基于RFID技术的远程监控系统介绍

导读： 该方案采用RFID技术识别监控目标，利用ARM控制GPRS模块实现数据的远程传输，并详细说明了系统的功能实现和RFID技术的工作原理，构建了读取速度快、远距离识别、耐污损、更多资产管理信息的应用系统，实际应用表明该设计达到了期望的目标。

1 引言

目前，随着市场竞争的越来越激烈，各个行业都在提高工作效率、节约成本上下功夫。在远程监控领域，由于传统的条形码是人工近距离识别，并且只能识别一类物体，无法对同类物体进行区分，还会因下雨、潮湿、油污环境或搬运的过程中遭到毁坏而难以辨识，标签损耗大，提供的信息也比较少，故本文提出了引进RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术建立远程监控系统新方案，该方案对目标的识别具有扫描快、无接触、抗污损、信息量多等特点。

2 远程监控系统的实现

本系统主要是由监监控端、通信平台以及监控中心组成。监控终端负责采集所需的各种数据和信息，再将采集的数据通过RS232接口与通信平台透明数据传输终端相连;通信平台是监控终端和控制中心的桥梁，主要负责透明地发送采集来的数据，将数据无误地、实时地、快速地传输，通信平台中的嵌入式处理器将监控数据进行简单处理、协议封装后转交给通信平台中的GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）模块，由GPRS网络发送到监控中心;监控中心负责对远端发送的数据进行分析与处理，将有效数据保存到数据库中心。还可对远端监控终端发出指令，进行参数设置、实时召唤测试数据。远程监控系统框图如图1所示：

2.1监控终端设计

与使用条形码搜集监测目标物信息相比，RFID电子标签具有自动扫描、不需人工接触、抗污染能力强（抗灰尘、抗烟雾、抗潮湿）、信息量大等优点，故本系统监控终端采用RFID技术构建。一个完整的RFID系统由三部分组成：Tag（标签）是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;Reader（阅读器）是读取（有时也用于写入）标签信息的设备;Antenna（天线）是在标签和阅读器间传递射频信号。本监控终端的RFID系统选用13.56M无源标签、13.56M固定式无源阅读器和工作频率为13.56MHz的天线。

监控终端工作的流程是：Reader发送13.56MHz的无线电波能量给Tag，驱动Tag电路将内部的数据送出，Reader依序接收解读数据，最后经由RS232串口送给通信平台中的ARM（Advanced RISC Microprocessor，高级RISC微处理器）做相应的处理。其中阅读器读取标签数据的原理是：Reader通过发射天线发送13.56M的射频信号，当Tag进入发射天线工作区域时产生感应电流，Tag获得能量被激活;Tag与Reader之间通过耦合元件实现射频信号的空间无接触耦合，在耦合通道内根据时序关系实现能量传递、数据交换;Tag将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收至4从Tag发送来的载波信号，经天线调节器传送到Reader，再对接收的信号进行解调和解码。它的原理框图如图2所示：

2.2通信平台设计

此通信平台GPRS模块选择的是WAVECOM Q2406 PL002，ARM选择SAMSUNG s3c2410AL-200902，通信平台的工作原理是：ARM接收到监控终端采集的数据后，对数据进行封装和打包再交给GPRS模块，此时必须保证GPRS和internet网络连通，由GPRS网络负责将采集的数据发送给监控中心（因网络有时不稳定，优先使用数据透明方式发送数据，短信息方式为备用方式），与此同时，如果GPRS收到监控中心发来的命令时，ARM负责解析命令，控制监控终端完成上位机的指令。

2.3监控中心设计

监控中心是由一台具有公网IP地址的PC机和RFID读写器软件组成。监控中心后台管理软件使用自主开发RFID_Scanner软件，可实现参数设置、建立网络连接及数据的接收、保存、分析和处理。在程序的控制下，GPRS模块上电后可得到一个动态的IP地址，它会主动向监控中心服务器发出连接请求，让服务器为其建立Socket连接。通过AT指令绑定固定地址的PPP服务器，进行握手认证以及协议配置，PPP链路建立后，选用TCP/IP协议就可以实现监控中心和GPRS模块数据的相互收发，监控中心便可实时查询、观测和处理数据，发送相关命令遥控终端完成相应的操作。

2.4软件程序设计

主程序的流程是：首先是初始化操作，初始化操作包括创建两个线程（分别用于监听数据和处理数据）、串口初始化、收发短信初始化和GPRS数据透传初始化;接着程序进入死循环状态，不断地监听是否有数据到达。若有就判断是IP包数据还是短信息，是IP包数据的话，就调用接收IP包数据的子函数接收数据;如果是短信息，就调用读取短信息子函数阅读短信，将其保存到ARM的内存单元中后删除短信息。若没有数据到达，就判断是不是需要发送短信息或IP包数据，假如需要发送短信息或IP包数据，则主函数调用相应的子函数，完成数据的发送;不需要的话，则回到程序死循环的入口处，继续监听是否有数据到达。主函数程序代码如下所示：

3　结束语

基于RFID技术的远程监控系统对目标识别具有扫描快速、无接触、抗油污、信息量大等特点，故本系统采用RFID技术监控目标，为优化远程监控系统提供了一种全新的应用方案，适应了很多领域在高效、低成本中对目标进行监测的需求。目前，该系统已投入到远程资产管理之中，实际应用证明此系统运行良好，取得了预期的盘货效率高、远距离识别、适应恶劣环境能力强、包含信息多的设计效果。在远程监控系统中RFID技术代替条形码识别监控目标是未来发展的趋势。除此之外，由于采用RFID技术识别目标还具有动态识别和精确识别单个物体的特点，故可以进一步拓展本系统的应用范围，将来可在煤矿井下作业人员的考勤、物流过程中的货物追踪、对医疗院所和监狱等特殊人员实时监控、商品防伪、高速公路自动收费、药品食品安全管理等领域中扩展应用。