物聯(lián)網(wǎng)中射頻技術(shù)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(guò)射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、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(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。2009年IBM公司提出了“智慧地球”的概念，旨在在實(shí)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(lǐng)域有所建樹(shù)，例如一種稱(chēng)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(jiàn)找不到了，可以通過(guò)類(lèi)似手機的一種終端通過(guò)電子標簽將其定位，順利找到物品。這無(wú)疑給人們的生活帶來(lái)了極大的便利。這項技術(shù)也可以用來(lái)防盜，實(shí)現物品自動(dòng)找主人。

　　RFID（Radio Frequency Identification，RFID）簡(jiǎn)稱(chēng)射頻識別技術(shù)，對物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現起著(zhù)決定性的作用。從物聯(lián)網(wǎng)體系來(lái)看，可分為感知層、傳輸層和智能應用層三個(gè)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(shí)現起著(zhù)基礎性作用；在感知層中最重要的技術(shù)就是RFID技術(shù)。

　　RFID技術(shù)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(shù)也自然是熱點(diǎn)。本文首先介紹RFID的原理，然后分別詳細講述其在智能停車(chē)場(chǎng)、公安領(lǐng)域、防偽領(lǐng)域中的應用。

　　2、RFID技術(shù)

　　RFID是非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)的一種。它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據，識別工作無(wú)需人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標簽，操作快捷方便。

　　RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)系統，最簡(jiǎn)單的RFID系統由電子標簽、閱讀器和天線(xiàn)三部分組成。電子標簽進(jìn)入磁場(chǎng)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(dòng)發(fā)送頻率的信號，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進(jìn)行有關(guān)數據處理。RFID具有非接觸工作距離長(cháng)、適于惡劣環(huán)境、可識別運動(dòng)目標等優(yōu)點(diǎn)。

　　RFID技術(shù)的工作原理是：當電子標簽進(jìn)入磁場(chǎng)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(wú)源標簽或被動(dòng)標簽）或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號（有源標簽或主動(dòng)標簽）。閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進(jìn)行有關(guān)數據處理。

　　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。根據工作頻率的不同，ISO/IEC 18000-X給出了各頻段的RFID的技術(shù)標準。

　　物聯(lián)網(wǎng)中的RFID技術(shù)已經(jīng)在諸多領(lǐng)域有很成熟的應用了?；谖锫?lián)網(wǎng)的糖尿病治療儀已被證明具有控制血糖過(guò)多和血糖水平的功效；運用RFID技術(shù)的ETC系統實(shí)現不停車(chē)即可收費的功能；智能腕表實(shí)時(shí)監控服刑人員的活動(dòng)信息等等。

　　3、在公安領(lǐng)域中的應用

　　1）、交通管控上的RFID

　　ETC系統，即通常所說(shuō)的不停車(chē)收費系統，它是以現代通信技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等高新技術(shù)為主導，實(shí)現車(chē)輛不停車(chē)自動(dòng)收費的智能交通電子系統。

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

　　ETC系統要求RFID能夠實(shí)現至少十米的遠距離識別。由于技術(shù)要求和實(shí)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(diǎn)：首先，我國通信系統標準體系靠近歐洲體系，無(wú)線(xiàn)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(wèn)題要比解決915MHz、2.45 GHz更容易。

　　2）、監獄司法上的RFID

　　監獄智能管理系統是可以安全可靠地區分識別勞動(dòng)教育人員、管理人員，將管理系統中每個(gè)人的信息和現實(shí)中的每個(gè)人一一對應，從真正意義上實(shí)現勞教所管理信息化。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域的時(shí)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，并做出統一分析腕式標簽的ID信息和地址信息是否正常，腕式標簽的活動(dòng)狀態(tài)是否異常。如果發(fā)現異常則發(fā)出警報，通知監獄管理人員。

　　感應式電子巡更通過(guò)采用RFID技術(shù)，將巡邏人員在巡更巡檢工作中的時(shí)間、地點(diǎn)及情況自動(dòng)準確記錄下來(lái)。工作進(jìn)行科學(xué)化、規范化管理的全新產(chǎn)品，是治安管理中人防與技防一種有效科學(xué)的整合管理方案。感應式電子巡更和標簽無(wú)需接觸，即可通過(guò)相互之間的電波對射達到讀卡效果，避免接觸帶來(lái)的磨損。這種腕帶對服刑人員的個(gè)人信息和活動(dòng)信息能夠實(shí)時(shí)監控。但是，這種腕帶是可摘除的，這對防止服刑人員逃逸似乎沒(méi)什么作用。

