RFID 無線射頻技術

無線射頻識別 (Radio Frequency Identification) 系統是近年來非常熱門推廣 的一項討論與應用，也曾是2003 年 CENT (美國資訊科技第一大網站) 所評估具 有重大影響力的十大技術之一，其中目前廣泛被使用的技術之一即是「無線射頻 辨別」，它利用內建無線電的微小晶片儲存實體內資料訊息，此晶片通常稱為 RFID Tags，它可附著於所要辨識的物品上，透過讀取器 (Reader)以非接觸式的 方式處理，達到快速、且大量讀取tag 內的資訊，如圖 2-2 所示，由於 RFID 運 用非接觸無線識別，只要RFID Tag 與 RFID Reader 在一定的距離範圍內，便能 於無形中完成識別處理。

圖 2-2 RFID 系統運作架構圖 Reader Antenna

Rf 能量 讀寫資料

RFID Middleware &

RFID Application TCP/IP

RS232/RS485 USB

Tags

完整的RFID 系統，是由三個主要元件組成，分別為讀取器、電子標籤及相 關應用系統組成，以下將其組成的元件分述如下：

1. 讀取器 (Reader)：讀取器亦稱為辨識器、讀碼器，它們是用來讀取電子標籤，

使用射頻信號，所以不需要與電子標籤接觸即可讀取資料。並且分為只可讀 及可讀寫兩種。感應器會與電腦連接，將得到的資料傳送至系統上作辨識或 後續處理。

2. 電子標籤 (Tag)：標籤的形式種類繁多，目前以 64~256 bits 為主流，也有高 達數 k 至 1MB 容量的產品。視其使用者的需求可以製作成多種不同的型 式，例如與條碼標籤結合、嵌入塑膠卡片或直接置入物流箱等。另一方面，

依本身電源設計的不同又區分成兩類：

(1) 主動式 (Active Tag)：主動式 Tag 有電池供應充足的電力，所以資料通 訊距離較長，可重覆讀寫，記憶體容量大；缺點則是體積較大且需求更換電 池，價格昂貴，使用壽命較短。主要運用於醫療、軍事、運輸管理等。

(2) 被動式 (Passive Tag)：被動式 Tag 利用天線線圈收集電磁波產生運作時 所需的電力，優點是體積小、價格便宜、壽命長、不用電池；缺點則是只能 唯讀和資料通訊距離較短。主要的用途是儲存識別資料，常見的應用包含智 慧卡、防盜及門禁管理等 (邱瑩青，2007)。

3. 應用系統 (Application System)：電腦系統以有線或無線的方式連接 Reader，

以應用系統對於擷取或接收到Tag 的內部資料做相關的加值運用，變成有用 的資訊。

綜合上述，由於RFID 本身具有非接觸式感應及辨識的機制，且兩種形式的 RFID Tag 都帶有少部分的記憶容量，因此 Tag 可攜帶一些重要的環境或使用者 的資訊，另一方面，相關的應用系統例如：RFID Middleware 能負責處理應用系 統與各種RFID Reader 之間連接的問題，關係著是否可以正確取得 RFID Tag 的 資料，並有效地將資料到回傳給應用系統。由於這些元件的組成及相關特性，

RFID 確實適合在博物館的環境下，使學習者與環境進行資訊的交換。

RFID 系統的功能與工作頻率習習相關，它除了決定讀卡機可讀取到標籤的 (Microwave)

頻率 125KHz~135KHZ 14.56MHz

868MHz、

915MHz

2.45GHz、

工作頻率分為6 種，其各有特色及缺陷，如表 2-3 所示：

表 2-3 RFID 不同工作頻段的特性差異表 (高志中，2009；邱瑩青，2007)

工作頻域 工作頻段 讀取速度 感應方式 用途

30 kHz~299 kHz 低頻 慢 感應耦合 國際廣播

300 kHz~2999 kHz 中頻 慢 感應耦合 海事及航空 通訊 3MHz~29 MHz 高頻 中 感應耦合 民用電台

30MHz~299MHz 特高頻 中 感應耦合 FM 廣播、

電視播廣

300MHz~2999MHz 超高頻 快 反向散射耦合

行動電話、

微波爐

3GHz~29 GHz 極高頻 快 反向散射耦合

無線網路、人 造衛星通訊

若要密集到各展覽品之精確定位功能，讓行動載具能針對各展覽品提供正確 的導覽內容，則須利用採紅外線或其它識別技術作為感知定位技術。以紅外線定 位的方式有方向性的限制，使用者需在紅外線發射的小區域內才能進行定位，所 涵蓋的範圍很小，則需要大量的擺設成本相對提高。此外紅外線的發射與接收易 到到物體(燈光或螢光燈等)干擾且僅是單向發射，因此應用於博物館室內定位之 發展性較為不佳 (林景頎，2006)。Wi-Fi 網路傳輸速度快，但距離短，目前多半 用於室內環境中，提供使用者平穩無線上網通訊，其主要缺點，在於被追蹤的物 品本身也要支援相關的設備(如 802.11 規格的網路卡)，故在用電量有限或小型的 追蹤物上面是較難達成的 (楊智超，2006)。使用超音波進行定位其精確度可達 30 公分以內，但無法穿透障礙物，故當室內環境較複雜時，需要設置較多的參 考點與超音波發射器才能進行感知服務，如此將花費較多的建置時間與成本，較 不適用於室內定位之應用 (張榮輝，2008)。超寬頻是位於 WiFi 與藍芽世代之間

的無線技術，具有高速傳輸速度(100Mbps)，但截自目前為止，超寬頻的規格仍 未有統一標準，且在技術上的瓶頸可能與其他的通訊技術互動干擾，傳輸距離不 夠，價格成本昂貴，故並未普及使用。屬於自動辨識系統之一的RFID 較其他定 位技術省電，標籤體積小隱藏性佳，快速非接觸式讀取資料，儲存大量實體資料，

