論RFID技術運用于物聯網的局限性
本文在介紹物聯網與RFID技術的基礎上,總結了當前人們對RFID技術認識的誤區及發展RFID亟待解決的問題,并著重針對有源RFID定位系統的搭建,總結工程實施中出現的問題。目的是為RFID技術開發人員、工程實施人員等相關人士提供參考。
近幾年來,物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網(wang)IOT(Internet of Things)掀起了一(yi)股新的(de)(de)技(ji)術浪(lang)潮,世界各國紛(fen)紛(fen)投入大(da)量資金(jin)與(yu)(yu)人力(li)(li)進行深入研究。物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網(wang)是指在物(wu)(wu)(wu)理(li)實體中(zhong),部署具有一(yi)定(ding)感知能力(li)(li)、計算能力(li)(li)和(he)執行能力(li)(li)的(de)(de)各種(zhong)信(xin)息傳感設備,通(tong)過網(wang)絡設施實現信(xin)息傳輸、協同和(he)處理(li),從而實現廣域或大(da)范圍(wei)的(de)(de)人與(yu)(yu)物(wu)(wu)(wu)、物(wu)(wu)(wu)與(yu)(yu)物(wu)(wu)(wu)之間信(xin)息交換需(xu)求的(de)(de)互(hu)聯(lian)。物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網(wang)的(de)(de)目標就是實現物(wu)(wu)(wu)理(li)設備的(de)(de)互(hu)聯(lian)互(hu)通(tong)。在2010年3月召開的(de)(de)全國兩會上(shang),政府工作報告中(zhong)提出(chu)了要利用物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網(wang)技(ji)術推動經濟發展方(fang)式的(de)(de)轉(zhuan)變,物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網(wang)普及(ji)程度將成(cheng)為中(zhong)國信(xin)息產業經濟發展的(de)(de)重(zhong)要衡量標準。

如圖(tu)1所示,物聯網由感(gan)知層(ceng)、網絡(luo)層(ceng)、應(ying)用層(ceng)組成。在感(gan)知層(ceng),RFID作為一種較為流行(xing)的(de)技術正逐(zhu)漸為人們所熟知。
RFID技術的(de)主要功能是采集(ji)數(shu)據(ju),特點為自動識(shi)別(bie)、無需(xu)人工干預。RFID技術以其標簽小(xiao)型化、應用(yong)領域多元化、產品可(ke)重(zhong)復使(shi)用(yong)、可(ke)攜帶數(shu)據(ju)量(liang)大、標簽ID唯一、穿透性(xing)好等特點,在(zai)世界(jie)范圍內(nei)發展迅猛,并作(zuo)為一種數(shu)據(ju)采集(ji)技術,在(zai)物聯網發展的(de)大態勢下(xia),逐(zhu)漸呈現有(you)規模、有(you)體(ti)系(xi)的(de)全面(mian)發展。
RFID并(bing)不是(shi)(shi)一項新(xin)技(ji)術(shu),以RFID相關產品取代(dai)傳統的商品標簽很早就在國外有(you)(you)了(le)應(ying)用(yong)。而在國內,RFID一直以來沒有(you)(you)在民用(yong)領域(yu)得到廣(guang)泛推廣(guang)的真(zhen)正原因(yin),并(bing)不是(shi)(shi)其技(ji)術(shu)不夠先進,而是(shi)(shi)缺少“殺手級”的應(ying)用(yong)。隨著物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)時代(dai)的開啟,RFID的靈活便(bian)攜和無線識別同物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)的基本應(ying)用(yong)需求非常吻(wen)合,并(bing)以其特殊的性(xing)能在物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)中占據了(le)重(zhong)要地位(wei),依托(tuo)其而產生(sheng)的工(gong)程需求越(yue)來越(yue)廣(guang),基于RFID的各種應(ying)用(yong)也得到了(le)足夠的重(zhong)視。
