物聯(lián)網(wǎng)中射頻技術(shù)的應(yīng)用

1、引言

　　2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟在《ITU2005互聯(lián)網(wǎng)報(bào)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(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)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，例如一種稱為Finder的產(chǎn)品，在物品上貼上電子標(biāo)簽。如果此物品丟失不見找不到了，可以通過類似手機(jī)的一種終端通過電子標(biāo)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(xiàng)技術(shù)也可以用來防盜，實(shí)現(xiàn)物品自動(dòng)找主人。

　　RFID（Radio Frequency Identification，RFID）簡(jiǎn)稱射頻識(shí)別技術(shù)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)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(yīng)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(duì)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)起著基礎(chǔ)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(xì)講述其在智能停車場(chǎng)、公安領(lǐng)域、防偽領(lǐng)域中的應(yīng)用。

　　2、RFID技術(shù)

　　RFID是非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。

　　RFID是一種簡(jiǎn)單的無線系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成。電子標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送頻率的信號(hào)，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID具有非接觸工作距離長(zhǎng)、適于惡劣環(huán)境、可識(shí)別運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。

　　RFID技術(shù)的工作原理是：當(dāng)電子標(biāo)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(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量，發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的信息（無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽）或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）。閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(yīng)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(yùn)用RFID技術(shù)的ETC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不停車即可收費(fèi)的功能；智能腕表實(shí)時(shí)監(jiān)控服刑人員的活動(dòng)信息等等。

　　3、在公安領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　1）、交通管控上的RFID

　　ETC系統(tǒng)，即通常所說的不停車收費(fèi)系統(tǒng)，它是以現(xiàn)代通信技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)車輛不停車自動(dòng)收費(fèi)的智能交通電子系統(tǒng)。

　　當(dāng)裝有RFID標(biāo)簽的車輛在距離0～10米范圍內(nèi)接近ETC讀寫器時(shí)，ETC讀寫器受控發(fā)出微波查詢信號(hào)，安裝在受查車輛固定位置的電子標(biāo)簽收到讀寫器的查詢信號(hào)后，將此信號(hào)與電子標(biāo)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(shù)無疑可以減少人為的亂收費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)提高通關(guān)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(yuǎn)距離識(shí)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(hào)也不同。日本、美國(guó)、中國(guó)等大多數(shù)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)定在5.8～5.9 GHz頻段。在我國(guó)選用5.8 GHz頻段具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，我國(guó)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)別勞動(dòng)教育人員、管理人員，將管理系統(tǒng)中每個(gè)人的信息和現(xiàn)實(shí)中的每個(gè)人一一對(duì)應(yīng)，從真正意義上實(shí)現(xiàn)勞教所管理信息化。其應(yīng)用是在服刑人員佩帶腕式標(biāo)簽，在監(jiān)獄的主要出入口裝上閱讀器和定位器，當(dāng)服刑人員到達(dá)定位器的有效感應(yīng)區(qū)域的時(shí)候，定位器就把自身的位置信息發(fā)送給腕式標(biāo)簽，腕式標(biāo)簽在將接受到的位置信號(hào)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(biāo)簽的ID信息和地址信息是否正常，腕式標(biāo)簽的活動(dòng)狀態(tài)是否異常。如果發(fā)現(xiàn)異常則發(fā)出警報(bào)，通知監(jiān)獄管理人員。

　　感應(yīng)式電子巡更通過采用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(zhǔn)確記錄下來。工作進(jìn)行科學(xué)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(xué)的整合管理方案。感應(yīng)式電子巡更和標(biāo)簽無需接觸，即可通過相互之間的電波對(duì)射達(dá)到讀卡效果，避免接觸帶來的磨損。這種腕帶對(duì)服刑人員的個(gè)人信息和活動(dòng)信息能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控。但是，這種腕帶是可摘除的，這對(duì)防止服刑人員逃逸似乎沒什么作用。

