大唐南京發(fā)電廠 李 劼

1.物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things，簡稱IOT)的概念最早在1999年由美國麻省理工學(xué)院Auto-ID Center提出，即把所有物品通過無線射頻識別(RFID)等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。

顧名思義，IOT是“萬物互聯(lián)之網(wǎng)”，指通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的核心是互聯(lián)網(wǎng)，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的一種網(wǎng)絡(luò)；其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。

2.RFID和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是無線射頻識別技術(shù)(RFID Radio Frequency Identification)，RFID是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，是目前比較先進的一種非接觸識別技術(shù)。以簡單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動的標(biāo)簽組成的，比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢。

RFID通常是由RFID閱讀器(Reader)和RFID標(biāo)簽(Tag)所組成的系統(tǒng)。閱讀器主要負責(zé)與電子標(biāo)簽的雙向通信，同時接受來自于主機系統(tǒng)的控制指令。其頻率決定了RFID系統(tǒng)工作的頻段，其功率決定了射頻識別的有效距離，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。標(biāo)簽的電氣部分由一個感應(yīng)天線和專用集成電路組成。標(biāo)簽的ASIC由一個高速接口、一個控制單元、一個8K位EEPROM組成，其讀寫過程通常由射頻卡與讀寫器之間通過無線電波來完成讀寫操作。其運作的原理是利用閱讀器發(fā)射無線電波，觸動感應(yīng)范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽，藉由電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，供應(yīng)RFID標(biāo)簽上的芯片運作并發(fā)出電磁波回應(yīng)閱讀器。將標(biāo)簽加貼在商品或者商品包裝上，即可將標(biāo)簽中的信息通過無線電波發(fā)射出去，借助閱讀器，就可以獲知貨物的相關(guān)信息和具體位置。

圖1 RFID系統(tǒng)組成

3.RFID技術(shù)的應(yīng)用

RFID技術(shù)最早出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)時期，當(dāng)時被英國空軍用于空中戰(zhàn)機的敵我識別系統(tǒng)(IFF∶Identification Friend and Foe)。戰(zhàn)后經(jīng)過幾十年的研究發(fā)展，1981年至1990期間RFID技術(shù)及其產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段，被用于多種封閉式系統(tǒng)。1991年至2000年隨著計算機、通信產(chǎn)品的發(fā)展，RFID得到廣泛應(yīng)用。特別是2001年以后至目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的推出，RFID產(chǎn)品向低功耗，高性能，低成本發(fā)展，與信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合，發(fā)展越來越快。

目前RFID的應(yīng)用系統(tǒng)研究集中于公共安全、現(xiàn)代物流與供應(yīng)鏈管理兩方面，交通管理、生產(chǎn)管理和控制方面也取得了一定進展;電子標(biāo)簽封裝與裝備的研究是共性基礎(chǔ)技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)，一定程度制約了國內(nèi)電子標(biāo)簽制造業(yè)的發(fā)展壯大。

3.1 軍事部門的運用

吸取在海灣戰(zhàn)爭中落后的后勤供給系統(tǒng)的教訓(xùn)，美軍全面改進了作戰(zhàn)后勤供應(yīng)系統(tǒng)，成功運用RFID技術(shù)用于軍事后勤保障系統(tǒng)。伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍將RFID標(biāo)簽貼于軍用物資上，標(biāo)簽內(nèi)包含元件規(guī)格、序列號等信息，當(dāng)物資通過安裝在預(yù)置地點的RFID閱讀器時，便可以完成庫存信息的自動盤點，指揮中心便能夠得到實時的物資儲存信息。

3.2 我國公民第二代身份證中的使用

截止2008年總量高達10億的我國居民二代身份證己經(jīng)換發(fā)完畢，這是近年來RFID在中國的最大的單項應(yīng)用，在世界范圍內(nèi)也首屈一指。第二代IC卡身份證采用非接觸式的邏輯加密卡，卡與讀卡模塊之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)為ISO/IEC14443的TypeB協(xié)議，它們的數(shù)據(jù)傳輸率為106kbps（載波頻率為13.56MHz）。其中存儲了居民的九個身份信息，包括∶姓名、性別、民族、出生日期、常住戶口所在地住址、公民身份證號、本人相片、證件的有效期和簽發(fā)機關(guān)。第二代身份證由于采用了RFID技術(shù)，還可以進行非接觸的機器自動閱讀，提高了識別效率，公安部門可以對卡內(nèi)信息進行更新而不必重新制卡。警察可以在巡查手持移動式閱讀器，對可疑人員的身份證進行盤查；有的小區(qū)、寫字樓設(shè)置門禁系統(tǒng)，可以直接用RFID技術(shù)的身份證閱讀器，實名制進出，減少了犯罪率。

3.3 防偽技術(shù)

