深圳供電局有限公司 辛 拓 李 飛 陳法池

近些年來隨著信息化進(jìn)程的加快，物聯(lián)網(wǎng)得以快速發(fā)展，且成為我國政府大力發(fā)展和重視的一個行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)、物品有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了物與物之間的網(wǎng)絡(luò)連接，對當(dāng)前形式的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了升級。在物聯(lián)網(wǎng)中射頻識別射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、GPS技術(shù)、激光探測器等眾多技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用，這些技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)了對物聯(lián)網(wǎng)中各種信息的采集、傳送，并實(shí)現(xiàn)了對相關(guān)信息的定位、跟蹤、識別等。而物聯(lián)網(wǎng)要想實(shí)現(xiàn)這些還需要用到傳感器網(wǎng)。為了更好的發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，我國上世紀(jì)末就有專業(yè)機(jī)構(gòu)開始對傳感器網(wǎng)進(jìn)行了研究，且傳感器網(wǎng)被列入我國中長期發(fā)展規(guī)劃進(jìn)程中。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展

1.1 試驗(yàn)管理方案現(xiàn)狀分析

隨著信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，大型分布式信息系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，而隨著信息化進(jìn)程的進(jìn)一步加快和擴(kuò)展，演示驗(yàn)證技術(shù)也得到了快速發(fā)展，并成為各種信息系統(tǒng)研發(fā)中經(jīng)常采用的技術(shù)之一。在大型分布式信息系統(tǒng)中演示驗(yàn)證技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，是較高層次的技術(shù)集成，這一技術(shù)應(yīng)用的目的是對大型分布式系統(tǒng)的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，為系統(tǒng)研發(fā)提供可行性基礎(chǔ)。演示驗(yàn)證技術(shù)的應(yīng)用，可有效的對大型分布式信息系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行盡早發(fā)現(xiàn)，以便及時對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，充分滿足實(shí)際需要。

隨著信息系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，越來越多的大型信息系統(tǒng)開始被研發(fā)，而這些大型信息系統(tǒng)中演示驗(yàn)證技術(shù)則是必不可少的一個主要技術(shù)，而隨著信息系統(tǒng)研發(fā)難度的加大，演示驗(yàn)證技術(shù)管理也存在一定問題，同時也增加了系統(tǒng)研發(fā)成本，因此如何在多種信息系統(tǒng)中設(shè)計(jì)出具有通用性的演示管理系統(tǒng)是當(dāng)前大型信息系統(tǒng)研發(fā)過程中面臨的主要問題。

1.2 其他識別技術(shù)及其應(yīng)用

近距離無線通信技術(shù)(NFC)。是飛利浦、索尼兩個知名公司共同研發(fā)的一種識別技術(shù)，研發(fā)以來在各類移動設(shè)備、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。NFC簡單、易操作，用戶通過NFC實(shí)現(xiàn)的信息交換是較為直觀、快捷的。但在實(shí)際應(yīng)用中NFC傳輸范圍相對較小。一般傳輸范圍多在幾米以上，甚至能達(dá)到幾十米的范圍，但無法和RFID相比。在NFC中為減少能耗的消耗特地采用了信號衰減技術(shù)，而使用了信息衰減技術(shù)的NFC傳輸距離較近，基于此NFC應(yīng)用過程中主要以消費(fèi)類的產(chǎn)品設(shè)備為主，適合近距離傳輸?shù)膽?yīng)用如手機(jī)支付等。而RFID由于其傳輸范圍相對較廣，一般在物流跟蹤等領(lǐng)域中應(yīng)用較多[1]。

藍(lán)牙也是一個近距離通信解決方案。目前市面上流行的主要是藍(lán)牙2.1和藍(lán)牙4.0，藍(lán)牙4.0包含低功 耗 模 式（Bluetooth Low Energy，BLE）。藍(lán)牙的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著十分密切的聯(lián)系。目前最新的藍(lán)牙版本4.2傳輸速度高達(dá)1Mbps，支持Ipv6網(wǎng)絡(luò)，此外其隱私功能更為強(qiáng)大。目前智能家居中對藍(lán)牙應(yīng)用較多，目前這一領(lǐng)域中所采用的藍(lán)牙技術(shù)中即使沒有網(wǎng)絡(luò)也能實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的信息傳輸，解決了智能家居在沒有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中信息傳輸需求[2-3]。

