物聯網中無線傳感器節(jié)點和RFID數據融合的方法

摘要：針對當前物聯網感知層在感知多源信息時，尚沒有一種很好的融合方法的問題，根據無線傳感器網絡(WSN)和射頻識別(RFID)網絡自身的特點，通過引入數據融合器，提出了一種將電子產品編碼(EPC)和環(huán)境參數建立映射關系的方法。將該方法應用于超市倉儲管理系統(tǒng)，對其編碼并且構建原型系統(tǒng)，該方法能夠明顯提高數據傳輸的有效率，試驗結果驗證了所提出方法的正確性和有效性。
關鍵詞：物聯網；無線傳感器節(jié)點；射頻識別；數據融合；產品電子編碼

物聯網是指通過射頻識別(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，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。
近年來，全球主要發(fā)達國家和地區(qū)紛紛拋出與物聯網相關的信息化戰(zhàn)略。2002年4月，韓國提出“e-Korea”戰(zhàn)略；2004年，日本提出“U-Japan”計劃；2006年6月，新加坡公布了“智慧國2015”大藍圖；2008年底IBM向美國政府提出的“智慧地球”戰(zhàn)略，2009年6月歐盟啟動“物聯網行動計劃”等，都是利用各種信息技術來突破互聯網的物理限制，以實現無處不在的物聯網絡。目前世界各國正處于技術研發(fā)階段，美國、歐盟等都在投入巨資深入探索研究物聯網。我國在物聯網領域的布局較早，中科院10年前就啟動了傳感網研究，目前國內多家科研單位正加緊研發(fā)物聯網技術，2009年8月，中國提出了“感知中國”。
物聯網的應用領域非常廣泛，如智能交通、智能電網、智能監(jiān)控、遠程醫(yī)療、環(huán)境保護、公共安全和物品管理等等，涉及到生活的方方面面。
超市倉儲管理系統(tǒng)是物品管理中的典型實例，在這個系統(tǒng)中經常需要同時獲得物品的基本信息和環(huán)境參數，對于食品存儲要求更嚴格，不但要獲取食品的生產商、生產日期等基本信息，還要獲取食品所處的環(huán)境參數，如溫度、濕度等。這些信息都要由物聯網的感知層獲取，在感知層中主要有2種網絡：RFID網絡和WSN，RFID網絡獲取食品的生產商、生產日期等基本信息：WSN獲取食品所處環(huán)境溫度、濕度等參數。存在的問題是如何將兩種數據很好地融合，保證兩種數據融合正確性的同時要盡可能地減少數據量，這樣更能適應WSN要求低能耗特性。
通過分析，兩者是有共同點的，即都是將物理世界的信息轉換成信息世界的數據，無線傳感器節(jié)點(WSNd)和RFID最終將融合為一體。文獻提出了融合方法，但是也存在以下不足：1)不支持被動式標簽，較高的產品生產成本；2)傳輸的數據量較大，增加了傳感器節(jié)點的負擔。從物聯網感知層的角度出發(fā)，本文提出的融合方法將很好地解決這些問題。

1 物聯網架構
物聯網具有3個特性：1)全面感知，即利用RFID、傳感器等隨時隨地獲取物品的信息；2)可靠傳遞，是通過各種電信網絡和互聯網融合，將物品的信息實時準確地傳遞出去；3)智能處理，利用云計算、模糊識別等各種計算方式對海量數據和信息進行分析處理，對物品實施智能化控制。這就構成了物聯網的三層模式：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示。

其中，感知層包括RFID、傳感器等數據采集設備，包括數據接入到網關之前的傳感器網絡，對于目前關注較多的RHD網絡來講，用來感知RFID信息的感應器、掃描儀和貼在物品上的RFID標簽屬于物聯網感知層的一種網絡。這種檢測信息是RFID標簽的內容，如高速公路不停車收費系統(tǒng)、超市倉儲管理系統(tǒng)都是基于這類結構的物聯網。用于環(huán)境信息收集的WSN由無線傳感節(jié)點和接入網關組成，無線節(jié)點感知信息(如溫度、濕度等)，并自行組網傳遞到上層網關接入點，由網關將收集到的信息通過網絡層提交到后臺處理。環(huán)境監(jiān)控、污染監(jiān)控都是這類結構的感知層網絡的應用。網絡層是建立在現有的移動通訊網和互聯網基礎上，對感知數據進行處理和管理。應用層利用經過分析處理的感知數據為用戶提供豐富的特定服務，物聯網的應用可分為監(jiān)控型、查詢型、控制型和掃描型等。