射频识别技术的“物联网+试验管理”模型的建立

深圳供电局有限公司 辛 拓 李 飞 陈法池

近些年来随着信息化进程的加快，物联网得以快速发展，且成为我国政府大力发展和重视的一个行业。物联网将互联网、物品有机结合在一起，实现了物与物之间的网络连接，对当前形式的互联网进行了升级。在物联网中射频识别射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、GPS技术、激光探测器等众多技术都得到了广泛应用，这些技术主要实现了对物联网中各种信息的采集、传送，并实现了对相关信息的定位、跟踪、识别等。而物联网要想实现这些还需要用到传感器网。为了更好的发展物联网，我国上世纪末就有专业机构开始对传感器网进行了研究，且传感器网被列入我国中长期发展规划进程中。

1 国内外研究现状和发展

1.1 试验管理方案现状分析

随着信息系统的不断发展，大型分布式信息系统得到广泛应用，而随着信息化进程的进一步加快和扩展，演示验证技术也得到了快速发展，并成为各种信息系统研发中经常采用的技术之一。在大型分布式信息系统中演示验证技术应用较为广泛，是较高层次的技术集成，这一技术应用的目的是对大型分布式系统的可行性进行验证，为系统研发提供可行性基础。演示验证技术的应用，可有效的对大型分布式信息系统中存在的问题进行尽早发现，以便及时对系统进行改进，充分满足实际需要。

随着信息系统应用日益广泛，越来越多的大型信息系统开始被研发，而这些大型信息系统中演示验证技术则是必不可少的一个主要技术，而随着信息系统研发难度的加大，演示验证技术管理也存在一定问题，同时也增加了系统研发成本，因此如何在多种信息系统中设计出具有通用性的演示管理系统是当前大型信息系统研发过程中面临的主要问题。

1.2 其他识别技术及其应用

近距离无线通信技术(NFC)。是飞利浦、索尼两个知名公司共同研发的一种识别技术，研发以来在各类移动设备、电子产品等领域中得到了广泛应用。NFC简单、易操作，用户通过NFC实现的信息交换是较为直观、快捷的。但在实际应用中NFC传输范围相对较小。一般传输范围多在几米以上，甚至能达到几十米的范围，但无法和RFID相比。在NFC中为减少能耗的消耗特地采用了信号衰减技术，而使用了信息衰减技术的NFC传输距离较近，基于此NFC应用过程中主要以消费类的产品设备为主，适合近距离传输的应用如手机支付等。而RFID由于其传输范围相对较广，一般在物流跟踪等领域中应用较多[1]。

蓝牙也是一个近距离通信解决方案。目前市面上流行的主要是蓝牙2.1和蓝牙4.0，蓝牙4.0包含低功 耗 模 式（Bluetooth Low Energy，BLE）。蓝牙的发展和物联网的发展有着十分密切的联系。目前最新的蓝牙版本4.2传输速度高达1Mbps，支持Ipv6网络，此外其隐私功能更为强大。目前智能家居中对蓝牙应用较多，目前这一领域中所采用的蓝牙技术中即使没有网络也能实现设备间的信息传输，解决了智能家居在没有网络的环境中信息传输需求[2-3]。

1.3 RFID优势及存在问题

RFID中主要组成有应答器、应用系统、阅读器等。应答器主要作用是为物品信息提供存储，根据供电方式的不同可分为需要安装电池的主动式模式与不需要安装电池的被动式模式；阅读器主要作用是对应答器中存储的信息进行读取，且在阅读器中设置了天线，通过天线发出的信号可实现和应答器间的通信，而阅读器根据阅读方式不同可分为手持阅读器、固定式阅读器；应用系统作用是负责接收阅读器传递过来的信息，并对相关信息进行识别、解析、记录，了解相关信息其活动是否正常[4]。

RFID在试验管理中具有的优势更加明显，即在试验管理中作用时除能存储更多的信息、信息传输速度较快外，还能实现对系统信息试验的透明化监控，并对多种电子标签进行识别，而不是像其他识别技术一样只能识别一种标签。因此和其他识别技术相比优势更大[5]。虽然RFID应用中具有很多其他识别技术所没有的优势和优点，但在进行标准化过程中依然存在一些问题。