目前(qian)RFID技(ji)術廣(guang)泛應(ying)用(yong)于交通、軍事、醫療、生產、零售、物流、航空、資產管理、食品安全、動物識別等(deng)各個(ge)行業。盡管RFID技(ji)術在某些國家、某些領(ling)域的(de)應(ying)用(yong)還不是很成熟,但其廣(guang)闊的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景是不容(rong)質疑(yi)的(de)。
本文在介紹物聯網與RFID技術的基礎上,總結了當前人們對RFID技術認識的誤區及發展RFID亟待解決的問題,并著重針對有源[FS:PAGE]RFID定位系統的搭建,總結工程實施中出現的問題。目的是為RFID技術開發人員、工程實施人員等相關人士提供參考。
1、RFID并不是(shi)一把“萬能鑰匙”
RFID技(ji)術(shu)(shu)作為發展(zhan)物聯網(wang)的(de)(de)關鍵技(ji)術(shu)(shu),在(zai)(zai)全球經濟(ji)一體化的(de)(de)浪潮(chao)下,RFID受到眾多國家、企(qi)業的(de)(de)熱力追捧。在(zai)(zai)這樣的(de)(de)形勢下,必(bi)須清醒地認(ren)識到RFID技(ji)術(shu)(shu)并不(bu)是一把“萬能鑰匙”,目前它在(zai)(zai)技(ji)術(shu)(shu)、應用上還存在(zai)(zai)著不(bu)容(rong)忽(hu)視的(de)(de)不(bu)足之處。
1.1 RFID與(yu)物聯網
最近幾年,凡是(shi)提到物(wu)(wu)聯(lian)網,必提到RFID,這種現(xian)象使很多(duo)人誤(wu)認為RFID就是(shi)物(wu)(wu)聯(lian)網。RFID技術被很多(duo)人認為是(shi)中國物(wu)(wu)流(liu)(liu)行業趕(gan)超國際水(shui)平(ping)的(de)核心力量。然(ran)而,RFID并(bing)不是(shi)物(wu)(wu)聯(lian)網,它(ta)只(zhi)是(shi)實現(xian)物(wu)(wu)聯(lian)網感知層的(de)一(yi)種流(liu)(liu)行技術。在市場多(duo)方面的(de)因素(su)作(zuo)用下,RFID技術在國內的(de)發(fa)展(zhan)并(bing)沒有(you)如當初預想的(de)順利,對國內物(wu)(wu)流(liu)(liu)行業的(de)發(fa)展(zhan)也沒有(you)一(yi)針見血的(de)作(zuo)用。
1.2 RFID與(yu)條形碼
物(wu)聯(lian)網在(zai)(zai)國(guo)(guo)內應用發(fa)展的初期,RFID技(ji)(ji)術(shu)作為其(qi)(qi)感(gan)知(zhi)層的優秀(xiu)技(ji)(ji)術(shu)而(er)被很(hen)(hen)多人(ren)(ren)認(ren)為會改變自動(dong)識(shi)別(bie)領(ling)(ling)域中已有(you)的應用格局。然(ran)而(er)直(zhi)到現在(zai)(zai),在(zai)(zai)國(guo)(guo)內自動(dong)識(shi)別(bie)領(ling)(ling)域中條形碼(ma)(Bar Code)的使(shi)用范圍遠(yuan)比RFID技(ji)(ji)術(shu)廣。條形碼(ma)具有(you)成本低(di)、封裝形式多樣、系統環境搭建簡(jian)單等諸多優點,這使(shi)其(qi)(qi)能(neng)(neng)夠在(zai)(zai)國(guo)(guo)內諸如物(wu)流、超市、庫存管理等領(ling)(ling)域得(de)到較大程(cheng)度的應用。雖然(ran)RFID技(ji)(ji)術(shu)在(zai)(zai)工作效(xiao)率、識(shi)別(bie)準確度等方面優于(yu)條形碼(ma),但其(qi)(qi)并不能(neng)(neng)真正(zheng)降低(di)企業的成本,搭建、使(shi)用一(yi)個RFID系統的成本遠(yuan)比使(shi)用條形碼(ma)所(suo)需的人(ren)(ren)力成本要高得(de)多。總之,RFID技(ji)(ji)術(shu)想在(zai)(zai)國(guo)(guo)內自動(dong)識(shi)別(bie)領(ling)(ling)域取代條形碼(ma)的已有(you)地位還將(jiang)有(you)很(hen)(hen)長的路要走。
