RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用和前景

摘 要：近年來，物聯(lián)網(wǎng)概念開始進(jìn)入人們的視野，物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。本文從物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)RFID著手，詳細(xì)介紹了RFID系統(tǒng)的基本組成，工作原理，典型應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)的概念和結(jié)構(gòu)以及RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程中的重要作用。

關(guān)鍵字：RFID 物聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用

1 物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

RFID技術(shù)這幾年在零售業(yè)、物流、庫存管理等領(lǐng)域所取得的巨大成功，向人們展示了物聯(lián)網(wǎng)并不是遙不可及的。物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）這個1999年由美國自動識別中心提出的概念網(wǎng)絡(luò)，在RFID技術(shù)的催化下正逐步走向現(xiàn)實(shí)。

物聯(lián)網(wǎng)最初被描述為物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理。其核心在于物與物之間廣泛而普遍的互聯(lián)。上述特點(diǎn)已超越了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范疇，呈現(xiàn)了設(shè)備多樣、多網(wǎng)融合、感控結(jié)合等特征，具備了物聯(lián)網(wǎng)的初步形態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過對物理世界信息化、網(wǎng)絡(luò)化，對傳統(tǒng)上分離的物理世界和信息世界實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和整合物聯(lián)網(wǎng)的最終目的是使聯(lián)網(wǎng)的“物”與“物”、人與“物”之間能夠互相通信，實(shí)現(xiàn)互動。在物聯(lián)網(wǎng)時代，每一件物體均可尋址，每一件物體均可通信，每一件物體均可控制。國際電信聯(lián)盟2005年一份報告曾描繪物聯(lián)網(wǎng)時代的圖景：當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機(jī)對顏色和水溫的要求等。毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)時代的來臨將會使人們的日常生活發(fā)生翻天覆地的變化。

2 RFID是催生與促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的動力

要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，首先要將物理世界上那些不具有智能的種種物品與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來。換句話說，物理世界與互聯(lián)網(wǎng)之間必須建立信息通道。在物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系中，這一部分成為感知層。物聯(lián)網(wǎng)的“物”包羅萬象，它們的體積、形態(tài)、所處環(huán)境、所含物質(zhì)和運(yùn)動狀態(tài)都千差萬別。因此實(shí)現(xiàn)感知層的技術(shù)必須要滿足：無線、自動、可靠、能靠吸取周圍能源工作，其硬件設(shè)備必須形狀能變、大小可調(diào)、制造簡單、低價、能承受惡劣環(huán)境。從當(dāng)前的各種技術(shù)來看，RFID無疑是最佳的選擇。事實(shí)上，自從1999年美國自動識別中心提出第一個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)想，RFID就被選中作為實(shí)現(xiàn)感知層的技術(shù)。

射頻識別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)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(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。完整的RFID系統(tǒng)主要由三部分組成：讀寫器，電子標(biāo)簽和應(yīng)用軟件系統(tǒng)。工作原理為：讀寫器發(fā)送出特定頻率的無線電波能量給電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽接收到這個無線電波后，如果是無源標(biāo)簽，則憑借感應(yīng)電流所獲得的能量將芯片中儲存的信息發(fā)送給讀寫器，如果是有源標(biāo)簽，則主動將芯片信息以某一特定頻率的信號發(fā)送給讀寫器，讀寫器接收到反饋信號后送至應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理，這樣便把物品和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系到了一起。在物聯(lián)網(wǎng)的雛形中，每件商品貼上一個RFID標(biāo)簽，內(nèi)含該商品的唯一代碼，在物聯(lián)網(wǎng)與商品的聯(lián)接終端，有一個RFID解讀器，當(dāng)商品靠近解讀器時，將標(biāo)簽中的商品代碼讀出，通過中介送到服務(wù)器，獲取與代碼相對應(yīng)的信息。RFID作為第一個雛形物聯(lián)網(wǎng)中采用的感知層技術(shù)，很容易讓人們想到：RFID催生了物聯(lián)網(wǎng)。

RFID與物聯(lián)網(wǎng)有著不解之緣。直到2012年，幾乎所有在零售、物流、服飾及藥品業(yè)等領(lǐng)域建立的物聯(lián)網(wǎng)都秉承了上述美國自動識別中心建立的雛形物聯(lián)網(wǎng)。在最近幾年的發(fā)展中出現(xiàn)了RFID與物聯(lián)網(wǎng)相輔相成、共同發(fā)展的局面；RFID增強(qiáng)了物聯(lián)網(wǎng)的功能，生鮮物品、藥物等“物”對物聯(lián)網(wǎng)提出的特殊要求，促使RFID標(biāo)簽不但能夠提供商品的靜態(tài)信息，還能提供商品所在位置以及周圍的溫度、濕度等動態(tài)信息，大大提高了RFID標(biāo)簽的智變度。這種局面估計在最近幾年內(nèi)還將繼續(xù)保持與發(fā)展下來。

目前采用RFID感知層的物聯(lián)網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)了人—人通信與人—物通信，但要實(shí)現(xiàn)物—物通信與互動還需要經(jīng)歷一段艱難、漫長的道路。今后的發(fā)展無疑將是進(jìn)一步增加RFID標(biāo)簽的智能，使聯(lián)網(wǎng)的“物”達(dá)到足夠的智能水平。

