5G時(shí)代RFID基于校園物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展

茍曉鵬

摘要：物聯(lián)網(wǎng)改變生活近年來(lái)不斷地出現(xiàn)在人們的視野中，從身邊的智能穿戴到我們所居住的房子以及其中的家具都與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是基于事物嵌入一個(gè)智能芯片，同時(shí)借助于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們就能隨時(shí)隨地與物交流，或是物與物交流。物聯(lián)網(wǎng)的用途廣泛，目前可用于交通運(yùn)輸、教育、智能家居、環(huán)境監(jiān)控防護(hù)、工業(yè)流程、醫(yī)療檢驗(yàn)等，可以說(shuō)任何領(lǐng)域都離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)目前正處在一種高速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)今后的發(fā)展，文章側(cè)重闡述5G時(shí)代RFID對(duì)于校園物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);通信工程;RFID

中圖分類號(hào)：TP23 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2020）11-0371-02

物聯(lián)網(wǎng)就是一種通過(guò)射頻來(lái)識(shí)別（RFID）、紅外線來(lái)感應(yīng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、用激光掃描器進(jìn)行信息傳輸，按事先約定的協(xié)議，把生活中的物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息傳輸通訊，以達(dá)到智能化跟蹤、定位、識(shí)別、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是組成物聯(lián)網(wǎng)并且使其正常運(yùn)作的先進(jìn)技術(shù)，從而使物品的運(yùn)作運(yùn)輸和管理更加智能化的一種基于網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點(diǎn)是如何制定協(xié)議和建造終端設(shè)備設(shè)施。物聯(lián)網(wǎng)的目的是通過(guò)用戶端的延伸和拓展達(dá)到用戶的物品與網(wǎng)絡(luò)相鏈接的目的。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)者具有應(yīng)用創(chuàng)新能力，而物聯(lián)網(wǎng)的最主要的特征萬(wàn)物互聯(lián)也是組建物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的效率和工作的速度主要與和其相連的互聯(lián)網(wǎng)的速率與效率有很大關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的延伸和擴(kuò)展，終端設(shè)備設(shè)施和約定協(xié)議是其延伸和擴(kuò)展及應(yīng)用延拓和業(yè)務(wù)擴(kuò)展的重要因素。一般情況下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中包含網(wǎng)絡(luò)連接的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和保障物物交互的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備設(shè)施。

不需要接觸就能識(shí)別的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，就是無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID）。RFID技術(shù)的基本原則是利用射頻信號(hào)或電感與電磁耦合的傳輸方式，來(lái)讓物體在不接觸的情況下實(shí)施通信。RFID與生物識(shí)別技術(shù)（例如聲波識(shí)別、面部識(shí)別、指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別）相比有更強(qiáng)的準(zhǔn)確性和抗干擾性。其與條碼識(shí)別和光學(xué)識(shí)別相比具有抗干擾性強(qiáng)，攜帶的信息量更大，能在非視覺(jué)范圍內(nèi)讀寫和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于物流運(yùn)輸、供應(yīng)產(chǎn)業(yè)、動(dòng)物識(shí)別、車輛感應(yīng)、各種門禁系統(tǒng)、圖書管理自動(dòng)收費(fèi)和生產(chǎn)制造。

隨著社會(huì)信息化日益提高，人們對(duì)于工作效率的提高與工作方式的簡(jiǎn)化的訴求更多，使用RFID與互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將其應(yīng)用于物流、醫(yī)療等，在世界范圍內(nèi)對(duì)商品貨物醫(yī)療工具等進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤定位，或是將其應(yīng)用于制造和公共信息服務(wù)行業(yè)，這樣可大幅提高運(yùn)營(yíng)管理人員的工作效率，降低人力物力成本。

RFID技術(shù)包括電子標(biāo)簽、讀寫器、天線等。其中耦合元件和芯片兩個(gè)部分組成電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽的不同實(shí)際和不同的電子編碼相對(duì)應(yīng)，重要的物品的詳細(xì)信息都存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽當(dāng)中。可以通過(guò)對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其中電子標(biāo)簽可以分為有源和無(wú)源兩種。一般，讀寫器可以分為手持讀寫器和固定式讀寫器，其主要功能是通過(guò)讀取存儲(chǔ)器，獲取電子標(biāo)簽內(nèi)部的有關(guān)物品的重要信息。天線是傳輸?shù)拿浇椋渲匾饔檬莻鬏斏漕l信號(hào)，從而，通過(guò)讀取RFID讀寫器，確保能夠準(zhǔn)確地讀取存放在電子標(biāo)簽內(nèi)部的有關(guān)物品的詳細(xì)信息。此外，RFID讀寫系統(tǒng)在使用的過(guò)程中不僅能夠進(jìn)行梳理處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等工作，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的讀寫控制。

