物联网技术中期报告 1RFID 技术在物联网中的应用和前景西安电子科技大学 电子工程学院 智能科学与技术李东櫆02115098【摘要】近年来，沸沸扬扬的物联网概念开始进入人们的视野，物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。本文从物联网的基本技术 RFID 着手，详细介绍了 RFID 系统的基本组成，工作原理，典型应用，物联网的概念和结构以及 RFID 技术在物联网工程中的重要作用。物联网的基本概念RFID 技术这几年在零售业、物流、库存管理等领域所取得的巨大成功，向人们展示了物联网并不是遥不可及的。物联网（Internet of Things）-这个 1999 年由美国自动识别中心提出的概念网络，在 RFID 技术的催化下正逐步走向现实。顾名思义，物联网是一种通过互联网将现实世界中的各种“物”联成一体的网络，这些“物”包括汽车、建筑物、商品、日常用品、动物、植物，甚至可以包括人。物联网最初被描述为物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。其核心在于物与物之间广泛而普遍的互联。上述特点已超越了传统互联网应用范畴，呈现了设备多样、多网融合、感控结合等特征，具备了物联网的初步形态。物联网技术通过对物理世界信息化、网络化，对传统上分离的物理世界和信息世界实现互联和整合物联网的最终目的是使联网的“物”与“物” 、人与“物”之间能够互相通信，实现互动。在物联网时代，每一件物体均可寻址，每一件物体均可通信，每一件物体均可控制。国际电信联盟 2005 年一份报告曾描绘物联网时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。毫无疑问，物联网时代的来临将会使人们的日常生活发生翻天覆地的变化近几年来，物联网概念得到了 IT 界和政界的高度重视。IT 界不少人将物联网称作是继计算机、互联网后的第三次信息革命，也有人称它为 IT 发展历史中的第三个浪潮。不少国家都将物联网的发展提高到国家级的发展战略。可以预见，物联网将是 21 世纪人类面临的有一个发展机遇。RFID 是催生与促进物联网的动力要实现物联网，首先要将物理世界上那些不具有智能的种种物品与互联网联系起来。换句话说，物理世界与互联网之间必须建立信息通道。在物联网结构体系中，这一部分成为感知层。物联网的“物”包罗万象，它们的体积、形态、所处环境、所含物质和运动状态都千差万别。因此实现感知层的技术必须要满足：无线、自动、可靠、能靠吸取周围能源工作，其硬件设备必须形状能变、大小可调、制造简单、低价、能承受恶劣环境。从当前的各种技术来看，RFID 无疑是最佳的选择。事实上，自从 1999 年美国自动识别中心提出第一个物联网设想，RFID 就被选中作为实现感知层的技术。射频识别即 RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。完整的 RFID 系统主要由三部分组成：读写器，电子标签和应用软件系统。工作原理为：读写器发送出特定频率的无线电波能量给电子标签，电子标签接收到这个无线电波后，如果是无源标签，则凭借感应电流所获得的能量将芯片中储存的信息发送给读写器，如果是有源标签，则主动将芯片信息以某一特定频率的信号发送给读写器，读写器接收到反馈信号后送至应用软件系统进行处理，这样便把物品和网络联系到了一起。在物联网的雏形中，每件商品贴上一个 RFID 标签，内含该商品的唯一代码，在物联网与商品的联接终端，有一个 RFID 解读器，当商品靠近解读器时，将标签中的商品代码读出，通过中介送到服务器，获取与代码相对应的信息。RFID 作为第一个雏形物联网中采用的感知层技术，很容易让人们想到：RFID 催生了物联网。RFID 与物联网有着不解之缘。直到 2012 年，几乎所有在零售、物流、服饰及药品业等领域建立的物联网都秉承了上述美国自动识别中心建立的雏形物联网。