1.3 RFID優(yōu)勢及存在問題

RFID中主要組成有應(yīng)答器、應(yīng)用系統(tǒng)、閱讀器等。應(yīng)答器主要作用是為物品信息提供存儲，根據(jù)供電方式的不同可分為需要安裝電池的主動式模式與不需要安裝電池的被動式模式；閱讀器主要作用是對應(yīng)答器中存儲的信息進(jìn)行讀取，且在閱讀器中設(shè)置了天線，通過天線發(fā)出的信號可實(shí)現(xiàn)和應(yīng)答器間的通信，而閱讀器根據(jù)閱讀方式不同可分為手持閱讀器、固定式閱讀器；應(yīng)用系統(tǒng)作用是負(fù)責(zé)接收閱讀器傳遞過來的信息，并對相關(guān)信息進(jìn)行識別、解析、記錄，了解相關(guān)信息其活動是否正常[4]。

RFID在試驗(yàn)管理中具有的優(yōu)勢更加明顯，即在試驗(yàn)管理中作用時除能存儲更多的信息、信息傳輸速度較快外，還能實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)信息試驗(yàn)的透明化監(jiān)控，并對多種電子標(biāo)簽進(jìn)行識別，而不是像其他識別技術(shù)一樣只能識別一種標(biāo)簽。因此和其他識別技術(shù)相比優(yōu)勢更大[5]。雖然RFID應(yīng)用中具有很多其他識別技術(shù)所沒有的優(yōu)勢和優(yōu)點(diǎn)，但在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化過程中依然存在一些問題。

這些問題主要有：目前在RFID中現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)只是對相關(guān)軟硬件進(jìn)行規(guī)范的，并不具備良好的可擴(kuò)展性、加密性，因此無法重復(fù)滿足后續(xù)發(fā)展及安全問題；目前具有的標(biāo)準(zhǔn)體系雖然能夠規(guī)范RFID應(yīng)用，但從整體看現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)識別效率較低，且無法為用戶隱私提供充分的保障；目前應(yīng)用過程中主要以超高頻RFID應(yīng)用為主，且又以供應(yīng)鏈管理為主要發(fā)展方向，因此針對供應(yīng)鏈管理的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)行完善，以充分滿足供應(yīng)鏈管理需要。

但隨著電子行業(yè)的工藝不斷進(jìn)步以及RFID相關(guān)應(yīng)用的完善，使這種技術(shù)在試驗(yàn)管理中得到了獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢。作為試驗(yàn)管理中最為關(guān)鍵的臨床藥物管理，RFID的使用已得到廣泛認(rèn)可。在臨床藥品管理中，RFID主要在藥品防偽、防盜等領(lǐng)域中的應(yīng)用較多，而藥物臨床試驗(yàn)中，被試驗(yàn)藥品的管理、使用是否恰當(dāng)直接影響到最終的試驗(yàn)結(jié)果，因此RFID在臨床藥品試驗(yàn)中占據(jù)著十分重要的地位[6]。

2 射頻識別技術(shù)+試驗(yàn)管理模型構(gòu)建

當(dāng)前試驗(yàn)管理中涉及到大量數(shù)據(jù)，目前這些信息大多采用人工錄入到系統(tǒng)，這樣增加了員工的工作強(qiáng)度同時數(shù)據(jù)管理也存在錯誤登記。為此本文建立試驗(yàn)管理+射頻識別技術(shù)模型用于試驗(yàn)管理。在該系統(tǒng)中射頻標(biāo)簽是唯一的電子碼，包含管理系統(tǒng)相關(guān)信息的參數(shù)，如管理系統(tǒng)中設(shè)備編號、使用日期、名稱、型號等。一旦管理系統(tǒng)中的設(shè)備啟用時讀寫器存儲設(shè)備信息，此后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上最終存儲在管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫上，這樣使得管理變得智能化。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

