基于RFID的传感器网络
泛在感知网络的发展及趋势分析
使用的方式”。
他提出了泛在网络以下几个要素:(1)泛在计算不仅是面向传统的计算设备,而是更加面向于小型的甚至于无法看见的设备。
这些被称为“智能物品”或者“数字化物品”的计算设备能够无缝地融合在日常生活的环境中。
(2)智能物品包含了各种传感器和触发器:传感器给智能物品带来了环境的感知性,让智能物品能够依靠真实的情况通过触发器作出决定和行动。
(3)泛在网络是包含非常大数量的、非传统计算器的“智能物品”的网络。
(4)计算设备组成的网络将会具有移动的能力,需要未来的网络能够给这些设备提供无所不在的接入能力。
他们的处理能力和处理范围将会依靠他们所处的物理位置和邻居节点这样的自组织网络。
与当时主流提出的“更快、更好、更强”的思想不同,MarkWeiser提出的是“更小、更轻、更易用”、更面向网络的计算模式。
网络的快速发展在20年后的今天印证了他对未来的预想———技术越来越开始无缝地融入人们的生活。
过去的几年里,计算机,互联网,Web和手机带来的潜移默化的巨大改变,无数种类的智能设备的广泛应用,智能化的生活随着每天微处理器等设备价格的下降和性能的提升正不断向我们靠近。
3泛在感知网的主要技术及架构泛在感知网络通过把物理的处理器和他们处理的信息真实关联,将虚拟和现实连接起来,带来真正意义上的网络革命———网络开始从全球17亿网络用户的网络变成以人为核心的人和物共同的网络。
与以往着重于基础设施的建设及技术应用和规划不同,泛在感知网络强调了人们的实际生活需求,如完善高龄者生活照顾、有效利用医疗设施机构、营造放心安全的生活环境等,同时利用信息通讯技术解决社会实际问题,包括使用网络技术、安全认证、软件应用、配置技术等。
正如MarkWeiser20年前提出的那样,网络的发展正向着“如同空气和水自然而深刻地融入人类的日常生活和工作”的目标前进。
亚太、欧盟、北美的各个国家都分别从国家产业高度制定了明确的推动政策及发展计划。
例如,日、韩的泛在网络(Ubiquitous Network)、欧盟的环境感知智能(Ambient Intelligence)、北美的普适计算(Pervasive Computing)等。
RFID与传感器网络集成方法研究
法 的 研 究方 案 。
关键 词 :RFD ;无 线 传 感 器 网络 监 测 和 采 集 网络 分 布 区 域 内 的各 种 检 测 对 象 的信 息 . 将 这 些 信 息 发 送 到 网关 节 点 , 实 现 复 杂 的指 定 并 以 范 围 内 目标 检 测 与 跟 踪 , 有 快 速 展 开 、 毁 性 强 等 特 具 抗 点 . 着 广 阔 的应 用 前 景 有 .
结 构 融 合 RF D技 术 , 据 处 理 能 力 会 大 为增 强 。 I 数 采 用 无 线 通 信 技 术 与 低 功 耗 微 处 理 器 构 建 基 于 Zg ib 。协 议 的无 线 监 测 、 位 网 络 , 结 合 低 功 耗 系列 定 并
单 片 机 与 无 线 射 频 模 块 . 通 过 数 据 融 合 算 法 , 以建 并 可
器 网 络 将 能 扩 展 人 们 与 现 实 世 界 进 行 远 程 交 互 的 能
立 更 加 节 能 的信 息 监 测 系统
无 线 传 感 器 网络 和 RF D技 术 都 是 当 今 的研 究 热 I
力 无 线 传 感 器 网 络 是 一 种 全 新 的信 息 获取 平 台 , 够 能
RI F D利 用 感 应 、 线 电 波 或 微 波 能 量 进 行 非 接 触 无 双 向通 信 .实 现 以识 别 和交 换 数 据 为 目的 的 自动 识 别 技 术 电 子标 签 是 完 成 射 频 识 别 功 能 的 主要 部 件 . 据 根 实现方式不 同 . I RF D可 分 为 有 源 RF D和 无 源 R I I F D。 传 感 器 网 络 是 近 年 来 周 内 外 兴 起 的 一 个 多 学 科 研 究热点 . 目前 国外 已 出现 了 多种 原 型 系 统 。 管有 些 技 尽
融合RFID的无线传感器网络节能研究
摘
要 :针对节省传感节 点能耗和均衡整个 网络 中各节点能耗 的 问题 ,该文提 出一种融合射 频识别设计与优化
路 由协议的无线传感器 网络节 能方法 。 该方法首先采用 R I 标签和阅读器分别与无线传感 器网络 节点以及无线 FD
设备融合,然后对该融合策略进行分 析与设计 ,最后结合 了 L AC E H算法 的思想 。实验仿真表 明,新方法在延长
Ab ta t Ac o dig t h s u sof a ig e e g c n u to fs n o o e n aa cn n r y o s mp i nof sr c : c r n t eis e v n n ry o s mp i n o e s rn d sa d b l ig e e g c n u to o s n e c o e i h a h n d n t e whoe newo k hi a e r p e r ls e s rn t r n r y s vig meh d o t g ai g l t r ,t s p p rp o os d a wiee ss n o ewo k e eg -a n t o fi e rtn n RFI d sg n p i zn h o t g p o o o .Th t o rty r s e tv l n e r td RFI T g n a e s D e in a d o t mii g t e r u i r