射频识别物联网（精选4篇）
射频识别物联网 篇1
日前,海关总署物联网RFID试点项目在天津港保税区动工建设,标志着全国首个利用“物联网—RFID技术”实施海关物流监控的科技应用项目正式在天津保税区落地。该项目依托已有的“保税区区域信息化系统”进行建设,通过对智能化卡口硬件设施、物联网RFID(射频识别) 技术和区域信息化系统的有机整合,将使进出区货物、车辆和卡口硬件实现信息化交互,通过对进出区载货车辆的统一备案和管理。项目建成实施后,不仅有效解决目前天津港保税区进出区拥堵、物流效率较低、科技化程度低等问题,也将使区域在未来海关监管改革、尤其是特殊监管区域物流监控变革中占据重要先机,为区域未来发展奠定扎实基础。
射频识别物联网 篇2
物联网(The Internet of things),被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮,在短短几年时间内,已经成为全社会和产业界热切关注的宠儿,物联网已经成为信息网络化发展的重要趋势,成为人类社会迈向更加高效、智能的信息社会的一大特征。
物联网的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
其实质是利用无线射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。
1 无线射频识别技术(RFID)
无线射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification Technology)是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。
1.1 RFID系统基本组成
RFID系统的基本组成包括:(1)读写器:读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;(2)天线:在标签和读写器间传递射频信号;(3)标签:由耦合元件及芯片组成,每个标签具有惟一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;每个标签都有一个全球惟一的ID号码UID,UID是在制作芯片时放在ROM中的,无法修改。读写器对标签的操作有三类:识别(Identify),读取UID;读取(Read),读取用户数据;写入(Write),写入用户数据。
1.2 RFID系统分类
1.2.1 按工作频率分类
电子标签可分为低频系统和高频系统。低频系统工作频率通常小于30MHz,典型工作频段为125KHz、225KHz、13.56MHz等。低频电子标签成本较低,但标签内保存的数据量较小,读写距离较短,外形多样,读写天线方向性不强;高频系统工作频率通常大于400MHz,典型工作频段为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高频系统标签内保存的数据量较大,读写距离较远(可达几米至十几米),能适应物体高速运动,外形一般为卡状,读写天线及电子标签天线均有较强的方向性,但成本较高。
1.2.2 按供电方式分类
电子标签可分为无源系统和有源系统。无源电子标签内不设置电池,它收到读写器发出的微波信号后,将部分微波能量转化为直流电供自己工作,可做到免维护(见图一);有源电子标签内装有电池,读写距离较远,但电池寿命有限,一般为3到10年(见图二)。在读写距离及适应物体运动速度方面,无源系统不如有源系统。随着RFID技术成熟与RFID标签成本的下降,逐步呈现一些具有实际应用价值的发展趋势,其中之一是RFID与传感器相结合(见图三)。例如应用于矿井生产安全监测监控系统中集成温度传感器,把温度传感器与RFID技术结合起来,不仅可以进行自动识别,而且可以形成一种串行数据采集无线传输的方式,使得整个检测装置体积很小。该装置可以安装在矿工的头盔上,利于实时监测,减少了实际测温中的干扰,使其可靠性及精度有了很大的提高。
1.3 RFID系统的工作原理
RFID系统在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面,电子标签中保存有约定格式的电子数据。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号,电子标签接收到这个无线电波时,如果是无源标签,则凭借感应电流所获得的能量将芯片中储存的信息发送给读写器;如果是有源标签,则主动将芯片信息以某一特定频率的信号发送给读写器,被读写器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。
2 无线射频识别技术(RFID)在物联网中的应用
基于RFID标签对物体的惟一标识性,引发了人们对基于RFID技术的应用进行研究的热潮。物联网是当前RFID应用研究的热点,而作为条形码的无线版本,RFID技术有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、数据可以加密、存储信息更改自如等优点,也可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作方便、快捷。通过给所有物体RFID标鉴,在现有互联网基础上构建所有的物品信息网络,构造了一个实现全球物品共享的“Internet of Things”。
