物联网和射频识别技术(RFID)67

物联网和射频识别技术（RFID）课题概要物联网概念物联网技术互联网与物联网射频识别技术RFID在智能交通领域的应用物联网前景物联网在中国的发展应用案例及探讨物联网概念“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网概念概念的历史溯源1999年中国科学院提出物联网的概念和研究课题2005年ITU（国际电信联盟）正式提出物联网的概念同年8月14日，中移动王建宙于台湾提到此概念英文讲法：TheInternetofthings物联网技术技术原理在互联网基础上，利用RFID、数据通信技术组成一个覆盖世界万事万物的整合网络网中万物自动识别，信息共享，彼此“交流”，无需人为干预技术意义突破传统思维---过去是将物理设施和IT设施分开一路是机场、公路、建筑物等等现实的世间万物另一路是数据电脑、宽带等等虚拟的“互联网”而在“物联”时代，“现实的世间万物”将与“虚拟的互联网”整合为统一的“整合网络”，全球全世界的运转以此为基础---经济管理生产运行社会管理乃至个人生活---全球世界---互联物联---整合大同技术关键词无线网络智能传感设备云计算技术互联网与物联网互联网我们熟知并每天都无法离开的工作、学习、生活、娱乐的工具，已经成为我们这个世界保持联系、发展的必备基础。物联网的基础是互联网物联网与互联网是两个不同的概念，但互联网是物联网的基础，没有互联网的成熟就不会有物联网实现的可能。可以这么理解：物联网是互联网发展的延伸，互联网是物联网的基础。物联网的发展又将极大地促进互联网的发展。射频识别技术RFID是射频识别技术的英文(RadioFrequencyIdentification，RFID)的缩写，又称电子标签,射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。理论基础从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的利用反射功率的通信奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。RFID技术概述RFID的技术沿革1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。RFID技术概述RFID工作原理RFID的工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即ActiveTag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID系统组成射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是电子标签(或称射频卡、应答器等，本文统称为电子标签)。另外还应包括天线，主机等。RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。RFID组成RFID由标签(Tag)、阅读器(Reader)和天线(Antenna)三部分组成。每个标签具有唯一的产品电子码（EPC：ElectronicProductCode）。该产品电子码EPC，是为每个物理目标分配的唯一的可查询的标识码，也就是其唯一的身份证ID。其内含的一串数字可代表产品类别和制造商、生产日期和地点、有效日期、应运往何地等信息。同时，随着产品在工厂内的转移或变化，这些数据可以实时更新。通常，EPC码可存入硅芯片做成的电子标签内，并附在被标识产品上，以被高层的信息处理软件识别、传递和查询，进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务。阅读器是读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。天线的功用就是在标签和读取器间传递射频信号RFID技术概述应用范畴一套完整的RFID系统解决方案包括标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示范应用演示六部分。可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理和身份认证等多个领域，而在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面更是引起了众多厂商的关注。应用案例全球最大的零售商沃尔玛的一项“要求其前100家供应商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用RFID技术，2006年1月前在单件商品中使用这项技术”的决议，把RFID再次推到了聚光灯下。美国智能化监狱。电子芯片身份证。RFID技术在智能交通领域的应用RFID智能交通管理系统工作原理RFID智能交通管理系统的工作原理很简单，在系统工作过程中，阅读器(Reader)首先通过天线发送加密数据载波信号到动车上固化的电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)，应答器的工作电路被激活，之后再将载有车辆信息的加密载波信号发射出去，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理，完成预设的系统功能和自动识别，实现车辆的自动化管理。