t c 1 n e meh d f sl e p ci ey it g ae i D a s a d Re d r wi r ls e s rNod sa l a r ls e ie ,a d t e d h ayssa d d sg o h tae y o e t wiee sS n o h e swel swi e sd v c s n n ma e t e a l i e h n n e i f rt e sr t g ft n h it g ai n a d in l c mb n d n e to , n f a l o ie wih h e d a f t e r y t t ie o LEACH ag rt m. Th e p r e t i lt n e u  ̄ h lo i h e x e i n smua i r s l m o d mo sr td t a en w r p e t o sp irt eta iin l e n tae t h e p o os dmeh dwa ro t r d t a h t oh o LEACH l o ih nt etr r ln i gt e ag rt i h emsof oo g n m p h
基于RFID和传感器网络的在运物资可视化系统
Ke r s RF D; ieessn o e ok ;n—t n i vsbl y tm y wo d : I w rls e s rn t r s i w r st iiit s s a a sot i e i e ,a o i r ajs, cr d t nmitecrosi om t na d U t i t pr t nvhc s cnm nt ,dutr od a a s t age fr ai ea r l n ao l o e n r h n on
( u mai eatet C 唧 垤 U i nt,h nqn 0 00,hn ) A t tnDp r n b, o o m nv i C og i e y g40 3 C ia
Ab t a t ,hs p p r a ay e h a l ft e p e e ti —t n i v s i t y tm a e n RF D sr c : ' a e n r s t e f u t o h r s n n r s ii l y s s Ii l s s a t b i e bsdo I
的要 求越 来越 高 。如 何 使 所 有 的在 运 物 资 可视 化 ,
对 于运 输 重要 物 资或 危 险品的 车辆 , 能够 实现对 物 资信 息和 车 辆 上 重要 数据 的 实时监 测 、 准 、 校 记
录和 传输 等功 能 。
关键词 : FD; R I 无线传 感 器 网络 ; 在运 物资 可视化 系统 中 图分类 号 :P 1 T 95 文 献标识 码 : A 文章编 号 :00- 62 20 )1- 0O一 3 10 0 8 (0 7 O 04 0
物联网--基于RFID的学生考勤系统的设计与实现
物联网专业综合设计题目基于RFID的学生考勤系统的设计与实现班级姓名学号目录物联网专业综合设计 (1)目录 (2)1.绪论 (3)1。
1研究背景与意义 (3)1。
2学生考勤系统研究状况 (3)1。
2。
1 基于IC智能卡的考勤系统 (3)1。
2。
2基于人体指纹的考勤系统 (4)2。
物联网技术及其应用 (5)2.1 物联网技术概述 (5)2。
2 无线传感器网络技术 (6)2。
3射频识别RFID技术 (6)3。
基于RFID室内定位技术的防代刷卡算法 (7)3。
1基于RFID技术的室内定位算法描述 (7)3。
1。
1 基于RFID技术的教室座位区域的划分及定位方法 (7)3。
1.2 一人持多卡的代刷卡问题发现算法 (8)3.2性能仿真 (9)4。
考勤管理系统的设计与实现 (11)4.1系统的体系结构 (11)4.1.1 系统的网络拓扑结构 (11)4.1。
2 系统的关键技术与功能模块划分 (12)4。
2系统的数据库设计 (13)4.3系统主要模块设计 (15)4.3.1 用户注册和登录模块 (15)4.3.2课堂考勤模块 (16)4。
3.3考勤结果查询模块 (18)4.4系统实现与主要功能界面 (19)4。
5小结 (22)结论与展望 (22)1。
绪论1.1研究背景与意义随着电子技术的发展,各类计算机考勤系统如IC 卡考勤系统、指纹考勤系统等如雨后春笋般迅速涌现并逐步得到普及和应用。
这类系统的一般使用流程为学生持一张具有身份信息的智能卡(或自身的指纹),在进入或离开学校/教室时于出入口处的读卡器上进行刷卡(或按指纹),然后通过系统实时识别并将考勤信息通过物理介质和交换机传输到服务器,再由数据库对考勤信息进行管理。
与传统的点名考勤相比,这些计算机考勤系统虽然能大幅提高对学生的考勤效率,但仍存在着不卫生、代刷卡、人员通过速度较慢等问题,特别是当有大量人员短时间内通过时,就会排起长队;因此使得采用这类系统的价值被大打折扣。
基于RFID的无线传感器网络节能MAC技术
Aug 0 .2 07
基于 R I FD的 无线传 感器 网络 节 能 M C技术 A
段 国文 , 王 殊
( 中科技 大学 电子 与信 息工程 系, 汉 4 07 ) 华 武 304
( g tm 0 6 6 .o ) dwo 2 0 @1 3 c r n
