基于rfid技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用會(huì)如何

中國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，客戶需求日趨個(gè)性化，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)際化的趨勢(shì)加劇促使中國(guó)制造企業(yè)應(yīng)更為關(guān)注信息化建設(shè)以提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。隨著全球信息革命的深入，“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)正受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。當(dāng)時(shí)基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)“Internetofthings”（簡(jiǎn)稱(chēng)物聯(lián)網(wǎng)），這也是在2003年掀起第一輪華夏物聯(lián)網(wǎng)熱潮的基礎(chǔ)?！拔锫?lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù);其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品和物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。

一 “中國(guó)式”物聯(lián)網(wǎng)定義

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）指的是將無(wú)處不在（Ubiquitous）的末端設(shè)備（Devices）和設(shè)施（Facilities）。Things指物體或者東西、也可以指一個(gè)事件和“外在使能”（Enabled）的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無(wú)線終端的個(gè)人與車(chē)輛等等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵?！保∕ote），通過(guò)各種無(wú)線和/或有線的長(zhǎng)距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M）、應(yīng)用大集成（GrandIntegration）、以及基于云計(jì)算的SaaS營(yíng)運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專(zhuān)網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的CockpitDashboard）等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營(yíng)”一體化。物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的網(wǎng)絡(luò)。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)字中“物”就是物體智能化，“聯(lián)”就是物體智能后信息的傳輸，“網(wǎng)”就是建立網(wǎng)絡(luò)后的應(yīng)用服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)是由感知層、通信層和應(yīng)用層構(gòu)成的三層網(wǎng)絡(luò)體系。感知層：通過(guò)智能卡、傳感器、工業(yè)自動(dòng)化、音頻、視頻等電子工具，把物體進(jìn)行標(biāo)識(shí)、采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，使物體智能化，讓物體“活”起來(lái)。傳輸層：通過(guò)無(wú)線、光纖、電纜等方式進(jìn)行傳輸，建立通信網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用層：將采集的信息存儲(chǔ)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用軟件，為不同的需求提供智能服務(wù)。

二 物聯(lián)網(wǎng)四大支撐技術(shù)

1．RFID：電子標(biāo)簽屬于智能卡的一類(lèi)，物聯(lián)網(wǎng)概念是1998年MITAuto－ID中心主任Ashton教授提出來(lái)的，RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中重要起“使能”（Enable）作用。

2．傳感網(wǎng)：傳感網(wǎng)不等于物聯(lián)網(wǎng)，傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一種，通常是指由各種傳感器，通過(guò)無(wú)線通訊方式組成的網(wǎng)絡(luò)。

3．M2M：側(cè)重于末端設(shè)備的互聯(lián)和集控管理，X－Internet，中國(guó)三大通訊營(yíng)運(yùn)商在推行M2M這個(gè)理念。

4．兩化融合：工業(yè)信息化也是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要推動(dòng)力之一，自動(dòng)化和控制行業(yè)是主力。

它們四者的關(guān)系如下圖

三 什么是RFID技術(shù)

射頻卡，俗稱(chēng)電子標(biāo)簽，是一種能夠組成無(wú)線系統(tǒng)的智能卡，用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體。它最早應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)中的雷達(dá)，識(shí)別敵機(jī)和友機(jī)，現(xiàn)在的用途之一就是我們的二代身份證，它應(yīng)用了高頻射頻卡技術(shù)。除高頻之處，還有低頻、超高頻和微波射頻卡技術(shù)。另一個(gè)著名的應(yīng)用是在物流領(lǐng)域，即用射頻卡監(jiān)測(cè)貨物的屬性、位置及其變化。射頻卡的使用離不開(kāi)讀寫(xiě)器來(lái)識(shí)別和更改電子標(biāo)簽。2005年，美國(guó)沃爾瑪公司應(yīng)用了FRID射頻卡的技術(shù)，建立了新型物流大網(wǎng)絡(luò)，銷(xiāo)售額提高了14%，同時(shí)提供99%的店面庫(kù)存可見(jiàn)度，并減少30%的勞動(dòng)力和15%的庫(kù)存。

四 RFID與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系及應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings），指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（RFID）、二維碼、全球定位系統(tǒng)等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，方便識(shí)別和管理，RFID電子標(biāo)簽是核心技術(shù)。

一條完整的RFID產(chǎn)業(yè)鏈包括標(biāo)準(zhǔn)、芯片、天線、標(biāo)簽封裝、讀寫(xiě)設(shè)備、中間件、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)集成等，其中最關(guān)鍵的技術(shù)是芯片的設(shè)計(jì)與制造。通用芯片的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)掌握在國(guó)外飛利浦（Phillips）、德州儀器（TI）、Amtech等公司。

RFID的應(yīng)用正在從閉環(huán)市場(chǎng)到開(kāi)環(huán)市場(chǎng)，類(lèi)似互聯(lián)網(wǎng)初期的局域網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程。

