RFID与无线传感器网络技术的融合(2022新)

RFIDRFID与无线传感器网络技术的融合Contents

目

录RFID与无线传感器网络技术的融合01RFID与无线传感器网络技术的融合的组成02RFID与无线传感器网络技术的组合03RFID与无线传感器网络技术的融合体系结构04RFID与无线传感器网络技术的融合05基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟中监控0601RFID与无线传感器网络技术的融合RFID与无线传感器网络技术的融合基于传感器网络的超级RFID系统(以下简称超级RFID系统)综合了RFID和传感器网络的技术特点,它继承了RFID利用射频信号自动识别目标的特性,同时实现了无线传感器网络主动感知与通信的功能。基于传感器网络的超级RFID不是被动的卷标技术,它能够主动对环境进行监测并记录相关数据,必要的时候能够主动发出警报。RFID数据于供应链管理RFID与无线传感器网络技术的融合RFID技术与传感器网络技术相结合,可能是将来的一个发展趋势。传感器网络一般不关心节点的位置,因此对节点一般都不采用全局标识,而RFID技术对节点的标示有着得天独厚的优势,将两者结共同组成网络可以相互弥补对方的缺陷,既可以将网络的主要精力集中到数据上,当需要具体的考虑到某个具体节点的信息的时候,也可以利用RFID的标识功能轻松的找到节点的位置。RFID与无线传感器网络技术的融合图10-9RFID于供应链管理各环节的装备02RFID与无线传感器网络技术的融合的组成RFID与无线传感器网络技术的融合的组成超级RFID的组成上层用户（InternetGSM网络等）