摘 要 : 无 线射 频 识别 ( FD) 术 与无 线传感 器 网络相 融合 , 计具 有 R I 取功 能的 传感 将 RI 技 设 FD读 器节 点。针对基 于 R HD的无线 传感 器 网络 , 出基 于簇族 结 构 的节 能 MA 提 C协 议— — c M S Ac协 议 。 该协议 具有 节能和 广播 导 向等特 征 , 用冲 突减 少机 制 来提 高信 道 利 用率 , 采 同时采 用减 少发 送 时 间、 减 少监 听 时间、 少开 关 转换 时 间等 功 率 优 化 机 制 , 减 以提 高 网络 能 量效 率。仿 真 试验 表 明 , 传 统 与
RFID与无线传感器网络的融合技术研究
1P : 传 感 器 网络 体 系结 构 d I D
目前 , 关 R I 有 F D和 无 线传 感 器 网络 的 研究 是 以
一
线计 算 和通 信设 备 广 泛地 无 缝地 融 人 日常生 活 [ 。因 此 可 以想 象 在 不 久 的 将 来 很 多 设 备 将 会 以数 量 级 倍
线通讯技术 、 传感器技术 、 移动计算技 术和嵌 人式信 以及 可 同 时 识 别 多个 标 签 等 诸 多 优 点 。但 RnD抗 息处理技术 的发展而新兴 的一个研究课题 。所谓传 干 扰 性 较 差 , 而且 有效 距 离一 般 小 于 1m, 对 它 的 0 这 感器网络 ,可以定义为部署在监控 区域 内的大量传 感 器 节 点 所组 成 的无 线 网络 ,该 网络 能够 协 作 地 实 时监 测 、采 集 和处 理 节 点 分 布 区域 内 的各 种 环 境 或 监 测 对 象 的信 息 ,并 将 处 理 后 的 数 据 传 送 到 网络 中
的特定位 置I S ] 。传感器网络可应用 于布线 和电源供 险 区域 远 程 控 制 等许 多领 域 都 会 有重 要 的科 研 价 值 给 困难 的 区 域 、 员 不 能 到 达 的 区 域 ( 受 到 污 染 、 和实用价值 , 人 如 因此具有十分广阔的应用前景。
环 境 不 能 被 破 坏 或敌 对 区域 ) 一 些 临 时场 合 ( 发 和 如 生 自然 灾 害 时 , 固定 通 信 网 络被 破 坏 ) [。 等 4 ]
广 东技术 师范学 院学 报 ( 自然 科学 )
20 0 9年 第 4期
J u a fGu n d n oye h i r lUnv ri o r lo a g o gP ltc n cNoma ie st n y No4,0 9 . 20
基于RFID和传感器网络的智能车辆系统
图 1 无线 射 频识 别 的体 系结 构
理的流程: 另一方面. 可以将传感器网络看作是传感器节点发
维普资讯
展为具有互连结构的新型信息处理功能的网络。 在传感器网络中, 大量的传感器节点( no nd ) s sr oe分散于 e
场信息收集、 侦察的一种技术, 而地理信息系统则是由加拿大
和美国提出的地球空间信息管理系统。作为这三者最为基本 功能即实体标识 、信息采集和信息的空间集成功能的组合可 以扩展应用到各个领域。智能车辆系统是其中最有可能首先 应用的领域之一。
物理实体的标识信息。R I FD标签可以附着于一定环境中的多
个实体上, 且可以实现对各个实体的自 动识别和描述。如果采 用移动的阅读器终端,用户可以利用其阅读被标识的环境信 息, 决定是否需要服务或需要什么服务。同时, 由于无线射频 传输的非视距特性.FD标签不需要放置于能看得见的位置, RI 使得其 比传统的基于光扫描的 自动识别技术有更大 的灵活 性, 可以应用到各种领域。
每个簇中有一个传感器节点作为主节点 (at oe , m s r d )以便于 en 负责本簇的通信路由及其他管理。所有节点中有一个负责与诸 如互联网等主干网络进行通信的宿主节点(n d ) s k oe。 i n
23 地理信息系统原理 .
同时可以提供具有坐标特性的道路状况信息,从而智能车辆系 统可以利用这两组信息进行车辆运行的决策判断,达到自动汽
要新的方法辅助驾驶员进行车辆和道路状态的估计及其匹配
图2 中,一方面,FD标签用于标识车辆的关键部件如轴 RI
承、 轮胎等, 传感器网络采集这些关键部件的运行状态信息, 利 用这些信息去更新车辆信息系统中的信息,车辆信息系统作为 车辆运行控制的信息来源之一。另一方面,FD标签同时用于 RI 标识道路系统 , 传感器网络采集道路系统的状态信息, 并用于更 新地理信息系统中有关道路状况的属性信息。在智能车辆系统 中,利用车辆部件的R I FD标签信息作为车辆中某个部件的标 识符, 查找车辆信息系统获得车辆本身的运行状况; 利用道路环
基于RFID与无线传感器网络的矿井安全系统
节点的所有邻居。如果在邻居节点中未发现 目的节 点, 邻居 节点 就转发 该 “ 由请求 ” 组 , 到 “ 由 路 分 直 路
请求” 分组 到达 目的节 点 或 到达 直 到去 往 目的节 点 路 由的中间 节 点 , 时再 沿 反 向路 由发 送 “ 由应 这 路
救援人员
移动 节点
之间展开 , 没有包括最需要通信的被困人员。 () 3 系统功能单一, 没有实现多种功能 的有机
结合 。有线 网络 的布置 经常跟 不上采 掘面 的掘进速 度 , 成大量 的检测 死角 和安 全隐患 , 造 无法充分 发挥 井下通信系统的优点。
鉴于以上原因并结合煤矿井下安全监控无线传 感与通信技术的发展状况 , 文章提 出在现场总线网 络上挂接无线监控分站 , 实现对井下参数的采集和
3 网络 通 信 协 议 的设 计
网络 自组织通信协议主要包括物理层 、 数据链 路层 、 网络层 及应用 层 。
() 1 物理层
读 器
应 替 器
图 3 基 于 Zge 技 术 的 R I 系统 结 构 图 i e b FD
4 1 射频 芯 片硬件 选择 .
