李洋

（陜西省電子信息產品監(jiān)督檢驗院 陜西 西安 710004）

RFID是Radio Frequency Identification首字母的簡寫，即無線射頻識別技術，俗稱電子標簽。該技術是一項利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)非接觸式信息傳遞，并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術[1]。作為一種自動識別與數(shù)據采集技術快速進入制造業(yè)、交通、物流、安檢、軍事等領域并得到廣泛應用，且應用行業(yè)不斷擴大、發(fā)展和完善，正在成為一個跨專業(yè)的獨立領域。

物聯(lián)網，顧名思義就是“物物相聯(lián)的網絡”，是物體的互聯(lián)網。物聯(lián)網的核心依然是互聯(lián)網。物聯(lián)網是在互聯(lián)網的基礎上，利用RFID、無線數(shù)據通信等技術，借助紅外感應器、激光掃描儀、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等信息設備，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”，通過計算機互聯(lián)網實現(xiàn)物品的自動識別和信息交換與共享，將互聯(lián)網擴展成人與物之間、物與物之間隨時隨地交流的網絡。

1 RFID技術簡述

1.1 RFID基本理論

RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)。射頻識別是信息技術與無線電技術在自動識別領域中的結合，以該技術為基礎構建的射頻識別系統(tǒng)通常由電子標簽、讀寫器、天線組成[2]。射頻識別系統(tǒng)實際上是讀寫器與電子標簽之間用無線電頻率進行通訊的無線通訊系統(tǒng)。

RFID技術的基本工作原理：在電子標簽中存有一定格式的電子數(shù)據，以此作為待識別物品的標識性信息。電子標簽附在待識別物品上，讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產生感應電流，通過感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息[3]，系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經天線調節(jié)器傳送到讀寫器，讀寫器對接收的信號進行解調和解碼，然后送到后臺數(shù)據管理系統(tǒng)進行相關處理，數(shù)據管理系統(tǒng)發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構動作。從而，讀寫器通過天線可實現(xiàn)無接觸地讀取并識別標簽中所保存的電子數(shù)據，從而達到自動識別物體的目的。

1.2 RFID的結構及原理

1.2.1 讀寫器

也稱閱讀器，用于讀?。ɑ驅懭耄撕炐畔⒌脑O備。讀寫器的收發(fā)距離范圍較大，根據輸出功率和使用頻率的不同，從幾厘米到幾十米不等。從電路實現(xiàn)角度來說，讀寫器可分為兩大部分，即射頻模塊與基帶模塊。射頻模塊主要由調制解調電路模塊及天線組成，主要功能有兩個，一是實現(xiàn)將讀寫器欲發(fā)往射頻標簽的命令調制到射頻信號上，經由發(fā)射天線發(fā)送到射頻標簽上，而射頻標簽對照射在其上的射頻信號做出響應。二是實現(xiàn)將射頻標簽返回到讀寫器的回波信號進行加工處理，并從中解調提取出射頻標簽回送的數(shù)據。

1.2.2 電子標簽

也稱射頻標簽、射頻識別。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號識別目標對象并獲取相關數(shù)據。由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信，它是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據載體，由線圈（天線）和存儲有關應用標識信息的存儲器及微電子芯片組成。一般來說射頻標簽的主要特點有：體積小、容量大、壽命長、可重復利用等特點，可支持快速讀寫、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。

1.2.3 天線

用于在電子標簽和讀寫器之間傳遞射頻信號，以控制數(shù)據的獲取和通訊。天線在射頻標簽和讀寫器間發(fā)射電磁波，給射頻標簽提供微量能量，并負責接收來自射頻標簽發(fā)出的射頻信號。一般而言，天線都會與讀寫器整合在一起，可設計為手持式或固定式。

1.3 RFID的優(yōu)勢

RFID是一種非接觸式自動的無線電射頻識別技術，它通過無線射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。RFID之所以是一種備受矚目的自動識別技術，主要因為它具有非接觸，讀取距離遠；讀寫速度快，可對高速物體進行識別；穿透力強，可穿過玻璃、布料、木材、塑料等非金屬物體進行識別；耐環(huán)境性好、可在油污、粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能夠防水、防磁、耐高溫，不受風、雨、雪、霧等天氣影響全天候工作。此外，RFID還具有數(shù)據的讀寫功能、容易小型化和多樣化的形狀、快速自動掃描、耐久性強、可重復使用、安全保密性高、數(shù)據的記憶容量大、存儲信息更改自如等優(yōu)點[4]。

2 物聯(lián)網綜述

2.1 物聯(lián)網基本概念

物聯(lián)網是通過RFID射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，進行智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。

