行 记 录 ， 从 而 实 现 对每 根 内 窥 镜 清 洗 、 消 毒 和 使 用 的 追 溯 。 达 到 提 高 内 窥 镜 洗 消 中 心 管 理 质 量 和 降 低管理成本的目的。本文主要完成了以下研究和设计工作：（1） 针 对 内 窥 镜 洗 消 中 心 清 洗 追 溯 过

4、程 的 现 状 ， 讨 论 了 其 中 存 在 的 问 题 ， 分 析了如何将 RFID 技术应用于内窥镜清洗的追溯管理当中。提出了基于 RFID 的内窥镜洗消追溯系统的整体设计思路，并对系统的体系结构、工作流程、接口规范、备份方案、数据库等进行了总体设计。（2） 根 据 系 统 的 总 体 设 计 思 路 ， 进 行 详 细 设 计 ， 包 括 主 要 功 能 模 块 的 设 计 及 功能流程图。I-上海交通大学工程硕士学位论文 摘要（3）研究了如何在 SSH 框架基础上搭建结构清晰、可以复用且维护方便的 Web应用程序。研究讨论了项目实现的关键技术，例如如何与 RFID 进行数据交互，数据

5、分页的实现及数据传输格式 JSON， 页 面 的 异 步 提 交 Ajax 技 术 ， 用 户 登 录 密码的加密技术等。（4） 针 对 内 窥 镜 洗 消 中 心 的 实 际 环 境 ， 研 究 了 相 关 设 备 的 选 型 及 部 署 。 由 于 RFID标 签 要 穿 过 水 槽 传 输 数 据 ， 所 以 选 用 UHF 超高频 RFID 设 备 。 部 署 采 用 四 路 RFID数据采集与一体式数据采集器相结合的方式。基于 RFID 技术的内窥镜洗消追溯系统的部署和使用可以将内窥镜从病人使用 后 的 床 旁 清 洗 到 清 洗 后 再 次 应 用 于 病 人 的 整 个 过 程

6、进 行 跟 踪 记 录 ， 方 便 了 后 期的追溯和管理。随着 RFID 成本的不断降低，技术 的不断完善，其将越来越多的引入到医疗信息化的应用当中。关键词： RFID，内窥镜中心，洗消，追溯，II-上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACTENDOSCOPE DECONTAMINATIONTRACEABILITY SYSTEM BASED ON RFIDABSTARCTIn recent years, with the rapid development of information processes, informationtechnology level of the hospi

7、tal has entered a stage of unprecedented rapiddevelopment. More and more new products, new technology have been used inhospital, applied in clinical. Endoscopy as an invasive treatment means, it hasbecome one of the important means of diagnosis and treatment of diseases of thedigestive system, howev

8、er, due to factors such as fine endoscope components,complicated structure, completely thorough disinfection is difficult. And the resultingcaused by a variety of pathogenic microorganisms infection, has attracted more andmore attention. So to strengthen the control in the process of cleaning to red

9、uceinfections caused by endoscopy has played a pivotal role.This thesis is through a detailed study of several big tertiary hospital endoscopicwash-infection centers, analyzes the whole work process of the endoscope fromcleaning after patients used, disinfection, drying, storage and patients using a

10、gain, incombination with endoscopic wash-infection environment and working characteristicsof the center, using RFID in the endoscope decontamination traceability system,designed a endoscope decontamination traceability system based on tracking andrecognition technologies of RFID. The system can dyna

11、mic track and manage eachlink of endoscopic, such as cleaning, disinfection, drying, storage and so on. UsingRFID electronic tag identifies the endoscope and cleaning operation person, throughthe RFID read-write device automatic identifies the endoscope and operating personinformation and transmit t

12、he information to the information system to record, so as torealize tracing every endoscope cleaning and disinfection and using. Improve thequality of endoscope decontamination center management and lower managementcost.III-上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACTThis thesis mainly completed the following research a

13、nd design work:(1) According to the status quo of cleaning retroactive process of endoscopedecontamination centers, discusses the existing problems, and analyzes how to applyRFID technology in traceability management of the endoscopic cleaning. Proposedthe overall design train of thought of endoscop

14、e decontamination traceability systembased on RFID, and designed the system architecture, working process, interfacespecification, backup plan, database, etc.(2) According to the overall design concept of the system, carried out detaileddesign, including the main function module design and function