目前著(zhu)眼(yan)于(yu)特(te)殊領(ling)域的(de)特(te)殊應用是(shi)在國(guo)內(nei)推進RFID技術的(de)較好方式(shi),而不是(shi)試圖取代條(tiao)形碼在已有應用中(zhong)的(de)地位。
1.3 RFID技術的安(an)全及認證問題亟待解(jie)決
物聯網(wang)(wang)提(ti)供(gong)一(yi)個巨(ju)大的(de)(de)信(xin)息(xi)共(gong)享平(ping)臺,而(er)如何(he)保(bao)證這些信(xin)息(xi)能夠(gou)被“安(an)全地共(gong)享”是物聯網(wang)(wang)發展之路必須予以重視和(he)解決的(de)(de)問題。RFID作為物聯網(wang)(wang)信(xin)息(xi)采集的(de)(de)主要技(ji)術(shu)手(shou)段,其技(ji)術(shu)的(de)(de)安(an)全性問題也(ye)不(bu)容忽視。然(ran)而(er)目前國內(nei)并沒有一(yi)套成熟的(de)(de)安(an)全體系來(lai)支撐整個RFID技(ji)術(shu),對(dui)于“怎樣的(de)(de)RFID技(ji)術(shu)才是安(an)全的(de)(de)”這個問題也(ye)沒有統(tong)一(yi)的(de)(de)認識(shi)。
1.4[FS:PAGE]業內RFID產業鏈斷層(ceng)嚴重(zhong)
在國(guo)(guo)內,由(you)于(yu)競爭等原因,從(cong)(cong)事RFID產業的企業之間各自為戰,技術(shu)上不能實現“互(hu)通互(hu)聯”,以(yi)至整個RFID產業鏈斷層嚴重,發展緩慢(man)。在國(guo)(guo)內,RFID電子(zi)標簽(qian)、讀寫(xie)器(qi)所用(yong)到的核(he)心芯(xin)片,基本(ben)上都(dou)是國(guo)(guo)外廠商生產的,因此在成本(ben)、核(he)心技術(shu)研(yan)發上也(ye)都(dou)“受制于(yu)人”。何(he)時能夠(gou)擁有(you)自主(zhu)知識(shi)產權(quan)的RFID技術(shu)、產品,并(bing)且(qie)從(cong)(cong)“內核(he)”到“中(zhong)間件”都(dou)能夠(gou)完成自主(zhu)研(yan)制,這將成為我(wo)國(guo)(guo)在世界物(wu)聯網浪(lang)潮中(zhong)站穩的技術(shu)關(guan)鍵(jian)。
1.5國內(nei)沒有相(xiang)關標準研發工作大量重復
隨(sui)著(zhu)物(wu)聯(lian)網概念在中國的(de)興起(qi),出現(xian)了一(yi)大(da)(da)批以(yi)RFID技術產品(pin)、方(fang)案為主(zhu)導的(de)企業(ye)(ye)。由于并沒有出臺相關的(de)國家技術標準,只有一(yi)些僅具參考(kao)意(yi)義的(de)行業(ye)(ye)指標,以(yi)至各相關企業(ye)(ye)RFID技術產品(pin)參差不齊,并且(qie)這些企業(ye)(ye)的(de)研發工作(zuo)大(da)(da)都重復(fu)于方(fang)案的(de)設(she)計(ji)、產品(pin)的(de)測試等(deng),浪費了大(da)(da)量的(de)人(ren)力、資(zi)金。
目前,在相關技(ji)術(shu)(shu)委員(yuan)會(hui)與國(guo)(guo)家(jia)(jia)機(ji)構的(de)協作下,中(zhong)國(guo)(guo)的(de)政府機(ji)構正努力(li)通過各種方式向世界(jie)推(tui)廣中(zhong)國(guo)(guo)制定的(de)標(biao)(biao)準,而不(bu)再(zai)像從前那樣單方面地(di)接(jie)受國(guo)(guo)際標(biao)(biao)準。中(zhong)國(guo)(guo)已經意識(shi)到標(biao)(biao)準的(de)制定與推(tui)廣是國(guo)(guo)家(jia)(jia)信息技(ji)術(shu)(shu)產業發展的(de)必(bi)要后盾,是保護與發展國(guo)(guo)內(nei)企(qi)業的(de)必(bi)要手段(duan),是不(bu)再(zai)一味(wei)受制于(yu)擁有(you)“專(zhuan)利性(xing)”技(ji)術(shu)(shu)國(guo)(guo)家(jia)(jia)、企(qi)業的(de)有(you)效途徑。
1.6 RFID技術在特(te)殊領域的“物聯(lian)”應用深(shen)度有(you)待提(ti)高
