基于RFID的自动防盗报警系统

朱洪浪 谭浩 曾陈萍 何乾龙 秦瑞

摘  要：针对传统防盗报警系统成本高、难操作、应用场景单一的问题，文章首先采用RFID识别技术对物品进行标识，然后在PC应用软件上对物品进行数据对比，再通过ESP8266芯片建立与PC端的STA+微信配网/AP链接模式，最后实现了自动识别、无线报警、防盗的功能，该自动防盗报警系统具有断网可工作、应用场景灵活、安全系数高、非接触自动识别的特点。

关键词：RFID;Wi-Fi;防盗报警

中图分类号：TP277      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）17-0050-03

Abstract：Aiming at the problems of high cost，difficult operation and single application scenario of traditional anti-theft alarm system，this paper firstly uses RFID identification technology to identify the items，then compares the data of the items on the PC application software，and then establishes the STA + WeChat distribution network/AP link mode with the PC terminal through ESP8266 chip，and finally realizes the functions of automatic identification，wireless alarm and anti-theft. The anti-theft alarm system has the characteristics of open network，flexible application scene，high safety factor and non-contact automatic identification.

Keywords：RFID;Wi-Fi;anti-theft alarm

0  引  言

随着经济迅速发展，人们的生活质量不断提升，购买力随之逐渐提升，身边贵重物品也多了，因此对物品的安全性也越来越重视。传统防盗报警系统成本高、难操作、应用场景单一。如毛礼建[1]等人针对人流大的公共场所物品安全问题，设计了一款基于RFID技术的实时防盗监控系统，但是该系统中手持阅读器的成本较高，且当网络不畅通时，该系统也无法进行有效的报警。颜谦和[2]等人针对仓储管理问题，采用RFID技术设计了一款短距离无线寻物系统，该系统旨在提高仓储管理效率。常正平[3]等人基于RFID技术设计了一款适用于医院用的婴幼儿防盗管理系统，该系统可有效防止婴幼儿被盗。陈瑞祥[4]等人采用RFID技术，针对高校贵重物品被盗情形，设计了一款适用于校园的防盗系统。上述研究人员设计的防盗系统均针对某一特定场景开发，且受网络覆盖的限制，使得其应用范围受到限制。

为了克服上述系统场景受限、网络覆盖限制等缺点，本设计基于RFID技术和Wi-Fi技术开发了一种可适用于校园、商场、实验室等多场景使用的自动防盗报警系统，该系统采用M100阅读器，内部含8位8051MCU，并且可同時稳定识别50张电子标签，有效识别距离可达3 m，工作频率840 MHz～960 MHz。通过该系统中报警模块与Wi-Fi模块链接模式的调整，能实现断网工作，提高了防盗安全系数。

2  RFID工作原理及优势

2.1  RFID工作原理

如图1所示，RFID由阅读器、电子标签和PC管理系统组成。其中阅读器是用来读写电子标签的设备;电子标签是唯一电子编码，供用户写入数据，主要用于物品标识;PC管理系统可实现电子标签数据写入、修改、删除、增加等功能。

RFID工作原理：阅读器发送无线电磁波射频能量，射频能量的范围即为阅读器有效识别范围。电子标签通过阅读器发出的射频能量驱动自身的内部电路，将标签内部的数据通过标签天线发送出去。阅读器天线按顺序接收标签天线发送的电子标签内部数据，依次解读标签数据，再将解读后的标签数据发送给PC管理系统，在PC管理系统中与数据表单进行逐一对比，实现对每个物品准确稳定的识别。最后通过Wi-Fi模块可与报警模块进行通信，实现自动防盗报警功能。

2.2  RFID优势

RFID的主要优势包括：能对较大范围内的多个标识物品进行识别;抵抗恶劣环境的能力强;标签数据可动态更新，数据内容不易被随意更改，安全性高;标签可回收多次重复使用;在障碍物非金属且不导电情况下，能够实现穿透障碍物读取电子标签数据。

3  防盗报警系统

本防盗报警系统工作原理如图2所示，该系统中包括物品标签、阅读器、PC管理系统、通信链接、报警。将需要防盗的所有物品贴上RFID电子标签，并对该电子标签进行物品信息录入，即对完成物品的电子编码，以方便后续实现识别功能、监控功能、防盗报警功能。

3.1  阅读器

基于RFID的自动防盗报警系统中的阅读器，采用超高频（UHF）读写模块，该读写模块在1 s内能同时稳定识别50张电子标签，有效读写距离2 m～3 m，通信波特率115 200 bps，稳定工作电压DC3.5 V～5 V，工作频率840 MHz～960 MHz。用户可根据自己的需求、防盗应用场景的不同，在PC应用软件上自由设置读写距离、通信波特率等。

