1 RFID技術(shù)

　　1.1 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　RFID是一種新型非接觸自動識別技術(shù)，叫做電子標簽。該技術(shù)不涉及人工干預(yù)和物理接觸限制，對于建立和發(fā)展計算機環(huán)境極其重要。為了達到對目標物體進行自動識別，該技術(shù)運用了耦合傳輸以及射頻信號。RFID的基礎(chǔ)就是芯片技術(shù)以及無線電技術(shù)。天線、標簽、閱讀器共同構(gòu)成了RFID系統(tǒng)。該技術(shù)具有對工作環(huán)境限制小、對高速運動目標能夠識別、進行N個目標的識別、操作簡便等優(yōu)點。在構(gòu)成RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，電子標簽簡稱標簽，同時還被稱之為射頻標簽，控制邏輯和射頻電路裝設(shè)于標簽中，伴隨越來越發(fā)達的集成工藝的發(fā)展，在標簽中，集成的芯片體積小、而功能卻越發(fā)全面、強大。詢問器又稱為閱讀器，其通信操作電子標簽是通過RFID協(xié)議實現(xiàn)的。數(shù)字控制單元及射頻模塊組成了閱讀器。當磁場中出現(xiàn)標簽后，開始接收射頻信號，該信號源自于閱讀器，芯片中所存儲的產(chǎn)品信息來自于感應(yīng)電流所獲得的的能量。信息被閱讀器讀取、并經(jīng)過解碼，相關(guān)數(shù)據(jù)的處理被送至中央信息系統(tǒng)中進行。系統(tǒng)框架如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)框架

　　1.2 RFID技術(shù)類型

　　根據(jù)頻率的不同，RFID技術(shù)系統(tǒng)主要分為高頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)以及低頻系統(tǒng)三種類型。形狀多樣、成本低屬于低頻系統(tǒng)標簽的特點，位于頻率100~500 kHz為低頻系統(tǒng)。低頻系統(tǒng)自身存在的不足：閱讀天線缺乏有效、穩(wěn)定方向;閱讀速度不夠理想;相對較短的閱讀距離;較少的數(shù)據(jù)量保存等。所以，主要用于技術(shù)要求不高的環(huán)境，如門禁系統(tǒng)等。中頻系統(tǒng)的工作頻率為10~15 MHz，相對于低頻系統(tǒng)而言，中頻系統(tǒng)增加了閱讀距離，其標簽內(nèi)存數(shù)量也相對較大，實現(xiàn)了中等閱讀速度。但其缺點為閱讀天線較強，方向性不足、閱讀器及標簽成本高等，因此，智能卡與門禁系統(tǒng)的工作環(huán)境適合中頻系統(tǒng)的運用。軟襯底是高頻系統(tǒng)標簽形狀，與前兩種類型系統(tǒng)相比較，高頻系統(tǒng)進一步增大了標簽內(nèi)存，優(yōu)點就是閱讀速度快、且距離遠。缺點是閱讀器與標簽具有很高的成本。高頻系統(tǒng)在零售系統(tǒng)以及監(jiān)視火車車皮系統(tǒng)中得以應(yīng)用。

　　1.3 標簽類型

　　標簽一般分為兩類，一類是被動式標簽、另一類就是主動式標簽。被動式標簽價格低廉、外觀多變靈巧，由閱讀器提供電源，通過耦合的方式，標簽芯片的電源來自于閱讀器能量，而主動式標簽在標簽中集成了電源模塊。

　　2 物聯(lián)網(wǎng)