系统采用 C i o 司的 C 22 h cn公 p C 40作为无线通 信设备 , 器件 是 C i o 该 h cn公 司推 出 的首款 符合 p 24 H E 8 2 1. 标 准的射 频收发器 , .G z E E 0 .5 4 I 是一款 较 成熟 的适 用于 Zge i e产品 的 R b F器 件 。
不 o
・
3 ・ 6
微
处
理
机
21 02矩
P 2(N O) D IT P 4 (s B s) P 5 ( S) B MO 1 P5( S ) B MIO P 7fC ) B K S
物联网:传感器网络和RFID的比较
物联网:传感器网络和RFID的比较随着物联网(Internet of Things,简称IoT)的快速发展,人们对于不同类型的传感器和RFID的比较越来越关注。
传感器网络和RFID 都是物联网技术的重要组成部分,它们可以用于跟踪和管理大规模的物品、监测环境等多种应用场景。
本文将比较传感器网络和RFID的优缺点,并探讨它们在不同场景下的应用。
1.传感器网络传感器网络是一组分布式的传感器节点,这些节点可以感知环境和物体,并将信息传送到网络中心。
传感器网络通常包括以下组件:(1)传感器节点:每个节点都有一个或多个传感器,可以测量温度、湿度、光线、压力、声音等参数。
(2)中央处理器:用于接收、存储和处理传感器节点发送的信息。
(3)通信模块:用于传输信息,可以是无线电、红外线或蓝牙等。
(4)电源:传感器节点通常采用电池供电,也可以通过环境能源或能量收集器供电。
传感器网络的优点:(1)传感器网络可以感知环境和物体,实现实时监测和控制。
(2)传感器节点具有自组织和自适应的特性,可以自动调整网络拓扑,避免单点故障。
(3)传感器网络可以覆盖广泛的区域,支持大规模监测和控制。
传感器网络的缺点:(1)传感器节点的能耗较高,需要频繁更换电池或充电。
(2)传感器网络的建设和维护成本较高。
(3)传感器网络通常需要专门的网关才能与外部系统进行交互。
传感器网络的应用场景:(1)环境监测:可以测量空气质量、水质、土壤温度和湿度等参数,帮助实现环境保护。
(2)工业自动化:可以监测生产线设备的状态,提高设备利用率和效率。
(3)智能家居:可以实现室内温度和湿度的自动调节,提高居住舒适度。
2. RFIDRFID(Radio Frequency Identification)是一种无线通信技术,可以实现对物品的自动识别和跟踪。
RFID系统通常包括以下组件:(1)RFID标签:可以在物品上粘贴或植入,包含物品的信息和唯一的识别码。
(2)RFID读写器:用于读取和写入RFID标签的信息,可以是手持式或固定式。
RFID相关技术和应用标准简介
RFID相关技术和应用标准简介--------------------------------------------------------------------------------由于RFID的应用牵涉到众多行业,因此其相关的标准盘根错节,非常复杂。
从类别看,RFID 标准可以分为以下四类:技术标准(如RFID技术、IC卡标准等);数据内容与编码标准(如编码格式、语法标准等);性能与一致性标准(如测试规范等);应用标准(如船运标签、产品包装标准等)。
具体来讲,RFID相关的标准涉及电气特性、通信频率、数据格式和元数据、通信协议、安全、测试、应用等方面。
与RFID技术和应用相关的国际标准化机构主要有:国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、国际电信联盟(ITU)、世界邮联(UPU)。
此外还有其他的区域性标准化机构(如EPC global、UID Center、CEN)、国家标准化机构(如BSI、ANSI、DIN)和产业联盟(如ATA、AIAG、EIA)等也制定与RFID相关的区域、国家、或产业联盟标准,并通过不同的渠道提升为国际标准。
主要技术标准体系目前RFID存在三个主要的技术标准体系,总部设在美国麻省理工学院(MIT)的Auto-ID Center(自动识别中心)、日本的Ubiquitous ID Center (泛在ID中心,UIC)和ISO标准体系。
EPC GlobalEPC Global是由美国统一代码协会(UCC)和国际物品编码协会(EAN)于2003年9月共同成立的非营利性组织,其前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院成立的非营利性组织Auto-ID中心。
Auto-ID中心以创建“物联网”(Internet of Things)为使命,与众多成员企业共同制订一个统一的开放技术标准。
旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业,同时有IBM、微软、飞利浦、Auto-IDLab等公司提供技术研究支持。
RFID传感器网络及其应用
4 实时性 强 。能够 实 时的传 输数 据和 实现动 态 的更 新 。 ) 1 2 射频 识别 技术 .
射频识 别 技术是 通过 射 频信 号 自动识别 目标 对象并 获 取相 关 数 据信 息 。最 基 础 的 R I FD系统是 由标签 、 写器 和天 线三 部分 组成 ]如 图 1 示 。 读 , 所
第 3 卷 l
湖北 师范学 院学报 ( 自然科学版 )
J u a o b i o l nv r t N trl ce c ) or l f n Hu e N r i s y( aua S i e ma U e i n
VD. 】 31 No 2. 011 . 2
第 2期
RI FD传 感 器 网 络 及 其 应 用
郭小珊 , 武世 , 董 李 志 , 宗 武 柯
( 北 师 范学 院 计 算机科 学 与技 术 学院 , 北 黄石 湖 湖 45 0 ) 30 2
摘 要 : 着 物 联 网概 念 的 提 出, FD 传 感 器 网络 也 随 之 产 生 。R I 传 感 器 网是 结 合 R I 随 RI FD FD技 术 和 无 线 传
1 RI FD传 感器 网络 的 相 关 概 念
11 R I . FD传 感器 网络 的特 点
R N由 R I S FD和 WS N共 同构 成 , 一 个 以读 写器 为 中心 的 网络 J 是 。读 写器 既 是 无线 传 感 器 的能
量提供者 , 也是整个传感器 网络的信息中枢 , 它既可以感知物理世界的信息 , 也可以对物体进行标识 , 最 重要 的是 它从 根本 上 解决 了无 线传 感 器 能量 供 给问题 。R N具 有 如下 特 点 : S 1 系统庞大。无线传感器网络采用多跳 自组织方式通信 , ) 可进行大规模 的部署 , 弥补 了 R I FD的 短距 离传 输 的缺 陷 , R I 术成 熟 , 复 杂 的环境 中可 以保 证 可靠 传输 。 而 FD技 在 2 监 控范 围广 泛 。不 同 的传 感 器 类 型可 以对 不 同 的物理 信息 进行 感 知 , 温度 、 度 、 力 等 , ) 如 湿 压
基于传感器网络和RFID的现代物流监控系统的设计
第 2 卷 1
