基于RFID 物联网的应用探讨

2014-12-23王华

山东农业工程学院学报 2014年1期

王华

（闽江师范高等专科学校，福建福州350108）

1 引言

射频识别技术，即Radio Frequency Identification，缩写：RFID。作为非接触式自动识别技术之一，它的基本原理是通过射频信号以及其所具有的空间耦合与传输特性等的利用，实现了对静止或者移动物体所进行的自动识别。该技术的应用，成为继条码技术之后，对包括物流配送以及产品跟踪等诸多应用管理进行更新的又一项新技术。正是从这个角度出发，本文对基于RFID 物联网的应用进行探讨。

2 物联网与射频识别技术概述

伴随着信息技术的快速发展，以及《物联网“十二五”发展规划》的发布，物联网的影响越来越大[1]。物联网作为传统互联网的延伸，实现了不同物体之间的信息交换。物联网指的是通过RFID 技术以及传感设备的应用来取得具体的信息，进而以约定的协议为基础来进行传递，进而实现了对各类数据信息的智能化处理与监控，其本身是作为规模较大的组织网络存在的。而RFID 技术则是作为简单的无线系统之一，是信息技术和无线电技术两者在自动识别领域内的有效结合，基于RFID 技术所构建的射频识别系统通常情况下由电子标签（TAG）、阅读读器(Reader)以及天线(Antenna)组成, 这三大组件一般都可由不同的生厂商生产。如图1 所示：

从本质上来说，射频识别系统是读写器和电子标签间通过无线电频率来实现通讯的无线通讯系统。

图1 RFID 系统组成

3 RFID 技术分析

在RFID 技术的应用中，通过无线射频信号自动识别目标对象来取得相应的数据，由于该技术的应用使得识别工作不需要人工的干预，因而该技术可以应用在各类恶劣的环境中[2]。 RFID 技术的同时识别，方便操作。RFID 技术之所有能够广泛的应用，主要是因为该技术的优势体现在具有非接触的特点，因而读取的距离远，且具有读写速度快的特性，能够对高速运动的物体进行有效的识别。除此以外，RFID 技术的应用中还具有穿透力很强的特点，该技术在应用中可以穿过玻璃、布料以及塑料等等诸多的非金属物体来实现识别，加之技术在应用过程中，还能够在油污以及粉尘等恶劣的环境进行工作，有着有效的防水以及耐高温的特性，而且不受风、雨等恶劣天气的影响来实现二十四小时的全天候工作。除此以外，RFID 技术具有数据读写方面的功能，同时具有易小型化与易多样化的形状，且能进行快速的自动扫描，具有较强的耐久，还可以重复进行使用，保密性与记忆容量都很好。以基于RFID 技术的电子标签识别系统为例，其本身通过电子标签、阅读器、数据处理、存储设备以及系统软件完成在识别方面的技术要求。RFID 技术和传统的条形码扫描技术相比，其能够有效的对磁场内的目标物体实施检测，不但能够进行同时检测而且还不会受到方向限制[3]。同时该技术和传统的条形码技术相比还具有重复实用性的优势，即基于RFID 技术的电子标签能够进行重复使用与修改，能够对信息进行及时的更新，且具有较大的数据容量。在RFID 技术的使用中，物品的信息是被储存在芯片中，因而很难受到损坏。

4 基于RFID 的物联网的应用

从上文的物联网与射频识别技术概述以及RFID 技术分析可以看出，基于RFID 的物联网的应用有着广泛的发展前景。物联网应用示意图如2 所示。

图2 物联网应用示意图

本文结合我国现有的RFID 技术应用的现状，对基于RFID 的物联网的应用做以下论述：

4.1 在物流领域中的应用

基于RFID 的物联网的应用，在物流领域中，从物流公司的层面来看，RFID 识别技术的应用能够有效的提高企业产品数据的工作效率，极大的降低物流公司在验货以及出入库方面的成本。货物的EPC （即Electronic Product Code）电子标签中设置的编码所具有的唯一性特点能够有效的对货物真伪进行鉴别。出入库产品信息在信息取得上具有的方便、快速以及准确的特点。同时还可以直接把取得的产品数据信息输入到相关的数据库，通过数据处理，完成了产品的挑选工作，进而进行分类堆码与相关的管理。物流企业安置在仓储空间中的传感器能够实现自动扫描，同时对储存货物进出进行必要的记录，进而有效的提高了物流企业的库存管理的工作效率。同时加上物联网的应用，能够实时的取得货物位置方面的信息，进而有效的对货物进行调配，加强了准点到达率的工作水平，实现了对货物运送地点的追踪。基于RFID 的物联网的应用有效的提高了物流企业送货的可靠性以及工作效率，提高了企业的服务质量和服务效率。基于RFID 的物联网在物流领域中的应用除了以上的情况外，还可以应用在铁路调度系统、集装箱识别系统以及邮件自动分拣系统等方面。简而言之，通过该技术的应用有效的提高了物流领域的工作效率[4]。

