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摘要：物联网是在互联网基础上，将用户端同日常使用的物品连接起来，实现对物品控制的一项技术。物联网技术的构建和功能的实现离不开无线射频技术RFID，本文将主要介绍该技术的基本理论以及其在物联网中的具体应用。
关键词：射频技术；物联网；应用
随着信息技术的进步，物联网获得前所未有的发展，随着该技术的不断推广和应用，人们得以在远离家庭、工作场所的地方，获取和控制家庭和工作中的各种设备的信息及运行，大大提高了生活和工作的便捷程度。作为物联网的关键技术之一，RFID射频识别技术在物联网功能的实现中发挥了重要作用，借助于耦合传输和射频信号，它能够识别目标物品并进行数据传输，同时免于恶劣环境的影响。
1.RFID技术的基本原理
1.1RFID的系统结构及工作原理
RFID主要由阅读器、电子标签、应用支撑软件三部分组成。阅读器由射频模块和数字控制单元、天线组成，分为固定式和手持式两种，能够通过RFID协议对电子标签进行询问，价格比较高。电子标签中包含了射频电路和控制逻辑单元以及天线，每一个电子标签中都包含唯一的电子编码，在具体应用的过程中，标签附在物体上其中的电子芯片将包含与该物体有关的信息。阅读器通过对电子标签的询问能够获取集成在其中的信息，随着微电子技术的发展，集成在电子标签中的信息越来越丰富，同时体积却变得越来越小。而天线主要承担着信号的发出和接受功能。RFID中包含的应用软件除了阅读器和标签中的以外，还包括阅读器与具体应用功能的之间的相关软件，这些中间件是RFID技术的关键，对于具体功能的实现具有十分重要的意义。
RFID技术工作的过程中，标签进入磁场范围内，通过天线接收到阅读器发出的射频信号后，将储存在标签内部芯片中的产品信息或某一频率的信号发出，阅读器通过天线接收到标签发送的信息后，进行信息解码并送至中央信息系统中进行进一步的处理。
1.2RFID的分类
根据标签及阅读器工作时所使用的频率的不同，RFID可以划分低频、高频、超高频、微波等多个频段。不同频段会对信息传递的效率产生影响同时还受到不同国家法律条款的约束。以低频为例，它的优点在于技术简单成熟可靠，无频率限制，缺点在于信息传递的速度慢、工作的具体短。
1.2RFID标签的分类
在RFID技术中，根据电子标签发送射频信号方式的不同，可以将其分为主动式和被动式两种，其中主动式标签向阅读器发送射频信号，电子标签自带电池能够持续不断的供电，信号传输的距离能够达到100米，工作寿命较短一般在3年左右。被动式标签不需要自带电池供电，电能主要通过电磁感应获得，在接收到阅读器发出的电磁波信号后，一部分包含在电磁波中的能量将转化为电能供标签工作使用。因此被动式标签的工作年限比较长，但是工作的距离往往比较短、信息的传递效率也较低。
2.射频技术在物联网中的应用
2.1射频技术的功能
物联网具体功能的实现离不开射频技术，射频系统中的阅读器、电子标签以及中间件通过协同工作，共同完成数据过滤、数据聚合以及信息传递的任务，提高了物联网功能应用的便捷性。
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在物联网系统中，阅读器从电子标签中获取大量的数据信息，但是这些海量的信息并不全部是完整和有用的，因此在将这些信息上传到信息处理系统之前，需要进行数据的过滤，将冗余的数据剔除。一般来讲，冗余的数据主要指重复上报的数据、读写器漏检的数据。此外，有些情况下，用户希望能够获取特点的数据资料，此时也需要对数据资料进行过滤，使最终上传的数据最接近用户的需求。
一般来讲，阅读器获取的原始数据往往是单一零散的，为了提高应用程序计算的效率，需要借助于复杂事件处理技术对这些数据进行整合，从大量简单的实践中提取出有用的事件，从而提高信息处理的价值。此外，在进行数据聚合的过程中，射频技术的中间件通过分析一定数量的简单数据能够判断标签的进入事件和离开事件，从而解决临时的阅读器读取错误问题，提高数据的平滑度。