RFID技術具(ju)有獨(du)特(te)(te)的(de)(de)(de)優勢,它的(de)(de)(de)超高頻產(chan)品(pin)往往被(bei)(bei)用(yong)于(yu)一些特(te)(te)殊領域,如軍隊、監獄(yu)、煤礦(kuang)、醫院等。其(qi)與傳感技術相(xiang)(xiang)結合(he),能(neng)夠識別、監控(kong)(kong)特(te)(te)殊人(ren)員、物品(pin),并(bing)能(neng)夠實時監控(kong)(kong)被(bei)(bei)監控(kong)(kong)物的(de)(de)(de)實時特(te)(te)征(如人(ren)與動物的(de)(de)(de)脈搏(bo)、體溫,物體實時所處環境的(de)(de)(de)溫濕度等)。但(dan)因為成本相(xiang)(xiang)對較高、行(xing)業內(nei)認(ren)同度低及特(te)(te)殊安全問題得不到有效的(de)(de)(de)保證,RFID技術在這些領域的(de)(de)(de)應用(yong)發展并(bing)沒有想(xiang)象中那么順利。
2、有(you)源RFID技術(shu)在特殊領域中的問題
前幾年,以(yi)13.56 MHz頻段為(wei)代(dai)表(biao)的(de)(de)(de)無(wu)源RFID技(ji)術(shu)(shu)已廣(guang)泛地應(ying)用于門禁、考勤、小(xiao)額支(zhi)付(fu)、特(te)殊商品標(biao)簽等(deng)領域,為(wei)物聯網在(zai)(zai)國內的(de)(de)(de)普及打(da)下了(le)一定(ding)的(de)(de)(de)應(ying)用基礎。而近(jin)兩(liang)年,以(yi)433 MHz、2.4 GHz為(wei)代(dai)表(biao)的(de)(de)(de)有源RFID技(ji)術(shu)(shu)以(yi)其識別(bie)距(ju)離遠、抗干擾能力強等(deng)優(you)勢逐漸得到(dao)關注與應(ying)用,如軍隊(dui)、煤(mei)礦(kuang)、監獄、交通(ETC)等(deng),特(te)別(bie)是人(ren)[FS:PAGE]員定(ding)位技(ji)術(shu)(shu)得到(dao)了(le)眾多應(ying)用商的(de)(de)(de)青睞。但(dan)在(zai)(zai)實(shi)際應(ying)用中(zhong),還是有很多問題需要注意和亟待解決。在(zai)(zai)此(ci),以(yi)433 MHz有源RFID技(ji)術(shu)(shu)在(zai)(zai)監獄、煤(mei)礦(kuang)中(zhong)的(de)(de)(de)人(ren)員(資(zi)產)定(ding)位技(ji)術(shu)(shu)應(ying)用為(wei)例,說明有源RFID技(ji)術(shu)(shu)在(zai)(zai)具(ju)體應(ying)用中(zhong)容(rong)易出現的(de)(de)(de)問題。
2.1人員定位精度不(bu)高
房間級的(de)人員(yuan)定位(wei)是利用標簽的(de)信號強度值作(zuo)為主要(yao)(yao)參數的(de),其(qi)對(dui)(dui)(dui)覆蓋(gai)區(qu)域的(de)準確度主要(yao)(yao)依(yi)賴于工(gong)程(cheng)技術(shu)人員(yuan)如何(he)布置RFID讀寫器的(de)位(wei)置及采用何(he)種天線。這(zhe)種方式(shi)對(dui)(dui)(dui)于邊(bian)界(jie)區(qu)域的(de)準確控制效果不好,需要(yao)(yao)其(qi)他識(shi)別(bie)技術(shu)對(dui)(dui)(dui)邊(bian)界(jie)區(qu)域進行(xing)輔(fu)助識(shi)別(bie)。
對于(yu)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)精(jing)度(du)算(suan)法(fa)來說,LANDMARC系(xi)統是(shi)目(mu)前(qian)(qian)較為流(liu)行的(de)(de)一種(zhong)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)系(xi)統,其采用的(de)(de)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)算(suan)法(fa)思想是(shi)利(li)用參考標簽的(de)(de)信號強度(du)值來進行輔助計算(suan)待(dai)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)標簽的(de)(de)位(wei)(wei)置坐(zuo)標。