一、物聯(lián)網(wǎng)簡介

“物聯(lián)網(wǎng)”（the internet of things）已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點話題。它將對現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)格局形成顛覆性的沖擊。本文著重介紹的是RFID技術(shù)的工作原理與優(yōu)缺點以及在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)最本質(zhì)的含義是數(shù)字世界與物理世界的融合網(wǎng)絡(luò)，以智能化和泛在化為特征的雙向融合帶來了巨大的創(chuàng)新價值和市場空間。物聯(lián)網(wǎng)正是因為代表了這種融合的趨勢，蘊含著融合所帶來的巨大創(chuàng)新空間，以及融合后產(chǎn)生的巨大價值才成為當下的熱點，成為了包括我國在內(nèi)的許多國家的重大科技戰(zhàn)略。

物聯(lián)網(wǎng)覆蓋了信息技術(shù)和通信技術(shù)的眾多領(lǐng)域，包括RFID、傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式、移動通信等，每個領(lǐng)域都能夠從領(lǐng)域自身的視角給出物聯(lián)網(wǎng)的定義。

二、什么是RFID

RFID即射頻識別技術(shù)，英文全稱為Radio Frequency Identification，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。

從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，對于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形碼傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID電子標簽，利用無線電信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器。

RFID系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器、天線三個基本部分組成。電子標簽由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子識別碼，附著在物體上標識目標對象；讀寫器是讀取電子標簽信息的設(shè)備；而天線用于在電子標簽和讀寫器間傳遞射頻信號。RFID的工作原理是讀寫器發(fā)射一特定頻率的無線電波，標簽進入磁場后，接收讀寫器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動發(fā)送某一頻率的信號；此時讀寫器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，然后送給中央信息系統(tǒng)做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。RFID系統(tǒng)組成見下圖：

在物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)中，RFID在感知層和網(wǎng)絡(luò)層扮演著重要的角色，它作為一種新興的自動識別技術(shù)相比傳統(tǒng)識別方式，有著很多優(yōu)點。RFID技術(shù)可以在較為惡劣的環(huán)境中工作，能識別高速運動物體并同時識別多個標簽，加上操作方便快捷，已經(jīng)成為21世紀全球自動識別技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

三、不同頻段的RFID特點及其應(yīng)用

國外RFID技術(shù)應(yīng)用起步較早，技術(shù)相對成熟，而我國RFID技術(shù)應(yīng)用狀況還處于初級階段。近幾年里我國對于RFID技術(shù)的開發(fā)也加快了步伐，RFID技術(shù)的應(yīng)用也越來越多，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域如：倉儲、貨物配送、電子錢包、動物跟蹤管理等。RFID應(yīng)用主要分為三個頻段：低頻、中頻、高頻。不同的使用頻率會在讀寫距離、數(shù)據(jù)交換速度和抗干擾性等方面產(chǎn)生區(qū)別?？梢哉f決定RFID系統(tǒng)主要性能和應(yīng)用可行性的主要因素，首先是該系統(tǒng)所用的無線電頻率。每一種頻段都有它的特點，被用于不同的領(lǐng)域。因此，要正確應(yīng)用就要先了解不同頻率RFID的特點。

低頻RFID系統(tǒng)，工作頻率為9KHz--135KHz。低頻標簽一般是無源標簽，其工作能量通過電感耦合方式從讀寫器耦合線圈的輻射近場中獲得。這個頻段系統(tǒng)的缺點是：數(shù)據(jù)傳輸速率在3種頻段中最慢、工作距離短（識讀距離只有幾厘米）、天線尺寸大。但是，這個頻段的系統(tǒng)技術(shù)簡單、無頻率限制、信號有極好的穿透性，除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離，受環(huán)境影響較小正是它的主要優(yōu)勢。同時因為識別距離很短，某一個低頻的RFID系統(tǒng)很少與其它的RFID系統(tǒng)發(fā)生沖突，所以低頻RFID系統(tǒng)的讀寫器在全球范圍沒有任何特殊的許可限制，使得這個頻段的RFID系統(tǒng)常常用在一些相對封閉比較小的系統(tǒng)上。低頻電子標簽的典型應(yīng)用有：動物識別、小區(qū)的門禁系統(tǒng)、停車場的收費和管理系統(tǒng)、容器識別、工具識別等。

中頻RFID系統(tǒng)，典型工作頻率為13.56MHz。在這個頻段運行的電子標簽絕大部分也是無源的，依靠讀寫器供給能源，這是一個開放頻段，各方面特性介于低頻和高頻之間。該頻段系統(tǒng)與低頻相比有較高的通信速率和較長的工作距離，識別距離最遠至1.5米，寫入距離最遠可達1米。識別距離比低頻遠，其信號有著一定的穿透性，比低頻差，在穿透時會降低識別距離。數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)于低頻，差于高頻。頻率并沒有特殊的限制，具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標簽。不足之處在于：天線尺寸大，受金屬材料影響較大，工作距離雖然有延長，但還不夠遠。中頻標簽由于可以方便做成卡狀，廣泛地應(yīng)用于電子客票、電子身份證、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）、小區(qū)物業(yè)管理、大廈門禁系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、大型會議人員通道系統(tǒng)、固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng)、醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用、智能貨架的管理等。

高頻RFID系統(tǒng)，工作頻率為幾百MHz到幾GHz不等。這個頻段的電子標簽和讀寫器在空氣中的有效通信距離最遠，無源標簽可達10米左右，有源標簽可達幾十米，但是很難對讀取區(qū)域進行明確定義。優(yōu)點是天線尺寸小、可繞開障礙物、無需視線接觸、可定向識別、性價比較高，同時有著很高的數(shù)據(jù)傳輸率，在很短的時間可以讀取大量的電子標簽，也可以同時讀取數(shù)個電子標簽。但是這個頻段的電波有著最差的穿透性，不能通過許多材料，特別是金屬，液體，灰塵，霧等懸浮顆粒物質(zhì)，可以說環(huán)境對高頻段的RFID使用有著極大的影響。并且這些頻率中有一部分在世界各國中被分配為移動通信專用頻段，很容易引起國家之間的頻段碰撞。這個頻段主要用于鐵路車輛自動識別、公路車輛識別和自動收費系統(tǒng)（ETC系統(tǒng)）中；商業(yè)上，常常用于一些大型系統(tǒng)，例如：生產(chǎn)線自動化的管理和應(yīng)用、航空包裹的管理和應(yīng)用等等。