2.1 智能物流
物流是RFID最大的市场应用空间,可以极大地提高物流环节的效率,并为实现零库存提供技术保障。智能物流打造了集信息展现、电子商务、物流配载、仓储管理、金融质押、园区安保、海关保税等功能为一体的物流园区综合信息服务平台,并为金融质押、园区安保、海关保税等功能预留了接口,可以为园区客户及管理人员提供一站式综合信息服务。
2.2 智能交通
利用RFID技术对高速移动物体识别的特点,可以对运输工具进行快速有效的定位与统计,方便对车辆的管理和控制。具体应用方向包括公共交通票证、不停车收费、车辆管理及铁路机车、车辆、相关设施管理等。基于RFID技术,可以为实现交通的信息化和智能化提供技术保障。
2.3 军品管理
军事应用是RFID技术的主要方向之一,军事后勤保障迫切需要实现可视化管理。具体包括军事物资装备管理、运输单元精确标识,以及快速定位和主动搜索等。同时,军事物质或武器的高度机密性需要采用强有力的技术手段来进行管理和跟踪。RFID技术可以对部队的人、车、武器、物质等进行信息化标记,全面支撑信息化战争的需要。
2.4 智能农业
智能农业产品通过RFID系统实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数,自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求,随时进行处理,为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
2.5 智能工厂
为提高制造业信息化水平,以信息化带动工业化,在企业原材料供货、生产计划管理、生产过程控制、精益制造等方面,使用RFID技术可以促进生产效率和管理效率的提高。RFID技术可以提高工厂加工的信息化与智能化,是智能工厂的有效手段。
2.6 智能医疗
智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗RFID传感设备,对家中病人或老人的生理指标进行自测,并将生成的生理指标数据通过中国电信的固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。
2.7 智能家居
采用RFID技术可以实现家庭生活的智能化,不但可以提高家庭的安全,还可以有效管理家庭的各种电器、宠物及吃穿住行的各方面智能家居产品(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)。通过智能家庭网络联网实现自动化,通过通讯网络,即可实现对家庭设备的远程操控。
2.8 智能环保
智能环保产品通过对实施地表水水质的自动监测,可以实现水质的实时连续监测和远程监控,及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况,预警预报重大或流域性水质污染事故,解决跨行政区域的水污染事故纠纷,监督总量控制制度落实情况。
3 RFID在中国物联网的发展现状
近年,中国的大型活动一场接一场,其中最引人注目的莫过于2008年的奥运会、2009年的济南全运会、2010年的上海世博会和广州亚运会了,这四场盛会在科技元素的融入方面还有一个令人瞩目的共同点———都应用了RFID技术,门票防伪、食品安全、交通、门禁和物流等领域率先应用RFID技术,起到了良好的领航作用,一些重点项目的建设提升了我国RFID技术的应用水平。例如,我国铁路计划投入2.5亿元加装RFID车号自动识别系统、北京首都国际机场RFID行李处理系统顺利完工、上海烟草物流实施RFID无线射频识别、广深铁路线全部使用RFID电子车票等大型项目都为RFID产业来了新的发展。特别是随着物联网和低碳等相关热点被提上国家议程,RFID在国内大型活动这样相对成熟的领域中将迎来更加广泛深入的应用。
目前无锡正在建设的“感知中国”中心,这一中心是温家宝总理2009年8月在无锡考察物联网技术研发时,提议尽快建立的,无锡、上海正准备推广一批物联网示范工程。2009年10月,拥有我国自主知识产权的物联网核心芯片“唐芯一号”在西安宣告诞生。“唐芯一号”核心芯片填补了国内的空白,整体水平达到国际先进水平,部分关键指标达到国际领先水平,是物联网名副其实的“中国芯”。
4 结束语
RFID技术在国内外发展迅速,它应用到物联网领域,为经济的发展提供了技术保障。我国虽然目前还是处于刚起步的阶段,但其在某些领域的应用已经初见成效。随着传感、测控、通信、网络、计算机等技术的不断发展完善,物联网将展现出更为强大的生命力,其应用将会渗透到各个行业,遍布人们生活的各个方面。物联网及其相关技术与产业具有难以估量的市场价值和发展前景。
摘要：随着物联网知识的普及,以及其技术的广泛推广应用,物联网被越来越多的人所关注。本文介绍了物联网及其关键技术RFID,并结合RFID在物联网的实际应用,并对其未来的发展作出了展望。
关键词：物联网,RFID,智能
参考文献
[1]邹生,何新华.物流信息化与物联网建设[M].北京:电子工业出版社,2010.
