物联网与射频识别技术应用研究

■渠连恩 青岛科技大学

■赵 珊 青岛大学医学院松山医院

在10年前就已经提出物联网的概念，物联网其实质就是把物联接到网络上，连接方式是通过射频技术，红外技术、无线传感网络等方式进行，但是这些设备进行通信必须按照约定的协议进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网概念定义其实质还是以互联网为基础，把互联网的用户拓展到物体和物体之间。物联网的概念的实质有两层意思：

第一：物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网；

第二：其用户端不仅仅是个人，还包括任何物品。

一、物联网的架构

从技术架构上看物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层，如图1所示。

图1 物联网的架构

1.感知层由二维码标签、RFID标签和读写器和各种传感器以及传感器网关构成。感知层是物联网获取和识别物体层，它从物体中获取物体的信息，它是物联网信息采集的来源。

2.网络层是由通讯与互连网的融合技术，包括信息存储和查询，网络管理等功能，网络层的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术，感知数据管理处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、和理解以及基于感知数据的决策和行为的理论和技术。

3.应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

二、射频识别技术

射频识别技术（RFID）是无线电技术在自动识别领域中的具体应用，RFID技术是通过无线射频方式进行，通信双方自动识别实现交换数据，它主要是通过射频信号进行识别目标对象，并自动获取物体的相关数据，同时也向后台的计算机处理系统进行通信，完成相关的数据信息处理。射频识别技术包括数据的采集，数据的传输和数据的处理的功能。

工作原理

当标签进入磁场以后，标签接收读卡器发出的无线射频信号，标签内的感应电流所获取的能量把标签内存储的信息发送出去，如果标签自身有电源标签就会主动发送某一频率的信号；解读器读取信息并且解码，然后把信息送到中央信息处理系统，最后由中央信息系统进行数据处理。

射频识别技术主要是电子标签和读写器之间的信息主要通过无线信号进行穿梭，这种信息传送的射频信号分两种耦合类型。

三、RFID系统组成

RFID系统有标签、阅读器、Internet，服务器、中间软件和计算机数据库系统。系统通过阅读器发送信号至电子标签，电子标签通过射频信号驱动内部的电磁电路提供电力，由天线将内部存储器所储存的数据传至阅读器，经由中介软件编码，通过网络最后再将信息存入对应数据库。

读写器读出的电子标签的信息，并采用分布式的系统中间件处理由读写器读取的一连串标签信息。由于每一个电子标签上只有唯一代码，计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，EPC中间件将EPC代码传给ONS，ONS指示EPC中间件到一个保存着产品文件的服务器（EPCIS）查找，该文件可由EPC中间件复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上，系统的工作流程如图2所示。

图2 RFID系统

1.电子标签

RFID标签是由耦合元件和芯片组成，它内置天线芯片中写有能够被识别的唯一的电子编码，这种标签附着在可被识别的物体上，标识目标对象。这种标签具有持久性的特点，信息接收传播穿透性强、存储容量大、种类多的特点。有些标签支持读写功能，目标物体的信息能够随时被更新。

2.读写器

读写器在射频系统中起着关键性的作用，它是整个系统的基础设施，它与RFID标签进行信息交换，交换过程中，读写器把射频电磁信号转化成数字信号，特别是读写器进行对信号加工整理，然后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；读写器与计算机通讯：上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。

3.中间件（middleware）

为实现所采集信息的传递与分发而开发的中间件，中间件是一个软件，它可以接受客户端发送的请求，可以同时对多个读写器进行操作，进行并发处理，并且可以连接一个或者多个后端软件应用系统连接，它是返回结果数据的特殊化软件。应用程序使用中间件提供的应用程序接口（API），进行与读写器进行通信，读取RFID标签数据。

4.应用软件

主要指企业系统软件，应用软件（application software）是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。从应用评价标准来说，使用者在应用软件端的用户体验是判断一个RFID应用案例成功与否的决定性因素之一。应用软件也是系统的数据中心，它负责与读写器通信，将读写器经过中间件转换之后的数据，插入到后台企业仓储管理系统的数据库中，对电子标签管理信息、发行电子标签和采集的电子标签信息集中进行存储和处理。

四、RFID射频设别系统应用示例

港口集装箱RFID技术的应用，RFID应用系统主要有三部分组成，首先在集装箱上安装电子标签，电子标签内保存集装箱信息，并且能够进行自动识别；其次，在港口区域有无线覆盖，进行信息传输，它可以完成对电子标签的信息的传输，应具有实时性信息交互，并将数据导入TSS运输安全管理系统；第三部分集装箱信息实时交换系统，完成后端对集装箱信息的实时处理和管理，并进行EDI数据交换，以实现起运港和目的港之间的集装箱信息实时交换。

[1]王忠敏.《EPC技术基础教程》.北京：中国标准出版社，2004[2]

[2]Easy EPC-ONS. University Of Cambridge，2004

[3]杨玉婷.RFID在零售业的应用研究[J].物流科技，2007，（11）：15.