射频识别技术在电力行业应用研究项目可行性研究报告.docx
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射频识别技术在电力行业应用研究项目可行性研究报告
射频识别（RFID）技术在电力行业应用研究项目
可行性研究报告
四川电力试验研究院
1.研究目的
射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术（以下通称RFID技术）。
RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。
RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。
RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。
随着相关技术的不断完善和成熟，RFID产业将成为一个新兴的高技术产业群，成为国民经济新的增长点。
因此，研究RFID技术，发展RFID产业对提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、增强公共安全与国防安全等方面产生深远影响，具有战略性的重大意义。
本报告研究在电力行业开展RFID研究与应用的可行性问题。
2.研究范围
研究范围包括：
1）国家相关产业政策；
2）国家和行业技术标准、规范问题；
3）电力行业信息化背景下RFID技术应用问题；
4）实用化系统技术方案。
3.可行性研究
3.1国际国内RFID技术发展现状和产业政策
阐述以下四个方面的问题。
（1）国家产业政策
2006年6月9日，由科技部、国家发改委、商务部、信产部等15个部委联合发布了《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》，为RFID技术与产业未来的发展提供系统性指南。
白皮书要求，中国将以应用为引导，带动具有自主知识产权的技术和产品的开发，促进中国自主RFID产业链的形成，实现RFID技术的全面发展和提升；建立以企业为主体的自主创新体系，突破RFID关键技术；参与国际标准化工作，提出并建立中国的RFID技术标准体系，重点是我国的编码体系、数据管理与交换体系以及频率配置等方面；推动成立技术及产业联盟，实现在国际合作和国际竞争大环境下技术和产业的快速健康发展。
为此，白皮书明确RFID产业发展将分三阶段进行：
第一阶段为培育期（2006年至2008年）：
在产业化核心技术研发、标准制定等方面取得突破，通过典型行业示范应用，初步形成RFID产业链及良好的产业发展环境。
第二阶段为成长期（2008年至2012年）：
扩展RFID应用领域，形成规模生产能力，建立公共服务体系，推动规模化市场形成，促进RFID产业持续发展。
第三阶段为成熟期：
整合产业链，适应新一代技术的发展，辐射多个应用领域，提高RFID应用的效率和效益。
（t228）
白皮书提出了国家发展RFID产业的指导思想：
1）制定符合中国实际的RFID产业规划及相关政策，将RFID产业纳入国家重点发展领域；营造良好的技术和产业发展环境，鼓励企业在RFID领域投资、生产，推动RFID产业基地的形成，支持行业应用RFID技术。
通过政策、法规、经济、行政等多种手段，对RFID制造、基地建设和应用给予扶持。
2）成立跨行业的RFID技术及产业发展协调机构，从国家层面推动RFID的发展。
建立多部委联合的协调机制，通过联合行动等多种组织形式，推动RFID技术、产业和应用的结合和可持续发展。
3）持续开展我国RFID发展战略、标准体系框架及关键标准的研究。
鼓励我国大专院校、科研院所及企业进行具有自主知识产权的技术产品的开发，参与国内、国际RFID技术标准和行业应用标准的制定，尽快形成能够支撑产业发展及应用的标准体系。
4）营造良好的投资环境，鼓励企业在RFID领域投资、生产，推动建设RFID产业基地，支持企业采用RFID技术和产品。
通过政策、法规、经济、行政等多种形式和手段，对RFID制造、基地建设和应用给予必要的扶持和优惠。
5）支持建立开放式的技术研发基础平台，建立支撑RFID技术应用的公共服务平台，建立RFID技术测试环境和认证管理机制及质量保障体系。
6）构建RFID技术培训体系，通过多种教育模式，培养各类专业人员，形成完善的专业人才培训机制。
7）加强对RFID技术及产业发展的宣传和舆论引导，营造良好的社会氛围。
鼓励开展RFID国际技术交流活动，增强与国际企业间的合作。
（2）RFID技术标准现状
RFID标准体系主要由空中接口规范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、应用规范、数据管理、信息安全等标准组成。
