无线射频识别(RFID)技术---第1章RFID概述选编
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2019/7/24
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1.3 射频识别技术的应用
1.2004年开始，全球最大零售商沃尔玛开始采 用RFID技术，每年可节省83.5亿美元。 2.2005年底美国国防部开始大规模应用RFID 技术。 3.飞利浦公司为2006年世界杯提供320万张 RFID门票。 4. SAP、英特尔共同开发RFID技术并大力推 广应用。
无线射频识别（RFID）
第1章 射频识别技术概论 本章重点：掌握射频识别技术的概念和基本原理；
了解射频识别技术的应用； 了解射频识别技术的现状和前景。 1.1 射频识别技术简介 1.2 射频识别技术的基本原理 1.3 射频识别技术的应用
2019/7/24
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2019/7/24
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RFID的分类
半有源RFID，结合有源RFID和无源RFID的优势， 在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优 势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技 术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上 传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办 法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远 距离识别及上传数据。
1.1 射频识别技术简介
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射 频识别。 RFID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。
射频识别系统的组成: – 电子标签（Tag） – 阅读器 （Reader） – 天线 (Antenna)
行李包裹自动识别 非接触电子钥匙 集装箱自动分类管理
废品分类管理
仓库物品管理和分类 生产线自动化及在线检测 非接触度表
轮胎实时检测
现代化机场管理 现代化医院管理与监测 物流实时管理
资产管理登记
2019/7/24
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RFID应用案例一：电子门票
2019/7/24
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便携式数据采集系统
便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手 持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系 统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式 RFID系统的应用环境。 手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的 同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计 算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅 读器中，成批地向主计算机系统传输数据。
频率
HF
UHF
13.56 MHz 433 MHz
识读距离
~60 cm 50-100 m
对应标签 指向性
物理特性
无源
广
受环境影响 小
安全性较高
典型应用 场景
交通卡 门禁 图书馆 电子证照
2019/7/24
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有源 中
距离远 可大量读取
医院病患 监护
读/写
无线通 信
最好
有
很好 最长 较高
2019/7/24
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RFID技术优势
远距离读取方便快捷 数据容量大 体积小巧，形状多样 穿透性和无屏障阅读
数据可动态变更
RFID
2019/7/24
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相同
物流 道路通行收费
RFID的分类
RFID按照能源的供给方式分为无源RFID（被动 式），有源RFID（主动式），以及半有源RFID。 无源RFID读写距离近，价格低，几乎无使用寿命 限制，但需要大功率读写装置；有源RFID可以提 供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更 高一些，适用于远距离读写的应用场合，有限使用 寿命，对读写装置依赖小。
2019/7/24
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RFID系统框图
2019/7/24
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现有四种识别技术
1.条形码 2.磁卡 3.IC卡 4.RFID卡
2019/7/24
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RFID阅读器可被固定安装于 – 房间或仓库的出入口 – 城市或高速公路的车道上方及路侧 – 购物场所的收费处 – 等等
移动式和手持式的RFID阅读器也很常见
2019/7/24
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RFID标签
RFID纸制标签
标签芯片
标签天线
2019/7/24
四种识别技术比较
条码
信息 载体
信息 读/写
量
性
读取 方式
保密 性
智能 化
抗干 扰能 力
寿命
成本
纸、塑料
CCD或
薄膜、金 小 只读 激光束 差 无 差 较短 最低
属表面
扫描
磁卡
磁性物质
一般
读/写
电磁转 换
一般
无
较差
短
低
IC卡
EEPROM
大
读/写
电擦除、 写入
最好
有
好
长 较高
RFID卡 EEPROM
大
2019/7/24
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物流控制系统
在物流控制系统中，RFID阅读器分散布置在给定 的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相 连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物 体、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器 会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据 管理信息系统进行存储、分析和处理，以达到控 制物流的目的。