应用范围在机动车辆证照管理业务上的应用在交通流检测及交通违章取证上的应用在交通意外救援和特殊车辆监控上的应用在不停车收费中的应用在测速上的应用RFID技术在智能交通领域的应用成功案例射频识别的应用案例比较成功的有,铁路的车辆调度,铁道部在中国铁路车号自动识别系统建设中,推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。过去,国内铁路车头的调度都是靠手工统计、手工进行,费人、费时还不够准确,造成资源极大浪费,铁道部在采用rfid技术以后,实现了统计的实时化、自动化,降低了管理成本,提高了资源利用率武汉市城市路桥不停车收费（ETC）系统系统集成项目。09年9月17日招标项目。车辆首先申请安装电子标签和IC卡，在通过路桥隧道前，驶入ETC专用车道，系统会自动识别，计算车辆行驶费用，直接从IC卡上扣除通行费。交易完成后，车道电动栏杆自动升起，放行车辆。“六桥一隧一环”实现不停车收费，需要新建63条ETC车道和19条人工收费车道，配套建设卡管中心1个、全功能网点21个、充值服务网点10个等，总投资3.28亿元。基于RFID的物联网应用从应用角度来看，物联网中三个层次值得关注，也即是说，物联网由三部分组成：一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别。二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。就现代化企业而言，利用RFID技术组建物联网，可以将各种物品的信息通过Internet实现信息整合，同时可优化企业内部物流供应和流通流程，提高企业的生产效率和产品质量，进而提高整个企业的核心竞争力，实现优质原材料入库以及高效高质量的产品出货。该应用系统由三大部分组成，即RFID硬件系统、中间件系统和计算机Internet系统。其中硬件系统包含标签和阅读器，标签贴于每件物品上。中间件系统含有EPCInformationService、PML以及ONS及其缓存系统，其后端应用数据库软件系统还包含ERP系统等，这些都与计算机Internet相连，故可及时有效地跟踪、查询、修改或增减数据。ONS对象名解析服务ONS对象名解析服务（ObjectNamingService）ONS服务架构来定位带有射频标签对象的网络服务模式。运行在本地服务器中的ONS解析服务帮助本地服务器吸收用标签读写器侦测到的EPC标签的全球信息。在一个局域网内的标签识读器在物理空间上分布在多个地方，用于识读不同环境的EPC标签，识读器再将读到的EPC编码信息通过局域网上传到本地服务器，由服务器所带Savant软件对这些数据进行集中处理，然后，再由本地服务器通过查找本地ONS服务或通过路由器到达远程ONS服务器查找所需EPC编码对应的PML服务器地址，本地服务器就可以与找到的PML服务器建立通讯了。物理标记语言（PML）物理标记语言（PML）实体标记语言（PhysicalMarkupLanguage）PML语言主要是提供一种通用的标准化词汇来表示EPC网络所能识别物体的相关信息。这方面内容的实例包括像RFID传感器这样的观测仪器，像RFID识读器这样的基层设备所使用的配置文件或电子商务中有关描述EPC数据的资料。尽管在哲学的层面上不同的词汇会有不同的含义，但是PML将使用共同的命名和设计原则。PML词汇提供了在EPC网络组件间所交换的数据的XML定义。系统中所交换的XML消息应当在PML方案中都有示例。PML的研发是AUTO－ID中心致力于自动识别基层设备之间进行通讯所需要的标准化接口和协议的一部分。PML不是取代现有的商务交易词汇或任何其它的XML应用库，而是通过定义一个新的关于EPC网络系统中相关数据的数据库来弥补原有系统的不足。SavantTM(神经网络软件)不同应用程序对EPC处理的需求大相径庭。而且EPC仍然处在发展的初期，随着它的不断成熟，会对应用程序进行各种改进和变动。Savant被定义成具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并被用户集成以满足他们的特定需求。这些模块设计的初衷是能够支持不同群体对模块的扩展，而不是能满足所有应用的简单的集成化电路。Savant是一个“中间件”，用来处理从一个或多个解读器发出的标签流或传感器数据（事件数据）。Savant在向企业应用程序发送数据之前，要压缩数据量，对标签数据进行过滤、集成和计算。物联网工作过程RFID阅读器从含有一个EPC或一系列EPC的标签上读取产品电子码，然后将读取的产品电子码送到中间件系统中进行处理；当读取的数据量较大而中间件系统处理不及时的时候，可应用ONS来储存部分读取信息。中间件系统以该EPC数据为信息源，在本地ONS服务器获取包含该产品信息的EPC信息服务器的网络地址，本地ONS不能查阅到EPC编码所对应的EPC信息服务器地址时,向远程ONS发送解析请求。最后将EPC数据经过Savant系统处理后，传送到Internet。物联网的实质物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现