論RFID運用于物聯網的局限性

柯園園，趙 晴，楊凱文

（華北計算機系統工程研究所，北京 100083）

近幾年來，物聯網 IOT（Internet of Things）掀起了一股新的技術浪潮，世界各國紛紛投入大量資金與人力進行深入研究[1]。物聯網是指在物理實體中，部署具有一定感知能力、計算能力和執行能力的各種信息傳感設備，通過網絡設施實現信息傳輸、協同和處理，從而實現廣域或大范圍的人與物、物與物之間信息交換需求的互聯。物聯網的目標就是實現物理設備的互聯互通。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網技術推動經濟發展方式的轉變，物聯網普及程度將成為中國信息產業經濟發展的重要衡量標準。

如圖1所示，物聯網由感知層、網絡層、應用層組成。在感知層，RFID作為一種較為流行的技術正逐漸為人們所熟知。

RFID技術的主要功能是采集數據，特點為自動識別、無需人工干預。RFID技術以其標簽小型化、應用領域多元化、產品可重復使用、可攜帶數據量大、標簽ID唯一、穿透性好等特點，在世界范圍內發展迅猛，并作為一種數據采集技術，在物聯網發展的大態勢下，逐漸呈現有規模、有體系的全面發展[6]。

RFID并不是一項新技術，以RFID相關產品取代傳統的商品標簽很早就在國外有了應用。而在國內，RFID一直以來沒有在民用領域得到廣泛推廣的真正原因，并不是其技術不夠先進，而是缺少“殺手級”的應用。隨著物聯網時代的開啟，RFID的靈活便攜和無線識別同物聯網的基本應用需求非常吻合，并以其特殊的性能在物聯網中占據了重要地位，依托其而產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技術廣泛應用于交通、軍事、醫療、生產、零售、物流、航空、資產管理、食品安全、動物識別等各個行業。盡管RFID技術在某些國家、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疑的。

1 RFID并不是一把“萬能鑰匙”

RFID技術作為發展物聯網的關鍵技術，在全球經濟一體化的浪潮下，RFID受到眾多國家、企業的熱力追捧。在這樣的形勢下，必須清醒地認識到RFID技術并不是一把“萬能鑰匙”，目前它在技術、應用上還存在著不容忽視的不足之處。

1.1 RFID與物聯網

圖1 物聯網體系結構圖

最近幾年，凡是提到物聯網，必提到RFID，這種現象使很多人誤認為RFID就是物聯網。RFID技術被很多人認為是中國物流行業趕超國際水平的核心力量。然而，RFID并不是物聯網，它只是實現物聯網感知層的一種流行技術。在市場多方面的因素作用下，RFID技術在國內的發展并沒有如當初預想的順利，對國內物流行業的發展也沒有一針見血的作用。

1.2 RFID與條形碼

物聯網在國內應用發展的初期，RFID技術作為其感知層的優秀技術而被很多人認為會改變自動識別領域中已有的應用格局。然而直到現在，在國內自動識別領域中條形碼（Bar Code）的使用范圍遠比RFID技術廣。條形碼具有成本低、封裝形式多樣、系統環境搭建簡單等諸多優點，這使其能夠在國內諸如物流、超市、庫存管理等領域得到較大程度的應用。雖然RFID技術在工作效率、識別準確度等方面優于條形碼，但其并不能真正降低企業的成本，搭建、使用一個RFID系統的成本遠比使用條形碼所需的人力成本要高得多。總之，RFID技術想在國內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推進RFID技術的較好方式，而不是試圖取代條形碼在已有應用中的地位。

1.3 RFID技術的安全及認證問題亟待解決

物聯網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”是物聯網發展之路必須予以重視和解決的問題[3]。RFID作為物聯網信息采集的主要技術手段，其技術的安全性問題也不容忽視。然而目前國內并沒有一套成熟的安全體系來支撐整個RFID技術，對于“怎樣的RFID技術才是安全的”這個問題也沒有統一的認識。