2019/7/24
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射频识别系统的组成
— 电子标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个 标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对 象。 — 阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标 签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器。 — 天线（Antenna）：在标签和读写器间传递射频 信号。
2019/7/24
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中国RFID的现状
—地区间发展不平衡
上海 由于政府的推动 在很多项目上得到日益广 泛的应用
北京 系统集成商很多，在全国范围内积极活动， 进行着很多项目
广州 智能卡的技术基础较强，产业密集，对卡技 术以外的RFID技术非常关注，大有后来者居 上的态势
2019/7/24
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有源 大 短 高 远 高
无源 小 长 低 近 低
RFID标签
RFID标签几乎可以被安装到任何物体上， 这也是RFID成为物联网关键技术的原因之 一，如： •产品外包装 •仓库托盘 •机动车 •公司资产或人员 •服装、箱包等消费品 •人、畜或宠物
算机主机进行处理
2019/7/24
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RFID的基本原理
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（Passive Tag，无源标签或被 动标签），或者由标签主动发送某一频率的信 号（ActiveTag，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。
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RFID标签
• RFID标签具有唯一标识 • RFID标签的中信息可擦写，也可只读标签。 • RFID标签的信息可实现分区储存，其内部数据可在出厂时设定，也可在
应用中被改写。 • RFID标签可擦写次数超过10万次。
体积 寿命 价格 识读距离 安全性
2019/7/24
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RFID的分类
根据RFID系统完成的功能不同，可以把RFID系统分 成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、物流 控制系统和定位系统。
2019/7/24
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2019/7/24
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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。
2019/7/24
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定位系统
定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对 车辆、轮船等进行运行定位支持。
阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水 线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机 嵌入到操作环境的地表下面。 信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般 通过无线的方式(有的采用有线的方式)连接到主 信息管理系统。
2019/7/24
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RFID应用案例二：新加坡国立图书馆
新加坡国立图书馆是目前世界上唯一一个完全采用RFID管 理的大型图书馆。 新加坡的每个公民都可以用其身份证 或驾驶证来国立图书馆借阅图书。在每本图书的后面都贴 有一个RFID标签，借阅者只需将图书带到自助借阅机前， 插入身份证或驾驶证，把图书正放到蓝色面板上即可完成 借阅过程。
2019/7/24
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RFID阅读器
Bill of Lading Material Tracking
固定式阅读器
2019/7/24
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手持式阅读器
RFID阅读器
RFID阅读器的功能包括 – 为标签提供能量（无源标签） – 建立双向的数据连接 – 清点标签，过滤清点结果 – 与后端业务系统交互 – 每秒能够读取100-300个标签数据
业余无线电 业务
UHF 840-845 MHz 920-925 MHz
~10 m (无源) ~100 m (有源)
无源/有源
窄
距离远 可大量读取 受金属影响大
物流 零售 城市交通管理
Microwave 2.4 GHz 5.8 GHz
~1 m (无源) ~50 m (有源)
无源/有源 更窄
可大量读取 与WLAN频率
安全性高 多标签同时识别 可重复使用
抗污染能力和恶劣环境 使用寿命长
1.2 射频识别技术的基本原理
阅读器 （Reader）
天线
标签（Tag）
3、阅读器 采集信息
并解码
1、阅读器通过天线发送出一定 频率的射频信号
2、当标签进入磁场时产生感应电 流从而获得能量；向阅读器发送
出自身编码等信息
计算机系统 4、阅读器将信息/数据送至计
2019/7/24
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汽车收费站监控
以汽车收费站监控的例子说明。 RFID 系统由 Tag 芯片、 天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理
2019/7/24
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RFID不同的工作频率所对应的应用场景
EAS(Electronic Article Surveillance)是一种设 置在需要控制物品出入门口的RFID技术。这种技 术的典型应用场合是商店、图书馆和数据中心等 地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品 时，EAS系统会发出警告。 典型的EAS系统一般由三部分组成： ① 附着在商品上的电子标签，电子传感器。 ② 电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入。 ③ 监视器，在出口形成一定区域的监视空间。
2019/7/24
