基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺構(gòu)建

　　3 ZigBee模塊

　　ZigBee是一種短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一組基于IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有3種：星型、樹狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它采用DSSS擴(kuò)頻技術(shù)，使用的頻段是2.45 GHz的超高頻段，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速度快，同時(shí)可以提高閱讀器的工作距離，主要適合于自動控制、無線傳感器、監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，還支持地理定位功能。本文把ZigBee模塊嵌入到RFID系統(tǒng)中，具有更可靠的安全性和更好的組*性。

　　4 GPS和GPRS模塊

　　全球定位系統(tǒng)（Global PositiONing SySTem，GPS）是一種以空中衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無線電導(dǎo)航的全球定位系統(tǒng)，在全球任何地方以及近地空間能夠提供準(zhǔn)確的地理位置、車行速度及精確的時(shí)間信息。GPS系統(tǒng)由3大部分組成：空間部分、地面控制部分、用戶設(shè)備部分。GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service）的簡稱，是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸方式，它只通過增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來實(shí)現(xiàn)分組交換，卻得到的用戶數(shù)據(jù)速率比GSM網(wǎng)絡(luò)快得多。GPRS模塊利用手機(jī)模塊和SIM卡，把GPS定位到的數(shù)據(jù)進(jìn)行短消息發(fā)送，告知對方物品所在的位置。

　　5 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺

　　物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)EPC電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器讀取范圍時(shí)，電子標(biāo)簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取工作所需的電能后被激活，從而使EPC電子標(biāo)簽獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送自身的編碼等EPC信息。閱讀器在接收到來自電子標(biāo)簽的載波信息，并對接收信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后，會將其信息送至計(jì)算機(jī)中的中間件Savant系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理。RFID數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)管理軟件主要包括介于閱讀器和工廠計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)之間的中間件Savant系統(tǒng)。另外在整個物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺系統(tǒng)中如果想知道某個物品的位置時(shí)，只需通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出查詢信號，各子模塊接收到查詢信息后，通過RFID讀寫器閱讀自身的RFID信息，并與中心傳遞的編碼相比較，確認(rèn)是否是詢問自己。接著從GPS系統(tǒng)中讀取自己的地理位置信息，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將位置信號傳送給控制中心，從而掌握物品所在位置。另外在這個開發(fā)平臺中還得注意防沖突技術(shù)。當(dāng)兩個或兩個以上的EPC電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器讀取范圍時(shí)，它們都接收到閱讀器的查詢指令，它們會同時(shí)發(fā)送響應(yīng)，這樣造成閱讀器之間的信號沖突，使閱讀器無法檢測到正確的信號，即發(fā)生了碰撞。因此，必須在閱讀器和電子標(biāo)簽之間建立防碰撞協(xié)議，以便閱讀器檢測到一個EPC電子標(biāo)簽。防止碰撞一般有數(shù)據(jù)檢驗(yàn)（差錯檢測）和防碰撞算法兩種方法。這里采用差錯檢測技術(shù)，它采用多路存取技術(shù)，使RFID系統(tǒng)中閱讀器與電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)能夠完整的傳輸和識別。

　　6 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺優(yōu)勢

　　物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺采用先進(jìn)的RFID技術(shù)、ZigBee技術(shù)、GPS技術(shù)、GPRS技術(shù)，把它們?nèi)诤掀饋?，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)的性能。其主要優(yōu)勢在于：在RFID技術(shù)中嵌入ZigBee技術(shù)，使閱讀器的讀取范圍更廣、讀取速度更快、時(shí)延更小、成本更低，使多臺RFID閱讀器無線聯(lián)接組網(wǎng)或者與其他儀器更方便，設(shè)備及不同協(xié)議讀寫器之間聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多點(diǎn)無線采集和傳輸?shù)哪康?，最終形成一個基于ZigBee技術(shù)的多點(diǎn)自動識別、智能無線組網(wǎng)的RFID識別系統(tǒng)。另外融合了GPS和GPRS技術(shù)，使物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺系統(tǒng)通信更方便，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好的推廣和使用提供了一種新的途徑。

　　7 結(jié)語

　　本文在充分考慮物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)有狀況和深入分析技術(shù)難題的前提下，把RFID、ZigBee、GPS、GPRS等技術(shù)融合在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺中，構(gòu)建一套基于ZigBee技術(shù)無線射頻識別的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺系統(tǒng)，提高了閱讀器的讀取能力、防碰撞能力和組網(wǎng)能力，但是在物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中還有許多問題亟待解決，如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全保密和遠(yuǎn)距離識別、抗干擾能力等。隨著RFID、ZigBee、GPS、GPRS等技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，它們在物聯(lián)網(wǎng)中的優(yōu)勢將更為突出，將更好地改善我們的生活。