基于RFID及WSN的智能识别传输技术

基于 RFID 及 WSN 的智能识别传输技术

贾学梅

中车工业研究院（青岛）有限公司 山东青岛 266000

【摘 要】随着物联网技术的发展，轨道交通正在向智能化、智慧化发展。目前射频识别技术（RFID）以及无线传感器网络（WSN）发展迅速，为智能识别及采集技术奠定基础。本文基于射频识别技术以及无线传感器网络技术，介绍三种融合技术，为后续的智能识别传输技术提供有效机制。

【关键词】射频识别技术；无线传感器网络；智能交通

1 引言

智能轨道交通工程由先进的传感器和通讯技术、数据处理技术、网络技术等建立的一种实时准确、安全高效的轨道交通综合管理和控制系统。它的整体结构包括轨道交通智能基础设施、智能轨道交通全联网、智能管理决策与指挥系统三层架构。从感知监测层、网络传输层到监控中心，依次经过数据智慧采集、数据智慧融合、数据智慧挖掘和调度指挥决策，完成轨道交通系统安全运行的任务。

2 射频识别技术

射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术。RFID由电子标签、阅读器和天线三大部分组成。它采用无线射频方式，能够实现双向的数据通信，识别目标对象继而获取相关数据。

在电子标签中有一定格式的电子数据，用以标识物体基本信息。将其嵌入或附着在物品中，进而实现对物品的追踪和定位。对电子标签的信息的读取设有相关密码保护，因此可以保证其信息的安全性。阅读器向电子标签发送命令，电子标签将内存的标识信息回送给阅读器，进而实现信息的传输，它们之间传送信息是在通信协议的基础上进行的。而天线提供了阅读器与电子标签之间射频通信的“通道”。

3 WSN传感技术

传感技术是一种多门学科交融的现代科技，它主要研究在自然物品上获得信息，并对其进行识别和处理。 传感器是传感技术的核心，它能够对物联网中物物之间和物人之间进行信息交互。 无线传感器网络（WSN）由大量微型的传感器节点组成，这些节点被部署在监测环境中，形成一个自组织的无线通信网络。 WSN感知、采集和处理整个网络中感知对象的数据信息， 并将这些信息发送给观测者。

4 RFID 与 WSN 融合技术

RFID 与 WSN 融合技术主要有以下三种方式：

（1）RFID标签集成传感器

这种集成的新装置叫做智能标签，理念是把RFID标签和无线传感器节点融合在一起。它的主要结构分为标签模块、处理器模块、传感器模块、无线通信模块、存储电路、电源和稳压电路等。标签不仅能够通过标签天线与RFID读写器通信，且能够通过节点天线与其他节点互相通信。智能标签与射频读写装置之间按照RFID标准进行数据传输，而智能标签之间则按照WSN协议组网通信。在智能标签之间转发的数据，包括唯一的电子编码信息和监测到的环境动态信息。

智能标签之间也是按照WSN 网络协议通信，只不过智能标签之间传输的数据不仅仅有传感数据，而且有标识信息。智能标签通过多跳通信，最终在基站读取来自整个网络的标签和传感数据。在所形成的网络中，智能标签作为网络中的节点存在，可以按照功能和自身位置分为普通节点、簇头节点和汇聚节点三类，这种通信结构称为基于分簇结构的节点间多跳无线通信模式。

（2）RFID读写器集成汇聚节点

这样融合后的设备称为智能基站。智能基站集成了性能优越的处理器、RFID射频读写芯片和针对WSN网络的汇集节点、和用户服务器进行通信的各种接口。在混合网络里面，存在三种设备类型：基站、节点、标签。射频标签和智能基站间遵循RFID协议，因此标签的位置与智能基站不能太远；传感器节点仍用WSN协议，如紫蜂网络，和智能基站之间进行数据传输。而射频标签、传感器节点没有直接通信和硬件上的联系。智能基站收集的信息包括：解码后的标签信息和来自传感器网络的信息。

（3）射频读写模块融合传感器节点

这样融合后的设备叫做智能读写器，设计理念是在传感器节点中增加了射频读写模块。这样，集成后的设备就容纳了微处理器、射频读写芯片、无线通信单元、传感器及模数转换电路，电源和稳压电路、存储器等部分。因为RFID的读写芯片融合到了节点里，便可以利用节点的无线通信能力，进行远距离的RFID数据读写操作。其中微处理器能够控制读写器和射频收发器在空闲的时间段内进入休眠模式以节约能量。

在智能读写器所形成的网络中，存在标签、智能读写器、基站三种基本设备。标签与这种新设备之间，仍然可以按照RFID协议进行数据传输。智能读写器负责收集覆盖范围内的标签数据，然后按照WSN网络协议，通过自组多跳网络进行通信，最终将RFID标签数据传送至基站。

5 结语

将现在的RFID技术与WSN技术进行融合，两者融合后的系统将具备RFID的标识能力和WSN的实时检测、远距离通信能力。集成这两种技术将继承RFID自动识别目标的特性，实现标识追踪能力，还可以监测轨道交通环境的动态信息，实现主动感知和通信功能。部署在轨道特殊路段，可以同时得到该路段的标识信息和物理参数，这将会减轻目前轨道检查车的工作力度。

【参考文献】

[1]曲涛涛,阎芳.RFID与WSN技术融合理论研究[J].物联网技术,2013,3:30-34.

[2]战金雷，谢生，管坤。毛陆虹，张世林．集成温度传感器的无源UHF RFID标签设计与验证[J]．传感技术学报，2013，12：1710—1714

[3]王佳吴，秦志光，侯宇．分层无线传感器网络关键技术[M]．成都：电子科技大学出版社，2013．

作者简介：贾学梅，女，1993年2月，汉族，河北石家庄人，中车工业研究院（青岛）有限公司助理工程师，硕士研究生，研究方向：智能产品及运维。