NFC前景分析及其在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

趙偉

摘要：本文對(duì)NFC的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并與多種方式進(jìn)行了對(duì)比，突出了NFC在某些領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)NFC近場(chǎng)通信在各大領(lǐng)域應(yīng)用前景進(jìn)行了分析，最后結(jié)合RFID技術(shù)，提出了一種適應(yīng)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)產(chǎn)品安全溯源的綜合型解決方案，高效實(shí)用。

關(guān)鍵詞：NFC；RFID；NFC-SIM；農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

一、前言

NFC（Near Field Communication），即近場(chǎng)通訊，是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，在10cm內(nèi)交換數(shù)據(jù)。與RFID射頻識(shí)別技術(shù)相比，可讀可寫(xiě)雙向傳輸、能直接集成為NFC-SIM卡置于手機(jī)內(nèi)部，使用范圍廣泛。與Bluetooth相比，配對(duì)等操作簡(jiǎn)單快速，而與紅外技術(shù)相比，NFC數(shù)據(jù)傳輸速度更快，且能耗低、安全性高，還可斷電識(shí)別。相對(duì)于條形碼/二維碼，識(shí)別速度更快、存儲(chǔ)信息類(lèi)型多樣化。目前NFC的主要推動(dòng)力來(lái)自移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)NFC支付的商業(yè)化，然而隨著NFC-SIM卡的推廣，更多領(lǐng)域的需求隨之體現(xiàn)，如安防認(rèn)證、物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用等等，本文就NFC的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)其在各領(lǐng)域的前景進(jìn)行了分析，并結(jié)合RFID技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)產(chǎn)品溯源問(wèn)題提出了一種高效實(shí)用的解決方案。由此可見(jiàn)，NFC的目標(biāo)并非是完全取代Bluetooth、Wi-Fi等其它無(wú)線技術(shù)，而是在不同的場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。

二、NFC基本原理

NFC由非接觸式射頻識(shí)別（RFID）及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來(lái)，在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。NFC-SIM卡裝在手機(jī)上，能夠?qū)崿F(xiàn)小額電子支付，讀取其它NFC標(biāo)簽或設(shè)備的信息。NFC的短距離交互傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，簡(jiǎn)化了設(shè)備之間的認(rèn)證識(shí)別過(guò)程，可快捷地進(jìn)行無(wú)線連接、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，逐漸演變成一種短距離無(wú)線通信技術(shù)。

支持NFC的設(shè)備可以在主動(dòng)或被動(dòng)模式下交換數(shù)據(jù)。在被動(dòng)模式下，啟動(dòng) NFC發(fā)起設(shè)備（主設(shè)備），在整個(gè)通信過(guò)程中提供射頻場(chǎng)（RF-field），傳輸速度可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一設(shè)備。另一設(shè)備稱(chēng)為NFC目標(biāo)設(shè)備（從設(shè)備），采用負(fù)載調(diào)制（load modulation）技術(shù)，以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。NFC-SIM卡【2】是通過(guò)采用SIM卡中的C6引腳與NFC控制芯片進(jìn)行單線連接（SWP方案）的射頻IC卡，具備TAG能力的NFC手機(jī)內(nèi)置了該種SIM卡。

三、NFC在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

基于NFC的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的被發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，RFID與NFC手機(jī)的組合，正逐步延伸RFID標(biāo)簽與閱讀器的組合的部分功能，尤其在貼近公眾生活的農(nóng)產(chǎn)品安全溯源【4】的功能實(shí)現(xiàn)上。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，如農(nóng)產(chǎn)品入庫(kù)、流轉(zhuǎn)、運(yùn)輸?shù)攘魍▓?chǎng)景，超高頻RFID與超高頻閱讀器的組合，能夠很好的應(yīng)對(duì)物流的需求，保證倉(cāng)庫(kù)管理各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準(zhǔn)確性，確保企業(yè)及時(shí)準(zhǔn)確地掌握庫(kù)存的真實(shí)數(shù)據(jù)。而在農(nóng)產(chǎn)品封裝成小包裝，直接上架面對(duì)消費(fèi)者時(shí)，采用高頻RFID與NFC手機(jī)的組合，能夠使普通消費(fèi)者，通過(guò)NFC手機(jī)，輕便的查詢(xún)出農(nóng)產(chǎn)品的源頭。RFID標(biāo)簽有LF、HF、UHF頻率之分，NFC手機(jī)對(duì)應(yīng)使用的只是HF頻率（13.56MHZ）。

