在中國科技館新館信息化建設中，選用無源超高頻RFID建立了一套較完整的RFID應用系統。它以觀眾手中的一張RFID門票為基礎，涵蓋了教育、服務、管理等多方面的應用。

　　本文重點介紹中國科技館新館電子門票的相關技術及中國科技館在選用此門票過程中的思考與研究，望與同行共同探討。

      一、RFID電子票務系統

　　RFID（Radio Frequency Identification）是無線射頻識別技術的簡稱，常被稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等等。是利用射頻信號通過空間耦合實現非接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術，是自動識別技術在無線電技術方面的具體應用和發展，被視為本世紀最重要的信息技術之一，近年來在各領域顯示出了大規模發展的態勢。

　　RFID系統由讀寫器及天線和標簽兩部分構成，我們用的RFID門票即為標簽的一種表現形式。RFID標簽如果按頻段分類，可分為低頻、高頻、超高頻和微波標簽，相應的典型頻段分別為125KHz、13.56MHz、923.5MHz和2.45GHz；如果按數據傳輸的形式分類，可分為主動式和被動式兩種標簽，主動式即為有源標簽，典型的頻段為2.45GHz，被動式為無源或半無源標簽，頻段包括低頻、高頻和超高頻；如果按標簽內是否有電池分類，可分為無源、半無源和有源三種標簽，無源標簽的狀態激活和數據傳輸的能量全部來自讀寫器，所以也叫被動式標簽，半無源標簽內的電池只起到激活標簽的作用，并不給數據傳輸提供能量，而有源標簽則與無源的正好相反，所以也叫主動式標簽。

　　電子門票是一種將智能芯片和天線嵌入紙質門票或PVC卡等介質中，用于快捷檢票/驗票并能實現對持票人查詢管理的新型門票。其核心是采用RFID射頻識別技術、具有一定存儲容量的芯片，將這種芯片和特制的天線連接在一起就構成了常說的電子標簽。將電子標簽封裝在特定的票卡中，即構成了電子門票。

　　電子票務系統是一個網絡構架系統，由以下幾個子系統組成：

　　售票系統：零售票、團體票、會員卡、免費票、預打票等制票模塊，退換票、結賬統計和查詢等管理模塊，自助售票系統；

　　檢票系統：條碼及RFID自助式的通道檢票、條碼及RFID無線手持機檢票；

　　后臺管理系統：用戶權限管理，售檢票數據查詢，在館人數實時監控，自動財務報表，票種設置、檢票通道設置、影院場次設置、卡務管理等系統參數維護；

　　網絡平臺：票務系統的信息傳輸由無線和有線局域網共同組成的專網完成。

　　電子票務系統的優勢在于：安全防偽、實時數據交換、自動結算統計、門票功能的拓展性強并可實現觀眾自助售檢票。在科技館中，電子門票更凸現其自身的功能優勢和高科技特點，更好的為觀眾提供個性化的服務，并可以輕松地與展品很好的結合，不但增強了展品的互動性、趣味性，并能實現客觀的展項評估、觀眾調查分析等業務功能。

二、電子門票是否回收？

　　當前社會上的RFID電子票（卡）普遍應用于公共交通領域、臨時展會、演唱會、餐飲業、大廈門禁等方面，在各個行業中的使用方式和表現形式都不盡相同。RFID交通卡為城市公交以及相關行業建立了功能強大的一卡通金融系統，展現了其安全便捷的特性，與電子身份證、大廈門禁等系統類似，它們均采用了以PVC卡式封裝并具有加密處理器芯片的CPU卡，可以重復使用、循環使用；高速鐵路系統利用電子票提高了客票防偽的水平，無論在售票或檢票環節，都能很好的防止假票的出現，與演唱會、體育比賽等門票類似，均采用了紙質封裝的一次性門票，降低了電子票的消耗成本和PVC卡帶來的環境污染。

　　科技館的電子門票如果采用循環使用的管理方式，雖然門票的消耗成本降低了，但管理成本有增無減，在日常維護中增加了門票的存儲、回收、消毒、清潔、重寫數據等多個環節。根據統計分析，科技館在每年的寒暑假、十一、五一等參觀高峰均會出現售檢票壓力，即使在周六、日也經常會出現場館飽和、售檢票排大隊的狀況。如果科技館的門票需要回收，會跟地鐵的客票回收出現完全不同的狀況。因為在科技館，觀眾參觀和離場的時間大多比較集中，會出現大量觀眾排隊購票、排隊離場的現象，管理不當還會頻繁出現觀眾糾紛。電子票務系統的首要任務就是為觀眾提供便捷、多渠道的售檢票服務，體現人性化、個性化的宗旨，回收環節反而使電子票相對于傳統紙票的優勢大大降低。

