基于rfid的物聯(lián)網技術的應用

1、<p>　　基于RFID的物聯(lián)網技術的應用</p><p>　　【摘要】本文介紹了物聯(lián)網技術的概念、發(fā)展狀況以及幾個行業(yè)內的熱點運用 ，描述了物聯(lián)網技術的實現方式和應用優(yōu)勢。介紹物聯(lián)網系統(tǒng)體系架構和RFID技術工作原理，分析物聯(lián)網結構特點，在RFID信息采集技術的基礎上，給出一個基于RFID的物聯(lián)網系統(tǒng)架構，為物聯(lián)網應用提供一種綜合、可靠的解決方案。 </p><p>　　【關鍵

2、詞】射頻識別;物聯(lián)網;電子標簽 </p><p>　　中圖分類號：F407.63 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　一、物聯(lián)網基本原理與RFID技術 </p><p>　　物聯(lián)網是在計算機互聯(lián)網的基礎上,利用射頻自動識別(RFID, radio frequency identification)、無線數據通信等技術,構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“In

3、ternetofThings”,其核心技術之一就是RFID技術。在這個網絡中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預。其實質是利用RFID技術,通過計算機互聯(lián)網實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。而RFID,正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在“物聯(lián)網”的構想中,RFID標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息,通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng),實現物品(商品)的識別,進而通過開放性的計算機網絡實現信息

4、交換和共享,實現對物品的“透明”管理。 </p><p>　　1物聯(lián)網組成及其工作原理 </p><p>　　1·1物聯(lián)網的由來 </p><p>　　如互聯(lián)網可以把世界上不同角落的人緊密地聯(lián)系在一起一樣,采用RFID技術的Internet也可以把世界上所有物品聯(lián)系在一起,而且彼此之間可以互相“交流”,從而組成一個全球性實物相互聯(lián)系的“物聯(lián)網”。 <

5、/p><p>　　1·2物聯(lián)網的組成 </p><p>　　典型的物聯(lián)網由三大部分組成,即RFID系統(tǒng)、中間件Savant系統(tǒng)和Internet系統(tǒng),如圖1所示。其中RFID系統(tǒng)主要包括RFID電子標簽(tag)、閱讀器( reader)及數據交換和管理系統(tǒng)(processor)軟件;中間件savant系統(tǒng)由Savant服務器、ONS(objectnaming service)服務器

6、、PML(physi-calmarkup language)服務器及相應的數據軟件等組成; Internet系統(tǒng)通常由計算機系統(tǒng)和網絡服務器等組成。 </p><p><b>　　1·3工作原理 </b></p><p>　　物聯(lián)網系統(tǒng)中的RFID閱讀器可控制射頻模塊向電子標簽發(fā)射讀取信號,并接收標簽的應答信號,同時可對電子標簽的對象標識信息進行解碼,從而將

7、對象標識信息連帶電子標簽上的其他相關信息傳輸到Savant系統(tǒng)以供處理。通常其工作頻段和電子標簽上頻率是一致的。在如圖1所示的物聯(lián)網系統(tǒng)中,閱讀器在接收到來自電子標簽的載波信息,并對接收信號進行解調和解碼后,會將其信息送至計算機中的中間件Sa-vant系統(tǒng)軟件進行處理,處理后傳送到Interne,t然后再在Internet上利用ONS找到這個物品信息所存儲的位置,由ONS給Savant系統(tǒng)指明存儲這個物品的有關信息的服務器,并將這個文件

8、中的關于這個物品的信息傳遞過來。 </p><p>　　2RF1D系統(tǒng)工作原理 </p><p><b>　　2·1系統(tǒng)組成 </b></p><p>　　由于應用不同,RFID系統(tǒng)的組成會各有不同,但基本上都由電子標簽、閱讀器和數據交換與管理系統(tǒng)三大部分組成。電子標簽,由耦合元件及芯片組成,其中包含帶加密邏輯。 </p>

9、<p><b>　　2·2工作原理 </b></p><p>　　RFID是一種高級的自動識別技術,利用它通過無線射頻方式進行非接觸式的全雙工數據通信,以對實物目標加以識別。RFID標簽由芯片和天線組成,每個標簽具有惟一的產品電子碼。RFID系統(tǒng)可以在無線電收發(fā)器與傳感器收發(fā)器(含有標簽,又稱RFID收發(fā)器)之間傳送數據。RFID系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。 </