在最近几年的发展中出现了 RFID 与物联网相辅相成、共同发展的局面；RFID 增强了物联网的功能，生鲜物品、药物等“物”对物联网提出的特殊要求，促使 RFID 标签不但能够提供商品的静态信息，还能提供商品所在位置以及周围的温度、湿度等动态信息，大大提高了 RFID 标签的智变度。这种局面估计在最近几年内还将继续保持与发展下来。目前采用 RFID 感知层的物联网已实现了“人 人 ”通信与“人物”通信，但要实现“物 物”通信与互动还需要经历一段艰难、漫长的道路。今后的发展无疑将是进一步增加 RFID 标签的智能，使联网的“物”达到足够的智能水平。RFID 物联网仍然是未来 10 年中物联网的主流物联网能带来的经济效益与社会效益已被越来越多的人所认知，不少国家、企业、研究机构都投人力量努力发展与推广这一技术。但目前还存在不少问题，诸如标准化、互操作性、协议、法规以及“物”与“物”连接技术等，还需要相当长的一段时期才能解决。业内多数专家普遍认为：在未来 10 年中，物联网进展步子不会很大，以 RFID 为技术基础的物联网将仍旧是物联网的主流。在这一时期，RFID 物网的应用领域将逐步扩大，但技术上不会有重大的突破。在未来物联网中要实现“物物”通信与互动，装在“物”上使“物”智能化的 RFID 标签的智能必须逐步提高。在未来 10 年中，除了物流、零售业等这些领域的物联网将继续使用低价简单的 RFID 标签外，用于环境信息、城市信息、地理信息、交通信息等大量信息收集与处理的物联网中的“标签”，将会逐渐发展成为一种包含 CPU、各种传感器、GPS 定位器等部件的小型智能装置，甚至是一个专用的微型计算机。RFID 的发展趋势随着 RFID 技术不断发展和应用系统的推广普及，我认为射频识别技术在性能等各方面都会有较大提高，成本将逐步降低，可以预见未来 RFID 技术的发展将有以下趋势：1、标签产品多样化。未来用户个性化需求较强，单一产品不能适应未来发展和市场需求。芯片频率、容量、天线、封装材料等组合形成产品系列化，与其他高科技融合，如与传感器、GPS、生物识别结合将由单一识别向多功能识别发展。2、系统网络化。当 RFID 系统应用普及到一定程度时，每件产品通过电子标签赋予身份标识，与互联网、电子商务结合将是必然趋势，也必将改变人们传统的生活、工作和学习方式。 3、系统的兼容性更好。随着标准的统一，系统地兼容性将会得到更好的发挥。产品替代性更强。4、与其他产业融合。与其他 IT 产业一样，当标准和关键技术解决和突破之后，与其他产业如 3C、3 网等融合将形成更大的产业集群，并得到更加广泛的应用，实现跨地区、跨行业应用。因此，我们有理由相信 RFID 产业发展潜力是巨大的，将是未来发展的一个新的增长点，RFID 技术将与人们的日常生活密不可分。至于 RFID 技术领域面临的主要问题，我认为首先是标准问题。到目前为止，射频识别技术已经具有了一些国际标准。而在我国，射频识别技术的生产和应用领域仅有一些行业标准，还没有国家标准。制定一个自主的国家标准，并且与国际标准相互兼容，使我国的 RFID 产品能顺利地在世界范围中流通，是当前重要而急切需要解决的问题。第二是安全与隐私问题：一方面射频识别技术的应用有着无限的魅力，另一方面对个人隐私安全的威胁极大的阻碍了射频识别技术的快速推广。因此，如何保护持有人的隐私安全技术将是在目前和今后发展 RFID 技术十分关注的课题。第三是多样性和复杂性。目前国内的应用还处于初级阶段，应用效果不好评判。由于用户需求的多样性和复杂性，导致很多应用只是在探索阶段，从而使公司的研发压力和成本更大。同时，通过改进工艺和技术创新进一步降低成本，使之能够与传统的条码相比，才能将 RFID 标签广泛地应用到更多的商品中。尽管如此，由于 RFID 产业前景广阔，市场潜力巨大，同时政府支持、企业重视，我们对 RFID 产业的发展充满信心。航天信息将会加大投入、自主创新，积极参与我国 RFID 行业标准制定和行业试点应用，为各行业提供产品和完整的系统解决方案，为国内的 RFID 产业发展贡献自己的力量。