目前国际上制订RFID标准的主要组织是国际标准化组织（ISO/IEC），ISO/IECJTC1负责制订与RFID技术相关的国际标准，ISO其他有关技术委员会也制订部分与RFID应用有关的标准，还有一些相关的组织也开展了RFID标准化工作。
值得注意的是，相关标准之间缺乏达成一致的基础，国际标准化组织正在积极推动RFID应用层面上的互联互通。
中国在RFID技术与应用的标准化研究工作上已有一定基础，目前已经从多个方面开展了相关标准的研究制定工作。
制定了《集成电路卡模块技术规范》、《建设事业IC卡应用技术》等应用标准，并且得到了广泛应用；在频率规划方面，已经做了大量的试验；在技术标准方面，依据ISO/IEC15693系列标准已经基本完成国家标准的起草工作，参照ISO/IEC18000系列标准制定国家标准的工作已列入国家标准制订计划。
此外，中国RFID标准体系框架的研究工作也已基本完成。
2007年4月底，信产部发布了《关于发布800／900MHz频段射频识别（RFID）技术应用试行规定的通知》，根据信产部《800／900MHz频段射频识别（RFID）技术应用规定（试行）》的规定，中国800／900MHzRFID技术的试用频率为840MHz～845MHz和920MHz～925MHz，发射功率为2W。
（3）RFID技术现状
RFID技术最早的应用可追溯到第二次世界大战中飞机的敌我目标识别，但是由于技术和成本原因，一直没有得到广泛应用。
近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID技术进入商业化应用阶段。
由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一。
RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。
一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程。
在过去十年间，共产生数千项关于RFID技术的专利，主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。
按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源标签、无源标签和半有源标签三种；按照工作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）的标签。
目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签开始规模生产，由于其具有可远距离识别和低成本的优势，有望在未来五年内成为主流；MW标签在部分国家已经得到应用。
中国已掌握HF芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时UHF芯片也已经完成开发。
目前RFID标签天线制造以蚀刻/冲压天线为主，其材料一般为铝或者铜，随着新型导电油墨的开发，印刷天线的优势越来越突出。
RFID标签封装以低温倒装键合工艺为主，也出现了流体自装配、振动装配等新的标签封装工艺。
中国低成本、高可靠性的标签制造装备和封装工艺正在研发中。
RFID读写器产品类型较多，部分先进产品可以实现多协议兼容。
中国已经推出了系列RFID读写器产品，小功率读写模块已达到国外同类水平，大功率读写模块和读写器片上系统（SoC）尚处于研发阶段。
在应用系统集成和数据管理平台等方面，某些国际组织提出基于RFID的应用体系架构，各大软件厂商也在其产品中提供了支持RFID的服务及解决方案，相关的测试和应用推广工作正在进行中。
中国在RFID应用架构、公共服务体系、中间件、系统集成以及信息融合和测试工作等方面取得了初步成果，建立国家RFID测试中心已经被列入科技发展规划。
中国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。
近年来，RFID技术已经在社会众多领域开始应用，对改善人们的生活质量、提高企业经济效益、加强公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要影响。
根据预测，RFID标签技术将在未来2～5年逐渐开始大规模应用，到2008年RFID标签仅在全球供应链领域的市场需求将达到40亿美元。
在未来的几年中，RFID技术将继续保持高速发展的势头。
电子标签、读写器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。
随着关键技术的不断进步，RFID产品的种类将越来越丰富，应用和衍生的增值服务也将越来越广泛。
RFID芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低，作用距离更远，读写速度与可靠性更高，成本不断降低。
芯片技术将与应用系统整体解决方案紧密结合。
