淺談AFC系統(tǒng)中射頻識別技術(shù)的應(yīng)用

倪旭敏

摘要：RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。文章研究射頻識別技術(shù)的結(jié)構(gòu)、工作原理及其數(shù)據(jù)傳輸方式。同時對地鐵領(lǐng)域中應(yīng)用射頻識別技術(shù)的總體情況進(jìn)行介紹，并重點(diǎn)介紹線網(wǎng)讀卡器在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及后臺使用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理方式實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行智能化處理。

關(guān)鍵詞：AFC系統(tǒng)；射頻識別技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0039-01

1射頻識別技術(shù)概述

射頻識別技術(shù)（即RFID技術(shù)），就是應(yīng)用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動地獲取被識別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。自動售檢票系統(tǒng)（AFC）作為計(jì)時計(jì)費(fèi)的封閉系統(tǒng)，是通過對乘客手中的票卡（TOKEN、票卡）的讀寫來實(shí)現(xiàn)賦值與收費(fèi)。AFC系統(tǒng)中采用的是射頻讀卡器，讀卡器識別票卡（TOKEN，票卡）信息后，對信息進(jìn)行處理，然后將信息送到后臺設(shè)備。掌握射頻識別技術(shù)工作原理有利于確保讀卡器穩(wěn)定運(yùn)作，讀卡器工作的正常與否直接關(guān)系著AFC收益系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。目前射頻識別技術(shù)在AFC系統(tǒng)中閘機(jī)、自動售票機(jī)、驗(yàn)票機(jī)、半自動售票機(jī)和編碼分揀機(jī)的票卡讀寫模塊，錢箱ID識別模塊以及備件出入庫登記、門禁系統(tǒng)等，都得到了廣泛的應(yīng)用。

射頻識別系統(tǒng)一般由應(yīng)答器、閱讀器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制三部分構(gòu)成。射頻識別系統(tǒng)的典型構(gòu)成，如圖1所示。

2AFC系統(tǒng)中射頻識別技術(shù)的應(yīng)用

應(yīng)答器應(yīng)放置在要識別的物體上，是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。通常，應(yīng)答器由耦合元件以及微電子芯片組成，在閱讀器的響應(yīng)范圍之外，應(yīng)答器處于無源狀態(tài)。閱讀器的功能是啟動應(yīng)答器，并與應(yīng)答器建立通信和交互數(shù)據(jù)，AFC系統(tǒng)中應(yīng)用的閱讀器是電感耦合系統(tǒng)。閱讀器分為兩個基本的功能：射頻模塊和控制模塊。射頻模塊的功能是產(chǎn)生高頻的發(fā)射功率，啟動應(yīng)答器并為它提供能量；對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給應(yīng)答器；接收并解調(diào)來自應(yīng)答器的高頻信號?？刂颇K主要包括控制器射頻模塊和與外部輸入輸出接口。通過串口RS232、RS485或RS422將射頻模塊采集到的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是相對于固定且完備的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，閱讀器和應(yīng)答器具有非常強(qiáng)的依賴和對應(yīng)關(guān)系，因此它們一同構(gòu)成了射頻識別系統(tǒng)的核心，其工作方式也就決定了整個系統(tǒng)的類別和應(yīng)用范圍。

在AFC系統(tǒng)中采用的RFID系統(tǒng)為無源系統(tǒng)，即射頻卡內(nèi)不含電池，射頻卡的能量是由讀寫器發(fā)出的射頻脈沖提供。舉例來說，廣泛應(yīng)用于AFC系統(tǒng)中的線網(wǎng)讀卡器原理架構(gòu)包括三大模塊：主控模塊、SAM卡板數(shù)據(jù)模塊和天線射頻模塊。主控板模塊包括：MCU模塊，flash模塊，memory模塊，電源模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊，USB通訊模塊，串口通訊模塊，實(shí)時時鐘模塊，SAM卡板接口模塊。SAM卡板模塊包括：SAM卡識別模塊，RC531模塊。天線模塊包括大天線模塊和小天線模塊。