15、flow chart.Studied on the basis of SSH framework how to building clear structure, reuseand easily maintenance Web application. Research discussed the key technology ofproject implementation, such as how to interaction with RFID data, the realization ofdata paging, and JSON data transmission format,

16、asynchronous submission page Ajaxtechnology, the user login password encryption technology, etc.In view of the actual environment endoscope decontamination center, studies theselection and deployment of related equipment. Because the RFID tags need totransmit data through the sink, so choose UHF RFI

17、D devices. Deploy using four-wayRFID data collection combined with one-piece data collector.Applying the endoscope decontamination traceability system based on RFIDtechnology can track the whole process from the endoscope used by patients cleanedby bedside till the endoscope used again in patient, c

18、an be convenient for latertracking and management. Along with the continuously reduced cost of RFID, thecontinuous improvement of the technology, it will be more and more used in theapplication of medical information.Keywords: RFID, Endoscopy, Decontamination, TraceabilityIV-上海交通大学工程硕士学位论文 目录目 录第 一

19、章 . 绪 论 11.1 项目背景与研究意义 .11.2 国内外研究的现状 .21.3 本文研究的内容 .31.4 本文的组织结构及章节编排 .3第 二 章 . RFID 的 基 本 原 理 52.1 RFID 技术.52.2 RFID 的基本组成.62.2.1. 电子标签 62.2.2. 读写器 72.3 RFID 的工作原理.92.4 本章小结 10第 三 章 . 内 窥 镜 洗 消 质 量 追 溯 系 统 分 析 与 总 体 设 计 113.1 系统的设计原则 113.2 系统架构 123.3 进行优化后的工作流程及模式 133.4 接口规范 143.5 备份方案 153.6 数据库设计

20、 153.7 本章小结 25第 四 章 . 洗 消 追 溯 系 统 主 要 功 能 详 细 设 计 与 实 现 264.1 基础数据维护模块 264.2 洗消追溯管理模块 294.3 系统管理及参数设置模块 314.4 统计分析模块 324.5 系统软件的主要架构及关键实现技术 324.1.1 BIRT 实现系统业务报 表. 354.1.2 主要业务 的技术实现 . 394.6 本系统主要设备的选型与部署 464.7 试运行结果 50V-上海交通大学工程硕士学位论文 目录4.8 本章小结 51第 五 章 . 总 结 与 展 望 .522.5 本文总结522.6 成果和意义532.7 工作展望5

21、4参 考 文 献 .56致 谢 59攻 读 学 位 期 间 发 表 的 学 术 论 文 . 60VI-上海交通大学工程硕士学位论文 第一章第 一 章 . 绪 论1.5 项 目 背 景 与 研 究 意 义射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），并不是一项新兴 的 技 术 ， 早 在 20 世纪 40 年 代 ， 它 就 在 军 事 领 域 崭 露 头 角 ， 用 于 分 辨 出 敌 方 飞 机和 我 方 飞 机 。 一 直 到 了 20 世纪 70 年 代 末 ， 在 美 国 政 府 的 大 力 支 持 和 推 动 下 ， LosAlamos 科学

22、实验室将 RFID 技 术 转 用 到 了 商 业 领 域 。 由 于 RFID 具 有 体 积 小 、 形 状 多样 化 ， 可 重 复 使 用 ， 存 储 数 据 量 大 ， 安 全 性 、 穿 透 性 高 ， 可 适 应 恶 劣 环 境 ， 同 时利 用 防 冲 突 算 法 ， 解 决 了 同 时 读 取 多 个 标 签 的 冲 突 问 题 ， 读 取 速 度 可 达 到 毫 秒 级响 应 等 特 性 ， 已 经 在 制 造 、 物 流 、 零 售 、 身 份 识 别 、 军 事 、 防 伪 安 全 、 交 通 、 食品、图书、农业、电力管理、电子支付、智能家居等诸多领域有了广泛的应用。

