從智能門(mén)鎖看RFID與WSN融合的未來(lái)發(fā)展

楊婉

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，鎖的外觀功能格局也都同時(shí)發(fā)生變化。而目前先進(jìn)的安防系統(tǒng)也使智能門(mén)鎖從單純的射頻識(shí)別RFID發(fā)展到與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN結(jié)合的更高階段。同時(shí)，RFID與WSN的結(jié)合也開(kāi)始涉及到更多的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：RFID WSN 智能門(mén)鎖

中圖分類(lèi)號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（b）-0069-01

1 RFID簡(jiǎn)介

RFID是Radio Frequency IDentification的縮寫(xiě)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它通過(guò)對(duì)目標(biāo)對(duì)象獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，而此識(shí)別工作不需人工干預(yù)，并且在各種惡劣環(huán)境中都可以操作，既快捷又簡(jiǎn)便。RFID一般由是由閱讀器與電子標(biāo)簽及應(yīng)用軟件三部分組成。在誕生之初，電子標(biāo)簽只存儲(chǔ)一些簡(jiǎn)單的ID信息，材質(zhì)與構(gòu)成均非常簡(jiǎn)單。集成電路技術(shù)的進(jìn)步，使得微型智能RFID標(biāo)簽得到進(jìn)一步發(fā)展。大量的優(yōu)點(diǎn)使得RFID技術(shù)將成為未來(lái)信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。

RFID系統(tǒng)的工作原理是閱讀器發(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。大部分的酒門(mén)鎖，均采用此技術(shù)。電子標(biāo)簽為M1或者CPU卡，在門(mén)鎖的感應(yīng)區(qū)感應(yīng)下就可開(kāi)啟，不需要機(jī)械接觸，從而可以大大減少故障率?？ㄆ木€圈密封也使得卡不易受外界影響，適用壽命較長(zhǎng)。同時(shí)，卡片容量較大，不同的扇區(qū)可以寫(xiě)入不同內(nèi)容，用于酒店的其他系統(tǒng)，如消費(fèi)系統(tǒng)，停車(chē)系統(tǒng)等。

2 WSN簡(jiǎn)介

WSN是Wireless Sensor Network的縮寫(xiě)，是在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)布置大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線通信方式形成一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，是一個(gè)可靠的自組織以數(shù)據(jù)位中心的網(wǎng)路。目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)，軍事領(lǐng)域以及日常生活中的交通領(lǐng)域得到較多使用，但WSN則由于傳感器的節(jié)點(diǎn)體積微小，電池能量有限。

目前被大范圍使用的WSN的MAC層協(xié)議為IEEE802.15.4。ZigBee名字來(lái)源于蜜蜂通過(guò)跳Zigzag形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息，是蜂群使用的賴(lài)以生存和發(fā)展的通信方式。ZigBee（紫峰）技術(shù)是雙向無(wú)線通信技術(shù)，它具有近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的優(yōu)點(diǎn)。它是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。

3 融合WSN的RFID系統(tǒng)

RFID與WSN起源不同，發(fā)展方向以及應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)有著非常大的差異。但是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的科技發(fā)展，使得RFID與WSN的融合已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。RFID標(biāo)簽的功能的強(qiáng)大使得與WSN中的節(jié)點(diǎn)接近，RFID系統(tǒng)與WSN的結(jié)合則將會(huì)讓標(biāo)簽信息的采集更加方便和智能化。借助于WSN強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)連接和信息收集功能，RFID系統(tǒng)識(shí)別信息的傳輸范圍可以擴(kuò)大，兩種系統(tǒng)在一定的程度上可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)。

現(xiàn)階段RFID與WSN有三種融合方式：第一種是RFID系統(tǒng)與傳感器在物理上分開(kāi)， RFID與傳感器的節(jié)點(diǎn)不設(shè)置融合，RFID與WSN的協(xié)作是在軟件層次上完成；第二種是R在RFID標(biāo)簽上攜帶無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)用于與閱讀器，其他節(jié)點(diǎn)或者無(wú)線通信設(shè)備通信；第三種是閱讀器與WSN節(jié)點(diǎn)的融合，RFID閱讀器可以遠(yuǎn)距離讀卡，WSN可遠(yuǎn)距離獲取RFID的標(biāo)簽信息，與區(qū)域內(nèi)的其他無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)形成多跳的通信網(wǎng)絡(luò)，并將節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴蠈討?yīng)用。

