基于RFID的失物自助認領系統設計

題園園 雷志雄

1.廣州工程技術職業學院 廣東廣州 510075；2.佛山力進物流有限公司 廣東佛山 528000

隨著當代社會經濟的發展，人們的生活越來越忙碌，丟失物品的事情很常見，如鑰匙、卡片等。這些物品的丟失會對生活和工作造成很大影響，而目前很多公共場所缺少專業回收丟失物品的服務和設施。如果物品丟失后，重新購置的過程中需要消耗大量時間和精力，這不僅影響工作和生活，而且會產生個人隱私泄露的風險。尤其在一些人流密集的場所，如果丟失證件，由于人流量較大，會造成難以尋找并嚴重影響計劃和行程的后果，事后找回的可能性也極低。因此，研究一種可以快速尋找到丟失物品的系統是很有必要的。

本系統為基于RFID丟失物品認領智能識別系統，集電子技術、信息技術和網絡技術于一體，采用RFID讀寫控制器集自動識別技術和現代安全管理措施為一體。它能夠時刻自動記錄物品的出入系統裝置的情況，終端出入系統裝置與手機APP之間采用5G通信實現雙向數據傳輸。獨特靈活的組網方式，適應于各種安裝使用環境。具體實現步驟共需要五步：第一步，將RFID標簽附著在易丟物品中，獲得物品信息。第二步，在丟失物品后，撿到物品的人將丟失物品放置自助認領系統裝置中，經過系統裝置自動識別和讀取物品信息，將物品信息與信息庫匹配。第三步，匹配成功后發送認領位置至遺失人的手機微信或手機APP中告知。第四步，遺失人前來裝置處領取，通過輸入驗證碼或人臉識別的方式驗證。第五步，識別成功后方可打開認領智能識別系統裝置，然后領取物品即可。基于RFID的失物自助認領裝置系統架構圖如圖1所示。

圖1 本系統架構圖

1 硬件結構

本系統裝置應用于人口密集度高的公共場所，通過攝像頭監控使用情況，與觸摸屏連接。本系統可在室外環境利用已成熟的4G網絡以及5G進行數據傳輸，依托工業物聯網技術，采用遠距離連接的GPRS技術，與近距離連接的藍牙、RFID等技術，實現數據的無線傳輸。數據采集軟件負責串聯信息化與自動化的橋梁作用，數據最終上傳至云服務器，方便手機端用戶查詢與保存。RFID射頻技術涉及射頻信號的編碼、調制、傳輸、解碼等多個方面,將射頻技術用于自動識別系統中，就構成了射頻識別系統。RFID射頻識別系統主要由RFID標簽、計算機數據處理系統和標簽讀寫器終端組成，如圖2所示。

圖2 RFID射頻識別系統

RFID標簽安裝或粘貼在物品上，并記載詳細的物品信息。拾到丟失物品者將物品放置到失物認領裝置中，標簽讀寫器會產生無線電波，通過無線電波產生電磁場檢測丟失物品的射頻標簽，RFID射頻標簽內含有芯片，芯片可以將電磁場產生的電脈沖信號轉換成它所表示的信息和數據并發送出回應信號，回應信號通過無線電波把信息和數據發送至標簽讀寫器；標簽讀寫器收到電脈沖信號后，將信號轉換成它所表示的信息和數據并檢驗信息的準確度。在這個過程中，標簽讀寫器不斷地反饋、存儲和讀取信息，實現與RFID射頻標簽通信。計算處理系統收到由網絡傳送的標簽讀寫器存儲的數據和信息，最終完成整個RFID射頻識別系統的信號傳輸過程[1-3]。

本系統裝置以電子讀寫器作為信號傳輸中心，以RFID射頻標簽作為能量轉換中心。RFID射頻標簽可以將無線電波能量轉為恒定的電源提供給芯片，芯片讀出和寫入基于通信技術方式形成的包括文字、圖形符號、數字、字母等數據信息，并做出反應，采用無線通信的方式把數據發送至標簽讀寫器；標簽讀寫器傳輸數據，實現整個射頻系統的信號傳輸過程的信息讀寫；最終由計算處理系統完成對標簽讀寫器傳輸的數據信息進行存儲和管控。由于RFID射頻識別系統可以實現隔物傳遞信號，因此射頻標簽安裝在物品的內部和表面均可，安全方便。

