李 琳

(鶴壁職業(yè)技術(shù)學院 電子信息工程學院，河南 鶴壁 458030)

基于射頻識別(RFID)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與應用研究

李 琳

(鶴壁職業(yè)技術(shù)學院 電子信息工程學院，河南 鶴壁 458030)

近年來，隨著信息技術(shù)的日趨成熟，基于人與物、物與物的物聯(lián)網(wǎng)通信得到了快速的發(fā)展和廣泛的應用。射頻識別又叫電子標簽，作為一種新興的非接觸性技術(shù)，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基石。本文在介紹了物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)RFID技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點介紹了基于 RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的組成及其工作原理，論述了RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用，展望了物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展方向及應用前景。

物聯(lián)網(wǎng)；射頻識別；RFID；電子標簽

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們已不能滿足于傳統(tǒng)的人與人的通信，而是追求更加便捷、更加智能、更加個性化、更加突破傳統(tǒng)的通信方式，在這大潮流的驅(qū)動下，物聯(lián)網(wǎng)應運而生，成為信息技術(shù)發(fā)展的新趨勢[1]。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的原理

物聯(lián)網(wǎng)這一概念最早是由麻省理工學院Ashton教授在1999年提出的，其核心思想是利用計算進程與物理進程的實時交互,使網(wǎng)絡延伸到物體之上,可以實現(xiàn)對物理系統(tǒng)的實時跟蹤。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)，是物理實體之間相互連接的網(wǎng)絡，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上借助無線射頻識別、激光、紅外感應、GPS等信息識別技術(shù)和傳感網(wǎng)絡實現(xiàn)對物體的自動識別和互聯(lián)共享，達到人與物之間、物與物之間隨時隨地通信以及智能化地管理與控制[2]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的組成

物聯(lián)網(wǎng)是利用網(wǎng)絡將各個實體相互連接起來的，涉及多種技術(shù)。典型的物聯(lián)網(wǎng)體系由感知部分、信息傳遞部分、應用層三部分組成[3]。

感知部分，即感知網(wǎng)絡、感知層，利用傳感器、射頻識別、智能卡等電子工具，將物體的各種數(shù)據(jù)和信息實時讀取出來，并將其傳遞給網(wǎng)絡層；信息傳遞部分，又叫網(wǎng)絡層、通信層，承擔整個物聯(lián)網(wǎng)中的信息傳輸，通過電纜、光纖、電磁波等方式在網(wǎng)絡中傳輸物體的數(shù)據(jù)和信息，目前所使用的移動通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，大大滿足了物聯(lián)網(wǎng)對信息傳遞的需求；應用層，通過網(wǎng)絡層獲取、傳輸從感知層采集到的數(shù)據(jù)信息，將信息儲存到數(shù)據(jù)中心，對數(shù)據(jù)進行分析處理，開發(fā)各種應用軟件，實現(xiàn)不同的智能化應用和服務，滿足不同的用戶需求。

在整個體系中，射頻識別技術(shù)，即RFID技術(shù)，是整個通信網(wǎng)絡中讓物體間能夠通信的關(guān)鍵技術(shù)。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)的原理

物聯(lián)網(wǎng)的精髓是感知，將采集到的數(shù)據(jù)信息進行協(xié)同處理、智能組網(wǎng)、信息服務，以達到控制指揮的目的。感知是物與物的相互連接；通信網(wǎng)是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡，是人與人的相互連接；而物聯(lián)網(wǎng)是聯(lián)接現(xiàn)實物理世界的網(wǎng)絡。

基于射頻識別(RFID)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)，通過對象名解析服務器和實體標記語言服務器、RFID、無線通信等技術(shù)對所有物體進行全方位的控制和管理，構(gòu)造一個實現(xiàn)全球物體信息實時共享的“物聯(lián)網(wǎng)”。

1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應用

物聯(lián)網(wǎng)的用途及其廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場照明管控、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。

2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)RFID

2.1 什么是RFID

RFID全稱為Radio Frequency Identification，即射頻識別技術(shù)，又叫電子標簽。

RFID是一種無線通信技術(shù)，通過射頻(頻率范圍在1～100 GHz的電磁波)傳播，利用讀寫裝置非接觸地掃描附著于物體上的電子標簽，讀取數(shù)據(jù)信息，并對信息進行相關(guān)的控制與管理，以自動識別與追蹤物體。RFID技術(shù)適用于短距離通信。

2.2 RFID的組成部分

RFID應用于各行各業(yè)，根據(jù)其應用不同，RFID的組成不盡相同，但基本都包含讀寫器、電子標簽、天線和數(shù)據(jù)存儲與處理四部分。

◆ 電子標簽：即射頻識別，或非接觸性IC卡，由耦合元件和芯片組成，存儲著RFID系統(tǒng)中真正的數(shù)據(jù)，自動或在外力作用下向讀寫器發(fā)送信息，是RFID系統(tǒng)的發(fā)射裝置。每個標簽具有唯一的ID號，附在物體上標識目標對象[4]。

◆ 讀寫器：讀寫器又叫閱讀器、應答器，讀取標簽信息或向電子標簽寫入信息，是RFID系統(tǒng)的接收裝置，完成與電子標簽的數(shù)據(jù)交換，是RFID系統(tǒng)中最重要的設備。

◆ 天線：在電子標簽和讀寫器之間傳遞射頻信號，完成信息的發(fā)送和接收，控制信息的獲取和通信。

◆ 數(shù)據(jù)存儲與處理：讀寫器通過天線裝置將從標簽讀取的數(shù)據(jù)信息解碼，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲與處理設備，進行相關(guān)的數(shù)據(jù)交換和管理控制。