境 智 能 , 足 温度 、 度 、 满 湿 空气 成分 等环 境参 数 的分 布式 监控 需求 . I 和无 线传 感器 网络结 合为仓 储 监 RFD 管提 供基 础 数 据 , 系统 综合 运 用情 景 敏感 、 线信 息 交互 、 于 传 感器 节 点 和 R I 的 目标 搜索 与定 位 等 在 基 FD
技术 ; 数 据库 和数 据 挖掘技 术 支撑 下 , 在 运用 独特 的 自适应 网络通 信 结构 , 现仓 储 管 理 的全方 位信 息 支 实
文 献标 识码
A
文章编 号
1 7 — 6 4 2 0 ) 10 0 — 4 6 2 6 3 ( 0 8 0 — ห้องสมุดไป่ตู้ 30
0 引 言
在 我 国物 流业 务 飞速 发 展 的今天 , 人们 对 物流业 务 的要 求越来 越 高 , 尤其 随 着 电子 商务 的蓬勃 兴起 , 人 们对 电子 商务 物 流更 加关 注 . 如何 能及 时 了解 物流信 息 ( 括 运输 、 包 储存 、 卸 、 装 、 通加 工 、 装 包 流 配送 等 信 息 ) 为现代 物流 技术 发展 的要 求 . 成 目前使 用 的物流监 控系 统 , 多数是 在运输 物 资上 贴加标 签 , 同时在 运 输设 备 上借 用 GP S来监 控物 资 的流 向. 由于标 签大 多是 条形 码 , 并且 读头 只是 安 装在 运输 的节 点 上 , 因此
20 0 8年 3月
基 于传 感器 网络 和 RF D 的现 代物 流 I 监控 系 统 的设 计
贾保先D 谢圣献D 解方文D 徐建 良
( 聊 城 大 学 计 算 机 学 院 , 东 聊 城 2 2 5 ; 中 国海 洋 大 学 计 算 机 系 , ’ 山 5O9。 ’ 山东 青 岛 2 6 0 ) 6 10
RFID式应变传感器的研究进展与应用
RFID式应变传感器的研究进展与应用蒋灿;谢丽宇;薛松涛【摘要】无线射频识别技术(RFID)具有非接触性,现已在国内外得到迅速发展,本世纪以来,许多学者尝试将该技术引入应变传感器的研发中,实现了无源无线应变测量.在应变测量中引入RFID技术有两种思路,可以以RFID标签中的天线作为测量单元,通过应变下天线电学性质的改变来测量应变;也可以把RFID标签与传统的应变计相连,在RFID标签中存储应变数据.首先介绍了RFID技术用于测量应变的原理,再列举了两种思路下学者们提出的RFID式应变传感器以及配套的阅读器,并总结RFID 式应变传感器的应用现状,展望其发展前景.%As an automatic and contactless identify technology,radio frequency identification (RFID) technology has been developing rapidly at home and abroad,since this century,many scholars try to use this technology to produce passive wireless strain sensors.There are two way to introduce RFID technology,regard the antenna on the RFID tag as measurement unit,through the changes of antenna electrical properties,the strain on the antenna can be measured;or connect RFID tags with traditional strain gauge,the strain data will be stored in the RFtD tag.This paper firstly introduces the principle of using RFID technology for strain measurement,the list RFID strain sensors and the RFID readers supported by scholars under the guidance of the two ideas,finally summarize the present situation of the RFID strain sensor and prospects its future.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】9页(P199-207)【关键词】RFID;应变传感器;天线;阅读器【作者】蒋灿;谢丽宇;薛松涛【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;东北工业大学建筑系,日本,仙台982-8577【正文语种】中文目前常用的应变传感器有电阻式应变片、振弦式应变计和布拉格光栅传感器。
物联网感知层技术
物联网感知层的关键技术感知层是物联网的基础,是联系物理世界与信息世界的重要纽带。
感知层是由大量的具有感知、通信、识别(或执行)能力的智能物体与感知网络组成。
其主要技术有:传感器技术、RFID技术、二维码技术、Zig-Bee和蓝牙技术。
1.传感器技术传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
人是通过视觉、嗅觉、听觉与触觉等感官来感知外界的信息,感知的信息输入大脑进行分析判断(即人的思维)和处理,再指挥人作出相应的动作,这是人类认识世界和改造世界具有的最基本的本能。
但是通过人的五官感知外界的信息非常有限,例如,人总不能利用触觉来感知超过几十甚至上千度的温度吧,而且也不可能辨别温度的微小变化,这就需要电子设备的帮助。
同样,利用电子计算机特别象计算机控制的自动化装置来代替人的劳动,那么计算机类似于人的大脑,而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不足够的,中央处理系统也还需要它们的“五官”——即传感器。
基于传感器的传感器技术是对感知节点的不同定义与探索。
比如一个温度传感器可以实时地传输它所测量到得环境温度,这是基于温度利用汞的液态与温差变化而形成的;声控灯安装在楼道之间,有人路过就亮,这是基于人走路时声音的分贝大小来进行控制;高速路上的收费站人们开车经过时,在地面的称重传感器会将车辆重量反馈给电脑,以便确认其是否超重,这是基于弹簧弹性收缩变化的力长度来进行测量。
未来传感器技术可能是温度、湿度、声音、压力等物理参数,亦可以是氧气、二氧化碳等化学成分的含量等化学参数。
把这些物理与化学集合而成的传感器是现在人们追求的技术,与机器人得目标。
2.RFID技术RFID(射频识别技术)是一门独立的将不同的跨学科的专业技术综合在一起,如高频技术、微波与天线技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据与密码学、制造技术和应用技术等。
基于RFID传感器网络的多阅读器低功耗防碰撞算法研究
2 基于 RF I D传 感器 网络的 多阅读器防碰撞 算法
