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基于RFID技術的物聯(lián)網探析
作者：陜西理工學院 王文洋
來源：RFID世界網
日期：2010-06-24 10:38:23
摘要：本文介紹了物聯(lián)網的物理結構和基本組成，分析了RFID技術原理，并對利用RFID電子標簽作為物品識別手段的物聯(lián)網設計方案進行探析。
引言
從“智慧地球”的理念到“感知中國”的提出，隨著全球一體化、工業(yè)自動化和信息化進程的不斷深入，物聯(lián)網(TheInternet ofthings)lt~4~悄然來臨。什么是物聯(lián)網呢?物聯(lián)網是指：把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。物聯(lián)網把新一代IT技術充分運用在各行各業(yè)之中，將通過感應器獲得的信息實時地與現(xiàn)有的互聯(lián)網整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網絡當中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠對整合網絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制，在此基礎上，管理人員可以用更加精細和動態(tài)的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系。
物聯(lián)網問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開：一方面是機場、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個人電腦、寬帶等。而在物聯(lián)網時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎設施，在此意義上，基礎設施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉就在它上面進行，其中包括經濟管理、生產運行、社會管理乃至個人生活。
1．RFID技術
具體來說，物聯(lián)網是將各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網相互銜接的一個新技術。通過安裝信息傳感設備，如射頻識別(RFID：Radio FrequencyIdentification)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，將所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。
而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在物聯(lián)網中，RFID標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對物品的識別，進而通過開放性的計算機網絡實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的“透明”管理。RFID是一種高級的非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，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。利用它通過無線射頻方式進行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以對實物目標加以識別。RFID按應用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻fHF)、超高頻(UHF)、微波(MW)，相對應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源RFID、有源RFID以及半有源RFID。無源RFID讀寫距離近，價格低；有源RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應用場合。
RFID由標簽(Tag)、閱讀器(Reader)和天線(Antenna)．~部分組成。每個標簽具有唯一的產品電子碼(EPC：Electronic Product Code)。該產品電子碼EPC，是為每個物理目標分配的唯一的可查詢的標識碼，也就是其唯一的身份證ID。其內含的一串數(shù)字可代表產品類別和制造商、生產日期和地點、有效日期、應運往何地等信息。同時，隨著產品在工廠內的轉移或變化，這些數(shù)據(jù)可以實時更新。通常，EPC碼可存入硅芯片做成的電子標簽內，并附在被標識產品上，以被高層的信息處理軟件識別、傳遞和查詢，進而在互聯(lián)網的基礎上形成專為供應鏈企業(yè)服務的各種信息服務。閱讀器是讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式。天線的功用就是在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。
2．基于RFID的物聯(lián)網應用
從應用角度來看，物聯(lián)網中三個層次值得關注，也即是說，物聯(lián)網由三部分組成：
一是傳感網絡，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現(xiàn)對“物”的識別。二是傳輸網絡，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網、廣電網絡、通信網絡等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算。三是應用網絡，即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機、個人電腦等終端進行。
就現(xiàn)代化企業(yè)而言，利用RFID技術組建物聯(lián)網，可以將各種物品的信息通過Interact實現(xiàn)信息整合，同時可優(yōu)化企業(yè)內部物流供應和流通流程，提高企業(yè)的生產效率和產品質量，進而提高整個企業(yè)的核心競爭力，實現(xiàn)優(yōu)質原材料入庫以及高效高質量的產品出貨。
RFID閱讀器從含有一個EPC或一系列EPC的標簽上讀取產品電子碼，然后將讀取的產品電子碼送到中間件系統(tǒng)中進行處理；當讀取的數(shù)據(jù)量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時的時候，可應用ONS來儲存部分讀取信息。中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為信息源，在本地ONS服務器獲取包含該產品信息的EPC信息服務器的網絡地址，本地ONS不能查閱到EPC編碼所對應的EPC信息服務器地址時，向遠程ONS發(fā)送解析請求。最后將EPC數(shù)據(jù)經過Savant系統(tǒng)處理后，傳送到Interact。
3．結束語