數(shù)據(jù)接收處理完成后傳送至車站服務(wù)器。數(shù)據(jù)傳輸鏈路中的AFC站級設(shè)備主控器主要實(shí)現(xiàn)通過FTP的方式將交易數(shù)據(jù)上傳到車站級服務(wù)器，并在本地備份，并下載車站級服務(wù)器的參數(shù)（票價(jià)參數(shù)、黑名單文件等）到主控器上；主控器完成參數(shù)文件（票價(jià)參數(shù)、黑名單文件）下載，并將AFC站級設(shè)備時間同步；站級設(shè)備交易數(shù)據(jù)上傳車站服務(wù)器上。AFC設(shè)備主控器主要通訊方式如下：①與數(shù)據(jù)處理模塊通訊：RS232串口方式，波特率：38 400；②與車站服務(wù)器通訊：FTP的網(wǎng)絡(luò)方式，數(shù)據(jù)傳輸示意圖如圖2所示。

主控器硬件采用工業(yè)級以上元器件，采用RS232接口與數(shù)據(jù)模塊通信。設(shè)備外形、結(jié)構(gòu)及選材合理，不易折斷、損壞。設(shè)備采用獨(dú)立電池供電，具備節(jié)能工作方式，同時連接不間斷電源，保證市電斷開后仍能繼續(xù)供電半個小時，交易數(shù)據(jù)可以全部上傳完成。內(nèi)部時鐘和萬年歷誤差<20 s/月，無其他跨年跨月等時間問題，具備時鐘校對功能。數(shù)據(jù)存儲大小視存儲介質(zhì)大小決定，通過配置文件可以設(shè)置數(shù)據(jù)保存時間，通常設(shè)置為保存期滿一個月或半個月自動清理一次。數(shù)據(jù)在設(shè)備中加密存儲，保證數(shù)據(jù)安全。為避免電池低電時造成操作錯誤，主控器設(shè)置了低電壓報(bào)警功能，當(dāng)電池電壓過低時，電源指示燈連續(xù)閃爍指示，并伴隨聲音提示，提醒操作員充電后再繼續(xù)使用。

對應(yīng)每個票卡讀寫模塊都有對應(yīng)的密鑰卡或在線認(rèn)證裝置，一個安全的密鑰存取模塊的邏輯涉及應(yīng)保證，調(diào)用任何單一功能或組合功能，都不會導(dǎo)致敏感數(shù)據(jù)的泄露。對于某些敏感數(shù)據(jù)操作，必須有一定的權(quán)限限制。所有的主密鑰通常必須在終端機(jī)使用之前被下載到安全存取模塊中，如果在使用過程中，主密鑰需要修改，則必須使用安全報(bào)文。而要實(shí)現(xiàn)這一過程通常必須在特殊的授權(quán)情況下完成，對外部不能存在任何取得密鑰的機(jī)會。為避免偽操作，存放在安全存取模塊中的不同類型的主密鑰必須與不同特定的應(yīng)用操作相結(jié)合。所以脫機(jī)交易相關(guān)的主密鑰和敏感數(shù)據(jù)必須存儲在安全存取模塊中。安全存取模塊必須可以實(shí)現(xiàn)對稱密鑰算法。

3結(jié)語

一般來講，在一個信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集（識別）完成了系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)采集工作，解決了人工數(shù)據(jù)輸入的速度慢、誤碼率高、勞動強(qiáng)度大、工作簡單重復(fù)性高等問題，為計(jì)算機(jī)信息處理提供了快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集輸入的有效手段，因此，自動識別技術(shù)作為一種革命性的高新技術(shù)，正迅速為人們所接受。AFC系統(tǒng)中采用RFID技術(shù)對交易數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集，在后臺服務(wù)器進(jìn)行收益結(jié)算，使用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理方式可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行智能化操作、保存、維護(hù)、分析、查詢統(tǒng)計(jì)、打印報(bào)表，減去繁瑣的人工計(jì)算過程，并提供高準(zhǔn)確性的最終數(shù)據(jù)，從根本上提高了勞動效率，射頻識別技術(shù)在AFC系統(tǒng)中應(yīng)用將得到廣泛的推廣，同時通過不斷優(yōu)化，采用更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋Ｃ軝C(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 史天運(yùn),王成.RFID技術(shù)在鐵路客票系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國鐵道科學(xué),2009,(6).