该R F I D传 感器 网络 低 功耗 软件 设计 思 路 是通 过无 线传 感 网 ( WS N ) 信道 分配专用采集 时隙来控制 R F I D系统的读 取 , 使R F I D传 感器 网络 中的智 能节点之 间的碰撞减少 并将专用采集 时隙在 R F I D 采集部分再次细化 . 使 多标签被 同一智能节点读取时的碰撞减少 . 从 而提高智能节点的读取效 率 . 降低智能节点 的能耗 。 2 . 1 采集时隙的 申 请 分配过程 专用采 集时间的 申请分 配过程如 图 2 所示 : R F I D阅读器 s 1 ~ s 6 依次 入网 . 然后向网关 C申请采集数据专有时 隙 首先阅读器 s 1 申 请超 帧中的第一个 保护时隙 G T S时 隙为专用采集 时隙 .网关 C收到 R F I D阅读器 s 1 发送的专用采集 时隙请求后 . 进行查 找判断 . 如果有 空 白的可用 的时隙 . 就回复 G T S响应给 s 1 . 同时 s 1 就会 发送广播 给 周 围邻居 阅读器 . 通知周围所有其他邻居第一个 G T S已经被 占 用. 其 他邻居如果要 申请 . 就要 申请其他 G T S R F I D部分 的数据采集通过时 隙调度的机制将 冲突机率最小化 . 提高带宽的利用率。 专用 时隙的分 配原则是先 申请先分配 . 首先由智能节点提出 申请 请求 . 网关收到请求后 . 查询 当前超帧是否有 足够的容量后决 定是否 分配 网关是专用 时隙的管理者 . 它能够存储管理专用 时隙的起始时 隙、 长度以及时隙 占用者的地址等 。 当设备需要 释放专用 时隙时 . 网关 也 同时释放 为了使智 能节点有效 的被分配和使用专用时隙 . 智能节 点必须对信标保持追踪 . 维护同步状态
传感器网络与RFID、物联网、泛在网等关系
传感器网络与RFID、物联网、泛在网等关系1、传感器与RFID的关系射频标签(RFID)技术和传感器具有不同的技术特点,传感器网络可以监测感应到的各种信息,但缺乏对物品的标识能力,而RFID技术恰恰具有强大的标识物品能力。
尽管RFID也经常被描述成一种基于标签的,并用于识别目标的传感器,但是相对于通常意义上的传感器,RFID读写器还是有很多缺点。
因为一个标签所能存储的仅仅是一个唯一的识别码,并不能实时感应当前环境的改变,而且RFID系统抗干扰性较差,其读写范围受到读写器与标签之间距离的影响。
因此提高RFID系统的感应能力,扩大RFID系统的覆盖能力是亟待解决的问题。
而传感器网络较长的有效距离将会拓展RFID技术的应用范围。
传感器网络和RFID技术的融合和系统集成将极大地推动两项技术的应用,其应用前景不可估量。
2、传感器网络与物联网的关系物联网(Internet Of Things)的概念最早提出于1999年,其定义很简单,即:把所有物品通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。
在早期的概念中,物联网实质上等于RFID技术加互联网。
RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节,当时认为物联网最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域,利用RFID技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
随着传感器技术和网络技术的进步,现在的物联网概念和应用领域早已超出了原有的范围,但对最早沿用Internet Of Things 一词的欧洲和美国来说,物联网所指代的习惯上仍然是RFID标签通过互联网构成的物物相连的网络,并且在实际研究中更加关注于RFID技术本身,绝大部分的业务仍然会是数据采集应用的扩展,难以实现更加“智能”,难以实现“物与物对话”的“真正物联网”。
而最新的物联网概念应该具备三个特征,一是全面感知,即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息;二是可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;三是智能处理,利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。
物联网技术的基石——RFIF无线射频识别技术
物联网技术的基石———RFID无线射频识别技术湖南大学信息科学与工程学院胡标摘要:无线射频识别(RFID)技术是物联网感知识别层的重要技术,堪称是物联网技术的基石。
RFID技术使得信息的获取变得更快捷方便,为人们的生活提供了巨大的便利。
但是RFID技术的推广与应用也存在着障碍,相关标准的制定,信息的安全性以及电子标签的低成本量产是目前该项技术发展推广的主要阻碍。
本文将介绍RFID的特点,相关标准,基本原理,系统组成,着重介绍电子标签的相关技术,应用,以及发展前景和方向。
关键字:物联网无线射频识别RFID1引言物联网是近年来兴起的新兴信息产业,一般可将其定义为通过射频识别(RFID)、传感器、激光扫描器等信息传感设备,按照约定的协议,把任何物体和互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网技术可以为人类提供无所不在的方便快捷的感知和控制能力,极大地提高社会生产效率,为人类生活提供极大便利。
作为物联网三大结构层次中感知识别层中的重要技术,无线射频识别(RFID)技术在物联网中有着重要地位,它不但是物联网中最重要的感知识别技术之一,而且也是物联网技术的起源之一,是物联网技术的基石,因为物体附着电子标签,通过RFID系统联网,从而实现了物联网的物物互连的目标。
RFID技术目前得到飞速发展,同时也在社会生产生活中得到了广泛的应用,为人们的生活提供了巨大便利,为社会创造了巨大的经济效益。
如我们日常生活中的门禁,公交地铁的电子车票,以及我国的二代居民身份证等,都是RFID技术的应用。
RFID系统分为读写器,电子标签,高层系统三大组成部分,其中以电子标签最为重要。
其按照使用的无线电波的工作频率可以分为低频,高频和微波,按照读写器和电子标签的耦合方式的不同其中低高频属于电感耦合类型,而微波属于电磁反向散射类型。
目前RFID系统的的发展还处在比较初始的阶段,还面临着标准划分,安全性,电子标签的低成本量产等问题,需要相关科研技术人员的努力使其得到更大发展更好地位人类社会服务。
基于无线传感器网络的RFID系统
2 2 C 23 . C 4 0和 R I 硬 件 接 口 电路 FD
C 23 C 4 0芯片在单个芯片 上整合 了 Zg e iB e射 频前 端 、 内存 和微控制器 。它使用 1个 8位 MC 8 5 ) 具 有 18 B可编 U( 0 1 , 2K 程 闪存 和 8 B的 R M, 包含模 拟数 字转 换器 、 K A 还 几个 定 时器 、 A S2 E 18协 同处理器 、 门狗定 时器 、2k z晶振的休眠模式定 看 3 H 时器 、 电复位 电路 、 电检测 电路 , 上 掉 以及 2 1个可 编程 I0弓 / l 脚 , 片带有 S I 口, 芯 P接 方便和 R I FD芯片连接 。C 2 3 C 4 0芯片需
图 6 RFD 射 频 标 签 操 作 流 程 I
3 3 网络管理监控软件设计 .