RFID技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)為支撐的大系統(tǒng)，它一方面利用現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)資源，另一方面可在世界范圍內(nèi)構(gòu)建出實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)。如圖2所示為基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在這個(gè)由RFID電子標(biāo)簽、識(shí)別設(shè)備、Savant服務(wù)器、Internet、0NS服務(wù)器、EPC信息服務(wù)系統(tǒng)以及眾多數(shù)據(jù)庫(kù)組成的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)中，識(shí)別設(shè)備讀出的EPC碼只是一個(gè)指針，由這個(gè)指針從Internet找到相應(yīng)的IP地址，并獲取該地址中存放的相關(guān)物品信息，交給Savant軟件系統(tǒng)處理和管理。由于在每個(gè)物品的標(biāo)簽上只有一個(gè)EPC碼，計(jì)算機(jī)需要知道與之匹配的其它信息，這就需要用ONS來(lái)提供一種自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，Savant將EPC碼傳給ONS，ONS指示Savant到一個(gè)保存著產(chǎn)品文件的信息服務(wù)器中查找，Savant可以對(duì)其進(jìn)行處理，還可以與信息服務(wù)器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)交互。

五 RFID技術(shù)的基本工作原理

RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）;解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器（Reader）與電子標(biāo)簽（TAG）也就是所謂的應(yīng)答器（Transponder）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無(wú)線電波能量給Transponder，用以驅(qū)動(dòng)Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。

以RFID卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來(lái)看大致上可以分成，感應(yīng)偶合（InductiveCoupling）及反向散射偶合（BackscatterCoupling）兩種，一般低頻的RFID大都采用第一種方式，而較高頻大多采用第二種方式。

閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫(xiě)裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過(guò)耦合給無(wú)源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過(guò)Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無(wú)源單元。

六 物聯(lián)網(wǎng)與RFID技術(shù)應(yīng)用展望

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以使電子商務(wù)變得更強(qiáng)大，它使消費(fèi)者可以在網(wǎng)上查到任何一家商店的任何一件商品，選擇起來(lái)得心應(yīng)手。在物流領(lǐng)域，RFID電子標(biāo)簽可以應(yīng)用于自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存管理、產(chǎn)品物流跟蹤、供應(yīng)鏈自動(dòng)管理、產(chǎn)品裝配和生產(chǎn)管理、產(chǎn)品防偽等多個(gè)方面。生產(chǎn)組織大量使用RFID電子標(biāo)簽可以提高整個(gè)供應(yīng)鏈和生產(chǎn)作業(yè)管理水平。

1．物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)辟智慧城市“新大陸”。在地理信息系統(tǒng)上，建立大型數(shù)據(jù)中心即云計(jì)算中心。將國(guó)土、建設(shè)、城管、規(guī)劃、市政、公安、教育、交通、醫(yī)療、旅游等信息，由各種智能設(shè)備采集數(shù)據(jù)，通過(guò)光纖或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，傳到云計(jì)算中心。根據(jù)不同的需求，建立各種應(yīng)用系統(tǒng)。政府可以統(tǒng)一調(diào)配資源，增強(qiáng)城市管理，提供城市服務(wù)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)指揮等。建立數(shù)字城市也就是建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程，即“一個(gè)資源中心、地眼工程、四個(gè)應(yīng)用、兩個(gè)公共平臺(tái)”。一個(gè)資源中心：城市政府云計(jì)算中心;四個(gè)應(yīng)用：“數(shù)字城管”、“數(shù)字土地”、“數(shù)字校園”、“數(shù)字交通”;兩個(gè)公共平臺(tái)：物聯(lián)網(wǎng)政府管理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)系統(tǒng);“地眼”工程———感知地下，服務(wù)地上，“地眼”工程由城市地下管網(wǎng)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和城市管網(wǎng)預(yù)警應(yīng)急指揮聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)組成。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)管理，通過(guò)地理信息系統(tǒng)，把地上、地下連接起來(lái)，地上有天眼、地下有地眼，天地融合，服務(wù)城市。

2．物聯(lián)工廠。當(dāng)我們把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。傳統(tǒng)的工廠將成為物聯(lián)的世界。

3．物聯(lián)煤礦物。聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與煤礦管理的結(jié)合。采用智能的設(shè)備，將下井人數(shù)降到最少，設(shè)備聯(lián)動(dòng)率提到最高。把井上井下的各種設(shè)備連通，監(jiān)測(cè)和控制礦山生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售。

隨著中國(guó)企業(yè)信息化的進(jìn)程，RFID的應(yīng)用將會(huì)由點(diǎn)到面，逐步拓展到更廣的領(lǐng)域而RFID的實(shí)施成本必然隨著RFID應(yīng)用的推廣和市場(chǎng)的擴(kuò)大而逐步降低，RFID的應(yīng)用將會(huì)從目前的托盤(pán)或整箱的貨物跟蹤逐步擴(kuò)展到單品貨物跟蹤的水平。盡管物聯(lián)網(wǎng)道路曲折，但前途絕對(duì)光明?；ヂ?lián)網(wǎng)也是曾經(jīng)歷過(guò)一場(chǎng)泡沫才走到今天，一旦相關(guān)的技術(shù)和配套系統(tǒng)得以完善，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)也就一定會(huì)爆炸式地增長(zhǎng)。因?yàn)殡S時(shí)、隨物之前自由的交流是人類(lèi)長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。我們期盼著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)。

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