從智能門鎖看RFID與WSN融合的未來發展

楊婉

摘 要：隨著經濟的迅速發展，鎖的外觀功能格局也都同時發生變化。而目前先進的安防系統也使智能門鎖從單純的射頻識別RFID發展到與無線傳感網絡WSN結合的更高階段。同時，RFID與WSN的結合也開始涉及到更多的領域。

關鍵詞：RFID WSN 智能門鎖

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（b）-0069-01

1 RFID簡介

RFID是Radio Frequency IDentification的縮寫，是一種非接觸式的自動識別技術。它通過對目標對象獲取的相關數據進行自動識別，而此識別工作不需人工干預，并且在各種惡劣環境中都可以操作，既快捷又簡便。RFID一般由是由閱讀器與電子標簽及應用軟件三部分組成。在誕生之初，電子標簽只存儲一些簡單的ID信息，材質與構成均非常簡單。集成電路技術的進步，使得微型智能RFID標簽得到進一步發展。大量的優點使得RFID技術將成為未來信息社會建設的一項基礎技術。

RFID系統的工作原理是閱讀器發射一特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅動Transponder電路將內部的數據送出，此時Reader便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。大部分的酒門鎖，均采用此技術。電子標簽為M1或者CPU卡，在門鎖的感應區感應下就可開啟，不需要機械接觸，從而可以大大減少故障率。卡片的線圈密封也使得卡不易受外界影響，適用壽命較長。同時，卡片容量較大，不同的扇區可以寫入不同內容，用于酒店的其他系統，如消費系統，停車系統等。

2 WSN簡介

WSN是Wireless Sensor Network的縮寫，是在監控區域內布置大量微型傳感器節點，通過無線通信方式形成一個自組織的網絡系統，可以實時監測、感知和采集網絡分布區域內各種環境或監測對象的信息，是一個可靠的自組織以數據位中心的網路。目前在環境監測和保護，軍事領域以及日常生活中的交通領域得到較多使用，但WSN則由于傳感器的節點體積微小，電池能量有限。

目前被大范圍使用的WSN的MAC層協議為IEEE802.15.4。ZigBee名字來源于蜜蜂通過跳Zigzag形狀的舞蹈來分享新發現的食物源的位置、距離和方向等信息，是蜂群使用的賴以生存和發展的通信方式。ZigBee（紫峰）技術是雙向無線通信技術，它具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的優點。它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案。

3 融合WSN的RFID系統

RFID與WSN起源不同，發展方向以及應用的側重點有著非常大的差異。但是物聯網時代下的科技發展，使得RFID與WSN的融合已經成為一種趨勢。RFID標簽的功能的強大使得與WSN中的節點接近，RFID系統與WSN的結合則將會讓標簽信息的采集更加方便和智能化。借助于WSN強大的網絡連接和信息收集功能，RFID系統識別信息的傳輸范圍可以擴大，兩種系統在一定的程度上可以實現技術互補。

現階段RFID與WSN有三種融合方式：第一種是RFID系統與傳感器在物理上分開， RFID與傳感器的節點不設置融合，RFID與WSN的協作是在軟件層次上完成；第二種是R在RFID標簽上攜帶無線傳感器節點，此節點用于與閱讀器，其他節點或者無線通信設備通信；第三種是閱讀器與WSN節點的融合，RFID閱讀器可以遠距離讀卡，WSN可遠距離獲取RFID的標簽信息，與區域內的其他無線通信節點形成多跳的通信網絡，并將節點采集的數據傳輸到上層應用。

目前，有一種新型門鎖，通過第一種方式進行融合，用于企（事）業單位和寫字樓等現代化辦公室、學生或職工宿舍、賓館、快捷酒店等應用場合。這款門鎖支持機械開鎖，在電池沒電的情況下可緊急開門，但是正常開門方式為采用13.56M的射頻卡通過非接觸感應來實現開門和鎖門。產品支持無線聯網，支持遠程名單下發，記錄自動上傳等功能，方便客戶運營和維護。

此套系統的硬件部分包括：無線門鎖、路由、基站；同時需要的網絡設備部分包括PC機以及以太網交換機，通過門鎖管理軟件來實現數據的采集以及同步。無線門鎖大部分時間處于休眠，定時喚醒與基站通訊，路由則是負責轉發數據、擴大網絡容量、管理無線門鎖。基站通過TCP/IP協議與采集工作站通訊，通過Zigbee無線通訊協議與路由或無線門鎖進行通訊的設備。基站可以不經過路由直接連接到無線門鎖，也可以增加路由用于信號中轉和數據轉發。不同基站網絡編碼不能重復，該基站下帶的所有路由和無線門鎖可共用同一個網絡編號，門鎖編號唯一，不同門鎖不能重復。無線門鎖會定期向基站獲取最新的時間，保持系統時間的同步。

由于此RFID為無源被動標簽，當前的RFID標準能夠很好的支持被動式標簽的應用，不會存在信息碰撞問題。本系統RFID為近距離讀卡，使用的協議為ISO1443A；WSN使用的協議是zigbee協議，主要是遠距離。兩種讀卡協議不會引發數據格式和通訊協議不兼容的問題。但是此系統的缺點是RFID標簽存儲量有限，傳感器采集的數據量僅有部分信息寫入RFID標簽，限制了通信能力。

目前國內倉儲企業也有使用RFID與WSN融合的實例。將RFID閱讀器融人到了WSN的節點中，建立成小的并且密集分布的“智能節點”，智能節點自主運行，最終識別數據以通過網絡傳輸給后臺服務器。整個網絡具有自組織性和自適應性。將WSN和RFID結合起來，形成了傳感射頻識別網絡，實現了長距離射頻識別系統。

4 結語

RFID通過對目標物的識別，實現信息采集、標識和管理，其標簽是唯一的；但RFID系統又存在著讀寫距離有限、抗干擾較差、實時感應能力差，實現成本高等不足；WSN是可靠的數據中心，但是傳感器節點不一定唯一，無法通過節點獲得目標詳細信息。作為物聯網時代的兩大重要技術的融合是必然趨勢，不僅僅只是體現在門鎖上，更多的領域將會因此獲益。它們的融合不僅從產品上體現出更多優勢，還可以使企業從傳統供應鏈向數字化供應鏈進行轉變。通過RFID唯一的標簽以及WSN可靠的數據中心，能更確定產品的最終信息，使得企業可以得到最快速最準確的市場信息以及動態，幫助企業做出更明智和更迅速的決策，提高客戶滿意度且降低采購成本以及銷售成本獲得更大的利潤。WSN與RFID結合起來組成的WSID網絡，其應用前景不可估量。

參考文獻

[1] 陳新何.無線射頻識別（RFID）技術發展綜述[J].信息技術與標準化，2012.

[2] 孫利民，李建中，陳渝，等.無線傳感器網絡[M].清華大學出版社，2013.endprint