4.2 在销售领域中的应用

基于RFID 的物联网的应用，在销售领域中，从产品生产厂家的层面来看，管理的核心是产品的原材料供应与产品的销售。通过物联网以及RFID 识别技术的结合应用，能够让厂家实现对产品销售信息的动态获取，进而以更快的速度对产品的市场需求产生反应。生产厂家的产品的销售数据信息传递到企业产品卖场的仓库管理系统，在此基础上传递给上一级分销商或者生产厂家。进而促进生产厂家组织生产水平的提高，降低了由于牛鞭效应而给自身带来的经营管理方面的风险。

从零售商的层面来看，RFID 技术的应用能够对货物仓储数量进行合理的安排，进而有效的减少库存积压对自身所带来的负面影响，同时还避免了缺货问题的存在。货物销售数据能够及时的进行有效传递，RFID 技术应用时，标签内部所存储的EPC 代码是每个物品自身所拥有的惟一代码，因而可以用于提升零售商所具有的鉴别能力[5]。以英国著名的玛莎百货公司为例，该公司就通过该技术的利用降低了正品商品退货所产生的欺诈率。

4.3 在医疗领域中的应用

基于RFID 的物联网的应用，在医疗领域中，从医院的层面来看，不仅帮助医院实施对住院病人全天候小时的监控和医院不同部门共享病人的医疗记录，还可以时间对医疗设备、医疗器械的使用和流动情况等进行动态追踪。以美国的新泽西医疗公司VirtuaHealth 为例就在自身的四家医院安装了RFID 系统，通过该系统追踪过千名的患者与公司的工作人员，同时还对超过一万件的资产进行追踪[6]。该系统在应用中不仅可以用来进行设备、患者、工作人员的追踪，还可以用来对资产、病房及急救室进行管理。

4.4 在公共管理领域中的应用

基于RFID 的物联网的应用，在公共管理领域中，从高速公路管理的层面来看，该技术被应用在高速公路自动收费系统。该系统通过现代信息技术与电子技术的结合应用，在高速公路沿线设置了天线，在车内则安装了射频卡，以天线与电子标签为基础实现了数据传递，并对车辆实施识别，对收费数据做信息方面的处理，同时实现车辆进行自动收费。基于RFID 的物联网的应用有效的提高了高速公路管理的工作效率，进而提高了车辆的通过率，降低了高速公路交通拥堵的发生率，降低了人工方面所支出的成本，因而有着较好的经济效益[7]。除此以外，公共交通系统中的IC 卡也采用了RFID 技术，方便操作的同时有效的降低了在人工方面支出的人力成本。

5 物联网安全问题

在物联网信息的处理中，感知信息在经过了采集、汇聚、融合以及传输等等过程，通过全部信息的处理过程来体现出物联网所具有的安全性与传统网络在安全性关注点上有着巨大的区别。

5.1 感知层安全问题

感知节点具有多源异构性的特点，一般情况下，感知节点所具有的功能比较简单且因为使用电池所有携带的能量也较少，因而感知节点的安全保护能力相对来说比较简单。与感知节点相比感知网络的种类较多，无论是温度测量、水文监控、道路导航以及自动控制，在数据传输与消息方面不存在特定标准，因而无法确保安全保护体系的统一。

5.2 传输层安全问题

核心网所具有的安全保护能力相对来说比较完整，由于物联网本身具有节点数量多同时存在的方式为集群，就会造成在数据传播过程中因为发送数据较多而出现网络拥塞的情况，进而容易发生拒绝服务攻击的情况。除此以外，已有的通信网络在安全架构上是以人通信的层面出发进行设计的，也就是说对以物为主体的物联网需要构建适合感知信息传输和应用的安全架构。