从智能门锁看RFID与WSN融合的未来发展

杨婉

摘 要：随着经济的迅速发展，锁的外观功能格局也都同时发生变化。而目前先进的安防系统也使智能门锁从单纯的射频识别RFID发展到与无线传感网络WSN结合的更高阶段。同时，RFID与WSN的结合也开始涉及到更多的领域。

关键词：RFID WSN 智能门锁

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（b）-0069-01

1 RFID简介

RFID是Radio Frequency IDentification的缩写，是一种非接触式的自动识别技术。它通过对目标对象获取的相关数据进行自动识别，而此识别工作不需人工干预，并且在各种恶劣环境中都可以操作，既快捷又简便。RFID一般由是由阅读器与电子标签及应用软件三部分组成。在诞生之初，电子标签只存储一些简单的ID信息，材质与构成均非常简单。集成电路技术的进步，使得微型智能RFID标签得到进一步发展。大量的优点使得RFID技术将成为未来信息社会建设的一项基础技术。

RFID系统的工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。大部分的酒门锁，均采用此技术。电子标签为M1或者CPU卡，在门锁的感应区感应下就可开启，不需要机械接触，从而可以大大减少故障率。卡片的线圈密封也使得卡不易受外界影响，适用寿命较长。同时，卡片容量较大，不同的扇区可以写入不同内容，用于酒店的其他系统，如消费系统，停车系统等。

2 WSN简介

WSN是Wireless Sensor Network的缩写，是在监控区域内布置大量微型传感器节点，通过无线通信方式形成一个自组织的网络系统，可以实时监测、感知和采集网络分布区域内各种环境或监测对象的信息，是一个可靠的自组织以数据位中心的网路。目前在环境监测和保护，军事领域以及日常生活中的交通领域得到较多使用，但WSN则由于传感器的节点体积微小，电池能量有限。

目前被大范围使用的WSN的MAC层协议为IEEE802.15.4。ZigBee名字来源于蜜蜂通过跳Zigzag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息，是蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式。ZigBee（紫峰）技术是双向无线通信技术，它具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的优点。它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。

3 融合WSN的RFID系统

RFID与WSN起源不同，发展方向以及应用的侧重点有着非常大的差异。但是物联网时代下的科技发展，使得RFID与WSN的融合已经成为一种趋势。RFID标签的功能的强大使得与WSN中的节点接近，RFID系统与WSN的结合则将会让标签信息的采集更加方便和智能化。借助于WSN强大的网络连接和信息收集功能，RFID系统识别信息的传输范围可以扩大，两种系统在一定的程度上可以实现技术互补。

现阶段RFID与WSN有三种融合方式：第一种是RFID系统与传感器在物理上分开， RFID与传感器的节点不设置融合，RFID与WSN的协作是在软件层次上完成；第二种是R在RFID标签上携带无线传感器节点，此节点用于与阅读器，其他节点或者无线通信设备通信；第三种是阅读器与WSN节点的融合，RFID阅读器可以远距离读卡，WSN可远距离获取RFID的标签信息，与区域内的其他无线通信节点形成多跳的通信网络，并将节点采集的数据传输到上层应用。

目前，有一种新型门锁，通过第一种方式进行融合，用于企（事）业单位和写字楼等现代化办公室、学生或职工宿舍、宾馆、快捷酒店等应用场合。这款门锁支持机械开锁，在电池没电的情况下可紧急开门，但是正常开门方式为采用13.56M的射频卡通过非接触感应来实现开门和锁门。产品支持无线联网，支持远程名单下发，记录自动上传等功能，方便客户运营和维护。

此套系统的硬件部分包括：无线门锁、路由、基站；同时需要的网络设备部分包括PC机以及以太网交换机，通过门锁管理软件来实现数据的采集以及同步。无线门锁大部分时间处于休眠，定时唤醒与基站通讯，路由则是负责转发数据、扩大网络容量、管理无线门锁。基站通过TCP/IP协议与采集工作站通讯，通过Zigbee无线通讯协议与路由或无线门锁进行通讯的设备。基站可以不经过路由直接连接到无线门锁，也可以增加路由用于信号中转和数据转发。不同基站网络编码不能重复，该基站下带的所有路由和无线门锁可共用同一个网络编号，门锁编号唯一，不同门锁不能重复。无线门锁会定期向基站获取最新的时间，保持系统时间的同步。

由于此RFID为无源被动标签，当前的RFID标准能够很好的支持被动式标签的应用，不会存在信息碰撞问题。本系统RFID为近距离读卡，使用的协议为ISO1443A；WSN使用的协议是zigbee协议，主要是远距离。两种读卡协议不会引发数据格式和通讯协议不兼容的问题。但是此系统的缺点是RFID标签存储量有限，传感器采集的数据量仅有部分信息写入RFID标签，限制了通信能力。

目前国内仓储企业也有使用RFID与WSN融合的实例。将RFID阅读器融人到了WSN的节点中，建立成小的并且密集分布的“智能节点”，智能节点自主运行，最终识别数据以通过网络传输给后台服务器。整个网络具有自组织性和自适应性。将WSN和RFID结合起来，形成了传感射频识别网络，实现了长距离射频识别系统。

4 结语

RFID通过对目标物的识别，实现信息采集、标识和管理，其标签是唯一的；但RFID系统又存在着读写距离有限、抗干扰较差、实时感应能力差，实现成本高等不足；WSN是可靠的数据中心，但是传感器节点不一定唯一，无法通过节点获得目标详细信息。作为物联网时代的两大重要技术的融合是必然趋势，不仅仅只是体现在门锁上，更多的领域将会因此获益。它们的融合不仅从产品上体现出更多优势，还可以使企业从传统供应链向数字化供应链进行转变。通过RFID唯一的标签以及WSN可靠的数据中心，能更确定产品的最终信息，使得企业可以得到最快速最准确的市场信息以及动态，帮助企业做出更明智和更迅速的决策，提高客户满意度且降低采购成本以及销售成本获得更大的利润。WSN与RFID结合起来组成的WSID网络，其应用前景不可估量。

参考文献

[1] 陈新何.无线射频识别（RFID）技术发展综述[J].信息技术与标准化，2012.

[2] 孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].清华大学出版社，2013.endprint