摘 要： 介紹物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，分析RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用與地位。從RFID技術(shù)本身及其工程應用出發(fā)，探索現(xiàn)在國內(nèi)RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的一些問題，并提出相應的解決建議。最后，結(jié)合實際有源RFID工程實施中出現(xiàn)的問題，思考其發(fā)展前景。
關鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)；RFID；工程實施
近幾年來，物聯(lián)網(wǎng)IOT（Internet of Things）掀起了一股新的技術(shù)浪潮，世界各國紛紛投入大量資金與人力進行深入研究[1]。物聯(lián)網(wǎng)是指在物理實體中，部署具有一定感知能力、計算能力和執(zhí)行能力的各種信息傳感設備，通過網(wǎng)絡設施實現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實現(xiàn)廣域或大范圍的人與物、物與物之間信息交換需求的互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)的目標就是實現(xiàn)物理設備的互聯(lián)互通。在2010年3月召開的全國兩會上，政府工作報告中提出了要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，物聯(lián)網(wǎng)普及程度將成為中國信息產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要衡量標準。
如圖1所示，物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡層、應用層組成。在感知層，RFID作為一種較為流行的技術(shù)正逐漸為人們所熟知。
RFID技術(shù)的主要功能是采集數(shù)據(jù)，特點為自動識別、無需人工干預。RFID技術(shù)以其標簽小型化、應用領域多元化、產(chǎn)品可重復使用、可攜帶數(shù)據(jù)量大、標簽ID唯一、穿透性好等特點，在世界范圍內(nèi)發(fā)展迅猛，并作為一種數(shù)據(jù)采集技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大態(tài)勢下，逐漸呈現(xiàn)有規(guī)模、有體系的全面發(fā)展[6]。
RFID并不是一項新技術(shù)，以RFID相關產(chǎn)品取代傳統(tǒng)的商品標簽很早就在國外有了應用。而在國內(nèi)，RFID一直以來沒有在民用領域得到廣泛推廣的真正原因，并不是其技術(shù)不夠先進，而是缺少“殺手級”的應用。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的開啟，RFID的靈活便攜和無線識別同物聯(lián)網(wǎng)的基本應用需求非常吻合，并以其特殊的性能在物聯(lián)網(wǎng)中占據(jù)了重要地位，依托其而產(chǎn)生的工程需求越來越廣，基于RFID的各種應用也得到了足夠的重視。
目前RFID技術(shù)廣泛應用于交通、軍事、醫(yī)療、生產(chǎn)、零售、物流、航空、資產(chǎn)管理、食品安全、動物識別等各個行業(yè)。盡管RFID技術(shù)在某些國家、某些領域的應用還不是很成熟，但其廣闊的應用前景是不容質(zhì)疑的。
1 RFID并不是一把“萬能鑰匙”
RFID技術(shù)作為發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術(shù)，在全球經(jīng)濟一體化的浪潮下，RFID受到眾多國家、企業(yè)的熱力追捧。在這樣的形勢下，必須清醒地認識到RFID技術(shù)并不是一把“萬能鑰匙”，目前它在技術(shù)、應用上還存在著不容忽視的不足之處。
1.1 RFID與物聯(lián)網(wǎng)