23、随 着 医 疗 卫 生 行 业 改 革 的 不 断 深 入 ， 医 疗 行 业 的 信 息 化 建 设 越 来 越 受 到 了 极大 的 重 视 。 更 多 的 技 术 和 应 用 引 入 到 医 院 ， 极 大 的 改 善 了 医 疗 的 质 量 ， 减 低 了 医疗 服 务 的 成 本 ， 间 接 的 缓 解 了 医 患 矛 盾 。 RFID 技术也越来越多的参与到了医院的信息化建设当中，并发挥着重要的作用。伴 随 医 疗 水 平 的 不 断 发 展 ， 各 种 检 查 的 作 用 越 来 越 不 容 忽 视 ， 各 种 检 查 的 结果 对 于 临 床 的 确 诊 和 治 疗 都 有 着

24、 举 足 轻 重 的 作 用 。 内 窥 镜 检 查 目 前 对 于 消 化 系 统疾 病 的 确 诊 和 治 疗 ， 是 一 种 不 可 替 代 的 重 要 手 段 之 一 。 但 同 时 ， 内 窥 镜 检 查 作 为一 种 入 侵 式 的 诊 疗 方 式 ， 又 有 着 很 大 的 感 染 危 险 性 。 近 年 来 ， 很 多 相 关 的 文 献 报道 ， 内 窥 镜 检 查 是 医 源 性 感 染 的 重 要 途 径 。 当 内 窥 镜 操 作 时 ， 尤 其 是 穿 透 粘 膜 屏障 的 诊 疗 措 施 ， 会 使 致 病 菌 到 达 血 液 或 者 无 菌 组 织 ， 引 发 内

25、 源 性 感 染 。 在 1988 年至 1982 年，美国胃肠内窥镜协会技术评估委员会发现与内窥镜相关的感染传播中 ， 有 28 例 是 由 于 革 兰 氏 阴 性 细 菌 或 分 枝 杆 菌 引 发 的 。 人 工 清 洗 不 彻 底 、 浸 泡 在消 毒 剂 的 时 间 不 充 足 、 冲 洗 和 干 燥 不 充 分 是 引 起 传 播 的 主 要 原 因 ， 还 有 一 个 原 因就是全自动内窥镜清洗设备的使用 1。 内 窥 镜 是 一 种 进 入 人 体 体 腔 内 的 仪 器 ， 由于 其 构 造 复 杂 ， 材 料 特 殊 ， 存 在 数 个 管 腔 ， 不 适 合 高 温 消

26、毒 ， 同 时 它 的 屈 曲 连 接1-上海交通大学工程硕士学位论文 第一章处都很难清洗。其活检孔道（直径 2-4mm）、送气/ 送水腔（直径 1.10-1.12mm）等 直 径 狭 小 ， 容 易 堵 塞 ， 都 是 极 难 清 洗 。 卫 生 部 在 2004 年 颁 布 了 内 窥 镜 清 洗 消毒技术操作规范(2004 年版) 的 通 知 中 。 多 内 窥 镜 的 清 洗 做 了 严 格 的 规 定 ， 包 括浸 泡 的 液 体 ， 不 同 类 型 内 窥 镜 的 消 毒 时 间 ， 不 同 感 染 需 要 浸 泡 的 时 间 及 消 毒 流 程都做出了明确的规定，还有清洗人员的操

27、作规范等 2。由此可见内窥镜的清洗、消 毒 、 干 燥 是 否 严 格 按 照 规 范 的 要 求 来 操 作 ， 就 显 得 十 分 重 要 。 然 而 我 们 很 多 从事 内 窥 镜 检 查 的 人 员 对 预 防 感 染 管 理 的 认 识 还 有 待 进 一 步 的 提 高 。 为 此 我 院 内 窥镜 中 心 一 直 致 力 于 加 强 内 窥 镜 清 洗 、 消 毒 管 理 ， 最 大 限 度 的 降 低 内 窥 镜 引 发 的 感染 。 目 前 ， 都 是 由 人 工 记 录 清 洗 的 时 间 节 点 ， 这 样 不 但 费 事 、 耗 力 ， 还 很 难 做 到实 时 、

28、准 确 。 一 旦 出 现 问 题 ， 就 会 有 推 脱 、 扯 皮 的 现 象 ， 很 难 进 行 有 效 追 溯 。 为解 决 上 述 问 题 ， 降 低 管 理 成 本 ， 对 内 窥 镜 进 行 全 程 封 闭 式 监 控 和 追 溯 ， 我 们 设 计出一套基于 RFID 技术的内窥镜洗消质量追溯系统。1.2 国 内 外 研 究 的 现 状RFID 技 术 在 国 外 的 应 用 起 步 比 较 早 ， 发 展 的 也 非 常 快 ， 其 产 品 种 类 繁 多 ， 应用 也 十 分 广 泛 。 早 在 2005 年 ， 美 国 的 一 些 医 院 就 已 经 将 RFID 技术应