所以在博物館中以RFID 作為位置感知技術是良好的選擇。

二、RFID 相關應用領域

RFID 利用無線電波傳送識別資料的技術並不是二十一世紀的新發明，英國 軍方已於第二次世界大戰期間所發展，應用在敵我辨識，至今仍持續使用在國防 軍事上，但早期由於RFID 的技術障礙、成本問題等因素，發展並不普及，一直 到90 年代後期至迄今，才被廣泛運用於各個領域。然而，掀起 RFID 大量化應 用熱潮的主力，主要是全球最大零售系統企業 Wal-Mart 在芝加哥舉行的展覽會 議上，宣佈和要求前100 大的供應商從 2005 年起須全面使用 RFID Tags，所以 企業和各個領域都將隨著科技逐步轉化條碼進入RFID 時代。

由 ABI 調查報告顯示，如圖 2-3 所示，2009 年 RFID 全球市場的產值規模 達55 億美元，將於 2014 年攀升至 92.02 億元，大幅超越其它自動辨識技術的成 長率，且年複合成長率為10%。在軟體與服務方面成長不如預期，硬體成為 RFID 全球產業發展的核心，市場產值主要來自於標籤，未來二年將以HF 應用為主。

圖 2-3 2008－2014 年 RFID 的產值分析圖 (李雅妮，2009) 資源來源：ABI Research 2009 Q1，資策會整理

在這一年來，國內RFID 業者面對金融海嘯，亦有高達八成五的業者受到衝 擊，在各項因素中，尤以面臨客戶預算縮減為關鍵要素；也有四成以上的業者感 受到客戶在RFID 的投資決策過程中需要更多的時間考慮和產生猶豫的現象，如 圖2-4 所示：

圖 2-4 金融海嘯對國內 RFID 業者之影響因素 (李雅妮，2009) 資料來源：資策會RFID 產業調查，2009

RFID 產業逐漸走出金融海嘯，其導入範圍逐年擴大，以下以實例介紹 RFID 相關領域的應用方式與或情境。在醫療照護上，當病人進行手術流程階段，需要 經過許多單位之檢查與紀錄，因此，藉由病人院報到後，便能將病人資料與RFID 資料進行整合，國泰綜合醫院為了提昇醫療品質和重視病人安全，採用主動式 RFID 技術導入手術室，建置一套「開刀房手術病人前進管制系統」，整合所有 手術前、術中、術後的資源，進而控管整個手術的循序性流程。如此一來，醫療 提供者能有效的運用醫療資料，使用手術室利用率更趨於完善，亦能促進跨單位 間溝通，對於病人的安全性有明確的效益 (RFID 應用推動辦公室，2009)。

在校園應用的例子不勝枚舉，醒吾技術學院打破教學藩籬，採用海鷹實業的 RFID 語言口試聽力測驗機，並導入該校之應用外語系，此測驗機能整合學生的 資料，利用學生證內嵌RFID Tag，就可使用語言口試機進行測試。學生能自由 選擇題庫，且善用RFID 讀取特性，讓答應能依時間做歸檔，大幅減低閱卷困擾。

此外，學生可利用主機上的USB 介面，將考試內容和資料隨身帶走，對學校而 言，可整合出勤資料，在教學管理上更為容易。未來視聽教室將結合該裝置與電 腦教室的功能，對於校園資源的使用率能大幅提昇 (Enjoy RFID technology，

2009)。另一個案件，成功大學資訊工程系主任鄭憲宗，發表「無線射頻標籤應 用於多重障礙學童」的成果，此手錶狀裝置的系統內建溫度感應器和識別碼，擁 有多項服務功能，如：體溫異常管理、危險區域管理、行動障礙協助和上下學的 追蹤，可視需求調整。多重障礙學童配戴裝置後，在如廁所需要協助，能啟動裝 置的求救鈕，告知校方人員前來支援；一般學童配帶後，只要在系統感應區域內，

學校可確實掌握學生行蹤，即使進入危險區域，感應裝置亦會主動通知管理單位 或家長。目前H1N1 新型流感帶來恐慌，這項裝置能隨時測量學生的體溫，萬一 有發生變化，可即時通知校護進行處理 (Enjoy RFID technology，2009)。

在休閒娛樂方面，隨著觀光旅遊產業的多元化、科技化的發展，博奕娛樂 事業(Gambling Industry)對於經營者是一項挑戰，因為在賭場需面對各式各樣的 賭客，如何有效監管賭場秩序，又能讓賭客玩的興趣且不讓詐騙份子得逞，現在 遠近馳名的澳門或美國內華達州等賭場，正採用RFID 技術來確保賭場的運作能 力。這套智慧型賭桌管理系統結合賭桌管理軟體、RFID 智慧籌碼，紅利積點機 制與影像結合識別卡，這樣賭桌上發生的一切就會被追蹤記錄。透過這套系統，

賭場上可杜絕內部詐欺或偽造，對賭場管理者而言，可以更即時監督現場及精確 了解當日的現今流量控管 (RFID 應用推動辦公室，2008)。RFID 在博物館的應 用也陸續展開，丹麥的自然歷史博物館將其應用於互動展示，國內的故宮博物院 及歷史博物館也透過數位典藏國家型研究運用於無線導覽系統。2005 年日本愛 知萬國博覽會之入場票卡管制便是採用RFID 系統 (邊國維、徐端杰與謝淑瑜，

2007)。

然而，在博物館界的應用仍在起步階段，實務方面，目前主要用於博物館

然而，在博物館界的應用仍在起步階段，實務方面，目前主要用於博物館