RFID射頻識別系統由射頻標簽和RFID讀出裝置等組成。RFID射頻識別系統的信號識別過程為：RFID讀出裝置在一定范圍內發出無線電波形成電磁場，射頻標簽能夠在此范圍內識別到RFID讀出裝置的信號后發出基于通信技術方式形成的包括文字、圖形符號、數字、字母等數據信息。RFID讀出裝置接收并檢測信息的準確度，最終完成整個信息傳輸過程。RFID讀出裝置以STM32為中心，通過功率放大電路、調制電路、功率放大電路、天線、射頻放大電路和解調電路傳輸回至STM32微處理器，STM32與接口電路和外部數據儲存器連接且可以實現互通反饋，工作過程原理圖如圖3所示。

圖3 RFID讀出裝置工作過程

基于RFID的失物自助認領裝置設置有報警系統。報警系統采用STM32單片機收集光子探測器和熱探測器傳輸的信息，識別是否存在人體信號，若存在，則用戶進一步選擇是否存放物品，選擇存放物品之后，通過RFID射頻識別系統將物品信息保存至計算機處理系統中，再根據物品信息識別結果，通過手機APP或微信公眾號發送至丟失物品者的手機中，最終實現自動報警。其中使用到了BISS0001的熱釋電紅外開關，其應用電路圖如圖4所示。

圖4 BISS0001的熱釋電紅外開關應用電路圖

2 軟件設計

基于RFID的失物自助認領裝置根據用戶需求分析來選擇對應的功能軟件系統的整體結構，劃分的功能模塊由信息采集模塊、參數設置模塊、數據傳輸模塊、數據管理模塊、主程序模塊、數據報警模塊組成。通過信息采集用戶的身份認證，然后進行信息匹配與驗證，最后智能控制系統根據匹配結果進行動作。軟件結構由主程序、子程序、中斷處理程序把各部分的程序模塊執行流程連接起來。可以實現程序代碼部分的修改和整體程序的調試，完成了程序的可維護性。系統軟件的功能層次結構圖如圖5所示。

圖5 軟件結構圖

3 手機APP功能設計

將需要的功能都集中到手機APP或微信公眾號中，用戶在手機APP或公眾號中輸入手機號與易丟失物品中的射頻標簽代號進行綁定，這樣以手機APP或微信公眾號推送的方式容易提醒到丟失物品的人，既安全又方便。為滿足用戶方便使用的原則把微信公眾號注冊為服務號可提供專業化的業務服務能力。與訂閱號相比服務號在發消息的時候，用戶手機會像接收微信消息一樣，顯示在用戶的微信聊天列表當中，這樣在發送丟失信息時也會更加顯眼。公眾號功能包括客服咨詢、綁定卡號、套餐選擇以及日常的優惠券推送服務。客服咨詢的應用場景為當發現自己的卡無法綁定，或者其他異常情況可以與客服聯系咨詢。另外，系統中設置了24小時自動回復功能，用于解答用戶的一些常見問題，幫助用戶更好地使用公眾號。一張卡可以由多個微信號進行綁定，為確認綁定人是否為卡的本人，讓用戶提供部分個人信息證明。多個微信號中只有一個主號，主號要綁定個人信息，卡丟失的地址等信息也只會發送給主號，綁定時只需要主號確認既可以通過，也可以監測到有多少人綁定了這張卡。這樣的功能可以增加丟失物品時發送信息的曝光度，使得丟失物品者可以第一時間發現自己的物品丟失并取回。

結語

本系統在STM32微處理上實現嵌入式RFID讀卡控制及過程通信技術，在保證性能的基礎上嚴格控制成本，而且還提升了抗干擾的性能，通過4G或5G網絡將丟卡數據采集并傳送到云端存儲中，通過手機APP完成遺失物品者信息的精準推送，實現丟失物品的自助認領功能。本系統通過分布廣泛的既有網絡來構成終端采集器的部署，這使得它組網簡單、費用低廉、易于維護，具有良好的應用前景。