RFID标签封装技术将和印刷、造纸、包装等技术结合，导电油墨印制的低成本标签天线、低成本封装技术将促进RFID标签的大规模生产，并成为未来一段时间内决定产业发展速度的关键因素之一。
RFID读写器设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能、多接口、多制式，并向模块化、小型化、便携式、嵌入式方向发展。
同时，多读写器协调与组网技术将成为未来发展方向之一。
RFID技术与条码、生物识别等自动识别技术，以及与互联网、通信、传感网络等信息技术融合，构筑一个无所不在的网络环境。
海量RFID信息处理、传输和安全对RFID的系统集成和应用技术提出了新的挑战。
RFID系统集成软件将向嵌入式、智能化、可重组方向发展
（4）中国的RFID产业现状
中国的RFID产业在近几年呈现了良好的发展势头，下图是近几年我国RFID市场应用规模：
图1：
04～09年中国RFID市场规模
在RFID产业中，经过6、7年的发展，已经形成了完整的产业链，包括上游的芯片、标签生产商，中游的产品开发商和下游的系统集成商。
从地区上看，呈现了上海和深圳遥相呼应且快速发展的态势，还有北京地区的企业依赖区位优势，快速发展。
上海地区以前端（芯片）为龙头，而深圳企业则以中后端（封装）和应用为先导，两地互为补充。
实际上，在RFID产业链中，系统方案提供商以及系统集成商是承接RFID产品/设备与应用的桥梁。
从国外RFID产业的发展轨迹上看，有着如此多的著名大公司的印记。
微软，IBM，易腾迈，讯宝，斑马，BEA都是RFID系统方案提供商。
微软将以其RFID服务平台为各种符合标准的RFID设备提供设备适配接口，并协助开发商务解决方案。
该平台将通过编码器和解码器插件实现对业界标准的支持，并确保全球范围内B2B数据交换所带来的全部利益；易腾迈正在打造麦德龙的未来商店；斑马承建了香港机场的行李信息管理系统；IBM构建了灵活的中远集装箱EDI平台等等。
图2：
微软的RFID服务平台
应该说，相对于RFID芯片和标签来说，中国在RFID系统方案提供和读写机具研发方面处于领先地位。
已经基本形成了完备的读写机具产业链，也催生了一批专门从事RFID产业的成功企业。
比如深圳远望谷信息技术有限公司、上海华虹、维深集团、北京实华开公司等，涵盖了产业链各环节，构成产业链中的核心企业。
这些企业或者在政府或行业的支持、资助下，研究高端核心技术和产品，并形成行业领导者；或者长期从事应用技术研究和产品研发，具备比较全面的产品线；或者深入到行业中，长期为行业应用服务，提供解决方案和实用化系统，成为市场的核心企业。
3.2电力行业应用现状
3.2.1RFID应用已开展的领域
目前电力行业RFID的应用集中在以下四个方面：
1）电能计量设备的物流管理
计量器具物流管理系统。
应用特点：
1.设备身份识别和物流过程管理;2.防（标签）伪（造）防盗（电）应用。
2）人员管理
对工作人员的考勤等管理。
应用特点：
1.人员出岗考勤；2.用餐信息管理等。
3）电力巡检
电力设备、输电线路巡检系统。
应用特点：
1.优于条形码的设备标识可靠识别；2.设备巡检到位控制；3.补录缺陷数据；4.特殊环境（如：
远距离）设备巡检。
4）变电站出入权限管理
对变电站等重要生产场所的人员出入进行合法、权限控制。
应用特点：
1.人员出入权限识别；2.与门禁系统联动控制出入口；3.实时写入、获取人员和权限信息。
3.2.2技术水平情况
从本质上看，上述各应用系统是将RFID在物流、身份识别和出入管理等领域应用的成熟经验和技术移植到电力行业应用中，并融合了行业管理规范的要求，因此，应用是比较成熟的，但采用的技术和产品档次不高。
另一方面，从行业一体化信息管理要求来看，各系统独立应用，管理内容不够完善，信息共享程度低。
从系统应用的技术属性看，“安全级别”的算法、设置属于初级应用；“通讯距离”应用中等程度；“信息读取、注入”方式单一、比较简单；“工作频段”为高频段以下；“冲撞检测机制”限于小规模应用水平；“系统成本”比较低。
总体上看技术水平一般。
3.2.3技术标准情况
目前只能考虑遵循产品和技术本身所满足通用国际标准，在国家标准出台前，将维持现状。
由于行业应用才起步，还没有专门的行业应用技术标准或规范，目前主要是以国际标准作为应用指导。
行业应用需要建设相应的指导规范，这方面目前还是空白。
3.2.4行业应用面临的问题和机遇
从行业应用角度分析，RFID的应用需要面对以下几个问题，这是关系到这项技术的生命力问题。
1）应用系统技术升级换代问题
2）企业信息化发展程度决定了RFID技术的应用水平和发展前景
3）行业技术标准建设
应用系统升级换代问题
从上述在行业内已经开展的RFID产品应用情况来看，实现了产品（系统）技术上的升级换代：