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2019/7/24
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行业应用
在行业应用方面，国外主要是零售业、制造业、政 府、医药、物流等行业广泛应用RFID技术
2019/7/24
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未来的广阔应用领域
商场货物
图书馆书籍管理
POS机 停车场不停车收费和管理
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1.3 射频识别技术的应用
1.2004年开始，全球最大零售商沃尔玛开始采 用RFID技术，每年可节省83.5亿美元。 2.2005年底美国国防部开始大规模应用RFID 技术。 3.飞利浦公司为2006年世界杯提供320万张 RFID门票。 4. SAP、英特尔共同开发RFID技术并大力推 广应用。
无线射频识别（RFID）
第1章 射频识别技术概论 本章重点：掌握射频识别技术的概念和基本原理；
了解射频识别技术的应用； 了解射频识别技术的现状和前景。 1.1 射频识别技术简介 1.2 射频识别技术的基本原理 1.3 射频识别技术的应用
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RFID的分类
半有源RFID，结合有源RFID和无源RFID的优势， 在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优 势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技 术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上 传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办 法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远 距离识别及上传数据。
1.1 射频识别技术简介
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射 频识别。 RFID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。
射频识别系统的组成: – 电子标签（Tag） – 阅读器 （Reader） – 天线 (Antenna)
行李包裹自动识别 非接触电子钥匙 集装箱自动分类管理
废品分类管理
仓库物品管理和分类 生产线自动化及在线检测 非接触度表
轮胎实时检测
现代化机场管理 现代化医院管理与监测 物流实时管理
资产管理登记
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RFID应用案例一：电子门票
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便携式数据采集系统
便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手 持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系 统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式 RFID系统的应用环境。 手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的 同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计 算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅 读器中，成批地向主计算机系统传输数据。
频率
HF
UHF
13.56 MHz 433 MHz
识读距离
~60 cm 50-100 m
对应标签 指向性
物理特性
无源
广
受环境影响 小
安全性较高
典型应用 场景
交通卡 门禁 图书馆 电子证照
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有源 中
距离远 可大量读取
医院病患 监护
读/写
无线通 信
最好
有
很好 最长 较高
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RFID技术优势
远距离读取方便快捷 数据容量大 体积小巧，形状多样 穿透性和无屏障阅读
数据可动态变更
RFID
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相同
物流 道路通行收费
RFID的分类
RFID按照能源的供给方式分为无源RFID（被动 式），有源RFID（主动式），以及半有源RFID。 无源RFID读写距离近，价格低，几乎无使用寿命 限制，但需要大功率读写装置；有源RFID可以提 供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更 高一些，适用于远距离读写的应用场合，有限使用 寿命，对读写装置依赖小。
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RFID系统框图
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现有四种识别技术
1.条形码 2.磁卡 3.IC卡 4.RFID卡
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RFID阅读器可被固定安装于 – 房间或仓库的出入口 – 城市或高速公路的车道上方及路侧 – 购物场所的收费处 – 等等
移动式和手持式的RFID阅读器也很常见
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RFID标签
RFID纸制标签
标签芯片
标签天线
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四种识别技术比较
条码
信息 载体
信息 读/写
量
性
读取 方式
保密 性
智能 化
抗干 扰能 力
寿命
成本
纸、塑料
CCD或
薄膜、金 小 只读 激光束 差 无 差 较短 最低
属表面
扫描
磁卡
磁性物质
一般
读/写
电磁转 换
一般
无
较差
短
低
IC卡
EEPROM
大
读/写
电擦除、 写入
最好
有
好
长 较高
RFID卡 EEPROM
大
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物流控制系统
在物流控制系统中，RFID阅读器分散布置在给定 的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相 连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物 体、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器 会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据 管理信息系统进行存储、分析和处理，以达到控 制物流的目的。
