射频技术在物联网中的应用研究
王祝 李小勇
摘要：近几年，随着科学技术的突破，网络技术得到了飞速的发展。非接触式传感技术是当前网络技术中的一种新型技术，其在物联网中得到了广泛的应用。借助计算机的网络可以有效地实现信息的交换和共享，并且采用射频技术可以借助物联网这个平台对各种物品进行有效地管理。文章从RFID技术和物联网概述入手，就RFID技术在物联网中的应用进行了探究。
关键词：物联网；射频技术；电子标签
物联网实际上就是以互联网技术和计算机技术等技术为基础，并借助RFID和无线数据通信技术而处理、监控和管理各种事物的网络体系。在物联网中，不再需要借助人员的参与即可完成物品和商品等的管理，这大大提高了物品管理的效率。
1 RFID技术概述
1.1 RFID系统结构
RFID实际上也被称为电子标签，是当前应用中一种新型的非接触自动识别技术。由于RFID技术不受物理基础和人为因素的影响，所以其对于计算机的发展和建立具有重要的意义。RFID技术具有操作简便、多目标自动识别、可以侦测高速运动物体和受环境氛围限制小等优点。RFID技术实际上就是在无线电和芯片技术的基础上发展起来的一种技术，其系统主要包括电子标签、天线和阅读器等多种结构部分。其中电子标签实际上就是人们常听到的射频标签，其主要是将射频电路和逻辑电路装设到系统标签中，并且随着当前技术的快速发展，集成电路技术水平不断提高，所以应用于RFID系统结构中电子标签内部的电路芯片的体积越来越小，但是功能却越来越强大。
另外，询问器实际上就是所谓的阅读器，其是借助RFID协议来对电子标签进行通信操作。在标签出现在磁场中时，就开始接收相应的射频信号，而这些信号的发生源则是阅读器（询问器），而在芯片中所储存的各种信息大都是借助磁场中的感应电流所产生的电能量。在阅读器（询问器）读取和解码相关传递的信息后，就需要将所需的各种信息运送到中央系统中来进行，而就该RFID系统的具体框架图而言如图1所示。
1.2 RFID技术类型
RFID技术系统根据频率的不同，可以将其分为3种主要的类型，即：低频系统、中频系统和高频系统。其中低频系统的频率范围为100-500kHz，并且该系统的标签特点为成本低、形状多样，而其自身也有一定的缺陷，即：只能保存较少的数据量，阅读距离比较短，不理想的阅读速率，缺乏有效、稳定的阅读方向等，所以低频率系统技术主要适用于那些要求不高的环境中，比如门禁系统等；中频系统的频率范围为10-15MHz，与低频系统而言，中频RFID系统加快了中等阅读速率，增加了其标签内信息的储存量，并且也增加了阅读的间距，但是它也具有一定的缺点，比如标签和阅读器成本高，方向性不足以及阅读天线比较强等，所以中型频率系统主要适用于门禁系统和智能卡；而高频系统标签的形状则是软衬底，与其它两种频率系统类型相比，高频系统大大增加了电子标签内可以储存信息的数量，且具有传输速率远和阅读速度快等特点，高频系统则主要应用在监视或者车皮系统和零售系统中。
1.3 RFID系统中标签的类型
RFID系统结构中的标签主要包括2种类型，即：主动式标签和被动式标签。其中主动式标签主要是将电源模块集中到了标签内部；而被动式标签的外观比较灵活多变，并且价格比较低廉，其主要借助耦合的方式来将阅读器（询问器）所提供的电源传递给标签中的芯片中。
2 物联网概述
2.1 物联网的含义和特征
物联网是在互联网和计算机基础上产生的一种新型信息技术。而就物联网具体的工作原理而言，为了更好地获取相关信息，则需要借助RFID技术和传感设备，按照信息传输的相关协议约定来进行，而由于网络组织规模的范围比较大，所以可以有效地监控和处理各种智能数据信息。以先进的计算机和互联网技术为依托，对各种待交换和处理的信息和数据进行监控和处理，以便快捷、准确、及时的传递有关的信息、数据或者进行智能处理，从而可以实现数据的合理传递和交易，这充分凸显了物联网的典型特征。
2.2 物联网的层级结构