1.4 業內RFID產業鏈斷層嚴重

在國內，由于競爭等原因，從事RFID產業的企業之間各自為戰，技術上不能實現“互通互聯”，以至整個RFID產業鏈斷層嚴重，發展緩慢[4]。在國內，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的，因此在成本、核心技術研發上也都“受制于人”。何時能夠擁有自主知識產權的RFID技術、產品，并且從“內核”到“中間件”都能夠完成自主研制，這將成為我國在世界物聯網浪潮中站穩的技術關鍵。

1.5 國內沒有相關標準 研發工作大量重復

隨著物聯網概念在中國的興起，出現了一大批以RFID技術產品、方案為主導的企業。由于并沒有出臺相關的國家技術標準，只有一些僅具參考意義的行業指標，以至各相關企業RFID技術產品參差不齊，并且這些企業的研發工作大都重復于方案的設計、產品的測試等，浪費了大量的人力、資金[3]。

目前，在相關技術委員會與國家機構的協作下，中國的政府機構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。中國已經意識到標準的制定與推廣是國家信息技術產業發展的必要后盾，是保護與發展國內企業的必要手段，是不再一味受制于擁有“專利性”技術國家、企業的有效途徑。

1.6 RFID技術在特殊領域的“物聯”應用深度有待提高

RFID技術具有獨特的優勢，它的超高頻產品往往被用于一些特殊領域，如軍隊、監獄、煤礦、醫院等。其與傳感技術相結合，能夠識別、監控特殊人員、物品，并能夠實時監控被監控物的實時特征(如人與動物的脈搏、體溫，物體實時所處環境的溫濕度等)。但因為成本相對較高、行業內認同度低及特殊安全問題得不到有效的保證，RFID技術在這些領域的應用發展并沒有想象中那么順利。

2 有源RFID技術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，為物聯網在國內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技術以其識別距離遠、抗干擾能力強等優勢逐漸得到關注與應用，如軍隊、煤礦、監獄、交通（ETC）等，特別是人員定位技術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技術在監獄、煤礦中的人員（資產）定位技術應用為例，說明有源RFID技術在具體應用中容易出現的問題。

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的，其對覆蓋區域的準確度主要依賴于工程技術人員如何布置RFID讀寫器的位置及采用何種天線。這種方式對于邊界區域的準確控制效果不好，需要其他識別技術對邊界區域進行輔助識別。

對于定位精度算法來說，LANDMARC系統是目前較為流行的一種定位系統，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，目前國內還沒有大規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。據測試，在空曠無干擾的理想實驗環境下，采用簡易版的LANDMARC系統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境下的精確定位的要求。

2.2 標簽形式復雜

在如監獄、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RFID的應用增加了技術難度，提高了成本。比如監獄，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，卻也成為區分企業技術層次的一個重要標準。

2.3 系統穩定性受限

在具體工程實施中，要求現場環境盡量穩定，在一段時間內不會發生過大的環境改變。RFID人員（資產）定位系統的穩定性是基于首次實施時的具體配置，若受監控區域在物理格局上發生大的改動，需要工程人員重新配置才能夠穩定使用。

2.4 工程實施難度較大

由于RFID人員（資產）定位系統主要的應用集中在軍隊、監獄、煤礦等特殊領域，工程應用的環境較為復雜（對安置監控點影響較大），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 發展前景

雖然RFID技術在中國市場的應用中出現了很多亟待解決的問題，但并不影響它在國內市場的發展。隨著RFID技術國家標準出臺，其巨大的市場前景是不允質疑的。對于國內RFID企業，認清目前RFID技術在物聯網應用中的局限性及出現的問題，努力并積極的去解決這些問題，以使RFID技術能夠得到更廣、更深的應用是當前最重要的任務，也是企業獲得更大利益的有效途徑[4]。

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。

[1]何積豐.IT前沿技術[J].微型電腦應用，2009(1).

[2]鄒莫言.RFID誤區.China Logistics，2006-11.

[3]張琪.從RFID到物聯網追求突破式改革新動力.中國電子報，2009-11-5.

[4]朱晶晶，姜婧.物聯網環境下的企業發展策略分析[J].中國市場，2009(19)：30-31.

[5]李霞.淺談物流信息技術與物聯網[J].商場現代化，2010(15)：48-49.

[6]陳如明.泛在物聯傳感網與其它信息通信網絡關系分析思考[J].移動通信，2010，34(8)：47-51.