对计量器具的基础管理和设备巡检管理，通过将条形码和铅封技术变更为RFID智能铅封或电子标签，解决了原有技术的应用缺陷，和传统条形码识别技术相比，RFID有以下优势：
1）快速扫描
条形码一次只能有一个条形码受到扫描，RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。
2）体积小型化、形状多样化
RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。
此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。
3）抗污染能力和耐久性
传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。
此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。
4）可重复使用
现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除
RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。
5）穿透性和无屏障阅读
在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。
而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。
6）数据的记忆容量大
一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数MegaBytes。
随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。
未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。
7）安全性
由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变更。
8）自动化程度
条形码信息需要人工进行采集、处理；而RFID在许多场合是通过无线通讯网络自动实现数据交换的，提升了业务处理的自动化水平。
但是，当前的升级换代只解决了底层应用问题，提升了自动化水平和一定的信息化功能。
由于外部信息化管理系统应用水平较低，信息共享程度低，信息化的物流管理链没有建立起来，使得其应用局限于某个部门或某个层面的业务处理系统；工作流不完整、不成熟，也限制了RFID系统功能的提升。
企业信息化发展程度决定了RFID技术的应用水平和发展前景
在国网公司SG186信息化工程未实施之前，企业现有的管理信息系统呈现如下特点：
1）未进行总体规划，各级各部门管理信息系统独立建设，异构系统互联性差，部门的管理是半封闭的；
2）业务链不完整，相关部门管理模式差异较大，不易衔接，处于半自动化半人工处理状态；
3）工作流不成熟，本质上还是将传统人工方式计算机化；
4）数据、信息交换不流畅，或者变更不及时，难以在统一的信息管理基础上实现流畅的业务处理。
目前，国网公司正在积极推进SG186工程建设，建设一体化信息管理系统，实现物流、信息流、资金流、工作流的统一管理和运用，这可以使RFID技术与管理信息系统进行充分的融合，向信息化管理提供更好的服务。
RFID技术在物流、生产过程等领域获得了成功的应用后，RFID技术与企业资源计划系统ERP融合与应用成为了国外的应用研究热点之一，RFID技术全面介入企业管理的各个方面，在计算机和互联网之后，展现了另一种核心应用技术——物联网技术的魅力，成为支撑企业信息化管理新的重要手段，现代企业管理理念，如：
扁平化管理、资产的全生命周期管理等为RFID技术打开了广阔的应用空间。
这正是本项目研究的主要内容。
有关这个问题将在第5部分充分论述。
行业技术标准建设情况
无行业应用技术规范。
一个重要结论：
RFID技术是一种面向管理并以管理为支撑的应用。
4.行业应用需求分析
作为一种信息化应用技术手段，RFID在行业内的应用应该置于行业一体化信息系统应用背景下进行需求分析。
4.1行业应用环境分析
1）行业应用特点分析
RFID技术属于流程化应用，适用于针对应用对象进行生命周期的全程管理。
国内应用成功的案例大多是在相关政策、标准和规范指导下，对应用对象进行行业内或者跨行业、跨区域的所谓“闭环”全程管理。
电力行业输出的产品属于无形产品：
电力，而有形管理对象是为输送电力使用的各种设备、装置、器具和材料，应用规模大，种类繁多，一经采购进来，基本上都在企业内部形成闭环运用和控制，是RFID技术的理想应用对象。
2）信息化程度高
相对而言，电力行业信息化应用程度是比较高的，经过多年的发展，虽然距离现代企业信息化管理要求还有不小距离，但还是覆盖了企业工作的方方面面，从底层的数据采集到高端管理应用，都达到了比较高的应用水平。