本文解釋了RFID技術，并對基于RFID技術的物聯(lián)網應用的工作原理進行了探析。物聯(lián)網是在計算機互聯(lián)網的基礎上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“l(fā)nternet ofThin gs”。在這個網絡中，物品能夠彼此進行“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(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。毫無疑問，在物聯(lián)網時代，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”的提出，隨著全球一體化、工業(yè)自動化和信息化進程的不斷深入，物聯(lián)網(TheInternet ofthings)lt~4~悄然來臨。什么是物聯(lián)網呢?物聯(lián)網是指：把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。物聯(lián)網把新一代IT技術充分運用在各行各業(yè)之中，將通過感應器獲得的信息實時地與現(xiàn)有的互聯(lián)網整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網絡當中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠對整合網絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制，在此基礎上，管理人員可以用更加精細和動態(tài)的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系。
物聯(lián)網問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開：一方面是機場、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個人電腦、寬帶等。而在物聯(lián)網時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎設施，在此意義上，基礎設施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉就在它上面進行，其中包括經濟管理、生產運行、社會管理乃至個人生活。
1．RFID技術
具體來說，物聯(lián)網是將各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網相互銜接的一個新技術。通過安裝信息傳感設備，如射頻識別(RFID：Radio FrequencyIdentification)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，將所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。
而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在物聯(lián)網中，RFID標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對物品的識別，進而通過開放性的計算機網絡實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的“透明”管理。RFID是一種高級的非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，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。利用它通過無線射頻方式進行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以對實物目標加以識別。RFID按應用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻fHF)、超高頻(UHF)、微波(MW)，相對應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源RFID、有源RFID以及半有源RFID。無源RFID讀寫距離近，價格低；有源RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應用場合。
RFID由標簽(Tag)、閱讀器(Reader)和天線(Antenna)．~部分組成。每個標簽具有唯一的產品電子碼(EPC：Electronic Product Code)。該產品電子碼EPC，是為每個物理目標分配的唯一的可查詢的標識碼，也就是其唯一的身份證ID。其內含的一串數(shù)字可代表產品類別和制造商、生產日期和地點、有效日期、應運往何地等信息。同時，隨著產品在工廠內的轉移或變化，這些數(shù)據(jù)可以實時更新。通常，EPC碼可存入硅芯片做成的電子標簽內，并附在被標識產品上，以被高層的信息處理軟件識別、傳遞和查詢，進而在互聯(lián)網的基礎上形成專為供應鏈企業(yè)服務的各種信息服務。閱讀器是讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式。天線的功用就是在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。
2．基于RFID的物聯(lián)網應用
從應用角度來看，物聯(lián)網中三個層次值得關注，也即是說，物聯(lián)網由三部分組成：
一是傳感網絡，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現(xiàn)對“物”的識別。二是傳輸網絡，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網、廣電網絡、通信網絡等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算。三是應用網絡，即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機、個人電腦等終端進行。
就現(xiàn)代化企業(yè)而言，利用RFID技術組建物聯(lián)網，可以將各種物品的信息通過Interact實現(xiàn)信息整合，同時可優(yōu)化企業(yè)內部物流供應和流通流程，提高企業(yè)的生產效率和產品質量，進而提高整個企業(yè)的核心競爭力，實現(xiàn)優(yōu)質原材料入庫以及高效高質量的產品出貨。
企業(yè)物聯(lián)網基本架構圖
RFID閱讀器從含有一個EPC或一系列EPC的標簽上讀取產品電子碼，然后將讀取的產品電子碼送到中間件系統(tǒng)中進行處理；當讀取的數(shù)據(jù)量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時的時候，可應用ONS來儲存部分讀取信息。中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為信息源，在本地ONS服務器獲取包含該產品信息的EPC信息服務器的網絡地址，本地ONS不能查閱到EPC編碼所對應的EPC信息服務器地址時，向遠程ONS發(fā)送解析請求。最后將EPC數(shù)據(jù)經過Savant系統(tǒng)處理后，傳送到Interact。
3．結束語
本文解釋了RFID技術，并對基于RFID技術的物聯(lián)網應用的工作原理進行了探析。物聯(lián)網是在計算機互聯(lián)網的基礎上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“l(fā)nternet ofThin gs”。在這個網絡中，物品能夠彼此進行“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(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。毫無疑問，在物聯(lián)網時代，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。
