NFC前景分析及其在农业物联网中的应用实现

赵伟

摘要：本文对NFC的技术特点进行了分析，并与多种方式进行了对比，突出了NFC在某些领域的应用优势，从而对NFC近场通信在各大领域应用前景进行了分析，最后结合RFID技术，提出了一种适应于农业物联网农产品安全溯源的综合型解决方案，高效实用。

关键词：NFC；RFID；NFC-SIM；农业物联网

一、前言

NFC（Near Field Communication），即近场通讯，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在10cm内交换数据。与RFID射频识别技术相比，可读可写双向传输、能直接集成为NFC-SIM卡置于手机内部，使用范围广泛。与Bluetooth相比，配对等操作简单快速，而与红外技术相比，NFC数据传输速度更快，且能耗低、安全性高，还可断电识别。相对于条形码/二维码，识别速度更快、存储信息类型多样化。目前NFC的主要推动力来自移动运营商对NFC支付的商业化，然而随着NFC-SIM卡的推广，更多领域的需求随之体现，如安防认证、物联网终端应用等等，本文就NFC的技术特点对其在各领域的前景进行了分析，并结合RFID技术，对农业物联网的农产品溯源问题提出了一种高效实用的解决方案。由此可见，NFC的目标并非是完全取代Bluetooth、Wi-Fi等其它无线技术，而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。

二、NFC基本原理

NFC由非接触式射频识别（RFID）及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。NFC-SIM卡装在手机上，能够实现小额电子支付，读取其它NFC标签或设备的信息。NFC的短距离交互传输的特点，简化了设备之间的认证识别过程，可快捷地进行无线连接、实现数据交换，逐渐演变成一种短距离无线通信技术。

支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下，启动 NFC发起设备（主设备），在整个通信过程中提供射频场（RF-field），传输速度可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种，将数据发送到另一设备。另一设备称为NFC目标设备（从设备），采用负载调制（load modulation）技术，以相同的速度将数据传回发起设备。NFC-SIM卡【2】是通过采用SIM卡中的C6引脚与NFC控制芯片进行单线连接（SWP方案）的射频IC卡，具备TAG能力的NFC手机内置了该种SIM卡。

三、NFC在农业物联网中的应用

基于NFC的技术特点及优势，其应用领域在不断的被发现，在农业物联网领域，RFID与NFC手机的组合，正逐步延伸RFID标签与阅读器的组合的部分功能，尤其在贴近公众生活的农产品安全溯源【4】的功能实现上。在农业物联网领域，如农产品入库、流转、运输等流通场景，超高频RFID与超高频阅读器的组合，能够很好的应对物流的需求，保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据。而在农产品封装成小包装，直接上架面对消费者时，采用高频RFID与NFC手机的组合，能够使普通消费者，通过NFC手机，轻便的查询出农产品的源头。RFID标签有LF、HF、UHF频率之分，NFC手机对应使用的只是HF频率（13.56MHZ）。

3.1基于RFID与NFC的农产品溯源的解决方案

农产品溯源系统【5】是追踪农产品（包括食品、饲料等）进入市场各个阶段（从生产到流通的全过程）的系统，有助于质量控制和食品安全。以有机大米为例，从生产加工、仓库中转、市场销售3个环节，结合农业物联网的功能，阐明农产品溯源的解决方案，图3为溯源方案框图。

在生产加工阶段，实时记录田间的环境信息（例如温度、湿度、光照、土壤湿度等），通过无线网关发送到远程的服务器，为农产品溯源提供源头信息；在加工阶段，农产品的溯源标签RFID（超高频）加到农产品的包装袋上。在中转运输过程中，仓库通过扫描RFID标签，记录农产品的出发地和目的地，最大限度保障农产品运输环节的安全性。在销售上柜阶段，消费者可通过NFC手机近距离阅读高频RFID标签，从而读取有机大米的整个生产销售流程。农产品的存储、流通、加工、批发和零售各个环节采集到的数据上传到农产品溯源信息中心后，最终通过NFC手机传达到消费者手中，从而确保消费者对产品信息的深度了解。

图3 基于RFID与NFC的农产品溯源方案框图

3.2 NFC手机客户端的编程实现

解决方案的主要由三部分构成：RFID信息采集录入端、溯源信息中心服务器端和NFC手机客户端。NFC手机客户端在读取农产品外包装袋上的高频RFID信息后，通过移动通信网络上传信息。本文着重介绍Android手机端NFC信息的读取与存储过程的实现，与中心服务器端的上传下载过程，和其它数据无明显差异。从Android2.3.3起，Android NFC API在该版本中得到全面支持，开放了 NFC读/写功能，允许应用程序读取和写入使用任何标准的NFC标签/RFID（13.56MHZ）标签。

当Android 设备扫描到一个tag，一个tag对象将被创建并且封装到一个Intent里，NFC 发布系统用 startActivity把该Intent 发送到注册了接受该种 Intent 的 activity 里。下面的方法处理 TAG_DISCOVERED intent 并且使用迭代器来获得包含在 NDEF tag 负载的数据：

NdefMessage[] getNdefMessages（Intent intent）{

NdefMessage[] msgs = null；

String action = intent.getAction（）；

if（NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED.equals（action））{

Parcelable[] rawMsgs =intent.getParcelableArrayExtra（NfcAdapter.EXTRA

_NDEF_MESSAGES）；

if（rawMsgs ！= null）{

msgs = new NdefMessage[rawMsgs.length]；

for（int i = 0； i < rawMsgs.length； i++）{

msgs[i] =（NdefMessage）rawMsgs[i]；}

}}}

得到msgs 后，通过接口SQLiteDatabase访问SQLite数据库，再通过移动网络完成Android平台与溯源中心服务器的数据交换过程。

参考文献：

[1] 林龙等.基于NFC技术的标签模式设计[J].微处理机，2013（6）：31-36.

[2] 韩丽英，陈绍强.近距离通信的SWP方案及在SIM卡中的实现方法[J].单片机与嵌入式系统应用，2010（03）：31-34.

[3] 陈扬扬，宓永迪.二维码与RFID和NFC技术在图书馆中的应用[J].科技情报开发与经济，2013（5）：46-48.

[4] 赵金燕，陶琳丽等.基于RFID技术的动物食品安全可溯源系统研究[J].云南农业大学学报，2008（4）：528-531.