这些问题主要有：目前在RFID中现行的标准只是对相关软硬件进行规范的，并不具备良好的可扩展性、加密性，因此无法重复满足后续发展及安全问题；目前具有的标准体系虽然能够规范RFID应用，但从整体看现行标准识别效率较低，且无法为用户隐私提供充分的保障；目前应用过程中主要以超高频RFID应用为主，且又以供应链管理为主要发展方向，因此针对供应链管理的应用标准应进行完善，以充分满足供应链管理需要。

但随着电子行业的工艺不断进步以及RFID相关应用的完善，使这种技术在试验管理中得到了独特的应用优势。作为试验管理中最为关键的临床药物管理，RFID的使用已得到广泛认可。在临床药品管理中，RFID主要在药品防伪、防盗等领域中的应用较多，而药物临床试验中，被试验药品的管理、使用是否恰当直接影响到最终的试验结果，因此RFID在临床药品试验中占据着十分重要的地位[6]。

2 射频识别技术+试验管理模型构建

当前试验管理中涉及到大量数据，目前这些信息大多采用人工录入到系统，这样增加了员工的工作强度同时数据管理也存在错误登记。为此本文建立试验管理+射频识别技术模型用于试验管理。在该系统中射频标签是唯一的电子码，包含管理系统相关信息的参数，如管理系统中设备编号、使用日期、名称、型号等。一旦管理系统中的设备启用时读写器存储设备信息，此后将数据传输到上位机上最终存储在管理系统中的数据库上，这样使得管理变得智能化。

2.1 硬件设计

RFID系统。文章在研究过程中采用PR9200超高频RFID读写模块，其在对电子标签相关信息数据进行检测时主要通过无线电信号实现，并以此为基础将相关信息反馈到ARM板中。读写模块中主要包括读写模块、无线、衔接底座，在其共同协作下实现了读写模块的功能。其中读写模块主要采用PR9200芯片，作用是对相关信息进行检测，无线则是信号接收者，衔接底座则实现了无线和读写模块的衔接。

读写器软件设计。读写器上电后会进行初始化，而一旦进入到初始化状态后读写器就会对其中的指令如是否要下载IAP进行检测。如需下载IAP则会自动进行更新系统，并对Q值进行修改和设置。若没有需要下载的则Q值将不会发生改变、并继续等待新的指令。标签管理中会用到一些协议如ISO等，这些协议都是通过内置协议AS3992来实现的。另外标签管理时Q值传送主要是通过Query命令实现的，标签接收到Q值后其数量会发生变化。

ARM板。在管理系统中使用ARM Cortex-A8处理器，该处理器用于RFID数据处理，将接收到的数据通过处理器处理在终端显示。

2.2 软件设计

在管理系统中应该从用户的需求出发。本文所分析的管理系统核心技术有信息转化、特殊判断处理（图1）。

图1 工作总体流程

信息转换。试验管理软件中，最重要的一个流程是信息转换。信息转换主要是针对读写器-试验管理软件中的数据而言的，相关数据在读写器和软件中进行互相转换。转换时主要是通过ISO18000.7协议来实现，这一接口协议可实现对超高频、多重信息的拂去，且对电子标签和读写器的端口进行了规定，使电子标签能够识别出较大范围的信息。

特殊处理。理想情况中，前期中的各项软硬件能较好实现电子标签的处理，但通过多次试验可知，在实际中这一系统在进行电子标签处理时依然存在一定问题如标签出现冗余等。物品冗余是经常出现的现象之一，而一旦出现读写器和物品存放出现了平行现象，则读写器在工作时会出现一定偏差，对和读写器处于平行的物品无法读出其相关信息。为更好的使该系统适应互联网环境对这一情况进行了处理：首先利用两种程序即物品数量过滤、边界检测，通过这两种程序的使用尽可能减少物品重叠，并以多次验证为基础对平行的标签信息进行过滤，确保相关信息的准确性；其次对如旋转器等相关设备进行利用，使物品方向发生改变，减少与读写器的平行，从而读出物品信息。

2.3 模型评价

在传统试验管理中并没有RFID技术进行利用，随着RFID应用的日益广泛，试验管理系统中也开始利用这一技术。本文针对试验管理中存在的问题采用RFID技术进行了解决，通过研究可知RFID的应用极大的提高了试验管理效率，切实解决了传统试验管理中存在的问题。