RFID技术在物联网中的应用

摘要：“物联网”越来越成为人们关注的焦点，它将是继互联网之后最重大的科技创新，它将对现有产业格局形成颠覆性的冲击。RFID射频识别技术是物联网在必不可少的一部分，本文将介绍RFID与物联网的融合，RFID技术的种类与工作原理以及在物联网中的应用。

一、物联网的概念

物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

二、RFID技术的概念

RFID 是Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。

三、RFID的种类

RFID 按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表性频率分别为：低频135KHz 以下、高频13.56MHz、超高频860MHz～960MHz、微波2.4G，5.8G

RFID 按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。无源RFID 读写距离近，价格低；有源RFID 可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。

四、RFID技术的基本工作原理

RFID 电子标签技术是物联网的核心技术，是能够让物品自我介绍的一种技术。它通过采集物品的信息，并给它贴上特定的标签，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

RFID 技术的基本工作原理是：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，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（Passive Tag，

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无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解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。

一套完整的RFID 系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部分所组成，其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder 电路将内部的数据送出，此时Reader 便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应偶合（Inductive Coupling）及后向散射偶合（Backscatter Coupling）两种，一般低频的RFID 大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。

阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID 系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet 或WLAN 等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID 系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。

五、RFID技术在物联网中的应用

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。预计物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。

过去的思路一直是将物理基础设施和IT 基础设施分开：即电视机、冰箱、洗衣机，甚至道路、机场等物化的东西与数据中心是分开的，RFID 技术将它们整合为一个平台，在此意义上，整个世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

其工作过程如下：

1．对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测并动态纪录；

2．需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的

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数据格式；

3．将物体的信息通过网络传输到信息处理中心（处理中心可能是分布式的，如家里的电脑或者手机，也可能是集中式的，如中国移动的IDC），由处理中心完成物体通信的相关计算。

六、RFID技术在物联网中的应用实例 1、交通管控上的RFID

ETC系统，即通常所说的不停车收费系统，它是以现代通信技术、电子技术、自动控制技术、计算机和网络技术等高新技术为主导，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。

当装有RFID标签的车辆在距离0～10米范围内接近ETC读写器时，ETC读写器受控发出微波查询信号，安装在受查车辆固定位置的电子标签收到读写器的查询信号后，将此信号与电子标签自身的数据信息（如高速里程）反射回读卡器。这种技术无疑可以减少人为的乱收费现象，同时提高通关速度、防止堵车。这显然已是一种物联网了。

ETC系统要求RFID能够实现至少十米的远距离识别。由于技术要求和实际情况的不同，所采用的读卡器的型号也不同。日本、美国、中国等大多数国家的标准定在5.8～5.9 GHz频段。在我国选用5.8 GHz频段具有如下优点：首先，我国通信系统标准体系靠近欧洲体系，无线电频率资源的分配大致相同。其次，5.8GHz频段背景噪声小，而且解决该频段的干扰和抗干扰问题要比解决915MHz、2.45 GHz更容易。

2、监狱司法上的RFID

监狱智能管理系统是可以安全可靠地区分识别劳动教育人员、管理人员，将管理系统中每个人的信息和现实中的每个人一一对应，从真正意义上实现劳教所管理信息化。其应用是在服刑人员佩带腕式标签，在监狱的主要出入口装上阅读器和定位器，当服刑人员到达定位器的有效感应区域的时候，定位器就把自身的位置信息发送给腕式标签，腕式标签在将接受到的位置信号和自身的ID信息传递给阅读器，由阅读器将信息传递给电脑系统，并做出统一分析腕式标签的ID信息和地址信息是否正常，腕式标签的活动状态是否异常。如果发现异常则发出警报，通知监狱管理人员。

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感应式电子巡更通过采用RFID技术，将巡逻人员在巡更巡检工作中的时间、地点及情况自动准确记录下来。工作进行科学化、规范化管理的全新产品，是治安管理中人防与技防一种有效科学的整合管理方案。感应式电子巡更和标签无需接触，即可通过相互之间的电波对射达到读卡效果，避免接触带来的磨损。这种腕带对服刑人员的个人信息和活动信息能够实时监控。但是，这种腕带是可摘除的，这对防止服刑人员逃逸似乎没什么作用。

