摘 要：组成一个以EPC和Internet为依托，以RFID技术为纽带的“物联网”(Internet of Things)，利用RFID技术来捕获信息，通过无线数据通信等技术手段将其与开放的网络系统相连，对供应链中各个环节的信息进行自动识别与实时跟踪，从而将庞大的物流世界建成一个高度智能、覆盖全球上所有物品之间、甚至于物品和人之间的实物互联网。本文主要探讨物联网中的RFID技术及其在校园中的应用。
关键词：物联网；RFID技术；校园管理；应用
物联网( Internet of Things，IOT) 是通过各种信息传感设备，如射频识别( Radio Frequency Identification，RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接起来形成一个巨大的网络。进而可以进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理。以下将着手从物联网中的RFID技术及其应用进行分析。
1.物联网概述
物联网理念指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具有“内在智能”的设备如传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等，以及具有“外在使能”（Enabled）的物品如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人或车辆等“智能化物件或动物”、通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通信网络实现互联互通（M2M)、应用大集成。
2.物联网中的RFID技术
2.1自动识别技术与RFID技术
在早期的信息系统中，相当一部分的数据都是通过人工手工采集和处理的，不仅数据量十分庞大，劳动强度过高，而且人为的失误很多，生产和决策的效率都比较低，也无法实现实时处理。因此，人们研究和发展了各种各样的自动识别技术，将产业工人从繁重而且准确度不高的手工劳动中解放出来，为正确地总结和决策制订提供了良好的参考依据。根据自动识别技术的特点，我们可以给出自动识别技术的基本概念。自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的互动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续操作的一种技术。一个完整的自动识别系统包括前端设备、应用程序接口(或中间件)和应用系统软件。前端设备完成数据的采集工作，应用系统软件对采集的数据进行处理，而应用程序接口(或中间件)则提供自动识别技术和应用系统软件之间的通信接口，将前端设备采集的数据转换成后端软件系统可以识别和利用的信息，并进行数据传递。图1给出了典型的自动识别系统模型。
RFID(射频识别)技术是一种无线自动识别技术，又称为电子标签技术，是自动识别技术的一种创新。RFID技术具有众多优点，广泛应用于交通、物流、安全和防伪等领域，其很多应用是作为条形码等识别技术的升级换代产品。下面简述RFID的基本原理、分类以及典型应用。
2.2物联网与RFID技术
物联网技术中较重要的是将实体拟人化的信息自动识别技术。一般能够用于信息自动采集的方法有多种，不同识别技术的原理和使用范围不同。物联网环境下的信息自动识别一般可以通过 RFID 技术、无线传感技术、全球定位系统以及激光扫描技术等实现。下面分析适应物联网环境下大规模的信息自动采集的RFID技术。一个典型的RFID系统包括读写器、标签和后端应用系统。以下分别对这几个部分和射频通信原理进行介绍。
2.2.1读写器
在RFID系统中，读写器是核心部件，起到了举足轻重的作用。作为连接后端系统和前端标签的主要通道，读写器主要完成了以下功能：①读写器和标签之间的通信功能。在规定的技术条件和标准下，读写器与标签之间可以通过天线进行通信。②读写器和计算机之间可以通过标准接口(如RS232、TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，传输控制协议、网际协议)、USB(Universal Serial BUS，通用串行总线)等)进行通信。有的读写器还可以通过标准接口与计算机网络连接，并提供如下信息以实现多个读写器在网络中运行，即本读写器的识别码、读出标签的时间和信息。③能够在有效读写区域内实现多标签的同时识读，具备防碰撞的功能。④能够进行固定和移动标签的识读。⑤能够校验读写过程中的错误信息。⑥对于有源标签，往往能够识别与电池相关的信息，如电量等。对于RFID应用系统，读写器和标签的行为一般由后端应用系统控制来完成。通常将后端应用程序与读写器之间的通信信道称为后向通道，而将读写器和标签之间的通信信道称为前向信道。在后向通道中，应用系统作为主动方向读写器发出若干命令，获取应用所需的数据，而读写器作为从动方做出回应，建立与标签之间的通信。在前向信道中，读写器又作为主动方触发标签，并对所触发的标签进行认证、数据读取等，进而读写器将获得的标签数据作为回应传给应用系统(有源标签也可以作为主动方与读写器通信)。由此可以看到，读写器的基本作用就是作为连接前向信道和后向信道的核心数据交换环节，将标签中所含的信息传递给后端应用系统，从这个角度来看，读写器可以被看作是一种数据采集设备。