目前，有一種新型門(mén)鎖，通過(guò)第一種方式進(jìn)行融合，用于企（事）業(yè)單位和寫(xiě)字樓等現(xiàn)代化辦公室、學(xué)生或職工宿舍、賓館、快捷酒店等應(yīng)用場(chǎng)合。這款門(mén)鎖支持機(jī)械開(kāi)鎖，在電池沒(méi)電的情況下可緊急開(kāi)門(mén)，但是正常開(kāi)門(mén)方式為采用13.56M的射頻卡通過(guò)非接觸感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)和鎖門(mén)。產(chǎn)品支持無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，支持遠(yuǎn)程名單下發(fā)，記錄自動(dòng)上傳等功能，方便客戶(hù)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。

此套系統(tǒng)的硬件部分包括：無(wú)線門(mén)鎖、路由、基站；同時(shí)需要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部分包括PC機(jī)以及以太網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)門(mén)鎖管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及同步。無(wú)線門(mén)鎖大部分時(shí)間處于休眠，定時(shí)喚醒與基站通訊，路由則是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量、管理無(wú)線門(mén)鎖。基站通過(guò)TCP/IP協(xié)議與采集工作站通訊，通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊協(xié)議與路由或無(wú)線門(mén)鎖進(jìn)行通訊的設(shè)備?；究梢圆唤?jīng)過(guò)路由直接連接到無(wú)線門(mén)鎖，也可以增加路由用于信號(hào)中轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。不同基站網(wǎng)絡(luò)編碼不能重復(fù)，該基站下帶的所有路由和無(wú)線門(mén)鎖可共用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，門(mén)鎖編號(hào)唯一，不同門(mén)鎖不能重復(fù)。無(wú)線門(mén)鎖會(huì)定期向基站獲取最新的時(shí)間，保持系統(tǒng)時(shí)間的同步。

由于此RFID為無(wú)源被動(dòng)標(biāo)簽，當(dāng)前的RFID標(biāo)準(zhǔn)能夠很好的支持被動(dòng)式標(biāo)簽的應(yīng)用，不會(huì)存在信息碰撞問(wèn)題。本系統(tǒng)RFID為近距離讀卡，使用的協(xié)議為ISO1443A；WSN使用的協(xié)議是zigbee協(xié)議，主要是遠(yuǎn)距離。兩種讀卡協(xié)議不會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)格式和通訊協(xié)議不兼容的問(wèn)題。但是此系統(tǒng)的缺點(diǎn)是RFID標(biāo)簽存儲(chǔ)量有限，傳感器采集的數(shù)據(jù)量?jī)H有部分信息寫(xiě)入RFID標(biāo)簽，限制了通信能力。

目前國(guó)內(nèi)倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)也有使用RFID與WSN融合的實(shí)例。將RFID閱讀器融人到了WSN的節(jié)點(diǎn)中，建立成小的并且密集分布的“智能節(jié)點(diǎn)”，智能節(jié)點(diǎn)自主運(yùn)行，最終識(shí)別數(shù)據(jù)以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給后臺(tái)服務(wù)器。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有自組織性和自適應(yīng)性。將WSN和RFID結(jié)合起來(lái)，形成了傳感射頻識(shí)別網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

RFID通過(guò)對(duì)目標(biāo)物的識(shí)別，實(shí)現(xiàn)信息采集、標(biāo)識(shí)和管理，其標(biāo)簽是唯一的；但RFID系統(tǒng)又存在著讀寫(xiě)距離有限、抗干擾較差、實(shí)時(shí)感應(yīng)能力差，實(shí)現(xiàn)成本高等不足；WSN是可靠的數(shù)據(jù)中心，但是傳感器節(jié)點(diǎn)不一定唯一，無(wú)法通過(guò)節(jié)點(diǎn)獲得目標(biāo)詳細(xì)信息。作為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的兩大重要技術(shù)的融合是必然趨勢(shì)，不僅僅只是體現(xiàn)在門(mén)鎖上，更多的領(lǐng)域?qū)?huì)因此獲益。它們的融合不僅從產(chǎn)品上體現(xiàn)出更多優(yōu)勢(shì)，還可以使企業(yè)從傳統(tǒng)供應(yīng)鏈向數(shù)字化供應(yīng)鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)變。通過(guò)RFID唯一的標(biāo)簽以及WSN可靠的數(shù)據(jù)中心，能更確定產(chǎn)品的最終信息，使得企業(yè)可以得到最快速最準(zhǔn)確的市場(chǎng)信息以及動(dòng)態(tài)，幫助企業(yè)做出更明智和更迅速的決策，提高客戶(hù)滿(mǎn)意度且降低采購(gòu)成本以及銷(xiāo)售成本獲得更大的利潤(rùn)。WSN與RFID結(jié)合起來(lái)組成的WSID網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用前景不可估量。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳新何.無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)發(fā)展綜述[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2012.

[2] 孫利民，李建中，陳渝，等.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].清華大學(xué)出版社，2013.endprint