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射频识别系统的组成
— 电子标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个 标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对 象。 — 阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标 签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器。 — 天线（Antenna）：在标签和读写器间传递射频 信号。
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中国RFID的现状
—地区间发展不平衡
上海 由于政府的推动 在很多项目上得到日益广 泛的应用
北京 系统集成商很多，在全国范围内积极活动， 进行着很多项目
广州 智能卡的技术基础较强，产业密集，对卡技 术以外的RFID技术非常关注，大有后来者居 上的态势
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有源 大 短 高 远 高
无源 小 长 低 近 低
RFID标签
RFID标签几乎可以被安装到任何物体上， 这也是RFID成为物联网关键技术的原因之 一，如： •产品外包装 •仓库托盘 •机动车 •公司资产或人员 •服装、箱包等消费品 •人、畜或宠物
算机主机进行处理
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RFID的基本原理
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（Passive Tag，无源标签或被 动标签），或者由标签主动发送某一频率的信 号（ActiveTag，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。
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RFID标签
• RFID标签具有唯一标识 • RFID标签的中信息可擦写，也可只读标签。 • RFID标签的信息可实现分区储存，其内部数据可在出厂时设定，也可在
应用中被改写。 • RFID标签可擦写次数超过10万次。
体积 寿命 价格 识读距离 安全性
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RFID的分类
根据RFID系统完成的功能不同，可以把RFID系统分 成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、物流 控制系统和定位系统。
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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。
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定位系统
定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对 车辆、轮船等进行运行定位支持。
阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水 线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机 嵌入到操作环境的地表下面。 信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般 通过无线的方式(有的采用有线的方式)连接到主 信息管理系统。
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RFID应用案例二：新加坡国立图书馆
新加坡国立图书馆是目前世界上唯一一个完全采用RFID管 理的大型图书馆。 新加坡的每个公民都可以用其身份证 或驾驶证来国立图书馆借阅图书。在每本图书的后面都贴 有一个RFID标签，借阅者只需将图书带到自助借阅机前， 插入身份证或驾驶证，把图书正放到蓝色面板上即可完成 借阅过程。
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RFID阅读器
Bill of Lading Material Tracking
固定式阅读器
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手持式阅读器
RFID阅读器
RFID阅读器的功能包括 – 为标签提供能量（无源标签） – 建立双向的数据连接 – 清点标签，过滤清点结果 – 与后端业务系统交互 – 每秒能够读取100-300个标签数据
业余无线电 业务
UHF 840-845 MHz 920-925 MHz
~10 m (无源) ~100 m (有源)
无源/有源
窄
距离远 可大量读取 受金属影响大
物流 零售 城市交通管理
Microwave 2.4 GHz 5.8 GHz
~1 m (无源) ~50 m (有源)
无源/有源 更窄
可大量读取 与WLAN频率
安全性高 多标签同时识别 可重复使用
抗污染能力和恶劣环境 使用寿命长
1.2 射频识别技术的基本原理
阅读器 （Reader）
天线
标签（Tag）
3、阅读器 采集信息
并解码
1、阅读器通过天线发送出一定 频率的射频信号
2、当标签进入磁场时产生感应电 流从而获得能量；向阅读器发送
出自身编码等信息
计算机系统 4、阅读器将信息/数据送至计
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汽车收费站监控
以汽车收费站监控的例子说明。 RFID 系统由 Tag 芯片、 天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理
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RFID不同的工作频率所对应的应用场景
EAS(Electronic Article Surveillance)是一种设 置在需要控制物品出入门口的RFID技术。这种技 术的典型应用场合是商店、图书馆和数据中心等 地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品 时，EAS系统会发出警告。 典型的EAS系统一般由三部分组成： ① 附着在商品上的电子标签，电子传感器。 ② 电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入。 ③ 监视器，在出口形成一定区域的监视空间。
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行业应用
在行业应用方面，国外主要是零售业、制造业、政 府、医药、物流等行业广泛应用RFID技术
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未来的广阔应用领域
商场货物
图书馆书籍管理
POS机 停车场不停车收费和管理