然(ran)而,目(mu)前(qian)(qian)國內還沒有(you)大規模的(de)(de)應(ying)用此種(zhong)算(suan)法(fa)作為定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)算(suan)法(fa)的(de)(de)工程實施,其在實際工程中的(de)(de)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)效(xiao)果有(you)待(dai)實踐(jian)檢驗。據(ju)測試(shi),在空(kong)曠(kuang)無(wu)干擾的(de)(de)理想實驗環(huan)境(jing)下,采用簡(jian)易版(ban)的(de)(de)LANDMARC系(xi)統定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)算(suan)法(fa)的(de)(de)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)精(jing)度(du)能達(da)到5m~6m,不(bu)能滿足實際需求中復(fu)雜(za)環(huan)境(jing)下的(de)(de)精(jing)確定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)的(de)(de)要(yao)求。
2.2標簽形式(shi)復雜
在如監(jian)獄、煤(mei)礦這些特殊領域,對于(yu)RFID標簽的(de)封裝(zhuang)形(xing)式要(yao)求(qiu)(qiu)嚴格,這給企(qi)業RFID的(de)應用增加(jia)了技(ji)術(shu)難度(du),提(ti)高了成(cheng)(cheng)本。比如監(jian)獄,除基本性能要(yao)求(qiu)(qiu)外,還要(yao)求(qiu)(qiu)有防暴力(li)拆(chai)卸等措(cuo)施。煤(mei)礦也要(yao)求(qiu)(qiu)有符合煤(mei)礦安全認證的(de)標簽。這個(ge)問題雖然成(cheng)(cheng)為(wei)實際(ji)工程中的(de)難點,卻(que)也成(cheng)(cheng)為(wei)區分企(qi)業技(ji)術(shu)層次的(de)一個(ge)重要(yao)標準(zhun)。
2.3系統穩定性受(shou)限(xian)
在(zai)(zai)(zai)具體(ti)工(gong)程(cheng)(cheng)實(shi)施中,要求現場環境盡量穩(wen)定,在(zai)(zai)(zai)一段時間內不會發(fa)生(sheng)過大的環境改(gai)變。RFID人員(資產)定位系統的穩(wen)定性是基于首次(ci)實(shi)施時的具體(ti)配置(zhi)(zhi),若受監(jian)控區域在(zai)(zai)(zai)物理格(ge)局上發(fa)生(sheng)大的改(gai)動,需要工(gong)程(cheng)(cheng)人員重新配置(zhi)(zhi)才能夠穩(wen)定使(shi)用(yong)。
2.4工程實施(shi)難(nan)度(du)較大
由于RFlD人員(yuan)(資產)定(ding)位系統主(zhu)要的應(ying)用集中在(zai)軍隊、監獄(yu)、煤礦等特殊領域,工(gong)程(cheng)應(ying)用的環境較(jiao)為復雜(za)(對安置監控點影響(xiang)較(jiao)大(da)),要考慮的因素也相對增加不少,這給具體的工(gong)程(cheng)實施帶來了一定(ding)的難(nan)度。
3、發展前(qian)景
雖然RFID技術在中(zhong)(zhong)國(guo)市場(chang)[FS:PAGE]的(de)應用中(zhong)(zhong)出現了很多亟待解決的(de)問題,但并(bing)不(bu)影(ying)響(xiang)它在國(guo)內(nei)市場(chang)的(de)發展。隨著RFID技術國(guo)家標準(zhun)出臺,其巨大的(de)市場(chang)前景是不(bu)允質疑的(de)。對(dui)于(yu)國(guo)內(nei)RFID企(qi)業(ye),認清目(mu)前RFID技術在物聯網(wang)應用中(zhong)(zhong)的(de)局限性(xing)及出現的(de)問題,努(nu)力并(bing)積極的(de)去(qu)解決這些(xie)問題,以使RFID技術能(neng)夠得(de)到更廣、更深的(de)應用是當前最重要的(de)任務,也是企(qi)業(ye)獲得(de)更大利益的(de)有(you)效途徑。
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