通过过滤和聚合的数据将传递给对他们有需求的实体，包括各种不同功能的应用程序等。在射频技术中，主要采用消息服务机制进行数据信息的传递，信息将以消息的形式从一个程序传送到其他程序中，由于消息的传递采用异步传送的方式，因此传送者不需要等待反馈。当然，在传递信息的过程中，负责传递的部件还能够兼顾解释数据、保证数据安全性的作用。通常情况下消息服务机制的主要形式为基于J2EE平台的Java消息服务，消息采用的语言为物联网的专用语言PML，在这样的设定下，及时存储标签信息的数据库增加了后端应用程序或后端应用程序由其他软件替代，那么应用端在不进行修改的情况下依然能够处理数据，从而提高了系统维护的便捷性。
2.2射频技术的具体应用
物联网功能的实现离不开射频技术，目前，在安全防伪、收费系统、物流管理系统中，射频技术发挥了良好的信息传递的作用，大大提高了工作的效率及准确性。
在安全防伪工作中，射频技术能够实现快速扫描。进行扫描的前提是不同物品电子标签中的信息是存在差别的。同传统的扫描条形码的方式不同，射频技术主要通过发射电磁波进行数据信息的读取，因此不会受到扫描方向的限制，能够对一定区域范围内的所有电子标签进行识别，大大提高了工作效率。应用在安全防伪中的电子标签通常是无电源供电的标签，因此使用年限长，比纸质的条形码更加耐久。此外，电磁信号的穿透力强，及时电子标签表面被其他物体覆盖依然能够读取到其中的信息。同时，电子标签能够存储大量的信息并可重复使用，比传统的条形码防伪标示更具优势。
射频技术在物联网中另一个典型应用就是高速路自动收费系统。目前，高速路收费口的收费效率受到广泛关注，在节假日等出行压力比较大的情况下，如果不能有效提高过路口的收费效率，就会造成严重的交通拥堵。随着射频技术的不断进步，目前高速公路收费站均开设有1-3个左右的ETC不停车收费窗口，办理了该业务的车辆装设有射频卡，其中的电子标签同收费站的天线进行微波通信，可以快速识别车辆信息并处理收费数据，保证车辆能够在不停车的情况下缴纳过桥过路费，从而减少了人工成本，缓解了交通拥堵的情况，提高了收费站的经济效益。除了高速路ETC以外，射频卡还广泛引用于门禁系统、停车卡、门卡、公交卡中，通过微波通信核对用户信息，大大提高了工作效率。
在电子商务快速发展的背景下，物流产业的服务量呈现持续增长的态势，为了提高物流管理服务的效率，物流企业在邮件自动分拣系统、集装箱识别系统以及调度系统中应用了射频技术。在分拣系统中，当包裹进入阅读器信号覆盖的范围内时，能够自动的读取包裹信息并对包裹进行分类，大幅度提高了分拣的正确率和效率。在集装箱识别系统中，通过获取集装箱电子标签中的信息，能够快速来哦接集装箱中物品的种类数量和位置。在铁路调度系统中，能够实时获取列车内的行李物品和列车的运行信息，对列车进行监控追踪，提高物流运输的效率，避免列车发生安全事故。
结束语：
随着微电子技术、信息技术的迅速发展，基于射频技术的物联网实现了前所未有的进步，大大提高了人们生活、工作的效率，为了随着科技水平的进一步提高，射频技术的应用范围还将变得更为广泛。
参考文献：
[1]张婷. 射频技术在物联网中的应用[J]. 现代电子技术,2014,06:56-58+61.
[2]董丽峰. RFID中间件技术在物联网中的应用及研究[J]. 黑龙江科技信息,2010,10:74+73.
[3]李要伟. 射频技术在物联网中的应用[J]. 物联网技术,2011,01:49-51.
论文作者:李龙
论文发表刊物:《科技中国》2016年12期
论文发表时间:2017/3/17
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