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“物物相連的互聯(lián)網”。RFID技術對物聯(lián)網的實現(xiàn)起著決定性的作用。RFID技術被廣泛用于工業(yè)、商業(yè)、智能交通運輸系統(tǒng)等領域。
1 物聯(lián)網概述
2009年,中國政府提出“感知中國”計劃,要大力扶持物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展,將物聯(lián)網上升為國家五大戰(zhàn)略性新興產業(yè)中的第二位;2009年8月7日溫家寶在無錫視察中科院“物聯(lián)網”技術研發(fā)中心時指出,要盡快突破核心技術,把傳感技術和TD—SCDMA技術結合起來。2010年全國“兩會”中,溫總理的《政府T作報告》中提出“加快物聯(lián)網的研發(fā)應用”。由此,物聯(lián)網正逐步走入人們的視線。
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“物物相連的互聯(lián)網”,其實質是利用射頻識別技術,通過計算機瓦聯(lián)網實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享,是物聯(lián)網中的核心技術之一。
2 RFID技術簡介
RFID簡稱射頻識別技術,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日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技術對物聯(lián)網的實現(xiàn)起著決定性的作用。從物聯(lián)網體系來看,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)網體系中處于信息采集的最前端,對物聯(lián)網的實現(xiàn)起著基礎性作用;在感知層中最重要的技術就是RFID技術。
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。
2.1 電子標簽
電子標簽也稱射頻卡,可以把“物”變成為“智能物”,它的主要應用是把移動和非移動物品貼上標簽,實現(xiàn)各種跟蹤和管理。電子標簽是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體,電子標簽由標簽天線和標簽專用芯片組成。電子標簽內存有一定格式的電子數(shù)據(jù),常以此作為待識別物品的標識性信息。應用中將電子標簽附著在待識別物品上,作為待識別物品的電子標記。電子標簽可按頻率的不同分為低頻電子標簽、高頻電子標簽、超高頻電子標簽和微波電子標簽;根據(jù)供電方式的不同,分為有源標簽、無源標簽、半無源標簽。RFID閱讀器通過天線與RFID電予標簽進行無線通信,可以實現(xiàn)對標簽識別碼和內存數(shù)據(jù)的讀出或寫入操作。標簽芯片即相當于一個具有無線收發(fā)功能再加存貯功能的單片系統(tǒng)。實際使用中可以把標箍制成各種不同的大小和形狀,需要特殊工藝將其密封起來,使標簽和數(shù)據(jù)不被損壞,便于標簽的改寫和重復使用。
2.2 閱讀器
RFID閱讀器又稱為讀出裝置,可讀取并識別電了標簽所保存的子數(shù)據(jù),從而達到自動識別物體的目的。閱讀器與電子標簽之間的通信是在無接觸方式下,利用交變磁場或電磁場的空間耦合及射頻信號調制與解調技術實現(xiàn)的。閱讀器提供與電子標簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩酵?,還利用特定的算法對信號進行狀態(tài)控制,奇偶校驗及更正信息等。蒯讀器根據(jù)使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。根據(jù)應用不同,閱讀器可以足手持式或吲定式。當前閱讀器成本高,而且人多只能在單一頻率點工作。隨著技術的發(fā)展,閱讀器朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發(fā)展,成本將更加低廉,并且支持多個頻率點,能自動識別不同頻率的標簽信息。
2 .3 天線
天線的作用是在標簽和讀寫器之間傳遞射頻信號。為使天線正常工作,他的尺寸必須與說傳播波的波長一致,天線可以是無源器件,也可以是有源器件。在實際應用中,天線的形狀和相對位置也會影響到數(shù)據(jù)發(fā)射和接收,需專業(yè)人員對系統(tǒng)的天線進行設計和安裝。
3 射頻識別技術在物聯(lián)網的應用
國外RFID技術應用起步較早,技術相對成熟,而我國RFID技術應用狀況還處于初級階段,但近年來我國對RFID技術的開發(fā)業(yè)加快了步伐,RFID的應用也越來越多。射頻識別技術被廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、智能交通運輸系統(tǒng)等領域如:高速公路自動收費系統(tǒng);停車場管理系統(tǒng):貨物的生產、倉儲、配送、銷售等環(huán)節(jié);電了錢包;動物的跟蹤與管理等。
2008年的北京奧運會第一次使用RFID技術來進行門票防偽,不僅防止假票的出現(xiàn),還具有驗證方便、保密性強,網絡要求不高,防磁、防靜電、抗干擾性強等優(yōu)點。在食品安全問題上,也采用了RFID電子標簽,對傘部食品進行全程監(jiān)控,保證了與會著的健康安全飲食。
2009年我國的天津港利用RFID技術改造集裝箱陸運流程,改善集裝箱作業(yè)環(huán)節(jié),實現(xiàn)集裝箱數(shù)據(jù)的自動采集,車輛通過卡口的時間縮短將50%以上;上海港應用RFID技術,建、發(fā)全球物流實時在線監(jiān)控與服務平臺,實時記錄集裝箱運輸中箱、貨、流的信息,運輸全過程的安全信息,以提高集裝箱物流的透明度、效率和安全性,提升集裝箱物流的整體水平。
2010年上海世博會的門票是傘部采用RFID技術的手機票,每張票上記錄著參觀者的相關信息,并能以無線方式與遍布園區(qū)的傳感器進行信息交換,使管理者能迅速清晰地了緦吲區(qū)內的相應情況,并及時作出調整。參觀者進入園區(qū)只需將自己的手機卡換成RFID-SIM卡,將手機放在手機票的感應區(qū)(閱讀器)即自動完成驗票過程:手機票不但可以在世博園區(qū)內購買商品,還可利用手機票在上海各地鐵站乘坐地鐵,因為在上海的
世博園區(qū)和各地鐵站都安裝RFID—SIM卡的閱讀器,這樣就可方便快速的完成付費和驗票過程。
“2010中國移動支付產業(yè)論壇”在北京的舉辦,以及各大城市手機支付試點的全面鋪開,手機支付應用也在逐步進入大眾生活。手機支付只是RFID的一個基礎應用,RFTD將支撐整個物聯(lián)網產業(yè)從虛幻的概念到切實的應用。
中國移動開發(fā)的一整套擁有自主知識產權的機器到機器通信(M2M)
解決方案,成為我國物聯(lián)網應用的主要形式,已在智能樓宇、路燈監(jiān)控、動物溯源、手機錢包、環(huán)境臨測等方面得到了廣泛的應用。