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摘要:近幾年,隨著科學(xué)技術(shù)的突破,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。非接觸式傳感技術(shù)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一種新型技術(shù),其在物聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。借助計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)可以有效地實(shí)現(xiàn)信息的交換和共享,并且采用射頻技術(shù)可以借助物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)平臺(tái)對(duì)各種物品進(jìn)行有效地管理。文章從RFID技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)概述入手,就RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探究。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);射頻技術(shù);電子標(biāo)簽
物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上就是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)為基礎(chǔ),并借助RFID和無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)而處理、監(jiān)控和管理各種事物的網(wǎng)絡(luò)體系。在物聯(lián)網(wǎng)中,不再需要借助人員的參與即可完成物品和商品等的管理,這大大提高了物品管理的效率。
1 RFID技術(shù)概述
1.1 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
RFID實(shí)際上也被稱為電子標(biāo)簽,是當(dāng)前應(yīng)用中一種新型的非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。由于RFID技術(shù)不受物理基礎(chǔ)和人為因素的影響,所以其對(duì)于計(jì)算機(jī)的發(fā)展和建立具有重要的意義。RFID技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、多目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別、可以偵測(cè)高速運(yùn)動(dòng)物體和受環(huán)境氛圍限制小等優(yōu)點(diǎn)。RFID技術(shù)實(shí)際上就是在無(wú)線電和芯片技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù),其系統(tǒng)主要包括電子標(biāo)簽、天線和閱讀器等多種結(jié)構(gòu)部分。其中電子標(biāo)簽實(shí)際上就是人們常聽(tīng)到的射頻標(biāo)簽,其主要是將射頻電路和邏輯電路裝設(shè)到系統(tǒng)標(biāo)簽中,并且隨著當(dāng)前技術(shù)的快速發(fā)展,集成電路技術(shù)水平不斷提高,所以應(yīng)用于RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中電子標(biāo)簽內(nèi)部的電路芯片的體積越來(lái)越小,但是功能卻越來(lái)越強(qiáng)大。
另外,詢問(wèn)器實(shí)際上就是所謂的閱讀器,其是借助RFID協(xié)議來(lái)對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行通信操作。在標(biāo)簽出現(xiàn)在磁場(chǎng)中時(shí),就開(kāi)始接收相應(yīng)的射頻信號(hào),而這些信號(hào)的發(fā)生源則是閱讀器(詢問(wèn)器),而在芯片中所儲(chǔ)存的各種信息大都是借助磁場(chǎng)中的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的電能量。在閱讀器(詢問(wèn)器)讀取和解碼相關(guān)傳遞的信息后,就需要將所需的各種信息運(yùn)送到中央系統(tǒng)中來(lái)進(jìn)行,而就該RFID系統(tǒng)的具體框架圖而言如圖1所示。
1.2 RFID技術(shù)類型
RFID技術(shù)系統(tǒng)根據(jù)頻率的不同,可以將其分為3種主要的類型,即:低頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)和高頻系統(tǒng)。其中低頻系統(tǒng)的頻率范圍為100-500kHz,并且該系統(tǒng)的標(biāo)簽特點(diǎn)為成本低、形狀多樣,而其自身也有一定的缺陷,即:只能保存較少的數(shù)據(jù)量,閱讀距離比較短,不理想的閱讀速率,缺乏有效、穩(wěn)定的閱讀方向等,所以低頻率系統(tǒng)技術(shù)主要適用于那些要求不高的環(huán)境中,比如門(mén)禁系統(tǒng)等;中頻系統(tǒng)的頻率范圍為10-15MHz,與低頻系統(tǒng)而言,中頻RFID系統(tǒng)加快了中等閱讀速率,增加了其標(biāo)簽內(nèi)信息的儲(chǔ)存量,并且也增加了閱讀的間距,但是它也具有一定的缺點(diǎn),比如標(biāo)簽和閱讀器成本高,方向性不足以及閱讀天線比較強(qiáng)等,所以中型頻率系統(tǒng)主要適用于門(mén)禁系統(tǒng)和智能卡;而高頻系統(tǒng)標(biāo)簽的形狀則是軟襯底,與其它兩種頻率系統(tǒng)類型相比,高頻系統(tǒng)大大增加了電子標(biāo)簽內(nèi)可以儲(chǔ)存信息的數(shù)量,且具有傳輸速率遠(yuǎn)和閱讀速度快等特點(diǎn),高頻系統(tǒng)則主要應(yīng)用在監(jiān)視或者車(chē)皮系統(tǒng)和零售系統(tǒng)中。