物聯(lián)網作為一種大規(guī)模的自組織網絡，其特點包括：傳感器節(jié)點密集布設、協(xié)作式、自組織、無線通信等。物聯(lián)網是新一代信息技術的重要組成部分，它有兩層意思：第一，物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網，是在互聯(lián)網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。

物聯(lián)網體系可劃分為3個層次：感知層、網絡層和應用層[5]。感知層所要解決的是信息的感知與采集，主要包括RFID及其讀寫技術、傳感器與傳感器網絡、RFID射頻標簽技術等。網絡層主要包括各種通信網絡與物聯(lián)網形成的承載網絡。承載網絡主要是現(xiàn)行的通信網絡，如互聯(lián)網、移動通信網絡等，完成物聯(lián)網感知層與應用層之間的信息通信與數(shù)據傳輸。應用層主要由各種應用系統(tǒng)組成，主要功能包括對感知層采集的數(shù)據進行匯集、轉換、分析與共享，以及為用戶提供物聯(lián)網的應用接口，為各種用戶設備及終端提供應用服務。

物聯(lián)網是通過智能感知、識別技術與普適計算、廣泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯(lián)網之后世界信息產業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。與其說物聯(lián)網是網絡，不如說物聯(lián)網是業(yè)務和應用，物聯(lián)網也被視為互聯(lián)網的應用拓展。因此應用創(chuàng)新是物聯(lián)網發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網發(fā)展的靈魂。

2.2 RFID技術在物聯(lián)網中的應用

RFID中的射頻模塊是物聯(lián)網的基礎，RFID的應用是物聯(lián)網的核心。RFID中的射頻模塊主要實現(xiàn)3大功能：1）通過天線發(fā)射足夠功率的射頻電磁波，以激發(fā)電子標簽并為其提供能量；2）對發(fā)射信號進行調制，然后將已調制的信號數(shù)據轉化為電磁波傳送給標簽；3）接收并解調來自電子標簽的射頻信號。據RFID射頻模塊功能分析可知，一個簡易的RFID包括了：射頻振蕩器、頻率合成器、射頻放大器、功率控制器、射頻天線、射頻接收等與射頻電路有關的技術。

射頻識別技術優(yōu)勢很明顯，它可以容納大量數(shù)據信息，能反復修改，讀取速度快，識別的功能、效率也得到了大大提升，可以同時遠距離識別多個高速運動的物體，不受惡劣環(huán)境影響，且安全性好。從理論上說，裝上射頻標簽后，全世界的物品都將擁有一個獨一無二、功能強大、非接觸快速讀取的“身份證”。正是因為這個特征，它可以被廣泛的應用在各個領域，如物流過程中的貨物追蹤，信息自動采集，倉儲應用，港口應用，快遞；商品的銷售數(shù)據實時統(tǒng)計、補貨、防盜 ；生產數(shù)據的實時監(jiān)控、質量追蹤、自動化生產；旅客機票，行李包裹追蹤；車輛管理、人員進出；物流管理、資產跟蹤識別、產品核心組件跟蹤識別、產品核心組件的生命周期管理等各個領域[6]，RFID技術是物聯(lián)網技術的重要組成部分，它的發(fā)展將極大地推動物聯(lián)網的應用，其應用前景不可估量。

3 結 論

基于RFID的系統(tǒng)顯著特征是操作方便快捷，所以它必然會為人們所利用，而RFID也將在各行業(yè)得到廣泛的應用。但目前國內的RFID產業(yè)發(fā)展存在一定的障礙，核心問題是成本和標準化；成本偏高是其替代傳統(tǒng)識別技術的最大障礙，而國內標準遲遲不能夠出臺，因此難以形成產業(yè)規(guī)模，沒有規(guī)模反過來就難以降低成本，難以在應用行業(yè)形成普及和覆蓋。但是，RFID的種種優(yōu)勢仍是傳統(tǒng)識別技術無法比擬的，我們應該積極研究各行業(yè)RFID的應用情況，為物聯(lián)網的進一步發(fā)展汲取經驗，互相發(fā)展。

隨著物聯(lián)網時代的臨近，應加深RFID技術的研究，進一步推動其在各行業(yè)的應用。發(fā)展RFID產業(yè)對提升社會信息化水平、促進經濟可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活質量等方面都將產生深遠影響，具有重大戰(zhàn)略意義。如果將其發(fā)展應用，就會有巨大的發(fā)展?jié)摿εc應用空間，那么真正的“智慧地球”就會實現(xiàn)。

[1]游戰(zhàn)清.無線射頻識別技術RFID理論與應用 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[2]孫肖子，李要偉.現(xiàn)代電子線路和技術實驗簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2009.

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