基于RFID 技术的世博会门票系统设计

上海世博会将于2010 年5 月1 日开幕， 为期184 天，预测参观总人次超过7000 万，吸引200 个国家和国际组织参展。“城市，让生活更美好”，世博会门票系统也会使RFID 的发展更美好。

1 RFID 基本原理

RFID（射频识别，也称电子标签）是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递， 通过所传递的信息实现对目标进行识别的技术。它的作用距离为10 cm～10 m（依据不同的频率），识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术也可以识别高速运动物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

与其他识别技术相比，RFID 具有自动识别、远距离识别、多目标识别的优点。它能广泛应用于许多场景，包括企业的供应链管理、城市的交通管理、物品防伪、个人信息内容获取等。

基本的RFID 系统由射频标签、阅读器和天线三部分组成。射频标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码（EPC），附着在物体上，标识目标对象。阅读器是读取（有时也可写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。天线在标签和阅读器间传递射频信号。

RFID 技术的基本工作原理： 标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号， 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

同为自动识别技术中的一种数据采集技术，人们更多的是将RFID 与条码技术进行比较。这两种技术都可应用于商品标识这一共同领域， 但RFID具有多目标识别和自动目标识别能力， 还具有识别距离更远和抗灰尘、抗烟雾、存储量大等特点。RFID具备的功能：a）可同时读取多个RFID 标签资料。b）RFID 标签无需光源就可以读取或更新。c）存储资料的容量大。d）电子资料可以反复被读写。e）智慧型标签可以很薄，如隐藏在包装器皿内仍可读取资料。f）RFID 标签可传递资料作为货品追踪与保全。g）RFID 标签在严酷、恶劣及肮脏的环境下仍可读取资料。h）可进行高速移动读取。

RFID 系统有低频、高频、超高频和微波四种工作频段（见表1）。根据这四种频段电磁波的特性，它们的应用领域也有所不同。低频RFID 由于波长较长，具有较强的穿透性，可以穿透水和皮肤等介质，可用于动物标识。高频RFID 受到通信距离的限制，多用于公交卡、身份证、门禁等领域。而超高频RFID则广泛应用于物流行业。

2 世博会应用RFID 技术的需求

近年来，在上海举行的会展数量以每年20%的速度递增。上海市政府一直在积极探索如何应用新技术提升组会能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型会展中应用已经得到验证，2005年爱知世博会的门票系统就采用了RFID 技术，做到了大批参观者的快速入场。2006 年世界杯主办方也采用了嵌入RFID 芯片的门票， 起到了防伪的作用。这引起了大型会展的主办方的关注。在2008 年的北京奥运会上，RFID 技术已得到了广泛应用。

2010 年世博会将在上海举办， 届时对主办者、参展者、参观者、志愿者等各类人群有大量的信息服务需求， 包括人流疏导、交通管理、信息查询等，RFID 系统正是满足这些需求的有效手段之一。世博会的主办者关心门票的防伪。参展者比较关心究竟有哪些参观者参观过自己的展台， 关心内容和产品是什么以及参观者的个人信息。参观者想迅速获得自己所要的信息，找到所关心的展示内容。

而志愿者需要了解全局，去帮助需要帮助的人。这些需求通过RFID 技术能够轻而易举的实现。参观者凭借嵌入RFID 标签的门票入场，并且随身携带。每个展台附近都部署有RFID 读取器， 这样对参展者来说，参观者在展会中走过哪些地方，在哪里驻足时间较长，参观者的基本信息是什么等就了然于胸了，当参观者走近时，可以更精确地提供服务。同时，主办者可以在会展上部署带有RFID 读取器的多媒体查询终端， 参观者可以通过终端知道自己当前的位置及所在展区的信息， 还能通过查询终端追踪到走失的同伴信息。

3 系统关键技术

在世博会门票中植入RFID 标签，运用RFID 技术，使整套系统发挥最大的效率，需要解决以下几个关键问题。

1）防冲撞技术

在非接触电子标签的使用过程中， 经常会出现一个读写器必须同时处理多个标签的情况， 即有多个标签在读写器的感应范围之内， 它们将几乎同时响应读写器的指令而发送信号， 这样就会产生信道争用的问题，多个标签发送数据之间将产生干扰。读写器不能正确接收数据，也就无法正确识别标签，产生了冲突。此时必须采取快速的防冲撞措施来保证通信的可靠性和正确性。在人流量大时，世博会门票尤其要有效解决这个问题，保证参观者轻松入场。

2）安全加密技术

数据的安全包括数据存储的安全以及数据传输过程中的安全等。世博会系统应保证信息存储的安全性。同时，信息要使用特定的密码算法技术，确保数据在传输过程中的安全性， 外界无法对数据进行篡改或窃取， 从而实现了RFID 门票的防伪造和防变造。

3）多角度信息处理能力

世博门票采用RFID 技术后可以为参观者提供多种类型的服务，如多种特性的票种。RFID 读取器采集到参观者的信息后， 将其汇聚到世博会系统后台，进行数据处理和分析。

4 世博会RFID 系统的实现

4.1 硬件设计

世博会是一个大型的国际性盛会。保证系统的有效性和灵活性十分重要， 系统的稳定性则更加重要，对于关键应用所处的服务器需要双机备份。具体结构图如1 所示。