3.2  应用软件

基于RFID的自动防盗报警系统中的PC应用软件是基于C#语言编写的桌面应用软件。当阅读器连接到PC端后，用户可以在PC应用软件的手动识别界面，对防盗物品电子标签进行读写操作，一次性可写入32字节的数据信息。在PC应用软件的自动识别界面，设置了AUTO按钮控制阅读器自动识别开启，当在自动识别开启状态下再次点击此按钮，则会关闭阅读器的自动识别功能;SET按钮可设置、录入、修改、增加、删减需要防盗物品的数据信息，并将此信息存储到PC应用软件的数据表单中;STOP按钮可实现暂停报警的功能。同时物品标签数据和标签防盗报警数据可在PC应用软件界面直观显示出来。当被盗物品靠近阅读器时，阅读器识别到被盗物品标签数据，PC应用软件立即将该数据与数据表单中的防盗物品数据进行比对，如结果一致则发现物品被盗，立即向用户发出报警指令;如不一致则物品未被盗取，不进行报警处理。

3.3  报警指令

本系统Wi-Fi模块采用ESP8266为核心，外加USB—TTL、串口下载电路来实现对被盗物品报警指令的传输。ESP8266具有集成度高、稳定性强、精度高的特点，可在温度高的情况下持续工作，具有很强的工作适应性。其工作电压在5 V，支持USB供电，具有4Pin OLED、DHT11的扩展接口，不仅仅能和PC进行通信，也可以和云服务器进行通信，支持百度云、阿里云、腾讯云等。ESP8266与PC之间可以建立STA+微信配网通信链接模式，也可以建立AP模式进行通信链接。其中STA+微信配网通信链接模式为：ESP8266模块在上电后扫描工作覆盖区域的Wi-Fi热点，若ESP8266模块扫描到有Wi-Fi热点，则直接将ESP8266模块与PC连接到同一个Wi-Fi热点上，否则通过手机连接某一个Wi-Fi热点，然后在微信配网小程序中将Wi-Fi热点名称和Wi-Fi热点密码信息发送给ESP8266模块，以此来实现ESP8266模块的微信配网功能。AP模式：ESP8266模块上电后，PC将自动连接到ESP8266模块自主创建的热点，实现无Wi-Fi热点网络通信的断网工作模式。

当基于RFID的自动防盗报警系统中PC应用软件发现有物品被盗时，则会自动选择STA+微信配网通信链接模式或者AP模式与ESP8266模块建立有效通信，将需要发出的报警指令发出;随后ESP8266模块在接收到PC应用软件发出的报警指令后，将自身的GPIO5口电平拉高，控制蜂鸣器发出警报声，同时点亮LED1灯，实现自动防盗报警系统的声光报警，达到提醒用户有物品被盗的目的。

4  系统测试

基于RFID的自动防盗报警系统运行流程如图3所示，该自动防盗报警系统在出入口设置RFID阅读器，工作的磁场范围可设置为2 m～3 m。

当有电子标签标识的物品被人恶意带走后，其经过出入口的阅读器附近时，阅读器自动检测磁场范围内电子标签数据，将检测到的电子標签数据结果传到PC端;PC端的PC应用软件将此数据与数据表单中的数据进行一一对比，结果一致则物品被盗，PC应用软件会向ESP8266模块发送报警信息;ESP8266模块根据接收到的报警指令，触发声光报警，以提醒用户自身物品被盗。如果结果不一致，则PC应用软件不需要发出报警指令，阅读器继续监控磁场范围内是否有电子标签数据，如果有，则发送给PC应用软件，PC应用软件将接收到的数据与数据表单中的数据进行一一对比，根据比对结果进行处理，并重复此过程，达到自动防盗报警功能。

5  结  论

本文通过对比传统意义上的防盗报警系统，使用RFID射频识别技术、Wi-Fi技术、PC桌面应用软件，设计了一款安装方便、操作简单、应用范围广泛的自动防盗报警系统，该系统具有高效性、及时性的特点，适用于多种防盗场景。目前已有单片机和阅读器之间实现RFID自动识别的相关研究，而本系统实现了PC与阅读器之间自动识别，PC与报警模块断网可工作，以及桌面应用软件可让用户选定应用场景，使得该自动防盗报警系统具有更广阔的应用场景。

参考文献：

[1] 毛礼建，刘参，董天骄，等.基于RFID的实时防盗系统设计 [J].计算机技术与发展，2015，25（5）：123-126.

[2] 颜谦和，颜珍平.基于RFID的短距离无线寻物系统的研究 [J].电子设计工程，2020，28（2）：44-47.

[3] 常正平，王忠，陈和恒，等.基于RFID技术的婴幼儿防盗管理系统设计 [J].测控技术，2015，34（4）：32-35.

[4] 陈瑞祥，王亚芳，葛明杰，等.基于RFID和GPRS的校园防盗系统的设计与实现 [J].自动化与仪表，2013，28（9）：54-57.

作者简介：朱洪浪（1991—），男，汉族，四川达州人，专任教师，助教，硕士研究生，研究方向：物联网、智能结构及控制。