物聯(lián)網(wǎng)中射頻技術的應用

1、引言

　　2005年，國際電信聯(lián)盟在《ITU2005互聯(lián)網(wǎng)報告： 物聯(lián)網(wǎng)》中，正式提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。即通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。2009年IBM公司提出了“智慧地球”的概念，旨在在實體中嵌入傳感器使其智能化。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在眾多領域有所建樹，例如一種稱為Finder的產(chǎn)品，在物品上貼上電子標簽。如果此物品丟失不見找不到了，可以通過類似手機的一種終端通過電子標簽將其定位，順利找到物品。這無疑給人們的生活帶來了極大的便利。這項技術也可以用來防盜，實現(xiàn)物品自動找主人。

　　RFID（Radio Frequency Identification，RFID）簡稱射頻識別技術，對物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)起著決定性的作用。從物聯(lián)網(wǎng)體系來看，可分為感知層、傳輸層和智能應用層三個層面。感知層在物聯(lián)網(wǎng)體系中處于信息采集的最前端，對物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)起著基礎性作用；在感知層中最重要的技術就是RFID技術。

　　RFID技術在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中具有舉足輕重的地位，研究RFID技術也自然是熱點。本文首先介紹RFID的原理，然后分別詳細講述其在智能停車場、公安領域、防偽領域中的應用。

　　2、RFID技術

　　RFID是非接觸式自動識別技術的一種。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，最簡單的RFID系統(tǒng)由電子標簽、閱讀器和天線三部分組成。電子標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動發(fā)送頻率的信號，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。RFID具有非接觸工作距離長、適于惡劣環(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。

　　RFID技術的工作原理是：當電子標簽進入磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量，發(fā)送出存儲在芯片中的信息（無源標簽或被動標簽）或者主動發(fā)送某一頻率的信號（有源標簽或主動標簽）。閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。

　　RFID芯片的工作頻率主要有：低頻125kHz、高頻13.56 MHz、甚高頻860-960MHz、微波頻段2.45GHz和5.8 GHz等。根據(jù)工作頻率的不同，ISO/IEC 18000-X給出了各頻段的RFID的技術標準。

　　物聯(lián)網(wǎng)中的RFID技術已經(jīng)在諸多領域有很成熟的應用了。基于物聯(lián)網(wǎng)的糖尿病治療儀已被證明具有控制血糖過多和血糖水平的功效；運用RFID技術的ETC系統(tǒng)實現(xiàn)不停車即可收費的功能；智能腕表實時監(jiān)控服刑人員的活動信息等等。

　　3、在公安領域中的應用

　　1）、交通管控上的RFID

　　ETC系統(tǒng)，即通常所說的不停車收費系統(tǒng)，它是以現(xiàn)代通信技術、電子技術、自動控制技術、計算機和網(wǎng)絡技術等高新技術為主導，實現(xiàn)車輛不停車自動收費的智能交通電子系統(tǒng)。

　　當裝有RFID標簽的車輛在距離0～10米范圍內(nèi)接近ETC讀寫器時，ETC讀寫器受控發(fā)出微波查詢信號，安裝在受查車輛固定位置的電子標簽收到讀寫器的查詢信號后，將此信號與電子標簽自身的數(shù)據(jù)信息（如高速里程）反射回讀卡器。這種技術無疑可以減少人為的亂收費現(xiàn)象，同時提高通關速度、防止堵車。這顯然已是一種物聯(lián)網(wǎng)了。

　　ETC系統(tǒng)要求RFID能夠?qū)崿F(xiàn)至少十米的遠距離識別。由于技術要求和實際情況的不同，所采用的讀卡器的型號也不同。日本、美國、中國等大多數(shù)國家的標準定在5.8～5.9 GHz頻段。在我國選用5.8 GHz頻段具有如下優(yōu)點：首先，我國通信系統(tǒng)標準體系靠近歐洲體系，無線電頻率資源的分配大致相同。其次，5.8GHz頻段背景噪聲小，而且解決該頻段的干擾和抗干擾問題要比解決915MHz、2.45 GHz更容易。

　　2）、監(jiān)獄司法上的RFID

　　監(jiān)獄智能管理系統(tǒng)是可以安全可靠地區(qū)分識別勞動教育人員、管理人員，將管理系統(tǒng)中每個人的信息和現(xiàn)實中的每個人一一對應，從真正意義上實現(xiàn)勞教所管理信息化。其應用是在服刑人員佩帶腕式標簽，在監(jiān)獄的主要出入口裝上閱讀器和定位器，當服刑人員到達定位器的有效感應區(qū)域的時候，定位器就把自身的位置信息發(fā)送給腕式標簽，腕式標簽在將接受到的位置信號和自身的ID信息傳遞給閱讀器，由閱讀器將信息傳遞給電腦系統(tǒng)，并做出統(tǒng)一分析腕式標簽的ID信息和地址信息是否正常，腕式標簽的活動狀態(tài)是否異常。如果發(fā)現(xiàn)異常則發(fā)出警報，通知監(jiān)獄管理人員。