將射頻識別技術(shù)應(yīng)用在防偽的領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢。利用射頻識別技術(shù)，廠家、批發(fā)商、零售商之間可以使用唯一的產(chǎn)品號來標(biāo)識產(chǎn)品的身份。生產(chǎn)過程中在產(chǎn)品上封裝入射頻卡，記載上唯一的產(chǎn)品號。批發(fā)商、零售商用讀寫器就可以嚴(yán)格檢驗產(chǎn)品的合法性。同時注意利用這種技術(shù)不能改變現(xiàn)行的數(shù)據(jù)管理體制。利用標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品標(biāo)識號完全可以做到與已用數(shù)據(jù)庫體系兼容。

3.4 現(xiàn)代物流倉儲系統(tǒng)中的運用

RFID技術(shù)的應(yīng)用對現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)產(chǎn)生了重大影響，全球開放的市場將為RFID帶來巨大的商機，2009年，約70%的RFID應(yīng)用都在供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)中。美國多家企業(yè)采用RFID技術(shù)，包括零售商沃爾瑪、制造商吉列、強生、寶潔物流行業(yè)的聯(lián)合包裹服務(wù)公司以及政府方面的物流應(yīng)用。尤其是沃爾瑪和美國國防部這兩大商品采購巨頭產(chǎn)生了龍頭效應(yīng)，美國的Target，英國的Tesco，德國的麥德龍紛紛采用這項新技術(shù)。

4.物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中存在的問題

4.1 在技術(shù)層面，主要是缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各國使用的頻率不統(tǒng)一，編碼方式不統(tǒng)一等。現(xiàn)在全球范圍內(nèi)沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，雖然己有歐美標(biāo)準(zhǔn)EPCGlobal(Electronic Product Code)、日本標(biāo)準(zhǔn)UID在使用，但它們都還處在不成熟階段，各種標(biāo)準(zhǔn)間互不兼容，由于EPC、UID和ISO的RFID頻率與中國的GSM網(wǎng)絡(luò)有沖突，因此，我國RFID的工作頻率長期沒有確定下來，這對RFID產(chǎn)品的互通和發(fā)展造成相當(dāng)大的阻礙。

4.2 在快速移動物體上的標(biāo)簽讀取準(zhǔn)確性問題，還沒有很好解決。在讀取的準(zhǔn)確度上，尤其是對靠近液體和金屬等特殊介質(zhì)材料的超高頻標(biāo)簽的讀取差錯率還比較高。

4.3 成本是阻礙RFID技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵之一，目前市場上RFID標(biāo)簽芯片價格大約6角錢，而大規(guī)模推廣RFID要求芯片價格至少降低到2角錢以下，否則采用RFID技術(shù)所帶來的技術(shù)優(yōu)勢會被其成本所降低，而采用RFID的成本要由制造商和物流商來承擔(dān)，這也是現(xiàn)在RFID沒有辦法全面取代條形碼一個很重要的原因。

4.4 在安全隱私方面，和其他無線通信產(chǎn)品一樣，由于數(shù)據(jù)是通過無線方式進行傳輸?shù)模@就無法避免安全問題，對于安全問題比較理想的方法是在RFID系統(tǒng)中加入加解密算法和認證協(xié)議，但是由于涉及到成本的問題，RFID應(yīng)用系統(tǒng)還比較少采用復(fù)雜的加密、解密等的算法，所以目前國內(nèi)外在RFID技術(shù)的應(yīng)用上也沒有一個比較完善的低成本、高安全性的方案，還處于探索優(yōu)化的解決方案階段。

5.物聯(lián)網(wǎng)讓生活更美好

RFID技術(shù)經(jīng)過近七十年的發(fā)展，很多技術(shù)難題都被陸續(xù)克服，在過去十年間，共產(chǎn)生數(shù)千項關(guān)于RFID技術(shù)的專利，成為一種相當(dāng)成熟的應(yīng)用推廣型技術(shù)。2010年上海世博會，RFID技術(shù)成為“城市讓生活更美好”的焦點。配載RFID技術(shù)的手機SIM卡得到大規(guī)模的應(yīng)用，可以刷手機坐地鐵、出租車，到園區(qū)刷手機買票進園，吃飯時刷手機消費，兼具導(dǎo)航、手機報等用途。

未來RFID技術(shù)可以把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種設(shè)施中，甚至把地球上的每一個人都“網(wǎng)進去”，萬事萬物與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，人類可以用更好的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。

[1]May Tajima Strategic value of RFID in supply chain management,Journal of Purchasing & Supply Management 13(2007):261-273.

[2]N.C.Wu et al.Challenges to global RFID adoption Technovation 26(2006)1317-1323.

[3]蔣偉.RFID與無線網(wǎng)絡(luò)融合關(guān)鍵理論和技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文,2008.

[4]楊樺.RFID技術(shù)在國內(nèi)圖書館的應(yīng)用再思考[J].圖書情報,2009(8).

[5]世博門票RFID技術(shù):讓“物聯(lián)網(wǎng)”走進現(xiàn)實[OL].新華網(wǎng) http://news.xinhuanet.com.

[6]RFID商情網(wǎng).http://www.r fi dsalon.com.