物联网实际上主要包括4层结构，即：整合应用层、信息运行层、采集信息采集和传输信息层。其中整合应用层主要是用来对实际的信息问题进行处理的层次，可以为问题的处理和决策提供依据；信息运行层则是对于待处理信息的进一步分析和处理，并且可以借助信息平台来对各种信息进行分类管理；信息传输层则主要是合理运用传感器来对所收集到的各种信息进行传递和整合；而信息采集层则是手机各种相关信息和数据，借助科学、先进的技术方法来合理标出各种相关信息和数据，以相关的系统来对这些信息和数据进行标准化的转化处理。另外，在对该分层结构进行分析的时候，收集和处理信息是分析的关键。在RFID技术应用后，可以对待处理物体进行有效地识别和自动处理后，数据信息的处理就会获取成功。
3 RFID技术在物联网中的应用
3.1 系统组成
标签、阅读器以及天线是构成射频识别系统的主要组成部分。在阅读器发射射频信号后，位于磁场中的标签可以接收其传递过来的能力和信息，并且可以进行与阅读器之间的通信工作。而那些储存在标签中的信息被阅读器提取之后会先经过编码，然后才可以将其传递给管理系统，并进行仔细地信息处理。下面就这3部分的详细内容进行阐述：
（1）天线。天线的功能就是确保标签与读写器之间的无线通信可以传递相关的射频信号，其主要包括无源天线、有源天线、手持式天线和固定式天线等。在实际的系统中，天线的尺寸和波长是相同的，所以天线的形状和位置对于数据传输也具有重要的作用，所以天线的安装和设计均具有较高的技术含量。
（2）阅读器。RFID阅读器主要用于体现在目标物体的识别之上。为了确保目标物体识别的准确性，就需要详细读取和识别电子标签的内存数据。借助射频信号和偶和作用，阅读器和电子标签之间的传输信息可以实现无接触的问题，其主要工作原理为：主机读/写命令可以借助电子标签来进行，并且可以给传送电子标签数据做好加密处理，并将电子标签返回到主机的数据处理中。读写器的一个最主要特点就是其具有较大的收发范围，但是其具有较高的成本而制约了读写器对RFID系统的制约，同时这也预示着阅读器的发展逐渐趋向于小规模、便捷性和低成本等。
（3）标签。为了将目标物体转化为智能物体，可以借助贴标签方式来处理，同时可以便于监控和跟踪，所以这也是射频卡被称为电子标签的根本原因。RFIDN统的数据载体实际上就是电子标签，其主要由芯片和相关偶合元件所共同构成。另外，阅读器和电子标签之间的通信可以借助天线的连接来加以实现，从而及时输入和独处标签的数据和识别码。为了更好地保护电子标签，使其免受损坏，相关设计人员需要结合标签的形状来合理设计，同时还需要确保其具有较小的体积、较长的使用寿命以及较高的物体目标追踪效率等特点。根据电子标签自身频率的不同，可以将其分为低频、高频、超高频和微波几种类型；也可以根据标签内部是否装有电池而分为有源系统和无源系统。
3.2 实际应用
RFID技术应用的范围比较广，其被广泛应用于安全防伪、物流管理和收费系统等应用中。下面以高速公路收费系统为例，究RFID技术的应用进行了探究。
RFID技术在高速公路自动收费系统中的应用主要是将射频卡装设在车内，将天线设立在公路的沿线，并且结合现代信息技术和电子技术，从而借助天线和电子标签来进行相关数据的传输，以及识别相关车辆收费数据和信息，进而收取相应的车辆费用。在高速公路自动收费系统中合理引入射频技术，可以有利于增强经济效益，降低人工成本，所以可以大大缓解高速公路交通堵塞状况，同时也可以提高车辆通过率。另外，RFID技术还可以用于门禁系统中，比如门禁系统的门卡、出入证、停车卡和电子护照等；或者将RFID技术运用于公交系统卡中，以达到节约成本，提高操作便捷性以及公交运营效率的目的。
总之，随着科学技术和信息技术的迅猛发展，物联网技术得到了快速的发展。在物联网中，商品或物品的交流可以借助物联网系统平台来进行，而无需实体人员的参与，所以有利于提高工作的效率。因此，在实际的物联网应用中，需要合理分析和应用射频技术，从而确保射频技术在物联网中应用的科学性和合理性。