　　4、在防偽領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　目前，國(guó)際防偽領(lǐng)域逐漸興起的射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注：非接觸、多物體、移動(dòng)識(shí)別；企業(yè)加入防偽功能簡(jiǎn)單易行；防偽過程幾乎不用人工干預(yù)；防偽過程中標(biāo)簽數(shù)據(jù)不可見，無機(jī)械磨損，防污損；支持?jǐn)?shù)據(jù)的雙向讀寫；與信息加密技術(shù)結(jié)合，使得標(biāo)簽不易偽造；易于與其他防偽技術(shù)結(jié)合使用進(jìn)行防偽。

　　工作頻率在UHF（860 MHz．960 MHz）的射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)讀寫距離達(dá)到10 m，而且無源被動(dòng)式射頻標(biāo)簽成本低，因此在供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。它利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通訊，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。無線射頻識(shí)別技術(shù)防偽，與其他防偽技術(shù)如激光防偽、數(shù)字防偽等技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)全球唯一的ID號(hào)碼——UID，UID是在制作芯片時(shí)放在ROM中的，無法修改，無法仿造；無機(jī)械磨損，防污損；讀寫器具有不直接對(duì)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(biāo)簽的密碼保護(hù)外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實(shí)現(xiàn)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(yīng)用流程是：每個(gè)產(chǎn)品出廠時(shí)都被附上電子標(biāo)簽，然后通過讀寫器寫入唯一的識(shí)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(yàn)證、到港分發(fā)、零售上架等各個(gè)環(huán)節(jié)都可以通過讀寫器反復(fù)讀寫標(biāo)簽。標(biāo)簽就是物品的“身份證”。借助電子標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品對(duì)原料、半成品、成品、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、配送、上架、最終銷售，甚至退貨處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　RFID 技術(shù)提高了物品分揀的自動(dòng)化程度，降低了差錯(cuò)率，使整個(gè)供應(yīng)鏈管理顯得透明而高效。為了打擊造假行為，美國(guó)生產(chǎn)麻醉藥OxyContin 的廠家宣布將在藥瓶上采用射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品從生產(chǎn)到藥劑廠進(jìn)行全程的電子監(jiān)控，此舉是打擊日益增長(zhǎng)的藥品造假現(xiàn)象的有效手段。藥品、食品、危險(xiǎn)品等與個(gè)人的日常生活安全息息相關(guān)，都屬于國(guó)家監(jiān)管的特殊物品，其生產(chǎn)、運(yùn)輸和銷售的過程必須嚴(yán)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(cái)產(chǎn)安全帶來極大的威脅。我國(guó)政府和技術(shù)監(jiān)督系統(tǒng)也已經(jīng)開始在國(guó)內(nèi)射頻識(shí)別領(lǐng)域的先導(dǎo)廠商（如維深電子、東方捷碼等）的幫助下，嘗試?yán)肦FID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品、食品、危險(xiǎn)品等特殊產(chǎn)品的防偽和跟蹤追溯。

　　目前國(guó)際上在護(hù)照防偽、電子錢包等方面已可以在標(biāo)準(zhǔn)護(hù)照封面或證件內(nèi)嵌入RFID 標(biāo)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域也已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用，二代身份證的推廣應(yīng)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(yīng)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(yán)重影響了社會(huì)秩序的穩(wěn)定，影響了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。RFID 防偽技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅將為企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益，還將為國(guó)家相關(guān)管理部門正確、及時(shí)、動(dòng)態(tài)、有效地監(jiān)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(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。

　　5、在智能停車場(chǎng)中的應(yīng)用

智能停車場(chǎng)對(duì)目前停車場(chǎng)管理混亂給出了有效的解決方法。該系統(tǒng)方案應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)、語音提示技術(shù)、短程微波通信技術(shù)、圖像數(shù)字處理技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)識(shí)別和信息化管理，提高車輛的通行效率和安全性，并統(tǒng)計(jì)車輛出入數(shù)