10、p><p>　　RFID系統(tǒng)工作時,先由閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號,當RFID標簽進入閱讀器的工作場時,其天線產生感應電流,從而使RFID標簽獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送自身的編碼等信息。對于無源系統(tǒng),閱讀器通過耦合元件(無線電收發(fā)器)發(fā)送出一定頻率的射頻信號,當標簽進入該區(qū)域時通過耦合元件從中獲得能量以驅動后級芯片與閱讀器進行通信。閱讀器讀取標簽的自身編碼等信息并解碼后送至數據交換、管理系統(tǒng)(計算機系統(tǒng))

11、處理。而對于有源系統(tǒng),標簽進入閱讀器工作區(qū)域后,由自身內嵌的電池為后級芯片供電以完成與閱讀器間的相應通信過程。 </p><p>　　3RF1D電子標簽標準 </p><p>　　國際上現在有兩家權威的RFID電子標簽標準研究機構,代表著RFID電子標簽標準的發(fā)展力向。一個是1999年成立總部設在美國麻省理工學院的自動ID中心,另一個是日本2003午3月成立的泛在ID中心,上述兩個中心所推

12、出的標準化規(guī)格有一些差別。我國電子標簽RFID技術的生產和應用領域僅有一些行業(yè)標準、各廠家自主開發(fā)的射頻標簽產品在容量、信息格式等方面不一致、不兼容。因此,我國應盡快制定出具有我國自主知識產權的“電子標簽”國家標準,同時和目前國際的相關標準互通兼容,以促進中國的“電子標簽”發(fā)展的標準化和規(guī)范化。 </p><p>　　二、物聯(lián)網技術的開發(fā)應用及未來發(fā)展 </p><p>　　基于RFID標

13、簽對物體的惟一標識性,引發(fā)了人們對基于RFID技術的應用進行研究的熱潮。物聯(lián)網是當前RFID應用研究的熱點。而作為條形碼的無線版本,RFID技術有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、數據可以加密、存儲信息更改自如等優(yōu)點,也可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作方便快捷。伊拉克戰(zhàn)爭中,美軍利用物聯(lián)網技術建置的可視化后勤化網絡,使美軍的后勤補給能力變得前所未有的強大。美軍將RFID標簽貼于倉庫內的托盤、包裝箱或

14、元件上,標簽內包含元件規(guī)格、序列號等信息,當物資 </p><p>　　通過安裝在預置地點的RFID識讀器時,便可以完成庫存信息的自動盤點,無線局域網將數據傳輸到后臺管理信息系統(tǒng)中共享,指揮中心便能夠得到實時的物資儲存信息。整個過程不再需要保管員使用手持條形碼掃描器對倉儲物資進行逐個掃描,大大加快物資在物流供應鏈中的流通速度,減少了人工操作失誤,降低管理成本,同時美軍可以輕松掌握所有后勤補給的實時信息。英軍也利用

15、這個網絡,讓高達90%的后勤物資能夠有效率地運抵前線。 </p><p>　　基于RFID技術的物聯(lián)網,利用RFID、天線數據通訊等技術,構造了一個實現全球物品信息實時共享的“Internet ofThings”。通過給所有物品貼上RFID標鑒,在現有互聯(lián)網基礎上構建所有參與流通的物品信息網絡,在這個物品信息網絡系統(tǒng)中存在著異構的成分導致了系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)無法實現有效的交互,因此系統(tǒng)的各部分之間能否彼此有機地和協(xié)

16、調地工作,以發(fā)揮整體效益,達到整體優(yōu)化的異構系統(tǒng)集成的相關技術也將取得長足發(fā)展,其中,最吸引人的人工智能領域中關于agent交互方面的研究理論的研究工作定會取得突飛猛進的發(fā)展,這對于整個社會的信息化建設都具有十分重要的意義。物聯(lián)網的建立使人們生活中可隨時、隨地得到信息訪問和計算服務,將對生產制造、銷售、運輸、使用、回收等物品流通的各個環(huán)節(jié),以及政府、企業(yè)和個人行為帶來深刻影響。 </p><p>　　今年美國總統(tǒng)

17、奧巴馬就職以后,在他和工商領袖舉行的圓桌會議上,“智慧地球”的概念被提出,其中包括美國要形成智慧型基礎設施“物聯(lián)網”,其被美國人認為是振興經濟、確立競爭優(yōu)勢的關鍵戰(zhàn)略。2009年8月7日,溫家寶總理在無錫調研時指出“在傳感網發(fā)展中,要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術”,“在國家重大科技專項中,加快推進傳感網發(fā)展”,“盡快建立中國的傳感信息中心,或者叫‘感知中國’中心”。通過物聯(lián)網,世界上任何物品都可以隨時隨地按需被標識、追蹤和監(jiān)控。物

