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基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)探析
作者：陜西理工學(xué)院 王文洋
來(lái)源：RFID世界網(wǎng)
日期：2010-06-24 10:38:23
摘要：本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)和基本組成，分析了RFID技術(shù)原理，并對(duì)利用RFID電子標(biāo)簽作為物品識(shí)別手段的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探析。
引言
從“智慧地球”的理念到“感知中國(guó)”的提出，隨著全球一體化、工業(yè)自動(dòng)化和信息化進(jìn)程的不斷深入，物聯(lián)網(wǎng)(TheInternet ofthings)lt~4~悄然來(lái)臨。什么是物聯(lián)網(wǎng)呢?物聯(lián)網(wǎng)是指：把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，將通過(guò)感應(yīng)器獲得的信息實(shí)時(shí)地與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級(jí)強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，管理人員可以用更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。
物聯(lián)網(wǎng)問(wèn)世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過(guò)去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開(kāi)：一方面是機(jī)場(chǎng)、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個(gè)人電腦、寬帶等。而在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活。
1．RFID技術(shù)
具體來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是將各類(lèi)傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的一個(gè)新技術(shù)。通過(guò)安裝信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID：Radio FrequencyIdentification)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，將所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。
而RFID，正是能夠讓物品“開(kāi)口說(shuō)話(huà)”的一種技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的識(shí)別，進(jìn)而通過(guò)開(kāi)放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。RFID是一種高級(jí)的非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。利用它通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻方式進(jìn)行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以對(duì)實(shí)物目標(biāo)加以識(shí)別。RFID按應(yīng)用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻fHF)、超高頻(UHF)、微波(MW)，相對(duì)應(yīng)的代表性頻率分別為：低頻135KHz以下、高頻13．56MHz、超高頻860M～960MHz、微波2．4G～5．8G等。
RFID按照能源的供給方式分為無(wú)源RFID、有源RFID以及半有源RFID。無(wú)源RFID讀寫(xiě)距離近，價(jià)格低；有源RFID可以提供更遠(yuǎn)的讀寫(xiě)距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)的應(yīng)用場(chǎng)合。
RFID由標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader)和天線(xiàn)(Antenna)．~部分組成。每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的產(chǎn)品電子碼(EPC：Electronic Product Code)。該產(chǎn)品電子碼EPC，是為每個(gè)物理目標(biāo)分配的唯一的可查詢(xún)的標(biāo)識(shí)碼，也就是其唯一的身份證ID。其內(nèi)含的一串?dāng)?shù)字可代表產(chǎn)品類(lèi)別和制造商、生產(chǎn)日期和地點(diǎn)、有效日期、應(yīng)運(yùn)往何地等信息。同時(shí)，隨著產(chǎn)品在工廠(chǎng)內(nèi)的轉(zhuǎn)移或變化，這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新。通常，EPC碼可存入硅芯片做成的電子標(biāo)簽內(nèi)，并附在被標(biāo)識(shí)產(chǎn)品上，以被高層的信息處理軟件識(shí)別、傳遞和查詢(xún)，進(jìn)而在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上形成專(zhuān)為供應(yīng)鏈企業(yè)服務(wù)的各種信息服務(wù)。閱讀器是讀取(有時(shí)還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。天線(xiàn)的功用就是在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。
2．基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
從應(yīng)用角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)中三個(gè)層次值得關(guān)注，也即是說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)由三部分組成：
一是傳感網(wǎng)絡(luò)，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的識(shí)別。二是傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過(guò)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算。三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機(jī)、個(gè)人電腦等終端進(jìn)行。
就現(xiàn)代化企業(yè)而言，利用RFID技術(shù)組建物聯(lián)網(wǎng)，可以將各種物品的信息通過(guò)Interact實(shí)現(xiàn)信息整合，同時(shí)可優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部物流供應(yīng)和流通流程，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而提高整個(gè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原材料入庫(kù)以及高效高質(zhì)量的產(chǎn)品出貨。
RFID閱讀器從含有一個(gè)EPC或一系列EPC的標(biāo)簽上讀取產(chǎn)品電子碼，然后將讀取的產(chǎn)品電子碼送到中間件系統(tǒng)中進(jìn)行處理；當(dāng)讀取的數(shù)據(jù)量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時(shí)的時(shí)候，可應(yīng)用ONS來(lái)儲(chǔ)存部分讀取信息。中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為信息源，在本地ONS服務(wù)器獲取包含該產(chǎn)品信息的EPC信息服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址，本地ONS不能查閱到EPC編碼所對(duì)應(yīng)的EPC信息服務(wù)器地址時(shí)，向遠(yuǎn)程O(píng)NS發(fā)送解析請(qǐng)求。最后將EPC數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Savant系統(tǒng)處理后，傳送到Interact。
3．結(jié)束語(yǔ)
本文解釋了RFID技術(shù)，并對(duì)基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的工作原理進(jìn)行了探析。物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬(wàn)事萬(wàn)物的“l(fā)nternet ofThin gs”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無(wú)需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用RFID技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。毫無(wú)疑問(wèn)，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。
