张萌， 赵振宇， 余松森

（1.深圳信息职业技术学院继续教育学院，广东 深圳 518172；2. 深圳信息职业技术学院机电学院，广东 深圳 518172；3.华南师范大学，广东 佛山 528225）



基于RFID的物联网技术研究和应用

张萌1， 赵振宇2， 余松森3

（1.深圳信息职业技术学院继续教育学院，广东 深圳 518172；2. 深圳信息职业技术学院机电学院，广东 深圳 518172；
3.华南师范大学，广东 佛山 528225）

摘 要：由于物联网具有巨大的应用前景，因而受到广泛重视。本文介绍了物联网和射频识别技术-RFID的相关内容，利用RFID技术，通过物联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享，说明了RFID在物联网的实际应用，促进了交通、物流等行业快速发展。

关键词：无线射频；物联网

引言

物联网（The Internet of things）是当前的热点问题之一，甚至被誉为继计算机、互联网技术之后的第三次信息革命。实际上，物联网应用的推进比较缓慢，一般的物联网应用并没有与实体经济紧密地联系在一起，主要集中在社会生活服务和公共管理领域，也就是说物联网与实物产品的流动关联性不够。如果将物联网技术应用于实体经济，利用先进的信息采集、处理交换等技术完成物与物之间的联动，以智能的方式实现人与物、物与物之间的沟通，从而可以实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式去管理生产和生活。

射频识别技术（Radio Frequency Identification-RFID）是一种非接触式自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合和传输特性，实现对静止或移动物体的自动识别。射频识别的信息载体是射频标签，其形式有卡、钮扣等多种标签表现形式。射频标签一般安装在产品或物品上，由射频识读器读取存储于标签中的数据。RFID 可以用来追踪和管理几乎所有物理对象。基于RFID 的物联网系统，将成为继条码技术之后，再次变革商品零售结算、物流配送以及产品跟踪管理模式的一项新技术。

1　物联网

在短短几年时间内，物联网已经成为全社会和产业界热切关注的宠儿，物联网已经成为信息网络化发展的重要趋势，成为人类社会迈向更加高速发展、高效、智能的信息社会的一大特征。

物联网的概念最早是1999 年由美国麻省理工学院（MIT）的Auto-ID实验室Ashton 教授提出，是指通过射频识别（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连接起来，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，即“物物相连的互联网”［1］。随着物联网研究的进一步开展，一般来说，物联网是指对物体具有全面感知能力，对信息具有可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。如果说互联网沟通着人与人之间的通信交流，那么物联网也可以实现人与物之间的通信，甚至物与物之间的通信。

物联网是利用网络技术建立起来的。其中涉及到的关键技术非常广泛，如典型物联网标准体系架构［2］（如图2 所示）所组成的感知层、网络层和应用层，这些包括标准化、材料技术、安全和隐私、功率和能量存储技术、发现和搜索引擎、组网技术、通信技术、物联网体系结构、标识技术、硬件技术和软件和算法技术等。其中感知层主要有：据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术；网络层主要有：实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。应用层主要有：应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。

图1　物联网Fig.1 The Internet of things

图2　典型物联网标准体系架构Fig.2 The typical standard architecture

2　RFID 技术

无线射频识别（RFID）技术是一种非接触式的通信方式，利用空间电磁波的耦合或传播进行通信，通信目的是自动完成被标识对象的识别，准确获取标识对象相关信息。RFID技术与传统IC卡、磁卡、条码识别技术相比较，具有识别精度高、保密性好、抗干扰强且存储数据容量大，适应环境能力强、操作快捷等优点［3］。

RFID技术在电子标签中存有一定格式的电子数据，以此作为待识别物品的标识性信息。电子标签附在待识别物品上，读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，通过感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台数据管理系统进行相关处理，数据管理系统发出指令信号控制执行机构动作［4］。从而，读写器通过天线可实现无接触地读取并识别标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的，如图3所示。

图3　RFID系统组成Fig.3 RFID system components

根据RFID系统电子标签能量供应方式不同，可以分为有源系统和无源系统；根据RFID系统电子标签内部存储模块读写方式不同，可以分为只读式和读写式；根据RFID系统耦合类型不同，可以分为电感耦合系统和电磁反向散射耦合系统；根据RFID系统工作方式不同，可以分为全双工系统、半双工系统以及时序系统；根据RFID系统工作频率不同，可以分为低频系统、高频系统、超高频系统和微波系统［5］。典型工作频率主要有：125、133kHz，13.56、27.12、433、902-928 MHz，2.45、5.8 GHz 等。