[2]宁焕生,张彦.RFID与物联网—射频、中间件、解析与服务[M].北京:电子工业出版社,2008.
射频识别物联网 篇3
关键词：RFID,标签防碰撞,物联网
1 引言
在现有的RFID系统中, 包括了阅读器和标签。其中, 标签用于存储物体的相关数据和信息, 而阅读器则主要通过无线信号来获取标签中的数据, 进而实现对物体的识别。所以, 基于网络环境而构建的物体识别物联网, 已经RFID技术作为一种关键的物体识别技术。这主要是由于RFID技术具有非接触识别、能够穿透雪、雾、涂料等多种媒介, 且自身的识别速度也较快, 具有较好的市场应用前景。在当前的RFID研究中, 如何充分运用隐私防护以及标签认证技术, 实现对非法访问和伪造标签等安全问题的有效解决, 也就成为一个重要的研究方向。此外, 基于标签的信号反射强度信息, 实现物体位置的自动感知和移动行为感知, 也就逐渐成为RFID的研究方向。
2 标签防碰撞协议
2.1 RFID技术的应用难题
射频识别, RFID (Radio Frequency Identification) 技术, 又称无线射频识别, 是一种通信技术, 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。现有的RFID技术已经在众多领域得到广泛应用, 比如食品溯源、现代物流、智能交通管理等。可以看出, 这些应用的最大特点就是标签的数量庞大、分布区域非常广, 且由于标签的实时移动, 能够停留在识别区域的时间非常短。现在, 可以将此类应用环境归纳为大规模移动标签的应用范畴。
为了有效解决单个阅读识别器的识别速度和覆盖区域的局限性问题, 需要通过多个阅读器的组合来构成RFID系统, 可以有效提高整个系统的识别速度和识别覆盖区域。在具体的大规模移动标签应用场景中, 多阅读器RFID系统中存在几个问题, 比如标签错度、标签重读以及标签漏度等, 所以, 在具体的实际应用中, 就需要通过高效可靠的RFID标签识别技术来有效解决和应对这几个问题。
2.2 防碰撞协议研究现状
在现有的标签防碰撞协议中, 只有在标签数与时隙数相等的情况下, 算法识别效率才最优, 所以, 研究人员就将关注的重点放在了如何满足该最优效率的条件上。重点考虑如果在识别过程中减少待识别标签的数量, 且经过研究提出了帧长岁待识别标签数量而变化的动态标签防碰撞协议, 即DFSA, 在此类协议中, 如果准确估计标签的数量也就成为DFSA协议性能的关键, 在这种情况下, 人们又提出了多种标签估计算法。