　　4、在防偽領(lǐng)域中的應用

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

　　工作頻率在UHF（860 MHz．960 MHz）的射頻識別（RFID）技術(shù)讀寫(xiě)距離達到10 m，而且無(wú)源被動(dòng)式射頻標簽成本低，因此在供應鏈管理領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。它利用無(wú)線(xiàn)射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通訊，以達到識別目的并交換數據。無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)防偽，與其他防偽技術(shù)如激光防偽、數字防偽等技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：每個(gè)標簽都有一個(gè)全球唯一的ID號碼——UID，UID是在制作芯片時(shí)放在ROM中的，無(wú)法修改，無(wú)法仿造；無(wú)機械磨損，防污損；讀寫(xiě)器具有不直接對最終用戶(hù)開(kāi)放的物理接口，保證其自身的安全性；數據安全方面除標簽的密碼保護外，數據部分可用一些算法實(shí)現安全管理。

　　在流通領(lǐng)域，RFID 技術(shù)使得合理的產(chǎn)品庫存控制和智能物流技術(shù)成為可能。它在物流行業(yè)的應用流程是：每個(gè)產(chǎn)品出廠(chǎng)時(shí)都被附上電子標簽，然后通過(guò)讀寫(xiě)器寫(xiě)入唯一的識別代碼，并將物品的信息錄入到數據庫中。此后裝箱銷(xiāo)售、出口驗證、到港分發(fā)、零售上架等各個(gè)環(huán)節都可以通過(guò)讀寫(xiě)器反復讀寫(xiě)標簽。標簽就是物品的“身份證”。借助電子標簽，可以實(shí)現產(chǎn)品對原料、半成品、成品、運輸、倉儲、配送、上架、最終銷(xiāo)售，甚至退貨處理等環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

　　RFID 技術(shù)提高了物品分揀的自動(dòng)化程度，降低了差錯率，使整個(gè)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(chǎng)家宣布將在藥瓶上采用射頻識別（RFID）技術(shù)，實(shí)現對藥品從生產(chǎn)到藥劑廠(chǎng)進(jìn)行全程的電子監控，此舉是打擊日益增長(cháng)的藥品造假現象的有效手段。藥品、食品、危險品等與個(gè)人的日常生活安全息息相關(guān)，都屬于國家監管的特殊物品，其生產(chǎn)、運輸和銷(xiāo)售的過(guò)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(huì )上，必然會(huì )給人民的生命財產(chǎn)安全帶來(lái)極大的威脅。我國政府和技術(shù)監督系統也已經(jīng)開(kāi)始在國內射頻識別領(lǐng)域的先導廠(chǎng)商（如維深電子、東方捷碼等）的幫助下，嘗試利用RFID 技術(shù)實(shí)現對藥品、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(qián)包等方面已可以在標準護照封面或證件內嵌入RFID 標簽，其芯片同時(shí)提供安全功能并支持硬件加密，符合ISO14443 的國際標準。國內在此領(lǐng)域也已經(jīng)形成了相當規模的應用，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(shù)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(huì )造成了極大的危害，嚴重影響了社會(huì )秩序的穩定，影響了國家的經(jīng)濟建設。RFID 防偽技術(shù)的廣泛應用不僅將為企業(yè)帶來(lái)直接的經(jīng)濟效益，還將為國家相關(guān)管理部門(mén)正確、及時(shí)、動(dòng)態(tài)、有效地監管特殊物品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位的生產(chǎn)狀況，打擊和取締非法生產(chǎn)活動(dòng)，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)濟持續發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。

　　5、在智能停車(chē)場(chǎng)中的應用

智能停車(chē)場(chǎng)對目前停車(chē)場(chǎng)管理混亂給出了有效的解決方法。該系統方案應用物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)、計算機局域網(wǎng)技術(shù)、語(yǔ)音提示技術(shù)、短程微波通信技術(shù)、圖像數字處理技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，以實(shí)現車(chē)輛自動(dòng)識別和信息化管理，提高車(chē)輛的通行效率和安全性，并統計車(chē)輛出入數