3　RFID技术在物联网中的应用

RFID具有非接触、读取距离远、读写速度快、可对高速物体进行识别、穿透力强等特点，在物联网的应用中也越来越成熟，利用RFID 技术的产品也越来越多，例如绿色农业、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通、环境监测等领域，实现了人类社会与物理系统的紧密结合，促进了智能化的发展。

3.1物流供应链

物流供应链通过使用强大的分析和模拟引擎来优化从原材料至成品的供应链网络［6］（见图4）。物流过程中的信息自动采集，仓储管理应用，货物追踪，港口应用，快递，邮政包裹等。RFID技术的物流仓储管理中运用实现了高效物流管理，为物流业带来革命性的变化。

图4　物流供应链Fig.4 Logistics supply chain

3.2交通管理

RFID技术在我国的交通管理领域中的应用非常广泛，通过射频信号自动识别目标对象并获取数据信息，并且利用其防水、防磁、使用寿命长、读取距离远等一系列优点，实现高速公路ETC系统的功能，如联网高速公路不停车收费系统（ETC）［7］（图5）、公交车站车辆进出站管理系统、全国各地的停车场RFID收费系统等，这些都是在不停车条件下，完成交通费收取，极大提高了高速公路管理效率和服务质量。

3.3零售业

基于RFID 物联网技术在零售业的应用越来越受到各大超市的重视，通过该网络提供供应链管理的透明度，提高库存转转率，减少缺货损失，提升门店的消费体验，实现产品编码、产品信息的传送、产品信息的存储、产品信息的查询［8］，根据信息系统建设的实用性原则，逐步扩大RFID 技术的应用范围，最终顺利实现单品电子标签化，如图6所示。

图5　高速公路收费系统Fig.5 Highway toll system

图6　商品信息查询Fig.6 Product Information inquiry

3.4图书馆管理系统

智能化的图书馆管理系统通过无线传感器网络对读者进行定位，并传送监控数据；利用RFID 对图书进行识别定位，同时进行计算化处理，实现了图书馆监控管理与服务的智能化，从而有效地提高了图书馆的管理效率，简化了管理流程［9］，如图7所示。系统能够为读者提供更加便利的图书借还、查询等服务，实现智能化管理。

图7　图书馆管理系统Fig.7 Library management system

4　结论

本文详细介绍了RFID 与物联网的相关技术，分别对其架构进行了深入的探讨，结合物联网和RFID 技术，对RFID 技术在物联网应用进行了分析和研究。物联网技术是全球各行业正在实施应用的一项信息化新技术，研究基于RFID的物联网技术，对于发展RFID 产业和提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量等方面都将产生深远影响，具有重大战略意义。

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SUN Tianhe. Application of RFID in the retail industry in China［J］. Business and Economy，2013，11（1）:81-82. （in Chinese）

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CAI Mengxin. Research on the Feasibility of RFID's Application in the Libraries ［J］. Journal of Academic Libraries， 2006， 4（1）:91-96. （in Chinese）

【责任编辑：高潮】

【信息技术应用研究】

Technology research and application of the internet of things based on RFID

ZHANG Meng1， ZHAO Zhenyu2， YU Songsen3
（1. College of Continuning Education， Shenzhen Institute of Information Technology， Shenzhen 518172， China；2. School of Electromechanical Engineering， Shenzhen Institute of Information Technology， Shenzhen 518172， China；3. South China Normal University，Foshan 528225， China）

Abstract:As the internet of things has a great prospect， it is widespread attention. In the paper the content of things and RFID technology are described. The RFID and the internet of things are used， and items are automatically recognized and information is shared with the internet of things. The internet of things in the practical application of RFID is described in detail. The Internet of things promotes the rapid development of transportation， logistics and other industries.

Keywords:RFID； the internet of things

中图分类号：TP391.44； TN929.5

文献标识码：A

文章编号：1672-6332（2016）01-0024-04

［收稿日期］2016-2-27

［基金项目］深圳市基础应用研究项目（JCYJ20130401095559824）

［作者简介］张萌（1986-），男（汉），江苏南通人，硕士，讲师，主要研究方向：计算机通信、物联网等方面的技术研究。E-mail：zhangm@sziit.edu.cn