3.1基于RFID與NFC的農(nóng)產(chǎn)品溯源的解決方案

農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)【5】是追蹤農(nóng)產(chǎn)品（包括食品、飼料等）進(jìn)入市場(chǎng)各個(gè)階段（從生產(chǎn)到流通的全過(guò)程）的系統(tǒng)，有助于質(zhì)量控制和食品安全。以有機(jī)大米為例，從生產(chǎn)加工、倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)、市場(chǎng)銷(xiāo)售3個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能，闡明農(nóng)產(chǎn)品溯源的解決方案，圖3為溯源方案框圖。

在生產(chǎn)加工階段，實(shí)時(shí)記錄田間的環(huán)境信息（例如溫度、濕度、光照、土壤濕度等），通過(guò)無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送到遠(yuǎn)程的服務(wù)器，為農(nóng)產(chǎn)品溯源提供源頭信息；在加工階段，農(nóng)產(chǎn)品的溯源標(biāo)簽RFID（超高頻）加到農(nóng)產(chǎn)品的包裝袋上。在中轉(zhuǎn)運(yùn)輸過(guò)程中，倉(cāng)庫(kù)通過(guò)掃描RFID標(biāo)簽，記錄農(nóng)產(chǎn)品的出發(fā)地和目的地，最大限度保障農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全性。在銷(xiāo)售上柜階段，消費(fèi)者可通過(guò)NFC手機(jī)近距離閱讀高頻RFID標(biāo)簽，從而讀取有機(jī)大米的整個(gè)生產(chǎn)銷(xiāo)售流程。農(nóng)產(chǎn)品的存儲(chǔ)、流通、加工、批發(fā)和零售各個(gè)環(huán)節(jié)采集到的數(shù)據(jù)上傳到農(nóng)產(chǎn)品溯源信息中心后，最終通過(guò)NFC手機(jī)傳達(dá)到消費(fèi)者手中，從而確保消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品信息的深度了解。

圖3 基于RFID與NFC的農(nóng)產(chǎn)品溯源方案框圖

3.2 NFC手機(jī)客戶(hù)端的編程實(shí)現(xiàn)

解決方案的主要由三部分構(gòu)成：RFID信息采集錄入端、溯源信息中心服務(wù)器端和NFC手機(jī)客戶(hù)端。NFC手機(jī)客戶(hù)端在讀取農(nóng)產(chǎn)品外包裝袋上的高頻RFID信息后，通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)上傳信息。本文著重介紹Android手機(jī)端NFC信息的讀取與存儲(chǔ)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，與中心服務(wù)器端的上傳下載過(guò)程，和其它數(shù)據(jù)無(wú)明顯差異。從Android2.3.3起，Android NFC API在該版本中得到全面支持，開(kāi)放了 NFC讀/寫(xiě)功能，允許應(yīng)用程序讀取和寫(xiě)入使用任何標(biāo)準(zhǔn)的NFC標(biāo)簽/RFID（13.56MHZ）標(biāo)簽。

當(dāng)Android 設(shè)備掃描到一個(gè)tag，一個(gè)tag對(duì)象將被創(chuàng)建并且封裝到一個(gè)Intent里，NFC 發(fā)布系統(tǒng)用 startActivity把該Intent 發(fā)送到注冊(cè)了接受該種 Intent 的 activity 里。下面的方法處理 TAG_DISCOVERED intent 并且使用迭代器來(lái)獲得包含在 NDEF tag 負(fù)載的數(shù)據(jù)：

NdefMessage[] getNdefMessages（Intent intent）{

NdefMessage[] msgs = null；

String action = intent.getAction（）；

if（NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED.equals（action））{

Parcelable[] rawMsgs =intent.getParcelableArrayExtra（NfcAdapter.EXTRA

_NDEF_MESSAGES）；

if（rawMsgs ！= null）{

msgs = new NdefMessage[rawMsgs.length]；

for（int i = 0； i < rawMsgs.length； i++）{

msgs[i] =（NdefMessage）rawMsgs[i]；}

}}}

得到msgs 后，通過(guò)接口SQLiteDatabase訪問(wèn)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，再通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)完成Android平臺(tái)與溯源中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換過(guò)程。

參考文獻(xiàn)：

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