　　隨著我國社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，新興信息技術(shù)得到人們普遍應(yīng)用。再進一步延伸傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)后，產(chǎn)生了物聯(lián)網(wǎng)，與此同時，信息在任何物體之間的交換也得以實現(xiàn)，可以說物聯(lián)網(wǎng)占據(jù)著十分關(guān)鍵的地位。物聯(lián)網(wǎng)要想獲取具體信息，依靠的是傳感設(shè)備以及RFID技術(shù)，信息的傳輸依照協(xié)議約定，其組織網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，可以智能化監(jiān)控與處理各種數(shù)據(jù)信息。以先進的計算機技術(shù)為依托，監(jiān)控和處理各種數(shù)據(jù)及信息、職能處理、準確及時傳遞信息、傳遞可靠、更加快捷方便地獲取信息、全面感知性等，都體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的典型特征。整合應(yīng)用層、信息運行層、信息傳輸層、信息采集層是物聯(lián)網(wǎng)的層級結(jié)構(gòu)。整合應(yīng)用層分析實際信息問題，為決策和處理問題提供依據(jù);信息運營層主要是進一步分析與處理信息，并闖將信息平臺，分類管理信息;傳輸信息層通過對傳感器的運用，傳遞整合所采集的信息。采集信息層對各種數(shù)據(jù)和信息進行收集，應(yīng)用先進的技術(shù)方法，標記出數(shù)據(jù)和信息，以自動糊處理職能數(shù)據(jù)的標準來轉(zhuǎn)化這些數(shù)據(jù)和信息。分析該分層結(jié)構(gòu)，最關(guān)鍵的是收集與處理信息，在科學(xué)應(yīng)用RFID技術(shù)后，能夠?qū)δ繕宋矬w進行自動、有效識別，最終將所需數(shù)據(jù)信息成功獲取。

　　3 物聯(lián)網(wǎng)中RFID技術(shù)的應(yīng)用

　　3.1 系統(tǒng)組成

　　天線、閱讀器以及標簽是組成基本射頻識別系統(tǒng)的三部分，射頻信號由閱讀器發(fā)射，能量被磁場內(nèi)的標簽撲捉后，開展與閱讀器之間的通信。存儲于標簽的信息被閱讀器讀取并經(jīng)過解碼，之后給管理系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)信息，并處理。如圖2所示。

　　圖2 標簽的系統(tǒng)組成

　　3.1.1 天線

　　讀寫器以及標簽之間的無線通信通過傳遞射頻信號來實現(xiàn)，這就是天線的功能。天線分為固定式天線、手持式天線、有源天線、無源天線等。實際應(yīng)用中，天線其波長與尺寸是相同且一致的。對于傳輸數(shù)據(jù)而言，天線的位置和形狀也具有十分重要的作用，從這點可以看出，對于工作人員，設(shè)計、安裝天線是具有較高的技術(shù)含量的。

　　3.1.2 閱讀器

　　RFID閱讀器主要的作用體現(xiàn)在對目標物體的識別上。要準確識別目標物體，是需要對電子標簽的內(nèi)存數(shù)據(jù)進行讀取及識別的。通過射頻信號和耦合作用，電子標簽和閱讀器之間的信息傳輸實現(xiàn)了無接觸，其工作原理如下：給電子標簽傳遞主機讀/寫命令，同時加密處理主機傳送給電子標簽的數(shù)據(jù)，再將解密電子標簽返回輸送的數(shù)據(jù)傳送給主機。收發(fā)范圍較大時讀寫器最主要的特點，但因較高成本的讀寫器對RFID系統(tǒng)發(fā)展形成了制約，所以，閱讀器的發(fā)展趨勢體現(xiàn)于低成本、便捷、規(guī)模小等。

　　3.1.3 標簽

　　貼標簽方式將目標物體轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芪矬w，便于監(jiān)控及跟蹤，因此，射頻卡也稱之為電子標簽，由芯片和耦合元件構(gòu)成，RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)載體就是電子標簽。電子標簽與閱讀器之間的通信可以依靠連接的天線實現(xiàn)，這樣，才能將標簽的識別碼和數(shù)據(jù)輸入及讀出。根據(jù)實際需要來對標簽的形狀進行設(shè)計，這樣能夠?qū)撕瀮?nèi)存數(shù)據(jù)進行保護，不易損壞標簽。長時間監(jiān)控和追蹤多個快速運動目標、較長的使用壽命、數(shù)據(jù)存儲量較高、小體積方便使用等等都是電子標簽自身優(yōu)點所在。電子標簽根據(jù)不同的頻率氛圍微波、超高頻、高頻、低頻電子標簽。而且，無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)是根據(jù)標簽是否裝設(shè)內(nèi)置電池而進行劃分的。

　　3.2 實際應(yīng)用

　　分別以安全防偽、收費系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)中RFID技術(shù)的應(yīng)用為例進行介紹。

