浅谈AFC系统中射频识别技术的应用

倪旭敏

摘要：RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。文章研究射频识别技术的结构、工作原理及其数据传输方式。同时对地铁领域中应用射频识别技术的总体情况进行介绍，并重点介绍线网读卡器在AFC系统中的应用，以及后台使用先进的数据库管理方式实现对数据记录进行智能化处理。

关键词：AFC系统；射频识别技术；应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0039-01

1射頻识别技术概述

射频识别技术（即RFID技术），就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。自动售检票系统（AFC）作为计时计费的封闭系统，是通过对乘客手中的票卡（TOKEN、票卡）的读写来实现赋值与收费。AFC系统中采用的是射频读卡器，读卡器识别票卡（TOKEN，票卡）信息后，对信息进行处理，然后将信息送到后台设备。掌握射频识别技术工作原理有利于确保读卡器稳定运作，读卡器工作的正常与否直接关系着AFC收益系统的可靠性和稳定性。目前射频识别技术在AFC系统中闸机、自动售票机、验票机、半自动售票机和编码分拣机的票卡读写模块，钱箱ID识别模块以及备件出入库登记、门禁系统等，都得到了广泛的应用。

射频识别系统一般由应答器、阅读器和数据处理系统控制三部分构成。射频识别系统的典型构成，如图1所示。

2AFC系统中射频识别技术的应用

应答器应放置在要识别的物体上，是射频识别系统真正的数据载体。通常，应答器由耦合元件以及微电子芯片组成，在阅读器的响应范围之外，应答器处于无源状态。阅读器的功能是启动应答器，并与应答器建立通信和交互数据，AFC系统中应用的阅读器是电感耦合系统。阅读器分为两个基本的功能：射频模块和控制模块。射频模块的功能是产生高频的发射功率，启动应答器并为它提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给应答器；接收并解调来自应答器的高频信号。控制模块主要包括控制器射频模块和与外部输入输出接口。通过串口RS232、RS485或RS422将射频模块采集到的数据送往数据处理系统，实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等。数据处理系统是相对于固定且完备的数据处理系统，阅读器和应答器具有非常强的依赖和对应关系，因此它们一同构成了射频识别系统的核心，其工作方式也就决定了整个系统的类别和应用范围。

在AFC系统中采用的RFID系统为无源系统，即射频卡内不含电池，射频卡的能量是由读写器发出的射频脉冲提供。举例来说，广泛应用于AFC系统中的线网读卡器原理架构包括三大模块：主控模块、SAM卡板数据模块和天线射频模块。主控板模块包括：MCU模块，flash模块，memory模块，电源模块，网络模块，USB通讯模块，串口通讯模块，实时时钟模块，SAM卡板接口模块。SAM卡板模块包括：SAM卡识别模块，RC531模块。天线模块包括大天线模块和小天线模块。

数据接收处理完成后传送至车站服务器。数据传输链路中的AFC站级设备主控器主要实现通过FTP的方式将交易数据上传到车站级服务器，并在本地备份，并下载车站级服务器的参数（票价参数、黑名单文件等）到主控器上；主控器完成参数文件（票价参数、黑名单文件）下载，并将AFC站级设备时间同步；站级设备交易数据上传车站服务器上。AFC设备主控器主要通讯方式如下：①与数据处理模块通讯：RS232串口方式，波特率：38 400；②与车站服务器通讯：FTP的网络方式，数据传输示意图如图2所示。

主控器硬件采用工业级以上元器件，采用RS232接口与数据模块通信。设备外形、结构及选材合理，不易折断、损坏。设备采用独立电池供电，具备节能工作方式，同时连接不间断电源，保证市电断开后仍能继续供电半个小时，交易数据可以全部上传完成。内部时钟和万年历误差<20 s/月，无其他跨年跨月等时间问题，具备时钟校对功能。数据存储大小视存储介质大小决定，通过配置文件可以设置数据保存时间，通常设置为保存期满一个月或半个月自动清理一次。数据在设备中加密存储，保证数据安全。为避免电池低电时造成操作错误，主控器设置了低电压报警功能，当电池电压过低时，电源指示灯连续闪烁指示，并伴随声音提示，提醒操作员充电后再继续使用。

对应每个票卡读写模块都有对应的密钥卡或在线认证装置，一个安全的密钥存取模块的逻辑涉及应保证，调用任何单一功能或组合功能，都不会导致敏感数据的泄露。对于某些敏感数据操作，必须有一定的权限限制。所有的主密钥通常必须在终端机使用之前被下载到安全存取模块中，如果在使用过程中，主密钥需要修改，则必须使用安全报文。而要实现这一过程通常必须在特殊的授权情况下完成，对外部不能存在任何取得密钥的机会。为避免伪操作，存放在安全存取模块中的不同类型的主密钥必须与不同特定的应用操作相结合。所以脱机交易相关的主密钥和敏感数据必须存储在安全存取模块中。安全存取模块必须可以实现对称密钥算法。

3结语

一般来讲，在一个信息系统中，数据的采集（识别）完成了系统的原始数据采集工作，解决了人工数据输入的速度慢、误码率高、劳动强度大、工作简单重复性高等问题，为计算机信息处理提供了快速、准确地进行数据采集输入的有效手段，因此，自动识别技术作为一种革命性的高新技术，正迅速为人们所接受。AFC系统中采用RFID技术对交易数据进行自动采集，在后台服务器进行收益结算，使用先进的数据库管理方式可以实现对数据记录进行智能化操作、保存、维护、分析、查询统计、打印报表，减去繁琐的人工计算过程，并提供高准确性的最终数据，从根本上提高了劳动效率，射频识别技术在AFC系统中应用将得到广泛的推广，同时通过不断优化，采用更为严谨的保密机制。

参考文献：

[1] 史天运,王成.RFID技术在铁路客票系统中的应用[J].中国铁道科学,2009,(6).