　　如果采用一次性門票的管理方式，首要的問題就是電子票的消耗成本。門票只有采用紙質封裝，并選擇不帶加密機制的無源RFID才能滿足低成本的需求，有源標簽和無源CPU卡雖然在性能上遠超無源RFID，但是單價卻是它的幾十倍。無源RFID紙票具有如下優點：

　　1.可以在門票上打印展館、場次、日期、票號、金額等信息；

　　2.紙質門票和銅質天線均可自然降解，滿足環保門票的要求；

　　3.實現了門票電子化和自動化，為觀眾服務和統計管理提供便捷；

　　4.低成本的電子門票不用回收，觀眾可以收藏留念。

三、超高頻與高頻RFID應用對比

　　電子門票根據RFID頻段不同，分為兩類：13.56MHz高頻電子票務系統、923.5MHz超高頻電子票務系統。按芯片的級別和價格來分的話，高頻票分為：無加密機制的存儲卡、邏輯加密卡和具有加密運算處理器的CPU卡三種；超高頻票分為：無加密機制的存儲卡和具有全球唯一ID號的UID卡兩種。

　　無論是高頻、超高頻電子門票，如果采用同樣級別的低成本芯片、紙質門票的封裝形式，二者的應用成熟度是相當的，芯片價格也是最低的。由于超高頻RFID長期應用于物流行業，需求量非常大，芯片的成本反而比高頻的較低。高頻RFID受到讀寫距離的限制，只能面向一些非接觸卡類的簡單應用，而超高頻RFID技術經過多年的研究發展，表現出的潛力很大，應用領域越來越廣。

　　目前社會上成熟應用的高頻RFID非接觸卡，多數使用了高成本的邏輯加密芯片或CPU卡，并采用PVC卡片封裝的形式，從用戶的信息安全和卡片本身的耐損度上都得到了一定的保證，但這種卡片的高成本和不可降解無法滿足一次性門票的基本需求。

四、超高頻與高頻電子門票基本性能對比

　　高頻與超高頻RFID基本性能的比較如下表所示：    

五、超高頻與高頻電子門票價格對比

　　由于超高頻系統的特性，RFID標簽芯片的大小要小于高頻標簽芯片的大小，單個芯片使用決定著標簽成本的硅晶元也要小，因此超高頻RFID標簽的成本要低于高頻標簽的成本。另一方面，超高頻無源RFID標簽目前多為一次性使用，因此消耗量要大于高頻RFID標簽，這個原因也降低了超高頻RFID標簽的成本。

　　對于門票系統來講，門票成本包含標簽、層合、紙張、印刷的成本。在其他三方面，超高頻與高頻系統均相同，標簽的成本直接影響門票的價格。因此，在門票價格方面，超高頻系統有著很強的優勢。

　　科技館現館的測試電子票系統采用了13.56MHz的高頻RFID門票，芯片采用了低成本、低安全加密級別的產品，封裝形式是滿足環保要求的可降解的紙質門票，經過4色印刷后，最終的批量單價為2.7元。

　　新館的測試電子票系統擬采用923.5MHz的超高頻RFID門票，芯片同樣是低成本、低安全加密級別的產品，紙質封裝并經過4色印刷，最終的百萬級批量單價為1.7元。

六、超高頻與高頻電子門票應用效果對比

　　RFID門票系統，通過現館的高頻門票測試和新館的超高頻門票測試，兩種頻段的RFID門票在售、檢票過程中的表現都很穩定，都能夠達到非接觸式電子門票的基本要求。基本性能對比如表2所示：

　　檢票速度

　　超高頻RFID系統的工作頻率在920－925MHz，高頻系統的工作頻率在13.56MHz，因此超頻系統的載波頻率是高頻系統載波頻率的68倍左右，超高頻系統的傳輸速率也就是高頻系統的68倍。在電子門票系統的應用中，檢票速度超高頻系統比高頻系統具有很大的優勢。

　　門票讀取范圍

　　超高頻RFID系統的應用范圍一般在0－10米可調，根據不同的設備和標簽配合讀取范圍都有差異。高頻RFID系統一般應用在0－10厘米的距離。超高頻系統與高頻系統相比，讀取范圍大、可調精度高。

　　超高頻系統針對遠、近讀取的不同應用，專門設計出遠場、近場的天線相配合。配合遠場天線應用，讀取可達數米；配合近場天線讀取在0－1米可微調，微調精度達到厘米級別。同時，讀寫器天線的輸出功率可調，配合遠、近場天線精確控制讀取范圍。