　　3.2.1 應(yīng)用于安全防偽

　　RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速掃描，因此被廣泛應(yīng)用于安全防偽中，其標識號是惟一的。有別于傳統(tǒng)的條形碼掃描，RFID技術(shù)不受方向限制，能夠同時檢測磁場內(nèi)目標物體，大幅提高了工作效率，適用于大批量操作。首先，該應(yīng)用不易損壞、耐久性強。運用RFID技術(shù)，芯片中存儲物品信息，因此不易受損。而傳統(tǒng)紙質(zhì)條形碼容易受到環(huán)境影響。其次，穿透性強，當物品被覆蓋時，應(yīng)用穿透性強的RFID技術(shù)，同樣能夠識別標簽信息。在此，數(shù)據(jù)存儲量大，相比傳統(tǒng)條形碼，RFID標簽所攜帶的信息量要大的多。最后，可重復(fù)使用，應(yīng)用RFID電子標簽，可以及時對數(shù)據(jù)和信息進行更新，并可重復(fù)修改和使用，而傳統(tǒng)的條形碼則不能修改、無法實現(xiàn)。

　　3.2.2 應(yīng)用于收費系統(tǒng)

　　在現(xiàn)今高速公路自動收費系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用到RFID技術(shù)，將射頻卡裝設(shè)于車內(nèi)、將天線設(shè)立與公路沿線，對電子技術(shù)以及現(xiàn)代信息技術(shù)的運用，借助電子標簽以及天線來傳輸數(shù)據(jù)，識別車輛后信息處理收費數(shù)據(jù)，從而自動收取車輛費用。

　　在自動收費系統(tǒng)中運用射頻技術(shù)具有很強的經(jīng)濟效益，降低了人工成本、并對公路交通堵塞等狀況進行緩解，提升了車輛通過率，促進工作效率的提高。不僅如此，該技術(shù)還在門禁系統(tǒng)中得以應(yīng)用，例如：門禁系統(tǒng)的電子護照、停車卡、出入證、門卡等，都屬于射頻卡，該卡能夠?qū)τ脩羯矸葸M行自動識別。另外，RFID技術(shù)還應(yīng)用于公交系統(tǒng)卡中，節(jié)約了成本、便于操作、提高了公交運營效率。

　　3.2.3 應(yīng)用于物流管理系統(tǒng)

　　從以下三個方面進行探討：第一，在郵件自動分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。RFID技術(shù)已經(jīng)在快遞業(yè)務(wù)分揀郵件系統(tǒng)中得到有效應(yīng)用。在大量包裹進入識別區(qū)域時，充分發(fā)揮出RFID技術(shù)非接觸性的特點，不但將工作準確率有效提高，還大幅度提高了分揀工作效率。第二，在集裝箱識別系統(tǒng)中的應(yīng)用。將相關(guān)數(shù)據(jù)和信息標明于集裝箱標簽上，例如數(shù)量、類別、位置等。位置監(jiān)控追蹤集裝箱運用到RFID技術(shù)。當對集裝箱進行移動時，標簽同時能夠接收到變化的信息數(shù)據(jù)，并管理和監(jiān)控禁止移動的集裝箱。第三，鐵路調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用。為了對火車內(nèi)行李物品以及火車運行的信息進行實時檢測，將閱讀器安裝于鐵路沿線。

　　在合理分析了獲取的信息后，對火車的運行展開監(jiān)控和追蹤，這樣可以有效避免危險物品存在于車內(nèi)的安全隱患以及運行中的列車碰撞事故等。

　　4 結(jié) 語

　　隨著我國科學(xué)技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，規(guī)模較大的組織網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)也獲得前所未有進步。物聯(lián)網(wǎng)中，在無需人員參與的條件下，商品、物品能夠進行彼此交流。實際上是通過計算機互聯(lián)網(wǎng)，利用射頻自動識別技術(shù)，共享與互聯(lián)商品自動識別的信息。而物聯(lián)網(wǎng)運營的技術(shù)前提就是傳感設(shè)備以及RFID技術(shù)。RFID技術(shù)能夠?qū)δ繕宋矬w進行準確、自動、有效的識別，通過對耦合傳輸以及射頻信號的運用得以實現(xiàn)。天線、閱讀器、標簽是組成射頻識別系統(tǒng)的重要部分。其中，天線是將讀寫器與標簽之間的無線通信通過傳遞射頻信號實現(xiàn);而閱讀器為了對目標物體進行識別，而對電子標簽的內(nèi)存數(shù)據(jù)進行讀取及識別的;通過給目標物體貼標簽的方式，電子標簽實現(xiàn)了追蹤與監(jiān)控功能。