18、聯(lián)網被視為繼Internet后IT業(yè)的又一次革命。 </p><p><b>　　亟待解決的問題 </b></p><p><b>　　1標準問題 </b></p><p>　　物聯(lián)網將給我們的生活帶來一個更加舒適、便捷、安全的時代,但目前物聯(lián)網還有一些瓶頸問題亟待解決,其中之一就是技術標準。由于各國存在不同的標準,因此需

19、要加強國家之間的合作,解決異構標準的集成問題。 </p><p><b>　　2價格問題 </b></p><p>　　除上述標準統(tǒng)一的問題外,物聯(lián)網在商業(yè)應用方面業(yè)務模式還不是很明朗。另外,目前生產物聯(lián)網所需的芯片等組件的費用也比較高,把所有物品都植入識別芯片這一點現在看來還不太現實。 </p><p><b>　　3安全問題 &l

20、t;/b></p><p>　　還有一個難題是如何實現數據安全與隱私保護,在物聯(lián)網中,由于物體之間的聯(lián)系更緊密,甚至物體和人也被連接起來,因此大量的數據及用戶隱私如何得到保護,就成為亟待解決的問題。沒有可靠安全機制,對于只讀標簽中的數據信息無法進行很好的保密,對于可讀可寫標簽,還存在電子標簽上的信息被惡意更改的隱患。如果電子標簽中的信息被竊取甚至惡意更改,將帶來無法估量的損失。而解決這些安全問題的唯一途徑就

21、是研究RFID標簽加密技術。加密技術可用來防止未授權的窺探者取得或篡改電子標簽信息,但目前只有少數RFID芯片能夠處理壓入加密鑰等較復雜的工作。從國家安全的高度考慮,應該積極發(fā)展自己的RFID加密技術,而不能坐等別人研制相關的加密技術。 </p><p>　　4數據管理平臺問題 </p><p>　　一旦物聯(lián)網技術真正投入實用,如何有效管理應用物聯(lián)網技術帶來的巨大數據,才能使數以億計的各類

22、物品的實時動態(tài)管理變得可能。為此,需要建立這樣的數據管理平臺,它包括后端數據庫,應用程序以及正確的分析能力來處理由RFID系統(tǒng)生成的大量數據。該平臺應具有能實現多個用戶共同使用,以及所有識別系統(tǒng)都能使用的通用語言; RFID讀取器和后臺的信息支撐系統(tǒng)、認證系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和每個環(huán)節(jié)的信息系統(tǒng)必須具備規(guī)格統(tǒng)一的公共標準接口。該平臺在使用時應該設定不同用戶所具有的相應訪問權限,并且能實現信息通訊的加密。該平臺要能適應大通信量的讀取支持,能同時

23、支持成千上萬的電子標簽識別,并進行驗證。 </p><p><b>　　5產業(yè)鏈發(fā)展問題 </b></p><p>　　也有業(yè)內人士分析,面向普通用戶的物聯(lián)網,短期內仍然只會是一個“概念”,在技術發(fā)展、商業(yè)模式、利益博弈等諸多問題的限制下,它絕大部分的業(yè)務仍然會是數據采集應用的擴展,難以實現更加“智能”,很難實現“物與物對話”的“真正物聯(lián)網”。物聯(lián)網的發(fā)展還需要產業(yè)鏈

24、的共同努力。目前,物聯(lián)網需要的自動控制、信息傳感、射頻識別等上游技術和產業(yè)都早已成熟或基本成熟,而下游的應用也已廣泛存在。實現上下游產業(yè)的聯(lián)動,跨專業(yè)的聯(lián)動,還需包括移動運營商在內的產業(yè)鏈企業(yè)形成產業(yè)聯(lián)盟,共同推動物聯(lián)網發(fā)展。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　物聯(lián)網作為一個智能項目,世界各國都極為重視。相信當“物聯(lián)網”的構想成為現實的

25、時候,世界上的萬事萬物無論何時、何地都能夠彼此相關、互相“交流”,整個世界的面貌就會為之煥然一新。更重要的是“物聯(lián)網”將給人類與事物之間的關系帶來深刻的變化,人們從許多簡單而枯燥的勞動中解脫出來,并賦予人類更大的力量,去探索和開發(fā)“物的世界”。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　[1] LANDT J. The History o

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