网 络 管 理 器 软 件 采 用 V + +语 言 进 行 开 发 , 用 S L C 采 Q
S re 数据库存储节点数据 。网络管 理器软件通过 串 口对 Zg evr i.
B e网络 的组 网情 况进 行监 控 , 息的提 取 , 储 、 e 信 存 控制输 出等
如 图 3所 示 。
系统采用 的射频标签 的是 MF 5 1¥0薄型 R I FD标签 , 它的工
作 频率是 1.6MH , 35 z防水 , 防尘 , 耐盐水 、 酒精 、 油、0 石 1%盐酸 ,
工作温度 : 2 7 一 5— 0℃. FD射频标签的操作流程如图 6所示。 RI
节点放 置越 高 , 使用外接天线 , 信距离就越 远 ; 信环境 的障 通 通 碍物越 多 , 通信距离 就越 近 ; 墙体 障碍或 靠近墙 的时 候信 号 在
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通信与信息工程学院**课程设计(综合实验)班级:三号宋体居中姓名:学号:指导教师:设计时间:成绩:评通信与信息工程学院二〇一三年基于RFID的传感器设计摘要随着物联网概念的提出,RFID传感器网络也随之产生。
RFID传感器网是结合RFID技术和无线传感器网络技术而形成的一种新型网络,它不仅对物理世界的状态进行感知,而且可以进行物体跟踪识别。
论文详细介绍了RFID传感器网的相关概念、网络特点,并阐述了RFID传感器网络的各种结构。
最后,介绍了RF1D传感器网络作为一种新型网络在不同领域中的应用。
关键词:RFID;RFID传感器网络;射频识别;传感器网络一、R FID技术(一)RFID的定义RFID(射频识别)技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换的目的。
RFID技术是利用无线电波对记录媒体进行读写的一种识别技术。
RFID技术具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用的特点。
另外,它还具有防冲突功能,能同时处理多张射频标签。
RFID技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。
RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。
RFID技术最常见的应用是门禁系统。
同时在动物管理、药品管理、航空托运货物管理、车辆识别等领域也逐渐得到应用。
(二)RFID技术的原理一个典型的RFID系统是由射频电子标签、读写器或阅读器和应用软件系统(包括连接线路)三部分构成。
1、射频电子标签射频电子标签由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。
射频电子标签有主动型、被动型和半主动型三种类型。
主动型标签有一个电池,用来为标签中微芯片的电路运转提供能量,并向识读器发送信号;被动型标签没有电池,它从识读器获得电能;半主动型标签用一个电池为微芯片的运转提供电能,但是发送信号和接受信号时却是从识读器处获得能量。
2、阅读器阅读器是读写标签信息的设备,分手持式和固定式两种。
阅读器由无线收发模块、天线、控制模块和接口电路组成。
其基本功能是提供与标签进行数据传输的途径。
此外还提供信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能。
3、应用软件系统RFID系统除了所要求的硬件外,还需要软件的配合。
整个系统的运转是依靠应用软件来操作的。
应用软件系统基本工作原理是:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,贴有射频电子标签的货品进入阅读器的工作区域后,产生感应电流,射频电子标签获得能量被激活;射频电子标签将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频电子标签发送来的载波信号,经天线调节器传送到阅读器,阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该射频电子标签的合法性,针对不同的设置做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构动作。
(三)RFID技术的应用RFID技术应用于物流行业,可大幅度提高物流管理与运作效率,降低物流成本。
另外,从全球发展趋势来看,随着RFID相关技术的不断完善和成熟,RFID 产业将成为一个新兴的高技术产业群,成为国民经济新的增长点。
目前,RFID 的应用主要有以下几个方面。
1、零售环节RFID技术可以改进零售商的库存管理,实现适时补货,有效跟踪运输与库存,提高效率,减少出错。
同时,智能标签能对某些时效性强的商品的有效期限进行监控,对于即将到期的商品发出预警信息;商店还能利用RFID系统在付款台实现自动扫描和计费,从而取代人工收款,有效解决结款的排队现象。
2、存储环节在仓库里,RFID技术最广泛的应用是货物的出入库与库存盘点,它能用来实现自动化的存货和取货等操作。
货物入库时,只需要阅读器终端读取RFID标签,通过无线通信即时向现场控制计算机发送信息,计算机按照零件类别指示存放的货架区域。
上架后,作业员读取架上电子标签,向计算机登记存放格位。
在整个仓库管理中,将供应链计划系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等与RFID技术相结合,能够高效地完成各种业务操作,如指定堆放区域、上架取货与补货等。
RFID技术的另一个好处在于在库存盘点时降低人力。
RFID的设计就是要让商品的登记自动化,盘点时不需要人工的检查或扫描条码,更加快速准确,并且减少了损耗。
3、库存环节将RFID技术应用于库存管理中,企业能够实时掌握商品的库存信息,从中了解每种商品的需求模式并及时进行补货,结合自动补货系统以及供应商管理库存(VMI)解决方案,提高库存管理能力,降低库存水平。
