1、引言
2005年,國際電信聯盟在《ITU2005互聯網報告: 物聯網》中,正式提出物聯網的概念。即通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。2009年IBM公司提出了“智慧地球”的概念,旨在在實體中嵌入傳感器使其智能化。目前,物聯網已經在眾多領域有所建樹,例如一種稱為Finder的產品,在物品上貼上電子標簽。如果此物品丟失不見找不到了,可以通過類似手機的一種終端通過電子標簽將其定位,順利找到物品。這無疑給人們的生活帶來了極大的便利。這項技術也可以用來防盜,實現物品自動找主人。
RFID(Radio Frequency Identification,RFID)簡稱射頻識別技術,對物聯網的實現起著決定性的作用。從物聯網體系來看,可分為感知層、傳輸層和智能應用層三個層面。感知層在物聯網體系中處于信息采集的最前端,對物聯網的實現起著基礎性作用;在感知層中最重要的技術就是RFID技術。
RFID技術在物聯網的發展中具有舉足輕重的地位,研究RFID技術也自然是熱點。本文首先介紹RFID的原理,然后分別詳細講述其在智能停車場、公安領域、防偽領域中的應用。
2、RFID技術
RFID是非接觸式自動識別技術的一種。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無需人工干預,可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。
RFID是一種簡單的無線系統,最簡單的RFID系統由電子標簽、閱讀器和天線三部分組成。電子標簽進入磁場后,接收解讀器發出的射頻信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息,或者主動發送頻率的信號,解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。RFID具有非接觸工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。
RFID技術的工作原理是:當電子標簽進入磁場后,如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號,就能憑借感應電流所獲得的能量,發送出存儲在芯片中的信息(無源標簽或被動標簽)或者主動發送某一頻率的信號(有源標簽或主動標簽)。閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。
RFID芯片的工作頻率主要有:低頻125kHz、高頻13.56 MHz、甚高頻860-960MHz、微波頻段2.45GHz和5.8 GHz等。根據工作頻率的不同,ISO/IEC 18000-X給出了各頻段的RFID的技術標準。
物聯網中的RFID技術已經在諸多領域有很成熟的應用了?;谖锫摼W的糖尿病治療儀已被證明具有控制血糖過多和血糖水平的功效;運用RFID技術的ETC系統實現不停車即可收費的功能;智能腕表實時監控服刑人員的活動信息等等。
3、在公安領域中的應用
1)、交通管控上的RFID
ETC系統,即通常所說的不停車收費系統,它是以現代通信技術、電子技術、自動控制技術、計算機和網絡技術等高新技術為主導,實現車輛不停車自動收費的智能交通電子系統。
當裝有RFID標簽的車輛在距離0~10米范圍內接近ETC讀寫器時,ETC讀寫器受控發出微波查詢信號,安裝在受查車輛固定位置的電子標簽收到讀寫器的查詢信號后,將此信號與電子標簽自身的數據信息(如高速里程)反射回讀卡器。這種技術無疑可以減少人為的亂收費現象,同時提高通關速度、防止堵車。這顯然已是一種物聯網了。
ETC系統要求RFID能夠實現至少十米的遠距離識別。由于技術要求和實際情況的不同,所采用的讀卡器的型號也不同。日本、美國、中國等大多數國家的標準定在5.8~5.9 GHz頻段。在我國選用5.8 GHz頻段具有如下優點:首先,我國通信系統標準體系靠近歐洲體系,無線電頻率資源的分配大致相同。其次,5.8GHz頻段背景噪聲小,而且解決該頻段的干擾和抗干擾問題要比解決915MHz、2.45 GHz更容易。
2)、監獄司法上的RFID
監獄智能管理系統是可以安全可靠地區分識別勞動教育人員、管理人員,將管理系統中每個人的信息和現實中的每個人一一對應,從真正意義上實現勞教所管理信息化。其應用是在服刑人員佩帶腕式標簽,在監獄的主要出入口裝上閱讀器和定位器,當服刑人員到達定位器的有效感應區域的時候,定位器就把自身的位置信息發送給腕式標簽,腕式標簽在將接受到的位置信號和自身的ID信息傳遞給閱讀器,由閱讀器將信息傳遞給電腦系統,并做出統一分析腕式標簽的ID信息和地址信息是否正常,腕式標簽的活動狀態是否異常。如果發現異常則發出警報,通知監獄管理人員。
感應式電子巡更通過采用RFID技術,將巡邏人員在巡更巡檢工作中的時間、地點及情況自動準確記錄下來。工作進行科學化、規范化管理的全新產品,是治安管理中人防與技防一種有效科學的整合管理方案。感應式電子巡更和標簽無需接觸,即可通過相互之間的電波對射達到讀卡效果,避免接觸帶來的磨損。這種腕帶對服刑人員的個人信息和活動信息能夠實時監控。但是,這種腕帶是可摘除的,這對防止服刑人員逃逸似乎沒什么作用。
4、在防偽領域中的應用
目前,國際防偽領域逐漸興起的射頻識別(RFID)技術,其優勢已經引起了廣泛的關注:非接觸、多物體、移動識別;企業加入防偽功能簡單易行;防偽過程幾乎不用人工干預;防偽過程中標簽數據不可見,無機械磨損,防污損;支持數據的雙向讀寫;與信息加密技術結合,使得標簽不易偽造;易于與其他防偽技術結合使用進行防偽。
工作頻率在UHF(860 MHz.960 MHz)的射頻識別(RFID)技術讀寫距離達到10 m,而且無源被動式射頻標簽成本低,因此在供應鏈管理領域受到了廣泛的關注。它利用無線射頻方式進行非接觸雙向通訊,以達到識別目的并交換數據。無線射頻識別技術防偽,與其他防偽技術如激光防偽、數字防偽等技術相比,其優點在于:每個標簽都有一個全球唯一的ID號碼——UID,UID是在制作芯片時放在ROM中的,無法修改,無法仿造;無機械磨損,防污損;讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口,保證其自身的安全性;數據安全方面除標簽的密碼保護外,數據部分可用一些算法實現安全管理。