基于RFID的自動防盜報警系統

朱洪浪 譚浩 曾陳萍 何乾龍 秦瑞

摘? 要：針對傳統防盜報警系統成本高、難操作、應用場景單一的問題，文章首先采用RFID識別技術對物品進行標識，然后在PC應用軟件上對物品進行數據對比，再通過ESP8266芯片建立與PC端的STA+微信配網/AP鏈接模式，最后實現了自動識別、無線報警、防盜的功能，該自動防盜報警系統具有斷網可工作、應用場景靈活、安全系數高、非接觸自動識別的特點。

關鍵詞：RFID;Wi-Fi;防盜報警

中圖分類號：TP277? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）17-0050-03

Abstract：Aiming at the problems of high cost，difficult operation and single application scenario of traditional anti-theft alarm system，this paper firstly uses RFID identification technology to identify the items，then compares the data of the items on the PC application software，and then establishes the STA + WeChat distribution network/AP link mode with the PC terminal through ESP8266 chip，and finally realizes the functions of automatic identification，wireless alarm and anti-theft. The anti-theft alarm system has the characteristics of open network，flexible application scene，high safety factor and non-contact automatic identification.

Keywords：RFID;Wi-Fi;anti-theft alarm

0? 引? 言

隨著經濟迅速發展，人們的生活質量不斷提升，購買力隨之逐漸提升，身邊貴重物品也多了，因此對物品的安全性也越來越重視。傳統防盜報警系統成本高、難操作、應用場景單一。如毛禮建[1]等人針對人流大的公共場所物品安全問題，設計了一款基于RFID技術的實時防盜監控系統，但是該系統中手持閱讀器的成本較高，且當網絡不暢通時，該系統也無法進行有效的報警。顏謙和[2]等人針對倉儲管理問題，采用RFID技術設計了一款短距離無線尋物系統，該系統旨在提高倉儲管理效率。常正平[3]等人基于RFID技術設計了一款適用于醫院用的嬰幼兒防盜管理系統，該系統可有效防止嬰幼兒被盜。陳瑞祥[4]等人采用RFID技術，針對高校貴重物品被盜情形，設計了一款適用于校園的防盜系統。上述研究人員設計的防盜系統均針對某一特定場景開發，且受網絡覆蓋的限制，使得其應用范圍受到限制。

為了克服上述系統場景受限、網絡覆蓋限制等缺點，本設計基于RFID技術和Wi-Fi技術開發了一種可適用于校園、商場、實驗室等多場景使用的自動防盜報警系統，該系統采用M100閱讀器，內部含8位8051MCU，并且可同時穩定識別50張電子標簽，有效識別距離可達3 m，工作頻率840 MHz～960 MHz。通過該系統中報警模塊與Wi-Fi模塊鏈接模式的調整，能實現斷網工作，提高了防盜安全系數。

2? RFID工作原理及優勢

2.1? RFID工作原理

如圖1所示，RFID由閱讀器、電子標簽和PC管理系統組成。其中閱讀器是用來讀寫電子標簽的設備;電子標簽是唯一電子編碼，供用戶寫入數據，主要用于物品標識;PC管理系統可實現電子標簽數據寫入、修改、刪除、增加等功能。

RFID工作原理：閱讀器發送無線電磁波射頻能量，射頻能量的范圍即為閱讀器有效識別范圍。電子標簽通過閱讀器發出的射頻能量驅動自身的內部電路，將標簽內部的數據通過標簽天線發送出去。閱讀器天線按順序接收標簽天線發送的電子標簽內部數據，依次解讀標簽數據，再將解讀后的標簽數據發送給PC管理系統，在PC管理系統中與數據表單進行逐一對比，實現對每個物品準確穩定的識別。最后通過Wi-Fi模塊可與報警模塊進行通信，實現自動防盜報警功能。

2.2? RFID優勢

RFID的主要優勢包括：能對較大范圍內的多個標識物品進行識別;抵抗惡劣環境的能力強;標簽數據可動態更新，數據內容不易被隨意更改，安全性高;標簽可回收多次重復使用;在障礙物非金屬且不導電情況下，能夠實現穿透障礙物讀取電子標簽數據。

3? 防盜報警系統

本防盜報警系統工作原理如圖2所示，該系統中包括物品標簽、閱讀器、PC管理系統、通信鏈接、報警。將需要防盜的所有物品貼上RFID電子標簽，并對該電子標簽進行物品信息錄入，即對完成物品的電子編碼，以方便后續實現識別功能、監控功能、防盜報警功能。

3.1? 閱讀器

基于RFID的自動防盜報警系統中的閱讀器，采用超高頻（UHF）讀寫模塊，該讀寫模塊在1 s內能同時穩定識別50張電子標簽，有效讀寫距離2 m～3 m，通信波特率115 200 bps，穩定工作電壓DC3.5 V～5 V，工作頻率840 MHz～960 MHz。用戶可根據自己的需求、防盜應用場景的不同，在PC應用軟件上自由設置讀寫距離、通信波特率等。