4、运输环节在运输环节上使用RFID技术,可实现对车辆的实时监控,并且能够根据道路情况随时调度车辆。
在途运输的货物和车辆贴上射频电子标签,运输线的一些检查点上安装上RFID接收转发装置,接收装置收到射频电子标签信息后,连同接收地的位置信息上传至通信卫星,再由卫星传送给运输调度中心,送入数据库中。
5、配i分销环节在配送环节,采用RFID技术能大大加快配送的速度和提高拣选与分发过程的效率与准确率,并能减少人工、降低配送成本。
如果到达中央配送中心的所有商品都贴有射频电子标签,在进入中央配送中心时,托盘通过一个阅读器,读取托盘上所有货箱上的标签内容。
系统将这些信息与发货记录进行核对,以检测出可能的错误,然后将射频电子标签更新为最薪的商品存放地点和状态。
二、传感器结构及电路设计(一)传感器结构设计如果将被测旋转圆盘置于光电断续器的发光与受光侧之间,圆盘上有许多狭缝,圆盘旋转,光源发出的光间隔地被狭缝遮挡,受光侧得到断续的强光和弱光信号。
如图1所示,若旋转圆盘没有旋转,光路检测的光束没有被遮挡,测量电路中,X光敏二极管上输出电压波形,Y光敏二极管上的输出电压波形是相同的,相位是相差π/2的。
若圆盘旋转,双输出型的输出电压波形如图2所示,(仅画出Q1的时序图,Q2的时序图道理一样)圆盘转动方向若向左,Q2输出电压相位落后被屏蔽;反之,圆盘向右旋转,Q1输出电压相位超落后被屏蔽。
因此,两个输出电压的相位关系反映圆盘的旋转方向,圆盘的位移可以通过Q1,Q2输出脉冲个数的代数和得到。
图1:图2:XYC1C2Q1(二)传感器电路设计X光敏二极管与Y光敏二极管在相位上相差π/2,所以它们在光电元件上取得的信号必是相差π/2。
当圆盘作正向转动时,X信号超前Y信号。
因为电路比较复杂,故采用美国Lattice半导体公司推出的ispEXPXRT软件对CPLD器件进行硬件编程,如图3所示电路图是基于CPLD设计的。
或门C1产生的信号作为D 锁存器Q1的置位端只许X产生的正脉冲通过,而D锁存器Q2因为C1作用时Y 信号尚在低电平,信号被屏蔽,Q2输出低电平,门电路在加减计数器中作加法运算。
当圆盘作反方向转动时,则Y产生的负值信号超前X产生的信号,或门C1产生的信号作为D锁存器Q2的置位端只让Y产生的负脉冲通过,而D锁存器Q1因为C1作用时X信号尚在低电平,信号被屏蔽,Q1输出低电平,门电路在可逆计数器中作减法运算。
这样就完成了辨向过程。
OUT0是输出,OUT1是进位,Z 是控制端输入。
工作原理图如图4所示。
图3:图4:三、RDID传感器网络的特点(一)RFID传感器网络的特点RSN由RFID和WSN共同构成,是一个以读写器为中心的网络 J。
读写器既是无线传感器的能量提供者,也是整个传感器网络的信息中枢,它既可以感知物理世界的信息,也可以对物体进行标识,最重要的是它从根本上解决了无线传感器能量供给问题。
RSN具有如下特点:1、系统庞大。
无线传感器网络采用多跳自组织方式通信,可进行大规模的部署,弥补了RFID的短距离传输的缺陷,而RFID技术成熟,在复杂的环境中可以保证可靠传输。
2、监控范围广泛。
不同的传感器类型可以对不同的物理信息进行感知,如温度、湿度、压力等使监控的领域扩大。
3、网络生命期长。
一方面,无线传感器可以借助RFID中的阅读器提供能量;另一方面采用Zig—bee的协议,可以节省WSN中节点的能量。
4、实时性强。
能够实时的传输数据和实现动态的更新。
(二)射频识别技术射频识别技术是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据信息。
最基础的RFID系统是由标签、读写器和天线三部分组成其中,RFID标签可应用到物体(人和动物)上,并有特殊的识别功能。
因为每个标签拥有全球唯一的电子产品代码(Electronic Product Code,EPC),EPC 的目标是对每个物理对象提供全球唯一标识符,并对应着网络单个对象,这使得EPC标记可以进行全球事物的互联和产品信息跟踪。
RFID标签内部构造可分为三种:有源、无源和半无源标签 J。
通常RFID标签是无源的,本身不能够提供能量,而是通过RFID阅读器传送请求信号获得能够传输他们身份识别的能量,所以传输距离相对较短。
随着技术发展,目前有源RFID标签逐步采用无线单片机来进行设计,具有持久性,信息传播穿透性强,存储信息容量大、种类多等特点。
因此RFID技术常被用于目标定位、身份识别及跟踪库存产品等,在生产、物流、交通、医疗和防伪等领域都得到广泛的应用。
(三)带有传感器的RFID标签带有传感器的RFID标签是一种智能RFID传感器标签。
在此结构中,RFID 的标签不仅可以进行一般的识别,而且可以跟其他的传感器标签进行无线通信合作,以此来读取环境的信息。
依据RFID阅读器的不同结构,此类系统可分为两类:第一类结构是阅读器和基站分开。
每个标签带有微处理器,可以自主决定什么时候采集数据和传输数据,但各个标签之间并不合作,只是简单的相互通信,最后统一将信息聚集到读写器进行处理。
通过这样的方式,可以大大减少读写器的数量,降低网络体系架构的复杂度,如图2所示。
另一类是把阅读器与基站进行融合,使带有传感器的标签之间可以进行通信,形成一个Ad—hoc网络,所有的标签直接与智能基站进行通信。
四、RFID传感器网络的应用RFID传感器网络的应用层构架在传感层和网络层上,用于对物理世界信息感知和对物体的标识。
其应用领域将遍及智能楼字、智能家居、路灯监控、智能医院、智能交通、物流管理、政府工作、环境监测、工业监测、食品药品管理、老人护理等诸多领域,在很大程度上将改变人们的生活。
(一)智能家居由于智能家居极具有实用的功能,无疑将是RFID传感器网络应用最为广泛的地方。
RSN网络在家庭的应用,能在很多方面使人们生活更舒适。
文献[5]中通过RFID的唯一标识实时监测物品的状况,防止偷窃;利用WSN中RSSI的信号强弱来判断人多人少,并感知室内像空调、照明灯等设备的状况,自动调节室温、光线的明暗,以达到减少能源浪费的目的。