從“智慧地球”的理念到“感知中國(guó)”的提出，隨著全球一體化、工業(yè)自動(dòng)化和信息化進(jìn)程的不斷深入，物聯(lián)網(wǎng)(TheInternet ofthings)lt~4~悄然來(lái)臨。什么是物聯(lián)網(wǎng)呢?物聯(lián)網(wǎng)是指：把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，將通過(guò)感應(yīng)器獲得的信息實(shí)時(shí)地與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級(jí)強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，管理人員可以用更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。
物聯(lián)網(wǎng)問(wèn)世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過(guò)去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開(kāi)：一方面是機(jī)場(chǎng)、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個(gè)人電腦、寬帶等。而在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活。
1．RFID技術(shù)
具體來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是將各類(lèi)傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的一個(gè)新技術(shù)。通過(guò)安裝信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID：Radio FrequencyIdentification)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，將所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。
而RFID，正是能夠讓物品“開(kāi)口說(shuō)話(huà)”的一種技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的識(shí)別，進(jìn)而通過(guò)開(kāi)放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。RFID是一種高級(jí)的非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。利用它通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻方式進(jìn)行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以對(duì)實(shí)物目標(biāo)加以識(shí)別。RFID按應(yīng)用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻fHF)、超高頻(UHF)、微波(MW)，相對(duì)應(yīng)的代表性頻率分別為：低頻135KHz以下、高頻13．56MHz、超高頻860M～960MHz、微波2．4G～5．8G等。
RFID按照能源的供給方式分為無(wú)源RFID、有源RFID以及半有源RFID。無(wú)源RFID讀寫(xiě)距離近，價(jià)格低；有源RFID可以提供更遠(yuǎn)的讀寫(xiě)距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)的應(yīng)用場(chǎng)合。
RFID由標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader)和天線(xiàn)(Antenna)．~部分組成。每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的產(chǎn)品電子碼(EPC：Electronic Product Code)。該產(chǎn)品電子碼EPC，是為每個(gè)物理目標(biāo)分配的唯一的可查詢(xún)的標(biāo)識(shí)碼，也就是其唯一的身份證ID。其內(nèi)含的一串?dāng)?shù)字可代表產(chǎn)品類(lèi)別和制造商、生產(chǎn)日期和地點(diǎn)、有效日期、應(yīng)運(yùn)往何地等信息。同時(shí)，隨著產(chǎn)品在工廠(chǎng)內(nèi)的轉(zhuǎn)移或變化，這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新。通常，EPC碼可存入硅芯片做成的電子標(biāo)簽內(nèi)，并附在被標(biāo)識(shí)產(chǎn)品上，以被高層的信息處理軟件識(shí)別、傳遞和查詢(xún)，進(jìn)而在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上形成專(zhuān)為供應(yīng)鏈企業(yè)服務(wù)的各種信息服務(wù)。閱讀器是讀取(有時(shí)還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。天線(xiàn)的功用就是在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。
2．基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
從應(yīng)用角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)中三個(gè)層次值得關(guān)注，也即是說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)由三部分組成：
一是傳感網(wǎng)絡(luò)，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的識(shí)別。二是傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過(guò)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算。三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機(jī)、個(gè)人電腦等終端進(jìn)行。
就現(xiàn)代化企業(yè)而言，利用RFID技術(shù)組建物聯(lián)網(wǎng)，可以將各種物品的信息通過(guò)Interact實(shí)現(xiàn)信息整合，同時(shí)可優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部物流供應(yīng)和流通流程，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而提高整個(gè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原材料入庫(kù)以及高效高質(zhì)量的產(chǎn)品出貨。
企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)圖
RFID閱讀器從含有一個(gè)EPC或一系列EPC的標(biāo)簽上讀取產(chǎn)品電子碼，然后將讀取的產(chǎn)品電子碼送到中間件系統(tǒng)中進(jìn)行處理；當(dāng)讀取的數(shù)據(jù)量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時(shí)的時(shí)候，可應(yīng)用ONS來(lái)儲(chǔ)存部分讀取信息。中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為信息源，在本地ONS服務(wù)器獲取包含該產(chǎn)品信息的EPC信息服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址，本地ONS不能查閱到EPC編碼所對(duì)應(yīng)的EPC信息服務(wù)器地址時(shí)，向遠(yuǎn)程O(píng)NS發(fā)送解析請(qǐng)求。最后將EPC數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Savant系統(tǒng)處理后，傳送到Interact。
3．結(jié)束語(yǔ)
本文解釋了RFID技術(shù)，并對(duì)基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的工作原理進(jìn)行了探析。物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬(wàn)事萬(wàn)物的“l(fā)nternet ofThin gs”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無(wú)需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用RFID技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。毫無(wú)疑問(wèn)，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。