29、用于病人的定位与追踪 3。在美国的一些医院，为了解决急诊病患的分配床位及识别定位的问题。Christiana Care Health System 整合了 Amelior EDTracker 软件和 VersusTechnology 的硬件，并将 433 MHz 主动式 RFID 的 RTLS 运用于临床，并把它与红外线 技 术 相 结 合 ， 为 床 位 分 配 和 定 位 提 供 基 础 4。 由 Premise 提供了床位分派系统，该 系 统 的 应 用 ， 使 医 院 在 很 多 方 面 更 加 完 善 ， 例 如 在 病 人 看 护 ， 病 人 追 踪 ， 床 位管 理 等 方 面

30、， 都 有 显 著 的 改 善 。 但 是 由 于 红 外 线 建 置 成 本 太 高 ， 且 如 果 有 物 品 阻隔 ， 还 会 造 成 无 法 读 取 ， 医 院 没 有 可 能 在 全 院 各 个 科 室 进 行 推 广 。 佛 罗 里 达 的 医院 为 了 有 效 地 管 理 租 赁 合 约 ， 对 其 进 行 维 护 及 保 固 ， 管 理 输 注 泵 5， 轮 椅 及 医 疗床铺等资产，将 Agility Healthcare Solutions 公司的 433MHz 主动式 WiFiRTLS(Real Time Location System)应用到了物资的识别 当中，并为了防

31、止由于突然断电而造成无法识别的情况，让每个物品额外佩戴 2D 条码的腕带,也节省了寻找设备所需要的时间。2-上海交通大学工程硕士学位论文 第一章在 国 内 ， 随 着 RFID 技术的迅猛发展，RFID 电 子 标 签 材 料 的 更 新 、 价 格 的 下 降 ，使 得 此 项 技 术 已 经 走 进 医 院 ， 与 越 来 越 多 的 应 用 相 结 合 。 在 上 海 新 华 医 院 ， 曾 就RFID 的医院应用进行过探索试点，他们选择产科的母婴身份识别作为第一应用点，第二应用点则选择了护士工号牌，产科病区门禁系统则作为了第三应用点，将 这 三 个 应 用 点 联 系 起 来 建 立

32、“新 华 医 院 母 婴 、 护 士 RFID 标 签 管 理 系 统 ”。 从 某种程度上迈出了医院应用 RFID 的 第 一 步 。 之 后 很 多 医 院 正 式 推 广 使 用 的 也 大 都 是病 人 识 别 或 门 禁 系 统 。 而 目 前 国 内 的 医 院 还 缺 少 典 型 的 应 用 示 范 。 另 外 ， 尽 管 RFID的 电 子 标 签 价 格 逐 步 降 低 ， 但 在 医 院 推 广 起 来 ， 它 的 成 本 还 是 一 个 不 得 不 考 虑 的因 素 。 另 外 就 是 国 内 起 步 较 晚 ， 相 应 的 政 策 规 范 ， 尚 不 健 全 。 这 也

33、 是 制 约 其 在 医疗行业大力发展的因素。1.3 本 文 研 究 的 内 容本文介绍了 RFID 技 术 的 基 本 原 理 、 组 成 ， 并 对 RFID 的分类做了简要的介绍，为整个系统的设备选型，做好了理论基础。重点是研究了 RFID 在医院内窥镜洗消质量追溯系统中的应用。1、结合内窥镜检查容易引起医源性感染的背景，且大多数的医院对此部分的监管都力不从心的事实。根据 RFID 的特点，提出了内窥镜洗消质量追溯系统的设计方案。2、在优化内窥镜洗消流程的基础上，针对我院的实际情况，提出详细设计方案 。 完 成 了 本 系 统 模 块 的 设 计 与 实 现 。 包 括 基 础 数 据