3 RFID物聯(lián)網(wǎng)仍然是未來10年中物聯(lián)網(wǎng)的主流

物聯(lián)網(wǎng)能帶來的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益已被越來越多的人所認(rèn)知，不少國家、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)都投人力量努力發(fā)展與推廣這一技術(shù)。但目前還存在不少問題，諸如標(biāo)準(zhǔn)化、互操作性、協(xié)議、法規(guī)以及“物”與“物”連接技術(shù)等，還需要相當(dāng)長的一段時期才能解決。業(yè)內(nèi)多數(shù)專家普遍認(rèn)為：在未來10年中，物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)展步子不會很大，以RFID為技術(shù)基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)將仍舊是物聯(lián)網(wǎng)的主流。在這一時期，RFID物網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅鸩綌U(kuò)大，但技術(shù)上不會有重大的突破。

在未來物聯(lián)網(wǎng)中要實(shí)現(xiàn)“物—物”通信與互動，裝在“物”上使“物”智能化的RFID標(biāo)簽的智能必須逐步提高。在未來10年中，除了物流、零售業(yè)等這些領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)將繼續(xù)使用低價簡單的RFID標(biāo)簽外，用于環(huán)境信息、城市信息、地理信息、交通信息等大量信息收集與處理的物聯(lián)網(wǎng)中的“標(biāo)簽”，將會逐漸發(fā)展成為一種包含CPU、各種傳感器、GPS定位器等部件的小型智能裝置，甚至是一個專用的微型計算機(jī)。

4 RFID的發(fā)展趨勢

隨著RFID技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用系統(tǒng)的推廣普及，我認(rèn)為射頻識別技術(shù)在性能等各方面都會有較大提高，成本將逐步降低，可以預(yù)見未來RFID技術(shù)的發(fā)展將有以下趨勢：

（1）標(biāo)簽產(chǎn)品多樣化。未來用戶個性化需求較強(qiáng)，單一產(chǎn)品不能適應(yīng)未來發(fā)展和市場需求。芯片頻率、容量、天線、封裝材料等組合形成產(chǎn)品系列化，與其他高科技融合，如與傳感器、GPS、生物識別結(jié)合將由單一識別向多功能識別發(fā)展。

（2）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。當(dāng)RFID系統(tǒng)應(yīng)用普及到一定程度時，每件產(chǎn)品通過電子標(biāo)簽賦予身份標(biāo)識，與互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)結(jié)合將是必然趨勢，也必將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活、工作和學(xué)習(xí)方式。

（3）系統(tǒng)的兼容性更好。隨著標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，系統(tǒng)地兼容性將會得到更好的發(fā)揮。產(chǎn)品替代性更強(qiáng)。

（4）與其他產(chǎn)業(yè)融合。與其他IT產(chǎn)業(yè)一樣，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)解決和突破之后，與其他產(chǎn)業(yè)如3C、3網(wǎng)等融合將形成更大的產(chǎn)業(yè)集群，并得到更加廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用。

因此，我們有理由相信RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮?，將是未來發(fā)展的一個新的增長點(diǎn)，RFID技術(shù)將與人們的日常生活密不可分。

至于RFID技術(shù)領(lǐng)域面臨的主要問題，我認(rèn)為首先是標(biāo)準(zhǔn)問題。到目前為止，射頻識別技術(shù)已經(jīng)具有了一些國際標(biāo)準(zhǔn)。而在我國，射頻識別技術(shù)的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域僅有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)。制定一個自主的國家標(biāo)準(zhǔn)，并且與國際標(biāo)準(zhǔn)相互兼容，使我國的RFID產(chǎn)品能順利地在世界范圍中流通，是當(dāng)前重要而急切需要解決的問題。

第二是安全與隱私問題：一方面射頻識別技術(shù)的應(yīng)用有著無限的魅力，另一方面對個人隱私安全的威脅極大的阻礙了射頻識別技術(shù)的快速推廣。因此，如何保護(hù)持有人的隱私安全技術(shù)將是在目前和今后發(fā)展RFID技術(shù)十分關(guān)注的課題。

第三是多樣性和復(fù)雜性。目前國內(nèi)的應(yīng)用還處于初級階段，應(yīng)用效果不好評判。由于用戶需求的多樣性和復(fù)雜性，導(dǎo)致很多應(yīng)用只是在探索階段，從而使公司的研發(fā)壓力和成本更大。同時，通過改進(jìn)工藝和技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)一步降低成本，使之能夠與傳統(tǒng)的條碼相比，才能將RFID標(biāo)簽廣泛地應(yīng)用到更多的商品中。

盡管如此，由于RFID產(chǎn)業(yè)前景廣闊，市場潛力巨大，同時政府支持、企業(yè)重視，我們對RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展充滿信心。航天信息將會加大投入、自主創(chuàng)新，積極參與我國RFID行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和行業(yè)試點(diǎn)應(yīng)用，為各行業(yè)提供產(chǎn)品和完整的系統(tǒng)解決方案，為國內(nèi)的RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

作者簡介

胡春園（1984.09-），女，天津市，工程師，碩士研究生，研究方向：檢測技術(shù)與自動化裝置。