3.2? 應用軟件

基于RFID的自動防盜報警系統中的PC應用軟件是基于C#語言編寫的桌面應用軟件。當閱讀器連接到PC端后，用戶可以在PC應用軟件的手動識別界面，對防盜物品電子標簽進行讀寫操作，一次性可寫入32字節的數據信息。在PC應用軟件的自動識別界面，設置了AUTO按鈕控制閱讀器自動識別開啟，當在自動識別開啟狀態下再次點擊此按鈕，則會關閉閱讀器的自動識別功能;SET按鈕可設置、錄入、修改、增加、刪減需要防盜物品的數據信息，并將此信息存儲到PC應用軟件的數據表單中;STOP按鈕可實現暫停報警的功能。同時物品標簽數據和標簽防盜報警數據可在PC應用軟件界面直觀顯示出來。當被盜物品靠近閱讀器時，閱讀器識別到被盜物品標簽數據，PC應用軟件立即將該數據與數據表單中的防盜物品數據進行比對，如結果一致則發現物品被盜，立即向用戶發出報警指令;如不一致則物品未被盜取，不進行報警處理。

3.3? 報警指令

本系統Wi-Fi模塊采用ESP8266為核心，外加USB—TTL、串口下載電路來實現對被盜物品報警指令的傳輸。ESP8266具有集成度高、穩定性強、精度高的特點，可在溫度高的情況下持續工作，具有很強的工作適應性。其工作電壓在5 V，支持USB供電，具有4Pin OLED、DHT11的擴展接口，不僅僅能和PC進行通信，也可以和云服務器進行通信，支持百度云、阿里云、騰訊云等。ESP8266與PC之間可以建立STA+微信配網通信鏈接模式，也可以建立AP模式進行通信鏈接。其中STA+微信配網通信鏈接模式為：ESP8266模塊在上電后掃描工作覆蓋區域的Wi-Fi熱點，若ESP8266模塊掃描到有Wi-Fi熱點，則直接將ESP8266模塊與PC連接到同一個Wi-Fi熱點上，否則通過手機連接某一個Wi-Fi熱點，然后在微信配網小程序中將Wi-Fi熱點名稱和Wi-Fi熱點密碼信息發送給ESP8266模塊，以此來實現ESP8266模塊的微信配網功能。AP模式：ESP8266模塊上電后，PC將自動連接到ESP8266模塊自主創建的熱點，實現無Wi-Fi熱點網絡通信的斷網工作模式。

當基于RFID的自動防盜報警系統中PC應用軟件發現有物品被盜時，則會自動選擇STA+微信配網通信鏈接模式或者AP模式與ESP8266模塊建立有效通信，將需要發出的報警指令發出;隨后ESP8266模塊在接收到PC應用軟件發出的報警指令后，將自身的GPIO5口電平拉高，控制蜂鳴器發出警報聲，同時點亮LED1燈，實現自動防盜報警系統的聲光報警，達到提醒用戶有物品被盜的目的。

4? 系統測試

基于RFID的自動防盜報警系統運行流程如圖3所示，該自動防盜報警系統在出入口設置RFID閱讀器，工作的磁場范圍可設置為2 m～3 m。

當有電子標簽標識的物品被人惡意帶走后，其經過出入口的閱讀器附近時，閱讀器自動檢測磁場范圍內電子標簽數據，將檢測到的電子標簽數據結果傳到PC端;PC端的PC應用軟件將此數據與數據表單中的數據進行一一對比，結果一致則物品被盜，PC應用軟件會向ESP8266模塊發送報警信息;ESP8266模塊根據接收到的報警指令，觸發聲光報警，以提醒用戶自身物品被盜。如果結果不一致，則PC應用軟件不需要發出報警指令，閱讀器繼續監控磁場范圍內是否有電子標簽數據，如果有，則發送給PC應用軟件，PC應用軟件將接收到的數據與數據表單中的數據進行一一對比，根據比對結果進行處理，并重復此過程，達到自動防盜報警功能。

5? 結? 論

本文通過對比傳統意義上的防盜報警系統，使用RFID射頻識別技術、Wi-Fi技術、PC桌面應用軟件，設計了一款安裝方便、操作簡單、應用范圍廣泛的自動防盜報警系統，該系統具有高效性、及時性的特點，適用于多種防盜場景。目前已有單片機和閱讀器之間實現RFID自動識別的相關研究，而本系統實現了PC與閱讀器之間自動識別，PC與報警模塊斷網可工作，以及桌面應用軟件可讓用戶選定應用場景，使得該自動防盜報警系統具有更廣闊的應用場景。

參考文獻：

[1] 毛禮建，劉參，董天驕，等.基于RFID的實時防盜系統設計 [J].計算機技術與發展，2015，25（5）：123-126.

[2] 顏謙和，顏珍平.基于RFID的短距離無線尋物系統的研究 [J].電子設計工程，2020，28（2）：44-47.

[3] 常正平，王忠，陳和恒，等.基于RFID技術的嬰幼兒防盜管理系統設計 [J].測控技術，2015，34（4）：32-35.

[4] 陳瑞祥，王亞芳，葛明杰，等.基于RFID和GPRS的校園防盜系統的設計與實現 [J].自動化與儀表，2013，28（9）：54-57.

作者簡介：朱洪浪（1991—），男，漢族，四川達州人，專任教師，助教，碩士研究生，研究方向：物聯網、智能結構及控制。