34、维 护 模 块 ， 系 统 管 理 设 置 模块 ， 流 程 监 控 功 能 模 块 ， 使 用 管 理 功 能 模 块 ， 监 控 管 理 功 能 模 块 ， 统 计 查 询 功 能模块。系统功能模块列表。3、完成了真实系统的应用部署，硬件设备选型，数据库的设计。并结合 RFID在此系统中的应用，展望了 RFID 在医疗行业内的应用前景。1.4 本 文 的 组 织 结 构 及 章 节 编 排本文的组织结构和章节安排如下：3-上海交通大学工程硕士学位论文 第一章第一张是绪论，简要介绍了 RFID 技术及本文的项目背景及研究意义，介绍了国内外 RFID 技术在医院应用的现状。第二章是 RFID

35、的基本原理，详细介绍了 RFID 的基本组成和工作原理。包括RFID 的技术简介，RFID 的 基 本 组 成 ， 详 细 分 析 了 标 签 和 读 写 器 的 组 成 及 工 作 原 理 ，RFID 的工作原理和分类及特点等。第 三 章 讨 论 了 内 窥 镜 洗 消 系 统 的 总 体 设 计 ， 包 括 系 统 的 总 体 设 计 原 则 ， 系 统的 架 构 ， 工 作 流 程 及 模 式 ， 系 统 应 符 合 的 相 应 的 接 口 规 范 及 系 统 的 备 份 方 案 。 在本章的最后给出了数据库的设计及表结构，第 四 章 是 内 窥 镜 洗 消 系 统 的 详 细 设 计

36、及 功 能 流 程 图 ， 给 出 了 本 系 统 软 件 部 分所 采 用 的 框 架 结 构 ， 并 对 讨 论 了 关 键 技 术 的 实 现 。 结 合 应 用 的 情 况 和 部 署 的 要 求 ，阐述了 RFID 设备的选型并对试运行结果进行总结。第 五 章 是 总 结 和 展 望 。 这 是 对 整 篇 文 章 的 一 个 总 结 ， 并 对 一 些 新 技 术 结 合 在医院的应用加以介绍和阐明4-上海交通大学工程硕士学位论文 第二章第 二 章 . RFID 的 基 本 原 理1.6 RFID 技 术RFID 技术是上世纪 40 年 代 就 已 经 出 现 了 ， 那 时 候

37、主 要 用 于 军 事 方 面 ， 没 有被 大 家 广 为 熟 知 。 由 于 应 用 到 商 业 化 之 后 ， 其 得 到 了 快 速 的 发 展 。 正 是 有 了 RFID技术的大力发展，才为今天物联网如火如荼的发展奠定了基石。RFID 技术在通过 无 线 信 号 识 别 标 识 物 ， 不 需 要 人 为 干 预 。 它 不 同 于 传 统 的 条 码 识 别 技 术 、 磁 卡识别技术、IC 卡识别技术，其本身不仅具有非接触式、抗污能力强、包含数据量 大 、 可 反 复 写 入 数 据 等 特 点 ， 还 具 有 可 加 密 性 、 可 远 距 离 同 时 识 别 多 个 目 标

38、 等优 点 。 使 其 可 以 广 泛 的 制 造 业 、 物 流 业 、 票 据 防 伪 、 公 共 安 全 、 民 航 业 等 各 个 领域。RFID 的基本工作原理就是，它是用电子标签来标识某个标识物，电子标签包含天线和 IC 芯片，微型天线用来收发无线电波，所有的信息存储在芯片里，RFID 读写器会在一定范围内发射射频信号，标签会利用耦合的方式，通过天线将信息数据传送给读写器，RFID 读写器再将收到的信息传送给后端应用系统。现 在 在 一 些 大 型 的 医 院 ， 对 医 疗 物 资 、 人 员 及 业 务 的 管 理 上 都 提 出 了 很 高 的要 求 。 既 要 考 虑 规

39、范 医 院 管 理 、 优 化 就 医 流 程 还 要 考 虑 经 济 成 本 。 RFID 的技术引入 ， 使 物 资 管 理 、 病 人 管 理 、 员 工 管 理 都 带 来 了 方 便 。 另 一 个 方 面 ， 也 是 很 多 人关 注 的 地 方 ， 就 是 RFID 技 术 是 否 安 全 。 其 实 RFID 技术的应用已经有 40 多年的时间，很 多 人 思 考 过 这 个 问 题 。 有 源 的 标 签 在 与 读 写 器 通 信 的 时 候 ， 其 辐 射 功 率 也 仅 在10mw 以 内 ， 而 平 时 我 们 用 的 手 机 辐 射 功 率 在 100mv-1w，