最近幾年，凡是提到物聯(lián)網(wǎng)，必提到RFID，這種現(xiàn)象使很多人誤認為RFID就是物聯(lián)網(wǎng)。RFID技術(shù)被很多人認為是中國物流行業(yè)趕超國際水平的核心力量。然而，RFID并不是物聯(lián)網(wǎng)，它只是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知層的一種流行技術(shù)。在市場多方面的因素作用下，RFID技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展并沒有如當初預想的順利，對國內(nèi)物流行業(yè)的發(fā)展也沒有一針見血的作用。
1.2 RFID與條形碼
物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)應用發(fā)展的初期，RFID技術(shù)作為其感知層的優(yōu)秀技術(shù)而被很多人認為會改變自動識別領域中已有的應用格局。然而直到現(xiàn)在，在國內(nèi)自動識別領域中條形碼（Bar Code）的使用范圍遠比RFID技術(shù)廣。條形碼具有成本低、封裝形式多樣、系統(tǒng)環(huán)境搭建簡單等諸多優(yōu)點，這使其能夠在國內(nèi)諸如物流、超市、庫存管理等領域得到較大程度的應用。雖然RFID技術(shù)在工作效率、識別準確度等方面優(yōu)于條形碼，但其并不能真正降低企業(yè)的成本，搭建、使用一個RFID系統(tǒng)的成本遠比使用條形碼所需的人力成本要高得多。總之，RFID技術(shù)想在國內(nèi)自動識別領域取代條形碼的已有地位還將有很長的路要走[2，5]。
目前著眼于特殊領域的特殊應用是在國內(nèi)推進RFID技術(shù)的較好方式，而不是試圖取代條形碼在已有應用中的地位。
1.3 RFID技術(shù)的安全及認證問題亟待解決
物聯(lián)網(wǎng)提供一個巨大的信息共享平臺，而如何保證這些信息能夠被“安全地共享”是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之路必須予以重視和解決的問題[3]。RFID作為物聯(lián)網(wǎng)信息采集的主要技術(shù)手段，其技術(shù)的安全性問題也不容忽視。然而目前國內(nèi)并沒有一套成熟的安全體系來支撐整個RFID技術(shù)，對于“怎樣的RFID技術(shù)才是安全的”這個問題也沒有統(tǒng)一的認識。
1.4 業(yè)內(nèi)RFID產(chǎn)業(yè)鏈斷層嚴重
在國內(nèi)，由于競爭等原因，從事RFID產(chǎn)業(yè)的企業(yè)之間各自為戰(zhàn)，技術(shù)上不能實現(xiàn)“互通互聯(lián)”，以至整個RFID產(chǎn)業(yè)鏈斷層嚴重，發(fā)展緩慢[4]。在國內(nèi)，RFID電子標簽、讀寫器所用到的核心芯片，基本上都是國外廠商生產(chǎn)的，因此在成本、核心技術(shù)研發(fā)上也都“受制于人”。何時能夠擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的RFID技術(shù)、產(chǎn)品，并且從“內(nèi)核”到“中間件”都能夠完成自主研制，這將成為我國在世界物聯(lián)網(wǎng)浪潮中站穩(wěn)的技術(shù)關鍵。
1.5 國內(nèi)沒有相關標準 研發(fā)工作大量重復
隨著物聯(lián)網(wǎng)概念在中國的興起，出現(xiàn)了一大批以RFID技術(shù)產(chǎn)品、方案為主導的企業(yè)。由于并沒有出臺相關的國家技術(shù)標準，只有一些僅具參考意義的行業(yè)指標，以至各相關企業(yè)RFID技術(shù)產(chǎn)品參差不齊，并且這些企業(yè)的研發(fā)工作大都重復于方案的設計、產(chǎn)品的測試等，浪費了大量的人力、資金[3]。
目前，在相關技術(shù)委員會與國家機構(gòu)的協(xié)作下，中國的政府機構(gòu)正努力通過各種方式向世界推廣中國制定的標準，而不再像從前那樣單方面地接受國際標準。中國已經(jīng)意識到標準的制定與推廣是國家信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要后盾，是保護與發(fā)展國內(nèi)企業(yè)的必要手段，是不再一味受制于擁有“專利性”技術(shù)國家、企業(yè)的有效途徑。
1.6 RFID技術(shù)在特殊領域的“物聯(lián)”應用深度有待提高
RFID技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢，它的超高頻產(chǎn)品往往被用于一些特殊領域，如軍隊、監(jiān)獄、煤礦、醫(yī)院等。其與傳感技術(shù)相結(jié)合，能夠識別、監(jiān)控特殊人員、物品，并能夠?qū)崟r監(jiān)控被監(jiān)控物的實時特征(如人與動物的脈搏、體溫，物體實時所處環(huán)境的溫濕度等)。但因為成本相對較高、行業(yè)內(nèi)認同度低及特殊安全問題得不到有效的保證，RFID技術(shù)在這些領域的應用發(fā)展并沒有想象中那么順利。