在对现有DFSA协议的时间分配机制进行总结和概括的基础上, 可以将其划分为随机分配和预约分配。其中, 随机分配具有较高的随机性, 容易在使用过程中出现一些标签多次无法识别的情况, 如果时间分配的随机性越大, 则无法识别的标签的数量越到。特别是在常见的移动标签识别环境中, 这种无法识别的现象更是容易导致标签的漏读和误读。所以, 可以看出由于随机分配机制所导致的标签漏读要比预约分配更严重。
对于预约分配机制, 现在人们经常采用的则是两种, 即:位隙机制和时隙机制。其中, 位隙机制需要在帧开始之前, 所有表现向阅读器传送128位的时隙预约序列, 这样, 系统中的阅读器则能够根据不同标签的预约序列来进行时隙分配, 采用位隙机制需要分配空时隙, 但是难以有效消除时隙碰撞;由于位隙机制的预约对象为时隙, 可以有效时隙分配的随机性, 更加便于解决标签在移动环境中的漏读问题。相应的, 时隙机制则可以随机选择需要的时隙响应, 使得系统的阅读器可以在时隙间隔内, 根据具体的响应情况来确定是否分配剩余时间。
对于预约分配机制, 相较于随机分配机制, 其识别效率相差不多, 但是吞吐率却可以得到极大提高。
2.3 文中研究的防碰撞协议
根据现有的标签防碰撞协议的研究状况, 文中在增加标签的复杂性的条件下, 提出了基于泊松叠加理论的CDFSA协议, 可以有效解决新到达标签的数量估计问题, 确保在标签移动环境中, DFSA协议可以保持较高的识别效率。所提出的协议可以将识别过程分为预约时隙和标签读取两个过程, 其中, 通过采用帧前预约可以有效消除读取过程中的空闲时隙, 而通过采用预约冲突捕获机制, 则可以有效减少标签读取过程中的碰撞时隙数量。接着, 再利用最优预约时隙随机码位数, 以及最优预约时隙数, 则能够防碰撞过程中获得最优的标签识别率。该标签识别协议更适用于标签移动的环境中, 且标签的成本更低。
3 结语
在对现有标签防撞协议的研究现状进行总结和分析的基础上, 可以发现虽然人们已经对RFID识别技术进行了多年的研究, 且取得了很多阶段性的研究成果。但是, 现有研究成果如果要在大规模的移动标签识别领域中应用, 则还存在不小的技术差距, 需要人们继续完成更深入的研究。
参考文献
[1]王中祥, 王俊宇, 刘丹, 闵昊.BIS:一种降低空时隙开销的RFID防碰撞算法[J].通信学报, 2009, 09:1-6.
[2]李如年.基于RFID技术的物联网研究[J].中国电子科学研究院学报, 2009, 06:594-597.
[3]吴海锋, 曾玉.RFID动态帧时隙ALOHA防冲突中的标签估计和帧长确定[J].自动化学报, 2010, 04:620-624.
[4]陈毅红, 冯全源.按需时隙分配RFID防碰撞协议研究[J].电子学报, 2014, 02:377-382.
[5]张捍东, 朱林.物联网中的RFID技术及物联网的构建[J].计算机技术与发展, 2011, 05:56-59.
