基于RFID的失物自助认领系统设计

题园园 雷志雄

1.广州工程技术职业学院 广东广州 510075；2.佛山力进物流有限公司 广东佛山 528000

随着当代社会经济的发展，人们的生活越来越忙碌，丢失物品的事情很常见，如钥匙、卡片等。这些物品的丢失会对生活和工作造成很大影响，而目前很多公共场所缺少专业回收丢失物品的服务和设施。如果物品丢失后，重新购置的过程中需要消耗大量时间和精力，这不仅影响工作和生活，而且会产生个人隐私泄露的风险。尤其在一些人流密集的场所，如果丢失证件，由于人流量较大，会造成难以寻找并严重影响计划和行程的后果，事后找回的可能性也极低。因此，研究一种可以快速寻找到丢失物品的系统是很有必要的。

本系统为基于RFID丢失物品认领智能识别系统，集电子技术、信息技术和网络技术于一体，采用RFID读写控制器集自动识别技术和现代安全管理措施为一体。它能够时刻自动记录物品的出入系统装置的情况，终端出入系统装置与手机APP之间采用5G通信实现双向数据传输。独特灵活的组网方式，适应于各种安装使用环境。具体实现步骤共需要五步：第一步，将RFID标签附着在易丢物品中，获得物品信息。第二步，在丢失物品后，捡到物品的人将丢失物品放置自助认领系统装置中，经过系统装置自动识别和读取物品信息，将物品信息与信息库匹配。第三步，匹配成功后发送认领位置至遗失人的手机微信或手机APP中告知。第四步，遗失人前来装置处领取，通过输入验证码或人脸识别的方式验证。第五步，识别成功后方可打开认领智能识别系统装置，然后领取物品即可。基于RFID的失物自助认领装置系统架构图如图1所示。

图1 本系统架构图

1 硬件结构

本系统装置应用于人口密集度高的公共场所，通过摄像头监控使用情况，与触摸屏连接。本系统可在室外环境利用已成熟的4G网络以及5G进行数据传输，依托工业物联网技术，采用远距离连接的GPRS技术，与近距离连接的蓝牙、RFID等技术，实现数据的无线传输。数据采集软件负责串联信息化与自动化的桥梁作用，数据最终上传至云服务器，方便手机端用户查询与保存。RFID射频技术涉及射频信号的编码、调制、传输、解码等多个方面,将射频技术用于自动识别系统中，就构成了射频识别系统。RFID射频识别系统主要由RFID标签、计算机数据处理系统和标签读写器终端组成，如图2所示。

图2 RFID射频识别系统

RFID标签安装或粘贴在物品上，并记载详细的物品信息。拾到丢失物品者将物品放置到失物认领装置中，标签读写器会产生无线电波，通过无线电波产生电磁场检测丢失物品的射频标签，RFID射频标签内含有芯片，芯片可以将电磁场产生的电脉冲信号转换成它所表示的信息和数据并发送出回应信号，回应信号通过无线电波把信息和数据发送至标签读写器；标签读写器收到电脉冲信号后，将信号转换成它所表示的信息和数据并检验信息的准确度。在这个过程中，标签读写器不断地反馈、存储和读取信息，实现与RFID射频标签通信。计算处理系统收到由网络传送的标签读写器存储的数据和信息，最终完成整个RFID射频识别系统的信号传输过程[1-3]。

本系统装置以电子读写器作为信号传输中心，以RFID射频标签作为能量转换中心。RFID射频标签可以将无线电波能量转为恒定的电源提供给芯片，芯片读出和写入基于通信技术方式形成的包括文字、图形符号、数字、字母等数据信息，并做出反应，采用无线通信的方式把数据发送至标签读写器；标签读写器传输数据，实现整个射频系统的信号传输过程的信息读写；最终由计算处理系统完成对标签读写器传输的数据信息进行存储和管控。由于RFID射频识别系统可以实现隔物传递信号，因此射频标签安装在物品的内部和表面均可，安全方便。

RFID射频识别系统由射频标签和RFID读出装置等组成。RFID射频识别系统的信号识别过程为：RFID读出装置在一定范围内发出无线电波形成电磁场，射频标签能够在此范围内识别到RFID读出装置的信号后发出基于通信技术方式形成的包括文字、图形符号、数字、字母等数据信息。RFID读出装置接收并检测信息的准确度，最终完成整个信息传输过程。RFID读出装置以STM32为中心，通过功率放大电路、调制电路、功率放大电路、天线、射频放大电路和解调电路传输回至STM32微处理器，STM32与接口电路和外部数据储存器连接且可以实现互通反馈，工作过程原理图如图3所示。

图3 RFID读出装置工作过程

基于RFID的失物自助认领装置设置有报警系统。报警系统采用STM32单片机收集光子探测器和热探测器传输的信息，识别是否存在人体信号，若存在，则用户进一步选择是否存放物品，选择存放物品之后，通过RFID射频识别系统将物品信息保存至计算机处理系统中，再根据物品信息识别结果，通过手机APP或微信公众号发送至丢失物品者的手机中，最终实现自动报警。其中使用到了BISS0001的热释电红外开关，其应用电路图如图4所示。

图4 BISS0001的热释电红外开关应用电路图

2 软件设计

基于RFID的失物自助认领装置根据用户需求分析来选择对应的功能软件系统的整体结构，划分的功能模块由信息采集模块、参数设置模块、数据传输模块、数据管理模块、主程序模块、数据报警模块组成。通过信息采集用户的身份认证，然后进行信息匹配与验证，最后智能控制系统根据匹配结果进行动作。软件结构由主程序、子程序、中断处理程序把各部分的程序模块执行流程连接起来。可以实现程序代码部分的修改和整体程序的调试，完成了程序的可维护性。系统软件的功能层次结构图如图5所示。

图5 软件结构图

3 手机APP功能设计

将需要的功能都集中到手机APP或微信公众号中，用户在手机APP或公众号中输入手机号与易丢失物品中的射频标签代号进行绑定，这样以手机APP或微信公众号推送的方式容易提醒到丢失物品的人，既安全又方便。为满足用户方便使用的原则把微信公众号注册为服务号可提供专业化的业务服务能力。与订阅号相比服务号在发消息的时候，用户手机会像接收微信消息一样，显示在用户的微信聊天列表当中，这样在发送丢失信息时也会更加显眼。公众号功能包括客服咨询、绑定卡号、套餐选择以及日常的优惠券推送服务。客服咨询的应用场景为当发现自己的卡无法绑定，或者其他异常情况可以与客服联系咨询。另外，系统中设置了24小时自动回复功能，用于解答用户的一些常见问题，帮助用户更好地使用公众号。一张卡可以由多个微信号进行绑定，为确认绑定人是否为卡的本人，让用户提供部分个人信息证明。多个微信号中只有一个主号，主号要绑定个人信息，卡丢失的地址等信息也只会发送给主号，绑定时只需要主号确认既可以通过，也可以监测到有多少人绑定了这张卡。这样的功能可以增加丢失物品时发送信息的曝光度，使得丢失物品者可以第一时间发现自己的物品丢失并取回。

结语

本系统在STM32微处理上实现嵌入式RFID读卡控制及过程通信技术，在保证性能的基础上严格控制成本，而且还提升了抗干扰的性能，通过4G或5G网络将丢卡数据采集并传送到云端存储中，通过手机APP完成遗失物品者信息的精准推送，实现丢失物品的自助认领功能。本系统通过分布广泛的既有网络来构成终端采集器的部署，这使得它组网简单、费用低廉、易于维护，具有良好的应用前景。