2 有源RFID技術(shù)在特殊領域中的問題
前幾年，以13.56 MHz頻段為代表的無源RFID技術(shù)已廣泛地應用于門禁、考勤、小額支付、特殊商品標簽等領域，為物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的普及打下了一定的應用基礎。而近兩年，以433 MHz、2.4 GHz為代表的有源RFID技術(shù)以其識別距離遠、抗干擾能力強等優(yōu)勢逐漸得到關注與應用，如軍隊、煤礦、監(jiān)獄、交通（ETC）等，特別是人員定位技術(shù)得到了眾多應用商的青睞。但在實際應用中，還是有很多問題需要注意和亟待解決。在此，以433 MHz有源RFID技術(shù)在監(jiān)獄、煤礦中的人員（資產(chǎn)）定位技術(shù)應用為例，說明有源RFID技術(shù)在具體應用中容易出現(xiàn)的問題。
2.1 人員定位精度不高
房間級的人員定位是利用標簽的信號強度值作為主要參數(shù)的，其對覆蓋區(qū)域的準確度主要依賴于工程技術(shù)人員如何布置RFID讀寫器的位置及采用何種天線。這種方式對于邊界區(qū)域的準確控制效果不好，需要其他識別技術(shù)對邊界區(qū)域進行輔助識別。
對于定位精度算法來說，LANDMARC系統(tǒng)是目前較為流行的一種定位系統(tǒng)，其采用的定位算法思想是利用參考標簽的信號強度值來進行輔助計算待定位標簽的位置坐標。然而，目前國內(nèi)還沒有大規(guī)模的應用此種算法作為定位算法的工程實施，其在實際工程中的定位效果有待實踐檢驗。據(jù)測試，在空曠無干擾的理想實驗環(huán)境下，采用簡易版的LANDMARC系統(tǒng)定位算法的定位精度能達到5 m～6 m，不能滿足實際需求中復雜環(huán)境下的精確定位的要求。
2.2 標簽形式復雜
在如監(jiān)獄、煤礦這些特殊領域，對于RFID標簽的封裝形式要求嚴格，這給企業(yè)RFID的應用增加了技術(shù)難度，提高了成本。比如監(jiān)獄，除基本性能要求外，還要求有防暴力拆卸等措施。煤礦也要求有符合煤礦安全認證的標簽。這個問題雖然成為實際工程中的難點，卻也成為區(qū)分企業(yè)技術(shù)層次的一個重要標準。
2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性受限
在具體工程實施中，要求現(xiàn)場環(huán)境盡量穩(wěn)定，在一段時間內(nèi)不會發(fā)生過大的環(huán)境改變。RFID人員（資產(chǎn)）定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性是基于首次實施時的具體配置，若受監(jiān)控區(qū)域在物理格局上發(fā)生大的改動，需要工程人員重新配置才能夠穩(wěn)定使用。
2.4 工程實施難度較大
由于RFID人員（資產(chǎn)）定位系統(tǒng)主要的應用集中在軍隊、監(jiān)獄、煤礦等特殊領域，工程應用的環(huán)境較為復雜（對安置監(jiān)控點影響較大），要考慮的因素也相對增加不少，這給具體的工程實施帶來了一定的難度。
3 發(fā)展前景
雖然RFID技術(shù)在中國市場的應用中出現(xiàn)了很多亟待解決的問題，但并不影響它在國內(nèi)市場的發(fā)展。隨著RFID技術(shù)國家標準出臺，其巨大的市場前景是不允質(zhì)疑的。對于國內(nèi)RFID企業(yè)，認清目前RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應用中的局限性及出現(xiàn)的問題，努力并積極的去解決這些問題，以使RFID技術(shù)能夠得到更廣、更深的應用是當前最重要的任務，也是企業(yè)獲得更大利益的有效途徑[4]。
本文在介紹物聯(lián)網(wǎng)與RFID技術(shù)的基礎上，總結(jié)了當前人們對RFID技術(shù)認識的誤區(qū)及發(fā)展RFID亟待解決的問題，并著重針對有源RFID定位系統(tǒng)的搭建，總結(jié)工程實施中出現(xiàn)的問題。目的是為RFID技術(shù)開發(fā)人員、工程實施人員等相關人士提供參考。
參考文獻
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