2.3 RFID工作原理

RFID系統(tǒng)的基本工作原理其實很好理解，當系統(tǒng)開始工作時，讀寫器通過耦合元件即天線裝置發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當電子標簽進入讀寫器的工作磁場后，其內(nèi)置天線裝置產(chǎn)生感應電流，并通過感應電流獲取能量，在此能量的驅(qū)動下，附著在物體上的電子標簽將存儲在內(nèi)部的具有一定格式的數(shù)據(jù)信息通過天線，經(jīng)射頻信號傳遞給讀寫器，讀寫器接收到數(shù)據(jù)信息后，對其進行解調(diào)和編碼，再將信息傳送給后臺的數(shù)據(jù)存儲和處理系統(tǒng)進行相應的數(shù)據(jù)處理和控制，從而實現(xiàn)對物體的識別和一系列操作。

2.4 RFID的特點

RFID具有非接觸性、耐久性、穿透力強、讀取距離遠、讀寫速度快、可重復利用、保密性高、存儲容量大等特點[5]。正以不同的產(chǎn)品形式，越來越多地應用在物聯(lián)網(wǎng)的各個領(lǐng)域中。

3 RFID與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系及應用

3.1 RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

物聯(lián)網(wǎng)的精髓是感知，物體之間的感知是通過射頻識別技術(shù)實現(xiàn)的，因此，射頻識別技術(shù)RFID的應用是物聯(lián)網(wǎng)的核心。

RFID技術(shù)優(yōu)勢明顯，電子標簽中的信息可重復讀寫、識別性強、讀取速度快，使其利用效率大大提高，電子標簽中的信息格式唯一，貼上標簽的物體都變得獨一無二，物聯(lián)網(wǎng)中的“物”成為唯一，正因如此，RFID技術(shù)廣泛地應用于物品追蹤、實時監(jiān)控、車輛管理、智能家具、環(huán)境監(jiān)測等諸多物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域[6]，實現(xiàn)對物體的識別、控制、互聯(lián)、監(jiān)管。

3.2 基于RFID的物物互聯(lián)模式

基于RFID技術(shù)的物物互聯(lián)模式是通過RFID、智能傳感設備在物體之間建立連接，經(jīng)傳輸網(wǎng)絡，將信息傳遞到數(shù)據(jù)處理中心，形成人與物、物與物相連的智能網(wǎng)絡，實現(xiàn)全球物品信息實時共享的“Internet of Things”[1]。

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心，是物物互聯(lián)的關(guān)鍵?；谏漕l識別的物物互聯(lián)模式是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的有效方式，RFID系統(tǒng)能夠?qū)ξ锲愤M行自動識別和信息采集，通過附著在物品上的電子標鑒,在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上構(gòu)建所有參與流通的物品信息網(wǎng)絡,編碼解析與尋址系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)則負責對采集到的信息進行編碼處理、實時傳遞和反饋。信息處理系統(tǒng)負責對收集的信息進行智能化處理并發(fā)送相關(guān)指令。在該技術(shù)支撐下，嵌入電子標簽的物體在互聯(lián)網(wǎng)和中央信息系統(tǒng)的幫助下與其他特定物體進行信息交互和交流，從而將現(xiàn)實世界的物品進行標識和擬人化。物聯(lián)網(wǎng)的建立使人們能隨時 、隨地得到信息訪問和計算服務，對各個行業(yè)和人們的生活產(chǎn)生了深遠影響。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)是一門新學科，是一個高智能網(wǎng)絡，它是各種高新技術(shù)的綜合運用，其中射頻識別技術(shù)起關(guān)鍵作用，是實現(xiàn)物物互聯(lián)的基礎(chǔ)。本文介紹了基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的概念、組成、工作原理，重點分析了基于RFID的物物互聯(lián)模式。RFID技術(shù)因其諸多優(yōu)勢，得到了快速發(fā)展，我們應該積極研究各行業(yè) RFID 的應用情況，為物聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。盡管如此，物聯(lián)網(wǎng)還面臨很多問題，如信息標準化不完善、芯片制造成本高、信息處理平臺不規(guī)范、信息保密度低等。需要進一步加深對 RFID 技術(shù)的研究，真正實現(xiàn)全球智能化。

[1] Atzori L,Iera A,Giacomo M.The Internet of Things:a Survey[J].Computer Networks,2010,54(15):2787-2805.

[2] 劉錦.我國物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].企業(yè)經(jīng)濟,2013,4(2):114-117.

[3] 魏歌.不同物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的分層標準的研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展,2014,24(12):221-225.

[4] 余雷.基于RFID電子標簽的物聯(lián)網(wǎng)物流管理系統(tǒng)[J].微計算機信息，2006(2)：233-235.

[5] 喬永峰，曹美玲.射頻識別技術(shù)研究[J].工業(yè)控制計算機,2010,23(6):21-122.

[6] 羅春彬，彭龒，易彬.RFID技術(shù)發(fā)展與應用綜述[J].通信技術(shù),2009,12(42):112-114.

Study on the Development and Application of Internet of Things Based on RFID Technique

Li Lin

(SchoolofElectronicInformationEngineering,HebiPolytechnic,HebiHenan458030,China)

In recent years, with the rapid development of information technology, Internet of Things based on people and things, things and things are rapidly developed and widely used. Radio frequency identification, that is electronic tag, is the cornerstone of the Internet of things as a new non contact technology. Based on the introduction of the Internet and the key technology of RFID technology, it mainly introduces the components and working principle of Internet of things based on RFID technology, discusses the application of RFID technology in the Internet of things and makes the prospect of future development and application of the Internet of things.

Internet of Things(IOT); radio frequency identification; RFID; electronic tag

2016-09-27

李 琳(1984- )，女，河南鶴壁人，講師，工程碩士，研究方向：應用電子、通信工程。

1674- 4578(2016)06- 0038- 02

TP391.44

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