射频识别物联网 篇4
1.1 物联网的定义
物联网技术的核心和基础是互联网, 它是互联网的延伸和拓展。网络节点扩展到接入网络的任意物体和物体间, 交流数据、信息并执行控制命令[2]。其定义就是通过射频设别 (RFID) 、红外线感应器、GPS、激光扫描等信息传感仪器, 按照一定的协议, 将任意物品和互联网连接, 并进行信息的交换和通信, 以达到对物品的智能化识别、定位、跟踪及监测管理于一体的一种网络。
1.2 基于物联网船舶人员定位识别系统
系统通过异构网络通讯技术, 连接布放在关键通道及区域 (如船舶、区域、设备及重点舱室) 的识别定位设备, 结合人员佩戴的远距离RFID识别卡, 采用标准化数据表达技术, 将捕捉到的海量数据通过核心算法经分析、统计、汇总到前台系统, 实现人员的远程识别、统计、工时及其他管理, 进而实现对船舶及海工设备人员的全局化管理和服务。
2 系统功能与结构
2.1 系统的结构
基于物联网技术的船舶人员定位识别系统是融合计算机硬件、软件、网络技术及信息采集和射频识别多项技术的综合应用。该系统主要通过远距离读卡分站的实时巡视, 达到对船舶人员的定位效果, 系统通过识别技术对船舶相关人员进行统一、规范、有效的定位管理。
基于物联网技术的船舶定位识别系统主要包括:远程实时监控、远程实时安全、智能报表、远程实时管理等。
2.2 系统的具体功能
基于物联网技术的船舶人员定位识别系统的功能包括两个方面: (1) 对外:外来务工人员的工时与安全管理, 主要有三层工时管理体系、授权区域管理、实时人员安全、行动轨迹管理、有效工时提升及外包工工时结算及智能分析报表等 (包括与派工单结合使用预留接口) ; (2) 对内:员工的工时与劳动纪律管理, 主要有安全巡检记录、人员自动考勤、实时在船人员、项目工时统计、现场6s管理以及一卡通结合使用等。不管是对内还是对外功能, 都是为了更好的降低成本, 提高人员的管控水平。
2.3 系统模块构成
本系统实施后, 可根据船舶运输企业人员管理的特点, 采取客户化的开发保证系统流程完全符合实际业务需求。功能覆盖关于人员工时、定位及识别管理、安全管理等的关键业务环节, 避免信息盲区。并且对与其他系统的数据接口模块进行了标准化处理。可在船舶及海工设备项目的建造或修理的过程中, 充分保证数据的唯一性、准确性和可追溯性。
3 识别卡和读卡分站设计
本系统采用半有源RFID技术, 对于船舶作业人员所佩带的标识卡由IC卡和RFID发射芯片 (n RF2402) 两个核心部件构成, 该发射芯片卡具有功率低的优点, 工作频率为2.4~2.4835GHz、通讯速率是2000 Kbit/s, IC卡的频段为13.56MHz, 垂直极化, 工作温度在-40℃~+80℃之间, 且具有良好的抗电磁干扰效果, 10V/m 0.1~1000MHz AM。
船舶读卡分站的主要构成主要包括单片机、存储器、定时时钟、无线信号接收芯片等, 运行原理图如图1。
4 读卡分站系统软件的构成
读卡分站对识别卡的无线识别功能是通过嵌入式系统软件来实现的, 系统软件包括初始化、系统设置、功能自检、数据采集与处理、接收和发送等功能。船舶作业中, 先要读取存储卡上的系统信息并记录下系统状态, 当识别卡发送数据信息过程中的IP、地址字段和读卡分站预先设置的信息相同的话, 则可完成数据的接收和传送。
5 数据通讯协议
该系统的数据通讯采用的是多点通信方式, 多点通信数据传输应通过技术手段预防数据冲突, 防止通信不稳定现象的发生。解决多点通信数据冲突的主要技术有载波监听技术、时分多址技术等。本研究系统采用了时分多址技术, 也就是应用了接收发送端之间的地址匹配方式来实现多点通信到点对点通信的良好转化。同时, 为保证通信质量, 不被外界所影响, 应设计有效通信协议来纠正错误, 确保通信的稳定性。
6 结语
为实现船舶作业和运输的效率和工作人员的安全性, 开发船舶人员定位识别系统意义重大。基于物联网技术的船舶人员定位识别系统采用了IC芯片卡实现无线通信, 采用RFID发射芯片识别定位, 具有通信距离长、功耗率低、可扩展性好、定位识别准确度高、通信稳定性好及经济安全的优点。船舶控制管理中心可随时掌握船舶人员的运动轨迹、船舶运行状态等情况, 具有重要的现实意义。同时本系统已在船舶行业成功应用示范, 市场前景广阔。
参考文献
[1]范小龙.基于物联网技术的系船舶监测系统研究[D].大连交通大学, 2013, 6 (7) :144-146.