40、所 以 RFID 在医院使用中是安全性。RFID 读写器与 RFID 标 签 之 间 通 过 射 频 信 号 传 输 数 据 非 常 快 ， 同 时 ， 它 在读 取 多 个 标 签 的 时 候 ， 很 好 的 实 现 了 防 冲 突 的 算 法 ， 使 传 递 的 信 号 数 据 准 确 有 效6。 RFID 电 子 标 签 与 读 写 器 的 通 信 无 须 直 接 接 触 ， 一 定 的 范 围 内 即 可 进 行 数 据 交换。RFID 电 子 标 签 的 形 态 也 是 千 变 万 化 ， 它 可 以 制 成 各 种 大 小 和 形 状 。 用 于 畜 牧业 的 ， 可 以 做 成

41、只 有 5 英 寸 ， 植 入 到 动 物 皮 下 。 用 于 车 辆 跟 踪 的 可 以 做 成 5 英寸*45-上海交通大学工程硕士学位论文 第二章英寸*2 英寸的长方形。RFID 电子标签芯片可以通过一些材料的密封，来防止水、化 学 试 剂 等 物 质 的 损 害 ， 将 数 据 存 储 在 芯 片 当 中 是 很 安 全 的 。 RFID 电子标签还可以 重 复 利 用 ， 其 数 据 可 反 复 写 入 ， 不 影 响 使 用 效 果 。 RFID 电子标签有很强的穿透性，RFID 读 写 器 可 以 穿 透 水 、 纸 张 、 瓷 盆 等 物 质 与 标 签 进 行 数 据 交 换

42、 。 RFID 电子标 签 的 设 计 寿 命 很 长 ， 可 达 15 年 。 目 前 ， RFID 电子标签能够储存的信息容量非常大 ， 远 远 超 过 条 码 技 术 所 能 携 带 的 信 息 量 。 其 容 量 可 达 数 兆 字 节 ， 在 不 久 的 将 来 ，随 着 新 材 料 、 新 技 术 的 应 用 ， 存 储 信 息 的 容 量 也 会 与 日 俱 增 。 RFID 技术的安全性也是毋庸置疑的，因为数据是保存在电子标签的芯片里，每个电子标签的 UID 码都 可 以 做 成 是 独 一 无 二 的 ， 其 数 据 信 息 的 加 密 算 法 也 比 较 完 善 ， 不 易

43、 被 破 解 或 仿造。FRID 技 术 的 再 次 普 及 应 用 ， 势 必 会 引 起 本 世 纪 一 场 新 的 技 术 革 命 ， 也 将 是 信息技术产业的一个新的增长点。1.7 RFID 的 基 本 组 成RFID 是利用无线射频的一种技术，来实现对目标对象的自动识别，其识别的过程无需人为干预。各种 RFID 应用各不相同，形式也多种多样，但是 RFID的 基 本 组 成 都 是 电 子 标 签 、 读 写 器 、 应 用 系 统 三 部 分 组 成 。 实 际 的 工 作 中 ， 一 般还会与其他的硬件和网络相连，执行应用系统指令并进行数据交互。2.8 电 子 标 签电 子 标

44、 签 又 称 为 射 频 标 签 、 射 频 卡 等 ， 是 整 个 射 频 识 别 数 据 载 体 和 核 心 。 每个标签都有一个小集成电路,是用来储存数据的，这就是我们俗称的芯片。还有一 个 微 型 铜 线 圈 ， 它 的 作 用 就 相 当 于 一 个 天 线 ， 从 读 写 器 那 里 收 发 信 号 的 。 电 子标 签 是 用 来 标 识 被 识 别 物 体 的 ， 它 被 附 着 在 被 标 识 对 象 上 。 每 个 标 签 是 根 据 自 身唯一的 UID 编码，来区别所存储的对象信息。电子标签由耦合元件及芯片组成，其 硬 件 结 构 可 分 为 调 制 解 调 器 、 编