3、防伪领域的RFID

目前，国际防伪领域逐渐兴起的射频识别（RFID）技术，其优势已经引起了广泛的关注：非接触、多物体、移动识别；企业加入防伪功能简单易行；防伪过程几乎不用人工干预；防伪过程中标签数据不可见，无机械磨损，防污损；支持数据的双向读写；与信息加密技术结合，使得标签不易伪造；易于与其他防伪技术结合使用进行防伪。

工作频率在UHF（860 MHz．960 MHz）的射频识别（RFID）技术读写距离达到10 m，而且无源被动式射频标签成本低，因此在供应链管理领域受到了广泛的关注。它利用无线射频方式进行非接触双向通讯，以达到识别目的并交换数据。无线射频识别技术防伪，与其他防伪技术如激光防伪、数字防伪等技术相比，其优点在于：每个标签都有一个全球唯一的ID号码———UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改，无法仿造；无机械磨损，防污损；读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据安全方面除标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理。

在流通领域，RFID 技术使得合理的产品库存控制和智能物流技术成为可能。它在物流行业的应用流程是：每个产品出厂时都被附上电子标签，然后通过读写器写入唯一的识别代码，并将物品的信息录入到数据库中[5]。此后装箱销售、出口验证、到港分发、零售上架等各个环节都可以通过读写器反复读写标签。标签就是物品的“身份证”。借助电子标签，可以实现产品对原料、半成品、成品、运输、仓储、配送、上架、最终销售，甚至退货处理等环节进行实时监控。

RFID 技术提高了物品分拣的自动化程度，降低了差错率，使整个供应链管理显得透明而高效。为了打击造假行为，美国生产麻醉药OxyContin 的厂家宣布将在药瓶上采用射频识别（RFID）技术，实现对药品从生产到药剂厂进行全程

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的电子监控，此举是打击日益增长的药品造假现象的有效手段。药品、食品、危险品等与个人的日常生活安全息息相关，都属于国家监管的特殊物品，其生产、运输和销售的过程必须严格管理，一旦管理不利，假冒伪劣产品散落到社会上，必然会给人民的生命财产安全带来极大的威胁。我国政府和技术监督系统也已经开始在国内射频识别领域的先导厂商的帮助下，尝试利用RFID 技术实现对药品、食品、危险品等特殊产品的防伪和跟踪追溯。

目前国际上在护照防伪、电子钱包等方面已可以在标准护照封面或证件内嵌入RFID 标签，其芯片同时提供安全功能并支持硬件加密，符合ISO14443 的国际标准。国内在此领域也已经形成了相当规模的应用，二代身份证的推广应用就是此方面的典型代表。相信这一技术很快在其他的重要证件发放管理中得到广泛应用。非法企业生产假冒伪劣产品、以次充好、牟取暴利，不法人员伪造证件等违法犯罪行为给社会造成了极大的危害，严重影响了社会秩序的稳定，影响了国家的经济建设。RFID 防伪技术的广泛应用不仅将为企业带来直接的经济效益，还将为国家相关管理部门正确、及时、动态、有效地监管特殊物品生产经营单位的生产状况，打击和取缔非法生产活动，堵塞管理漏洞，消除安全隐患，保障国家和人民的生命财产安全，为国民经济持续发展提供有力的技术保障。

在上面的介绍中，RFID的应用中，有一些不足之处：RFID作用范围小（通常只有10m）、应用领域还不广泛（只在一些要求特殊的领域）、标准不统一[8](正如文献[8]中提及到的没有一个标准化的方法，物联网的体系结构、识别方法、协议、频率都有所差异，这将成为物联网发展的瓶颈)等等。从以上不足可以看出，目前的物联网技术还未成熟，有待发展。

但是，毋庸置疑，物联网具有极大的发展潜力，其正在渗透到人们生活中的方方面面，给人们的生活带来极大的便利，提升人们的生活质量。

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