喬雅曾提出圖書館智能管理系統(tǒng)，其中包含文獻(xiàn)上架管理模塊與文獻(xiàn)借還管理和文獻(xiàn)定位管理。在文獻(xiàn)上架管理方面，在文獻(xiàn)準(zhǔn)備上架之前，圖書館文獻(xiàn)工作人員首先要進(jìn)入圖書館書庫(kù)智能管理后臺(tái)，將文獻(xiàn)的書號(hào)、類別等文獻(xiàn)信息輸入系統(tǒng)中，并對(duì)RFID標(biāo)簽中的電子信息進(jìn)行綁定，在標(biāo)簽上錄入信息等數(shù)據(jù)并將這些重要信息存儲(chǔ)到系統(tǒng)當(dāng)中，完成電子標(biāo)簽粘貼;系統(tǒng)會(huì)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行存儲(chǔ)和分配，對(duì)文獻(xiàn)發(fā)出接受指令之后讀取文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)，通過(guò)服務(wù)器總線傳達(dá)給圖書館工作人員;文獻(xiàn)按照系統(tǒng)指定的位置存儲(chǔ)之后，RFID閱讀器對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀取，然后將識(shí)別結(jié)果傳輸?shù)椒?wù)系統(tǒng)中，這樣就完成了文獻(xiàn)上架的操作步驟。該項(xiàng)研究有助于推動(dòng)圖書館文獻(xiàn)管理智能化，并且RFID相比于條碼具有工作量小、易于保存、信息存儲(chǔ)量大的特點(diǎn)。RFID電子標(biāo)簽的提出，大大提高了圖書館智能化，有助于讀者借閱，減少工作人員的工作量，有一定的應(yīng)用前景。

在校園里，RFID的校園學(xué)生卡自行車開(kāi)鎖裝置，開(kāi)發(fā)出一種利用校園一卡通就能打開(kāi)自行車鎖的新方式，這樣在校園里既方便學(xué)生開(kāi)鎖，收費(fèi)也更簡(jiǎn)便。這也是RFID頻射卡技術(shù)在控制自行車鎖方面的一個(gè)應(yīng)用，達(dá)到在校園局部刷學(xué)生卡就能快速方便開(kāi)啟自行車鎖的裝置。其原理是RC-522 RFID頻射卡模塊作為識(shí)別裝置，用STM32 F103單片機(jī)設(shè)置為主控制器，并通過(guò)該控制器來(lái)完成對(duì)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制，進(jìn)而達(dá)到對(duì)自行車鎖的控制。有了共享單車的新模式，在校園內(nèi)會(huì)得到更好的普及，尤其現(xiàn)在很多大學(xué)校園很大，更多的學(xué)生會(huì)選擇共享單車這一新的出行方式。科技給我們帶來(lái)了新的生活方式，在校園里大面積地推廣共享單車，需要和學(xué)校內(nèi)部管理接軌，而使用校園卡開(kāi)鎖是一種新的管理模式，這種方式比手機(jī)掃碼開(kāi)鎖的傳統(tǒng)方式效率更高，真正做到了隨開(kāi)隨用。而且在校園使用一卡通還能監(jiān)控學(xué)生的一些用車方式等，學(xué)生卡開(kāi)鎖也能控制學(xué)生將共享單車騎出校外，與此同時(shí)，通過(guò)Global Posi-tioning System（全球定位系統(tǒng)）等方式定位，可有效監(jiān)控共享單車的運(yùn)行軌跡，方便運(yùn)營(yíng)企業(yè)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而降低運(yùn)行成本。總之，利用校園一卡通打開(kāi)自行車鎖的新方式，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于普通的手機(jī)掃碼開(kāi)鎖，充分利用大學(xué)校園的封閉性，減少企業(yè)的維護(hù)成本，方便學(xué)生的使用，這就是科技給我們生活帶來(lái)的便利。

在未來(lái)的10年內(nèi)，在5G時(shí)代RFID將用于各行各業(yè)，RFID技術(shù)將用于智能貨架。考慮到大學(xué)生經(jīng)常上網(wǎng)購(gòu)物，我們可以將RFID技術(shù)用于各種物流自提點(diǎn)的貨架，通過(guò)給包裹添加電子標(biāo)簽，在貨物自提點(diǎn)設(shè)置自助提貨機(jī)，并將貨物信息與本人校園一卡通關(guān)聯(lián)，并且搭建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)用于實(shí)時(shí)獲取各物流公司的貨物物流信息，將物流信息與學(xué)生信息相匹配。在自助提貨機(jī)上添加讀寫器用于讀取電子標(biāo)簽內(nèi)部的關(guān)于包裹的詳細(xì)信息。學(xué)生找到貨物后無(wú)須在前臺(tái)掃描二位碼，填寫手機(jī)號(hào)簽名，只需使用學(xué)生一卡通刷卡，讀卡器識(shí)別貨物信息后，即可取貨成功。該項(xiàng)技術(shù)還可用于牧場(chǎng)畜牧跟蹤、住院病人活動(dòng)登記、自動(dòng)分揀、藥房自動(dòng)取藥、外包制造管理、跟蹤檢測(cè)樣本、機(jī)場(chǎng)行李遠(yuǎn)程跟蹤等各個(gè)方面。

基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還有很大的成長(zhǎng)空間，不管是已經(jīng)在使用RFID的物流行業(yè)與供應(yīng)鏈，還是一些我們現(xiàn)今覺(jué)得RFID不太可能使用的領(lǐng)域，未來(lái)在我們的思考和探索中都能與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合產(chǎn)生更多新奇的產(chǎn)品。

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