1.3 RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽的類型
RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的標(biāo)簽主要包括2種類型,即:主動(dòng)式標(biāo)簽和被動(dòng)式標(biāo)簽。其中主動(dòng)式標(biāo)簽主要是將電源模塊集中到了標(biāo)簽內(nèi)部;而被動(dòng)式標(biāo)簽的外觀比較靈活多變,并且價(jià)格比較低廉,其主要借助耦合的方式來(lái)將閱讀器(詢問(wèn)器)所提供的電源傳遞給標(biāo)簽中的芯片中。
2 物聯(lián)網(wǎng)概述
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的含義和特征
物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種新型信息技術(shù)。而就物聯(lián)網(wǎng)具體的工作原理而言,為了更好地獲取相關(guān)信息,則需要借助RFID技術(shù)和傳感設(shè)備,按照信息傳輸?shù)南嚓P(guān)協(xié)議約定來(lái)進(jìn)行,而由于網(wǎng)絡(luò)組織規(guī)模的范圍比較大,所以可以有效地監(jiān)控和處理各種智能數(shù)據(jù)信息。以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托,對(duì)各種待交換和處理的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和處理,以便快捷、準(zhǔn)確、及時(shí)的傳遞有關(guān)的信息、數(shù)據(jù)或者進(jìn)行智能處理,從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的合理傳遞和交易,這充分凸顯了物聯(lián)網(wǎng)的典型特征。
2.2 物聯(lián)網(wǎng)的層級(jí)結(jié)構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上主要包括4層結(jié)構(gòu),即:整合應(yīng)用層、信息運(yùn)行層、采集信息采集和傳輸信息層。其中整合應(yīng)用層主要是用來(lái)對(duì)實(shí)際的信息問(wèn)題進(jìn)行處理的層次,可以為問(wèn)題的處理和決策提供依據(jù);信息運(yùn)行層則是對(duì)于待處理信息的進(jìn)一步分析和處理,并且可以借助信息平臺(tái)來(lái)對(duì)各種信息進(jìn)行分類管理;信息傳輸層則主要是合理運(yùn)用傳感器來(lái)對(duì)所收集到的各種信息進(jìn)行傳遞和整合;而信息采集層則是手機(jī)各種相關(guān)信息和數(shù)據(jù),借助科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)方法來(lái)合理標(biāo)出各種相關(guān)信息和數(shù)據(jù),以相關(guān)的系統(tǒng)來(lái)對(duì)這些信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的轉(zhuǎn)化處理。另外,在對(duì)該分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的時(shí)候,收集和處理信息是分析的關(guān)鍵。在RFID技術(shù)應(yīng)用后,可以對(duì)待處理物體進(jìn)行有效地識(shí)別和自動(dòng)處理后,數(shù)據(jù)信息的處理就會(huì)獲取成功。
3 RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
3.1 系統(tǒng)組成
標(biāo)簽、閱讀器以及天線是構(gòu)成射頻識(shí)別系統(tǒng)的主要組成部分。在閱讀器發(fā)射射頻信號(hào)后,位于磁場(chǎng)中的標(biāo)簽可以接收其傳遞過(guò)來(lái)的能力和信息,并且可以進(jìn)行與閱讀器之間的通信工作。而那些儲(chǔ)存在標(biāo)簽中的信息被閱讀器提取之后會(huì)先經(jīng)過(guò)編碼,然后才可以將其傳遞給管理系統(tǒng),并進(jìn)行仔細(xì)地信息處理。下面就這3部分的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行闡述:
(1)天線。天線的功能就是確保標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的無(wú)線通信可以傳遞相關(guān)的射頻信號(hào),其主要包括無(wú)源天線、有源天線、手持式天線和固定式天線等。在實(shí)際的系統(tǒng)中,天線的尺寸和波長(zhǎng)是相同的,所以天線的形狀和位置對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸也具有重要的作用,所以天線的安裝和設(shè)計(jì)均具有較高的技術(shù)含量。
(2)閱讀器。RFID閱讀器主要用于體現(xiàn)在目標(biāo)物體的識(shí)別之上。為了確保目標(biāo)物體識(shí)別的準(zhǔn)確性,就需要詳細(xì)讀取和識(shí)別電子標(biāo)簽的內(nèi)存數(shù)據(jù)。借助射頻信號(hào)和偶和作用,閱讀器和電子標(biāo)簽之間的傳輸信息可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸的問(wèn)題,其主要工作原理為:主機(jī)讀/寫(xiě)命令可以借助電子標(biāo)簽來(lái)進(jìn)行,并且可以給傳送電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)做好加密處理,并將電子標(biāo)簽返回到主機(jī)的數(shù)據(jù)處理中。讀寫(xiě)器的一個(gè)最主要特點(diǎn)就是其具有較大的收發(fā)范圍,但是其具有較高的成本而制約了讀寫(xiě)器對(duì)RFID系統(tǒng)的制約,同時(shí)這也預(yù)示著閱讀器的發(fā)展逐漸趨向于小規(guī)模、便捷性和低成本等。
(3)標(biāo)簽。為了將目標(biāo)物體轉(zhuǎn)化為智能物體,可以借助貼標(biāo)簽方式來(lái)處理,同時(shí)可以便于監(jiān)控和跟蹤,所以這也是射頻卡被稱為電子標(biāo)簽的根本原因。RFIDN統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體實(shí)際上就是電子標(biāo)簽,其主要由芯片和相關(guān)偶合元件所共同構(gòu)成。另外,閱讀器和電子標(biāo)簽之間的通信可以借助天線的連接來(lái)加以實(shí)現(xiàn),從而及時(shí)輸入和獨(dú)處標(biāo)簽的數(shù)據(jù)和識(shí)別碼。為了更好地保護(hù)電子標(biāo)簽,使其免受損壞,相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合標(biāo)簽的形狀來(lái)合理設(shè)計(jì),同時(shí)還需要確保其具有較小的體積、較長(zhǎng)的使用壽命以及較高的物體目標(biāo)追蹤效率等特點(diǎn)。根據(jù)電子標(biāo)簽自身頻率的不同,可以將其分為低頻、高頻、超高頻和微波幾種類型;也可以根據(jù)標(biāo)簽內(nèi)部是否裝有電池而分為有源系統(tǒng)和無(wú)源系統(tǒng)。
3.2 實(shí)際應(yīng)用
RFID技術(shù)應(yīng)用的范圍比較廣,其被廣泛應(yīng)用于安全防偽、物流管理和收費(fèi)系統(tǒng)等應(yīng)用中。下面以高速公路收費(fèi)系統(tǒng)為例,究RFID技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探究。
RFID技術(shù)在高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是將射頻卡裝設(shè)在車(chē)內(nèi),將天線設(shè)立在公路的沿線,并且結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)和電子技術(shù),從而借助天線和電子標(biāo)簽來(lái)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸,以及識(shí)別相關(guān)車(chē)輛收費(fèi)數(shù)據(jù)和信息,進(jìn)而收取相應(yīng)的車(chē)輛費(fèi)用。在高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中合理引入射頻技術(shù),可以有利于增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益,降低人工成本,所以可以大大緩解高速公路交通堵塞狀況,同時(shí)也可以提高車(chē)輛通過(guò)率。另外,RFID技術(shù)還可以用于門(mén)禁系統(tǒng)中,比如門(mén)禁系統(tǒng)的門(mén)卡、出入證、停車(chē)卡和電子護(hù)照等;或者將RFID技術(shù)運(yùn)用于公交系統(tǒng)卡中,以達(dá)到節(jié)約成本,提高操作便捷性以及公交運(yùn)營(yíng)效率的目的。
總之,隨著科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。在物聯(lián)網(wǎng)中,商品或物品的交流可以借助物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行,而無(wú)需實(shí)體人員的參與,所以有利于提高工作的效率。因此,在實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,需要合理分析和應(yīng)用射頻技術(shù),從而確保射頻技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的科學(xué)性和合理性。