RFID系統(tǒng)。文章在研究過程中采用PR9200超高頻RFID讀寫模塊，其在對電子標(biāo)簽相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測時主要通過無線電信號實(shí)現(xiàn)，并以此為基礎(chǔ)將相關(guān)信息反饋到ARM板中。讀寫模塊中主要包括讀寫模塊、無線、銜接底座，在其共同協(xié)作下實(shí)現(xiàn)了讀寫模塊的功能。其中讀寫模塊主要采用PR9200芯片，作用是對相關(guān)信息進(jìn)行檢測，無線則是信號接收者，銜接底座則實(shí)現(xiàn)了無線和讀寫模塊的銜接。

讀寫器軟件設(shè)計(jì)。讀寫器上電后會進(jìn)行初始化，而一旦進(jìn)入到初始化狀態(tài)后讀寫器就會對其中的指令如是否要下載IAP進(jìn)行檢測。如需下載IAP則會自動進(jìn)行更新系統(tǒng)，并對Q值進(jìn)行修改和設(shè)置。若沒有需要下載的則Q值將不會發(fā)生改變、并繼續(xù)等待新的指令。標(biāo)簽管理中會用到一些協(xié)議如ISO等，這些協(xié)議都是通過內(nèi)置協(xié)議AS3992來實(shí)現(xiàn)的。另外標(biāo)簽管理時Q值傳送主要是通過Query命令實(shí)現(xiàn)的，標(biāo)簽接收到Q值后其數(shù)量會發(fā)生變化。

ARM板。在管理系統(tǒng)中使用ARM Cortex-A8處理器，該處理器用于RFID數(shù)據(jù)處理，將接收到的數(shù)據(jù)通過處理器處理在終端顯示。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

在管理系統(tǒng)中應(yīng)該從用戶的需求出發(fā)。本文所分析的管理系統(tǒng)核心技術(shù)有信息轉(zhuǎn)化、特殊判斷處理（圖1）。

圖1 工作總體流程

信息轉(zhuǎn)換。試驗(yàn)管理軟件中，最重要的一個流程是信息轉(zhuǎn)換。信息轉(zhuǎn)換主要是針對讀寫器-試驗(yàn)管理軟件中的數(shù)據(jù)而言的，相關(guān)數(shù)據(jù)在讀寫器和軟件中進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時主要是通過ISO18000.7協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，這一接口協(xié)議可實(shí)現(xiàn)對超高頻、多重信息的拂去，且對電子標(biāo)簽和讀寫器的端口進(jìn)行了規(guī)定，使電子標(biāo)簽?zāi)軌蜃R別出較大范圍的信息。

特殊處理。理想情況中，前期中的各項(xiàng)軟硬件能較好實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的處理，但通過多次試驗(yàn)可知，在實(shí)際中這一系統(tǒng)在進(jìn)行電子標(biāo)簽處理時依然存在一定問題如標(biāo)簽出現(xiàn)冗余等。物品冗余是經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象之一，而一旦出現(xiàn)讀寫器和物品存放出現(xiàn)了平行現(xiàn)象，則讀寫器在工作時會出現(xiàn)一定偏差，對和讀寫器處于平行的物品無法讀出其相關(guān)信息。為更好的使該系統(tǒng)適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境對這一情況進(jìn)行了處理：首先利用兩種程序即物品數(shù)量過濾、邊界檢測，通過這兩種程序的使用盡可能減少物品重疊，并以多次驗(yàn)證為基礎(chǔ)對平行的標(biāo)簽信息進(jìn)行過濾，確保相關(guān)信息的準(zhǔn)確性；其次對如旋轉(zhuǎn)器等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行利用，使物品方向發(fā)生改變，減少與讀寫器的平行，從而讀出物品信息。

2.3 模型評價

在傳統(tǒng)試驗(yàn)管理中并沒有RFID技術(shù)進(jìn)行利用，隨著RFID應(yīng)用的日益廣泛，試驗(yàn)管理系統(tǒng)中也開始利用這一技術(shù)。本文針對試驗(yàn)管理中存在的問題采用RFID技術(shù)進(jìn)行了解決，通過研究可知RFID的應(yīng)用極大的提高了試驗(yàn)管理效率，切實(shí)解決了傳統(tǒng)試驗(yàn)管理中存在的問題。