　　感應式電子巡更通過采用RFID技術，將巡邏人員在巡更巡檢工作中的時間、地點及情況自動準確記錄下來。工作進行科學化、規(guī)范化管理的全新產(chǎn)品，是治安管理中人防與技防一種有效科學的整合管理方案。感應式電子巡更和標簽無需接觸，即可通過相互之間的電波對射達到讀卡效果，避免接觸帶來的磨損。這種腕帶對服刑人員的個人信息和活動信息能夠?qū)崟r監(jiān)控。但是，這種腕帶是可摘除的，這對防止服刑人員逃逸似乎沒什么作用。

　　4、在防偽領域中的應用

　　目前，國際防偽領域逐漸興起的射頻識別（RFID）技術，其優(yōu)勢已經(jīng)引起了廣泛的關注：非接觸、多物體、移動識別；企業(yè)加入防偽功能簡單易行；防偽過程幾乎不用人工干預；防偽過程中標簽數(shù)據(jù)不可見，無機械磨損，防污損；支持數(shù)據(jù)的雙向讀寫；與信息加密技術結合，使得標簽不易偽造；易于與其他防偽技術結合使用進行防偽。

　　工作頻率在UHF（860 MHz．960 MHz）的射頻識別（RFID）技術讀寫距離達到10 m，而且無源被動式射頻標簽成本低，因此在供應鏈管理領域受到了廣泛的關注。它利用無線射頻方式進行非接觸雙向通訊，以達到識別目的并交換數(shù)據(jù)。無線射頻識別技術防偽，與其他防偽技術如激光防偽、數(shù)字防偽等技術相比，其優(yōu)點在于：每個標簽都有一個全球唯一的ID號碼——UID，UID是在制作芯片時放在ROM中的，無法修改，無法仿造；無機械磨損，防污損；讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性；數(shù)據(jù)安全方面除標簽的密碼保護外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實現(xiàn)安全管理。

　　在流通領域，RFID 技術使得合理的產(chǎn)品庫存控制和智能物流技術成為可能。它在物流行業(yè)的應用流程是：每個產(chǎn)品出廠時都被附上電子標簽，然后通過讀寫器寫入唯一的識別代碼，并將物品的信息錄入到數(shù)據(jù)庫中。此后裝箱銷售、出口驗證、到港分發(fā)、零售上架等各個環(huán)節(jié)都可以通過讀寫器反復讀寫標簽。標簽就是物品的“身份證”。借助電子標簽，可以實現(xiàn)產(chǎn)品對原料、半成品、成品、運輸、倉儲、配送、上架、最終銷售，甚至退貨處理等環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控。

　　RFID 技術提高了物品分揀的自動化程度，降低了差錯率，使整個供應鏈管理顯得透明而高效。為了打擊造假行為，美國生產(chǎn)麻醉藥OxyContin 的廠家宣布將在藥瓶上采用射頻識別（RFID）技術，實現(xiàn)對藥品從生產(chǎn)到藥劑廠進行全程的電子監(jiān)控，此舉是打擊日益增長的藥品造假現(xiàn)象的有效手段。藥品、食品、危險品等與個人的日常生活安全息息相關，都屬于國家監(jiān)管的特殊物品，其生產(chǎn)、運輸和銷售的過程必須嚴格管理，一旦管理不利，假冒偽劣產(chǎn)品散落到社會上，必然會給人民的生命財產(chǎn)安全帶來極大的威脅。我國政府和技術監(jiān)督系統(tǒng)也已經(jīng)開始在國內(nèi)射頻識別領域的先導廠商（如維深電子、東方捷碼等）的幫助下，嘗試利用RFID 技術實現(xiàn)對藥品、食品、危險品等特殊產(chǎn)品的防偽和跟蹤追溯。

　　目前國際上在護照防偽、電子錢包等方面已可以在標準護照封面或證件內(nèi)嵌入RFID 標簽，其芯片同時提供安全功能并支持硬件加密，符合ISO14443 的國際標準。國內(nèi)在此領域也已經(jīng)形成了相當規(guī)模的應用，二代身份證的推廣應用就是此方面的典型代表。相信這一技術很快在其他的重要證件發(fā)放管理中得到廣泛應用。非法企業(yè)生產(chǎn)假冒偽劣產(chǎn)品、以次充好、牟取暴利，不法人員偽造證件等違法犯罪行為給社會造成了極大的危害，嚴重影響了社會秩序的穩(wěn)定，影響了國家的經(jīng)濟建設。RFID 防偽技術的廣泛應用不僅將為企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟效益，還將為國家相關管理部門正確、及時、動態(tài)、有效地監(jiān)管特殊物品生產(chǎn)經(jīng)營單位的生產(chǎn)狀況，打擊和取締非法生產(chǎn)活動，堵塞管理漏洞，消除安全隱患，保障國家和人民的生命財產(chǎn)安全，為國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展提供有力的技術保障。

　　5、在智能停車場中的應用

智能停車場對目前停車場管理混亂給出了有效的解決方法。該系統(tǒng)方案應用物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術、計算機局域網(wǎng)技術、語音提示技術、短程微波通信技術、圖像數(shù)字處理技術和自動控制技術，以實現(xiàn)車輛自動識別和信息化管理，提高車輛的通行效率和安全性，并統(tǒng)計車輛出入數(shù)