45、 码 发 生 器 、 天 线 、 时 钟 及 存 储 器 ， 用 来 与 读 写器 接 收 和 发 送 信 号 。 低 频 和 高 频 是 通 过 电 感 耦 合 的 原 理 ， 超 高 频 和 微 波 是 通 过 电磁反向散射原理与读写器进行数据传递的。读写器的辐射区域是有一定的范围的 ， 当 标 签 进 入 此 区 域 内 ， 可 以 按 照 标 准 体 系 的 编 码 规 则 从 标 签 的 存 储 器 中 读 或写 数 据 ， 加 密 算 法 和 防 碰 撞 算 法 等 功 能 是 由 微 控 制 器 实 现 的 。 数 据 读 出 以 后 由 编6-上海交通大学工程硕士学位论文 第二

46、章码 发 生 器 进 行 编 码 ， 现 在 最 常 用 的 是 曼 彻 斯 特 编 码 ， 接 到 的 是 经 过 编 码 后 的 数 据被 传 送 给 调 制 器 ， 然 后 通 过 天 线 发 射 或 反 射 到 读 写 器 。 读 写 器 返 回 的 信 号 也 是 经过天线传送给将控制器控制进行解码后写入存储数据的芯片 7。标 签 可 以 按 照 供 电 方 式 分 为 有 源 的 和 无 源 的 ， 无 源 的 电 子 标 签 ， 其 本 身 是 不带 电 池 供 电 的 ， 仅 有 存 储 器 和 调 制 解 码 元 件 以 及 微 型 内 置 天 线 。 不 能 主 动 的 发

47、 射射 频 信 号 ， 因 此 也 称 为 被 动 式 的 标 签 。 读 写 器 给 无 源 的 电 子 标 签 提 供 了 能 量 ， 当它接收到读写器发出的射频信号后，一部分能量被转化为电能供其内部电路工作 ， 另 一 部 分 能 量 会 携 带 经 电 子 标 签 内 存 储 的 数 据 信 息 返 回 读 写 器 ， 有 效 的 信 息被 读 写 器 接 收 并 提 取 ； 有 源 标 签 就 是 自 身 带 有 电 池 供 电 ， 可 以 主 动 的 发 射 射 频 信号 给 读 写 器 ， 因 此 又 称 为 主 动 式 标 签 。 这 两 种 标 签 都 可 以 根 据 需 要

48、 制 成 各 种 形 状 ，如 线 型 、 卡 片 型 、 针 形 等 。 他 们 也 会 有 不 同 的 应 用 场 景 ， 无 源 标 签 信 号 弱 但 是 寿命 更 长 ， 适 合 于 后 台 应 用 程 序 从 读 写 器 发 起 的 通 信 。 有 源 标 签 主 动 发 出 更 强 的 信号，适用于应用程序从标签发起的主动通信。1.8 读 写 器读 写 器 又 称 读 头 或 阅 读 器 ， 是 用 来 读 取 和 写 入 电 子 标 签 信 息 的 设 备 。 它 最 基本 的 作 用 就 是 用 来 数 据 交 换 。 其 是 一 种 数 据 采 集 设 备 。 读 写 器

49、的 工 作 主 要 有 两 个内 容 ， 简 单 说 就 是 读 取 和 写 入 。 读 取 就 是 将 标 签 信 息 读 出 来 传 送 给 应 用 系 统 ， 写入 就 是 讲 应 用 系 统 要 求 的 信 息 写 到 标 签 里 ， 这 两 个 过 程 都 是 利 用 射 频 技 术 。 读 写器 可 设 计 为 手 持 式 和 固 定 式 ， 应 用 于 不 同 的 工 作 环 境 。 但 基 本 都 是 由 天 线 、 射 频通道模块、控制处理模块组成。1、天线在无线通信领域，天线是不可或缺的组成部分。RFID 是利用无线电波来传递信息的，无线电波的产生和接收都是要通过天线来实现的。所以天线对整个RFID 系 统 十 分 重 要 ， 也 是 决 定 RFID 系统性能的关系部件。 RFID 天线可以分为低频 、 高 频 、 微 波 天 线 ， 每 个 频 段 上 还 可 分 为 读 写 器 天 线 、 电 子 标 签 天 线 。 天 线 的形 式 也 很 多 多 种 多 样 ， 低 频 和 高 频 一 般 采 用 的 是 线 圈 天 线 。 微 波 采 用 的 一 般 是 对称振子天线