　　針對電子門票系統，超高頻RFID可以滿足售、檢票的應用：

　　在售票環節，超高頻系統的打印機可以控制讀取距離為1cm，從而有效控制對整卷RFID門票的寫入操作。這種應用在沃爾瑪和麥德龍的供應商提供的商品標簽上已經擁有超級使用量。

　　在檢票環節，檢票通道內的RFID設備，配合標簽的近場天線，實現了0－30cm識讀范圍，精度為厘米級可調。手持檢票設備可以達到0－1米的識讀范圍，精度為厘米級可調。

　　防偽性能

　　超高頻RFID系統的電子標簽芯片的內部存儲空間一般由以下幾部分組成：TID、USER MEM0RY、UID。

　　其中TID為tag ID，用于RFID標簽防碰撞時的標簽區分，廠商將這部分空間不對最終用戶開放。

　　USER MEM0RY是對用戶開放的空間，用于用戶存儲數據。

　　UID是標簽的唯一ID號，芯片出廠時，每個標簽的ID號都不相同，因此UID是該標簽在世界上的唯一的ID號碼，不可改寫，只可讀取，UID具有唯一性。

　　超高頻RFID系統的防偽是根據標簽的UID，配合加密算法，將加密后的MAC值存儲于該芯片內。在驗證真偽環節，系統讀出MAC，并利用本系統密鑰解密，得出標簽的UID對照讀出標簽的UID判斷真偽。利用UID和加密雙重防偽，超高頻系統具有較強的防偽性能。

　　雖然高頻系統以防偽功能著稱，大范圍的應用于金融、消費等行業。而在門票系統中，從防偽需求來看，并沒有必要達到金融行業同等水平，超高頻系統的防偽性能完全可以滿足需求。

七、超高頻與高頻電子門票應用擴展對比

　　在科技館新館的電子門票系統中，門票除了自身的基本功能之外，還需要滿足觀眾用此唯一身份的標簽完成館內多種RFID應用，應用范圍包括近距離刷卡操作和遠距離的被動識別。RFID門票的遠距離應用包括：展區內的觀眾流量監控、展項受歡迎度的客觀評估、觀眾參觀瀏覽的行跡追溯，由于高頻RFID受到只能近距離讀寫的限制，所以只有超高頻RFID系統才能同時滿足近、遠距離讀寫的需求。

八、觀眾流量高峰期的測試結果

　　2009年“五一”期間，在中國科技館舊館對超高頻RFID門票系統測試的結果：

　　共售出門票4700張；

　　在售票過程中，平均出票時間為2.5秒；

　　在檢票過程中，平均檢票時間為1秒；

　　問題門票為15張，壞票率約為3%。

　　經過觀眾流量高峰期的壓力測試，超高頻與高頻電子門票系統對比結果：

　　超高頻電子門票的售票速度更快，比高頻系統的售票時間快約1倍；

　　由于在打印機上加了自動切刀，售到觀眾手中的是單張票，省去在檢票口手動分隔多張門票過程，加快了檢票速度；

　　超高頻檢票通道的門票識別區域更大，方便觀眾刷票，可以省去工作人員輔助刷票的過程，實現了自助檢票。

九、電子門票系統的優勢

　　傳統紙票在科技館業務拓展以及日常管理中存在的主要的問題：

　　1.傳統紙質門票無法在售票過程中實時統計數據，在新館多窗口售票的情況下，不能承擔影院售票的任務；

　　2.人工結算、數據統計的工作量很大，在觀眾參觀高峰時很難保證業務報表的準確度；

　　3.無法實時統計觀眾在館內的密集度；

　　4.紙質門票在館內應用的拓展性很小；

　　5.業務系統、管理系統彼此孤立，信息化程度參差不齊，公共數據共享困難，存在信息孤島。

　　針對傳統紙票存在的問題，超高頻RFID票務系統創建平臺化應用的解決方案，整合人工及自助售檢票、科普教育、流量密度、觀眾研究、展項評估等應用以及日常管理，有效的解決了傳統紙票存在的問題。電子門票系統的個性化因素能更好的體現以人為本的服務理念，提升服務水平，提高管理能力。電子門票系統作為RFID技術在科技館中應用的基礎和平臺，有利于改善科技館的信息化水平，帶動行業的整體進步。RFID技術在科技館中的應用形式有利于發揮科普展館的資源優勢，展示高新技術、創新應用，切實提高全民科學文化素養。