智能网关

传感器节点

超级RFID标签超级RFID系统采用层次型的组成结构,分为末梢节点和网关节点和上层用户三个层次,如图所示：03RFID与无线传感器网络技术的组合RFID与无线传感器网络技术的组合末梢节点由两部分组成,分别是数量众多的普通传感器节点和超级RFID标签,超级RFID节点除了具备基本的RFID无线标记功能外,在节点上还配置了微型传感器,可以主动感知节点标记对象的温湿度、位置移动、烟雾、电磁环境、声音等信息,并且可以主动上报感知信息。而带有传感器器件的智能处理节点则充当网关节点,网关节点担负两方面的功能:(1)读取、汇聚超级RFID节点和传感器节点的信息(2)对读取的信息进行分析,实时监控环境信息。有源的网关节点在必要时读取RFID标签的信息,通过传感器网络发送给上层用户;当然,RFID节点的信息也能够被手持式阅读器随时读取。上层用户主要是指与智能网关节点直接通信的外部网络,如Internet网络或GSM网络等。另外,无线传感器网络和现有的无线通信终端(如手机)还不能很好的通信,利用现有的网络将处理好的信息发送到用户终端是一个不错的选择。04RFID与无线传感器网络技术的融合体系结构RFID与无线传感器网络技术的融合体系结构超级RFID系统融合了无线传感器网络和RFID技术,因此在设计系统体系构架时,要综合考虑到两者的特点,系统体系结构如图所示。ONS服务器PML服务器Savant阅读器超级RFID标签传感器节点事件数据企业应用软件内部数据库（ERP..）附加数据过滤事件数据RFID与无线传感网技术系统体系结构图05RFID与无线传感器网络技术的融合RFID与无线传感器网络技术的融合Savant软件是处理从一个或多个解读器获得的标签或传感器数据(事件数据)流的“中间件”,是一种企业通用的数据管理架构,安装在等级式、分布式的服务器上。其系统的Savant有三种数据来源,可以按传统的方式从阅读器而来,可以接受传感器节点的信息,也可以接收超级RFID主动发出的信息。基于Savant的树型等级结构,并根据其分类,定义了一种统一的层次化的Savant体系架构。依据Auto-ID标准委员会的定义,Savant应该包括三个必需的标准模块:事件管理系统(EMS)、实时内存数据结构(RIED)和任务管理系统(TMS)。其它一些可选标准程序模块可以根据用户定义。图10-13是Savant的体系结构。RFID与无线传感器网络技术的融合TMSRFIDEMS类服务器数据库任务管理器SOAP接口缓冲器DDL解析器本地查询处理器查询优化器DML解析器DML接口事件记录器事件过滤器事件队列解读器接口解读记录器Savant的体系结构RFID与无线传感器网络技术的融合在上图中,事件管理系统应用在EdgeSavant(ES)上采集标签解读事件,它与解读器应用程序通信,管理解读器发送的事件流。EMS体系结构中的“解读适配器”和“解读器接口”可看作一个通用的接口,对于EdgeSavant来讲,由于解读适配器直接或间接的与解读器进行通讯,并收集解读器探测到的事件,然后将这些事件写入解读器接口。对于InternalSavant来讲,它是Edgesavants的父节点或上级,IS从他的下属EdgeSavant中采集EPC数据,因此“解读适配器”和“解读器接口”可看作是通用的网络数据访问接口。RFID与无线传感器网络技术的融合物流信息服务平台之互联互通RFID与无线传感器网络技术的融合RIED是一个用来保存EdgeSavant信息的内存数据库。EdgeSavant保存和组织解读器发送的事件。事件管理系统(EMS)提供过滤和记录事件的框架,记录器可以将事件保存在数据库中。数据库处理大量事件时,RIED提供了与数据库同样的接口,但实时性要好。应用程序可以通过JDBC或本地Java接口访问RIED。Savant软件根据用户定制的任务进行数据管理、数据监控。TMS负责管理由上级Savant或企业应用程序发送到本级Savant的任务。SavantTMS使分布式Savant的维护变得简单,写入TMS的任务可以获得Savant的所有属性。RFID和无线传感器网络技术,提出了一种基于传感器网络的超级RFID系统,介绍了该系统的组成与体系结构及该系统对Savant的新要求。指出RFID技术与传感器网络融技术的融合可能是一个新的发展趋势。06基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控目前，我国许多物流企业采用了监测控制系统，但其监测仅局限于对运输车辆状态进行跟踪、管理，对于分散的监控点之间的物品不能实现实时监控，使得生产厂商和供应商不能及时掌握物品信息。随着需求的升级，美、欧等国家已经开始对物品实施全程监管、实时控制，实时掌握物流过程(包括运输、仓储、装卸搬运、包装、配送等)中产品的品质、标识、位置等信息已经成为现代物流管理系统的新要求。除此外，物流过程中还缺少有效的产品身份证制度，一旦产品质量出现问题，很难追本溯源，从而严重影响物流系统的进一步健康发展。提出基于WSN和分级RFID融合的物流跟踪监控系统，综合了无线传感器网络和RFID的技术特点，不仅能够实时地对物流过程中产品的品质、标识和位置等信息进行监控，而且还能够显著提高仓储和配送的效率和准确性，因此，有着广泛的应用前景。1.WSN无线传感器网络分级RFID物流跟踪基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控(1)系统构成基于WSN和RFID的物流跟踪监控系统主要由以下三部分组成，分别是无线数据采集网络，无线GPRS和有线Internet组成的数据传输网络以及远程监控中心。在系统体系结中，无线数据采集网络由具有RFID阅读功能的传感器节点和无线网关节点自组织形成。2.基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统系统构成010203无线数据采集网络无线GPRS和有线Internet组成的数据传输网络远程监控中心基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控在该系统中，无线数据采集网络负责在配送中心、送货车箱等应用场景下，对产品的环境参数、品质特征、产品标识等信息进行采集，由网关节点负责读娶汇聚节点收集到的信息，在必要时读取RFID标签信息，并通过传输网络发送给控制中心的中心服务器；中心服务器负责对采集到的数据进行存储、分析和处理，将处理后的数据存储到在线数据库中，以供用户通过Internet或者GPRS网络对相关的信息进行查询和控制。整个数据采集过程采用被动式与主动式相结合的方式。在正常状态下。网络中各节点都处于被动工作方式，即只有接到网关节点询问消息时才返回节点的状态信息；而网络中任意一个节点一旦检测到环境参数异常或者产品品质出现问题时，该节点立即转换为主动工作方式，向网关节点主动发出报警和定位信息，网关节点将信息发送给中心服务器。通知相关人员对异常情况进行适当处理。2.基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控(2)节点设计具有RFID阅读功能的传感器节点设备由数据采集单元、处理与控制单元、WSN无线通信单元、RFID无线通信单元、供电单元等部分组成，具备感知、无线通信和处理信息的功能，其中，数据采集单元由传感器阵列和模数转换装置构成，它负责将感知到的温度、湿度、气体、光照强度、气味等信息转换为模拟信号，然后通过模数转换将其转换为数字信号输入到处理与控制单元中。处理与控制单元由应用、存储器和CPU构成，它负责将监测到的环境参数等信息进行本地比较。如果发现有异常则主动触发WSN无线通信模块，向网关节点发送物品品质、环境参数异常的报警信息。此外，处理与控制模块还要负责发送读取控制信号给RFID读卡器，以读取RFID信息。供电模块为传感器节点提供运行所需要的能量，通常采用微型电池。2.基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控(3)分级RFID标签RFID标签根据所采用的工作频率不同而具有不同的识别距离。分级RFID标签是将具有不同识别距离的RFID标签分成不同的等级，每一级标签分别完成不同的功能。在系统中，采用了两级RFID标签，第一级RFID标签为环境监测级RFID标签，第二级RFID标签为货物配送级RFID标签。第一级RFID标签是固定在货箱内的识别范围较小的低频RFID标签，当产品品质或者周围环境参数发生变化时，其通过处理与控制单元发送读取控制信号给RFID读卡器，以读取天线辐射近场区内(最大识别距离为10cm-180cm)的货箱m信息。这样，仓库管理员通过具有RFID阅读功能的仓储手持终端可以快速、方便地定位到相应的货箱。因此，第一级RFID标签也称为环境监测级RFID标签。2.基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控2.基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统表示查询数据流据表示采集到的数流基于WSM和分级的RFID物流跟踪监控系统示意图基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控第二级RFID标签是贴在货箱上的识别范围较大的标签，当货箱通过配送中心的出入口处的网关设备时进行远距离(最大识别距离可达10m以上)非接触式扫描。入库时，货物的各类信息被写入了货箱所贴RFID标签内；出库时，出库口的读卡器读出出库货物信息，装货完毕后自动生成配送单，并将其发送给配送手持终端；货物出库装车完毕后，配送手持终端跟随运输车辆。在运输的过程中可以读取货箱RFID标签的信息以便验证货物的准确性，中间站卸货时，可由配送手持终端根据货物列表方便、快速、准确地进行分拣核对。第二级RFID标签提高了仓储、配送的智能化管理水平，也称为货物配送级RFID标签。两级RFID标签共同配合，构成了该系统中的RFID无线通信部分。2.基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统不仅继承了RFID简单、快捷、自动识别目标的特性，又继承了无线传感器网络主动感知与通信的功能。该系统特征主要体现在以下几个方面：3.基于WSN和分级RFID融合的物流跟踪监控系统分析实现了物品品质、环境变化实时监测与定位。显著提高了物流过程中仓储以及配送的智能化管理水平。网络灵活性强。010203基于无线传感器网络和分级RFID技术的物流跟踪监控基于WSN和分级RFID的物流跟踪监控系统不仅继承了RFID简单、快捷、自动识别目标的特性，又继承了无线传感器