物联网中无线传感器节点和RFID数据融合的方法

摘要：针对当前物联网感知层在感知多源信息时，尚没有一种很好的融合方法的问题，根据无线传感器网络(WSN)和射频识别(RFID)网络自身的特点，通过引入数据融合器，提出了一种将电子产品编码(EPC)和环境参数建立映射关系的方法。将该方法应用于超市仓储管理系统，对其编码并且构建原型系统，该方法能够明显提高数据传输的有效率，试验结果验证了所提出方法的正确性和有效性。
关键词：物联网；无线传感器节点；射频识别；数据融合；产品电子编码

物联网是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
近年来，全球主要发达国家和地区纷纷抛出与物联网相关的信息化战略。2002年4月，韩国提出“e-Korea”战略；2004年，日本提出“U-Japan”计划；2006年6月，新加坡公布了“智慧国2015”大蓝图；2008年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”战略，2009年6月欧盟启动“物联网行动计划”等，都是利用各种信息技术来突破互联网的物理限制，以实现无处不在的物联网络。目前世界各国正处于技术研发阶段，美国、欧盟等都在投入巨资深入探索研究物联网。我国在物联网领域的布局较早，中科院10年前就启动了传感网研究，目前国内多家科研单位正加紧研发物联网技术，2009年8月，中国提出了“感知中国”。
物联网的应用领域非常广泛，如智能交通、智能电网、智能监控、远程医疗、环境保护、公共安全和物品管理等等，涉及到生活的方方面面。
超市仓储管理系统是物品管理中的典型实例，在这个系统中经常需要同时获得物品的基本信息和环境参数，对于食品存储要求更严格，不但要获取食品的生产商、生产日期等基本信息，还要获取食品所处的环境参数，如温度、湿度等。这些信息都要由物联网的感知层获取，在感知层中主要有2种网络：RFID网络和WSN，RFID网络获取食品的生产商、生产日期等基本信息：WSN获取食品所处环境温度、湿度等参数。存在的问题是如何将两种数据很好地融合，保证两种数据融合正确性的同时要尽可能地减少数据量，这样更能适应WSN要求低能耗特性。
通过分析，两者是有共同点的，即都是将物理世界的信息转换成信息世界的数据，无线传感器节点(WSNd)和RFID最终将融合为一体。文献提出了融合方法，但是也存在以下不足：1)不支持被动式标签，较高的产品生产成本；2)传输的数据量较大，增加了传感器节点的负担。从物联网感知层的角度出发，本文提出的融合方法将很好地解决这些问题。

1 物联网架构
物联网具有3个特性：1)全面感知，即利用RFID、传感器等随时随地获取物品的信息；2)可靠传递，是通过各种电信网络和互联网融合，将物品的信息实时准确地传递出去；3)智能处理，利用云计算、模糊识别等各种计算方式对海量数据和信息进行分析处理，对物品实施智能化控制。这就构成了物联网的三层模式：感知层、网络层和应用层，如图1所示。

其中，感知层包括RFID、传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前的传感器网络，对于目前关注较多的RHD网络来讲，用来感知RFID信息的感应器、扫描仪和贴在物品上的RFID标签属于物联网感知层的一种网络。这种检测信息是RFID标签的内容，如高速公路不停车收费系统、超市仓储管理系统都是基于这类结构的物联网。用于环境信息收集的WSN由无线传感节点和接入网关组成，无线节点感知信息(如温度、湿度等)，并自行组网传递到上层网关接入点，由网关将收集到的信息通过网络层提交到后台处理。环境监控、污染监控都是这类结构的感知层网络的应用。网络层是建立在现有的移动通讯网和互联网基础上，对感知数据进行处理和管理。应用层利用经过分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务，物联网的应用可分为监控型、查询型、控制型和扫描型等。