2.2.2标签
射频标签即RFID标签(也称为电子标签、射频卡等)，有源标签除了没有与计算机接口电路外，有点类似读写器，其本身就是终端机具，以下主要讨论无源标签，它是指由IC芯片和微型天线组成的超小型的小标签。标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，标签附着在待识别物体的表面。存储在芯片中的数据，可以由读写器通过电磁波以非接触的方式读取，并通过读写器的处理器进行信息的解读，并可以进行修改和管理。按照一般的说法，RFID标签是一种非接触式的自动识别技术，可以理解为目前使用的条形码的无线版本。无源标签十分方便于大规模生产，并能够做到日常免去维护的麻烦，因此，RFID标签的应用将给零售、物流及身份识别、防伪等产业带来革命性的变化。RFID射频系统工作时，读写器发出查询信号，标签收到该信号后，将一部分整流为直流电源提供无源标签内的电路工作，另一部分能量信号将电子标签内保存的数据信息调制后返回读写器。读写器接收反射回的已调信号，从中提取信息。在系统工作的过程中，读写器发出的信号和接收反射回来的已调信号是同时进行的，但反射信号的强度比发射信号要弱得多。标签是物品身份及属性的信息载体，是一个可以通过无线通信的、随时读写的“条形码”
，加上标签的其它优点(如数据存储量相对较大，数据安全性较高，可以多标签同时识读等)，使得RFID的应用前景十分广阔。
2.2.3编码、调制和解调
在射频通信系统中，编码、调制与解调是通信的核心过程。一般的通信系统都具有以下的通信模型：信源的作用是把各种可能的消息转换成原始电信号，即编码。为了使这个原始信号适合在信道中传输，由发送设备对原始信号进行变换，即调制。信道是信号传输的通道。在接收端，接收设备的功能与发送设备的功能相反，它能够从接收信号中恢复出相应的原始信号，即解调；同时接收端将复原的原始信号转换成相应的消息，即解码。
信号编码的作用是对要传输的信息进行编码，以便传输信号能够尽可能地与信道相匹配，防止信息干扰或者发生碰撞。调制器用于改变高频载波信号，即使得载波信号的振幅、频率或相位与调制的基带信号相关。射频识别系统的信道传输介质为电磁场和电磁波。解调器的作用是解调获取基带信号。信号解码的作用则是对从解调器传来的基带信号进行解码，恢复成原来的信息，并识别和纠正传输中的错误。
2.2.4 RFID空中接口协议
在RFID射频部分，数据是由无线信道传输的，电子标签和读写器之间通过相应的空中接口协议才能进行相互通信。空中接口协议定义了读写器与标签之间进行命令和数据双向交换的机制(包括编解码方式、调制解调方式等)。因此，空中接口标准决定了RFID射频部分的信道模型，在RFID系统中举足轻重，它将直接决定系统传输和识别的可靠性和有效性。
3.物联网在校园中的应用
目前，国内外高校、企业开展了无限传感网络的研究，这些都为技术进一步发展奠定基础，而基于物联网技术到底能为用户提供哪些独特的服务，才是物联网最终是否能广泛应用的关键。
3.1智能图书馆
RFID 射频识别技术，RFID 具有无线传输和大容量数据储存的能力，提高图书馆及档案馆管理的效率。RFID实现：①简化借还书手续。图书馆在处理读者借还书过程中都要扫描条形码还需做磁及消磁，以 RFID 卷标取代条形码、磁条，可以一次性读取数据资料，减少读者的等待时间，提升馆员业务速度；②便于定位错架的图书。利用 RFID无线电波感应技术，及时发现错架的图书，便于读者寻找，便于馆员整架工作；③降低盘点工作量。图书馆盘点的方式是将每本书从架上取出，这样费时费力效率低，通过 RFID 以无线电波传送信息，一次性获取数个 RFID 卷标数据，提高盘点工作效率；④实现读者自助借还书。图书馆构建自助借还设备，读者可自行办理图书的借还，不再受图书馆工作时间限制。应用校园物联网技术实现移动图书馆，建立以网站形式提供面向移动设备的无线访问服务，移动设备终端通过附带的 RFID 读写器，获得所需文字、图片、音像的 EPC 编码，便可阅读相关信息。
3.2 智能安全管理
主要措施是借助无线数据通信等技术对信息进行收集，处理并发送给用户。表现在学生日常安全管理工作中，就是把相关感应器和识别设备置放在学生活动的相关区域，比如图书馆、食堂，教室，寝室和一些不安全区域，一旦学生进入或者离开，手机就会发出相应信息提示或者警告。通过“物联网”，学生工作者可以随时掌握学生的准确位置和其他情况。极大地起到预防不安全事故的发生。学校可以在教室、走廊、大楼入口处、寝室门口、图书馆和顶楼等地点架设RFID读取器，每个学生配戴RFID标签。例如当学生到危险区域（如楼顶），通过RFID读取器，向学生本人发出危险提示，同时发出警报信息通知相关人员做即时处理，预防和阻止不安全事故发生。
参考文献：
[1]甘琳. RFID技术在图书馆的创新应用[J]. 图书馆论坛，2007(6)，21.
[2]吴仕云. 物联网概念对校园信息化发展的启示[J]. 信息与电脑，2011(2).
[3] International Telecommunication Union. The Internet of things [R]. ITU Report，2005.