作为自动化、信息化手段之一的RFID技术有了一个强大的应用支撑，从而能够取得良好的应用效果。
3）完善的通讯网络
这里的网络通讯是指现场通讯网络和管理通讯网络，电力行业通讯网络的覆盖率接近100%，且通讯手段涵盖了目前几乎所有的通讯方式，信息传递通道畅通无阻。
4.2企业信息化应用
所有底层技术的应用最终都体现在管理方式和效益上，而后者也是企业信息化的终极目标。
目前电力行业的信息化应用进入到一个新阶段：
现代企业信息化管理。
根据《国家电网公司“十一五”信息发展规划》的要求，全国电力企业按照“SG186工程”计划建设一体化企业级信息系统的工作业已展开，建设方式是：
“统一信息化主要技术政策，统一设计信息系统体系架构，统一信息化标准体系。
”建设目标是：
“在国家电网公司构筑由信息网络、数据交换、数据中心、应用集成、企业门户五个部分组成的一体化企业级信息集成平台；建设由财务（资金）管理、营销管理、安全生产管理、协同办公、人力资源管理、物资管理、项目管理和综合管理八大业务应用”。
主要是从管理应用方面进行规划，不包括底层数据采集和实时应用部分。
下图是八大应用模块的内容：
图3：
八大业务应用模块
上述八大业务应用对管理目标、业务模型（业务流）和信息模型都进行了规范，成为统一的、标准的、成熟的管理信息系统，实现了信息流、物流、资金流、工作流的集成和实时应用。
这样的管理模式和目标必须要有底层自动化、信息化技术、管理手段作为支撑。
我们据此来指导底层信息化解决方案的应用，并通过应用完善自动化、信息化管理手段，填补管理漏洞，满足扁平化管理要求，使管理信息系统发挥最大的效益。
根据八大业务应用的内容，结合现代企业管理理念，实际上构成了RFID技术应用的几个管理应用链，我们拟定了以下几个方面作为本项目应用研究的内容：
·物流信息化管理链
·资产全生命周期管理链
·安全监督管理链
（1）电网公司物流信息化管理链模型及特点
物流信息化管理目标：
~降低物流管理成本
~提高物流效率
~合理调配企业资产资源
~减少流动资金占用，提高资金使用效率
（省级电力公司）二级物流模型：
电子商务（采购计划）
物资管理（物流仓储管理）
储存与配送（配送）
资产管理（用户仓储管理）
质检和安装（验收）
RFID电子标签应用原则：
1）物流管理：
~制定出采购计划后，按采购清单配投RFID标签；
~仓储、配送自动化、信息化，提高物流效率，降低管理成本：
出入库管理自动化；
装卸确认信息化；
存放定位信息化；
库存更新自动化；
物料跟踪信息化。
2）计划与动态调配管理：
~在二级单位制定采购计划过程中，通过对库存的实时盘点，对采购计划进行分析，在供应或物流中心平衡采购计划，确定合理的采购计划；
~在物资的集中管理模式下，针对二级单位的采购计划，可以在企业范围内精确地确认库存使用情况，做出采购/内部动态调配的决策，减少流动资金占用；同时可以远程更改物资电子标签基础数据内容，减少流转环节，实现有效的物资调配。
~因为能够准确地掌握全企业物资库存、使用情况，管理系统能够向用户提供个性化服务，减少管理的盲目性，降低物资管理成本。
一体化管理信息系统应用问题：
上述应用功能是对管理信息系统信息化功能的补充和完善，强化了管理信息化的能力，但由于一体化设计的信息系统并不包含上述有些内容，更改设计规范影响较大，因此可以才哟个分层结构，将这部分业务逻辑功能放在RFID应用系统的中间件（软件）架构中来考虑，由中间件向管理系统提供相应的服务，整体上，信息化管理仍是完善、流畅的。
RFID信息系统架构：
RFID应用基于中间件的系统架构见下图：
计量/营销管理系统
生产管理系统
物资管理系统
招投标管理系统
RFID中间件架构
外部系统接口
平台管理
业务逻辑处理
RFID服务
RFID接口
读写器
读写器
读写器
标签
标签
标签
标签
标签
图4：
物流RFID中间件架构
基础工作内容：
1）建立物流信息编码体系和物流信息模型
2）建立基于RFID技术的物流信息化应用规范
（2）电网公司设备全生命周期管理链模型及特点
电力资产全生命周期管理包括：
资产的购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程管理。
这正是电网公司的一体化信息系统管理模式的重要内容之一。
全周期管理的目标是：
动态调整和维护整个企业中的每个设备的当前状况和历史变更信息，实时的反映企业资产的运行状态，为决策判断提供依据。
全周期的信息管（处）理存在以下与底层信息应用相关的问题：
～在全周期管理中，由于“同一数据，多处录入”的原因，可能在不同的管理子系统中，信息不一致。
同一台设备，从不同的系统查询到的信息有差异。
～由于“同一数据，多处录入”，的原因，造成整个企业数据平台上的大量冗余。
～全过程信息流被分段，用户在宏观上，不能了解设备的全面貌信息。
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