柔性电子标签（RFID）在新型安防领域中的应用研究

李盛 李红俊 佘汶荻 唐玲

摘 要：柔性电子标签系统在新型安防领域的应用，是对射频电子标签RFID的一种功能拓展，是一种技术上的改造、创新。特别是在与传统安防领域产品进行对比之后发现，柔性电子标签自身有非常显著的优势。利用电子标签天线和自身的网络传输协议，不仅可以对高价值目标进行定位和安防监管，同时还能实现电子标签自身的隐形化，对减小目标物体体积、形态，提高安防效果和创造经济价值都有显著作用。随着科技的发展，柔性电子标签RFID在新型安防领域都得到广泛应用，电子标签的数据处理能力也愈加快捷、高速，应用前景十分广阔。

关键词：柔性电子标签RFID；电子标签天线；网络传输协议；新型安防领域

中图分类号：TP273 文献标志码：A

0 引言

众所周知，电子标签又称射频识别技术RFID，是一种新型无线电通信技术，由于它可以通过发射无线电信号识别对象目标，并在识别的同时同步完成数据的读写工作，而且不需要在发射端和对象端之间建立传递机构和环节，因此自诞生以来在物流运输、图书管理、医疗等诸多领域已经得到广泛运用。又因其体积小、重量轻、反应迅捷和便于隐藏、装载等特点，在新型安保领域也有着巨大的应用价值和发展潜力。

1 射频识别技术RFID在安防领域应用现状

当前电子标签主要在汽车防盗、证件查验、智能门禁、轨迹定位等领域有着非常成熟的运用经验，随着射频识别技术的不断推广，其应用领域也在不断地扩大和发展。这其中在安防系统运用比较典型的有——重要场所安全管理系统等，其主要工作原理就是运用控制软件，将系统的各个功能单元模块进行连接，当持证人进入重要场所后，预制在证件中的电子标签RFID与现场入口处的电子标签阅读机进行实时数据读取，系统同步自动调取数据库内预存的入场人员信息资料，与被读取的进场人员信息进行实时匹配，如果匹配成功则放行并将读取的信息存储起来，如果发现数据匹配不成功则要报警。该系统就是通过射频识别技术RFID完成入场人员与系统的对照、证照查验工作。而作为功能实现的核心工具——电子标签RFID需要提前预制在进场人员的证件中，其利用的就是电子标签的轻薄和微波通联特性。在整个工作过程中，系统可以同时完成一对多的实时数据读写，而且预制在证件中的电子标签可以无源工作，这就大大减少了配件的占用空间，同时还提高了系统的工作效率。

但是，上述安防管理系統多为动态标签与静态标签读卡器之间的匹配工作模式，而现实当中有很多高价值的重要目标往往都是静态目标，在不要求移动的情况下，需要保证安防对象的绝对安全。由此可见，向静态高价值目标提供和制定新型的安防手段和技术，特别是将电子标签隐藏并植入包装物内，或许是现在和未来新型安防技术发展的主要目标和方向。

2 柔性新型安防电子标签RFID的工作原理与实现

现在由于电子标签内部基本都是采用印刷工艺制作天线，因此标签的综合制造工艺成本已经大大降低。但是能够进行弯曲折叠的电子标签（RFID），国内也是近几年才刚刚开始。当电子标签可以实现柔性折叠弯曲的时候，也意味着电子标签的应用范围将在诸多领域得到更加广泛地拓展。

2.1 柔性新型安防电子标签的工作原理

新型安防电子标签是利用其轻薄、形态多样化的特点和应答机理，将电子标签内置于重要目标的夹层内，象档案袋或包装物，在重要目标的保管放置区域内同步安装标签定位接收机，当定位器和标签都在应答信号的有效工作范围内时，系统在经过数据通联匹配后，如果通联应答匹配正确则默认为安全状态。当检测到安防目标被异常移动（超出有效应答范围），或者应答信号突然消失（异常中断），或者内置电子标签的包装物被人为破坏，导致内置在包装夹层内的电路系统被破坏（正常通信被异常强制中断）等，系统检测到通信异常后就会自动报警，同时对目标物体进行自动定位，并同步向管理者或者用户发送报警和定位信息，并实时展开位置追踪。用户或者管理者通过手机APP或者电脑管理终端，可以随时接收和查看安防对象的具体位置信息，以便做出后续的处理决策。如果没有发生位置异常迁移或者通信的突然中断，此时系统的主要作用就是对重要价值目标进行定位监控和巡查。其工作原理如图1所示。

这个系统的优点是对过去的一些单纯依靠增加封闭外壳结构强度、厚度、加密锁具，来达到安防目的的被动安防设施，象保险柜（箱）等进行变革，将重要价值目标的外载体变为柔性材料，使安防目标逐渐实现小型化，而且可以缩小安防目标的占用空间，使目标物体装载形态在不丧失安全性的前提下，整体的外在形态更加灵活多样，更加便于存储和装载、运输。并通过网络通信技术将安防目标、包装物、监控基站与货主、监管人联系起来，监管人既可以用手机监控端随时查看安防目标的实时动态，也可以对目标定位轨迹进行有效监管。其基本工作流程图如图2所示。

通过这些方法的创新改进，使重要的安防目标的定位监管更方便、快捷，安置安防目标的综合成本也大幅降低。最主要的是整个系统可以实现存储、运输和监管三位一体，将原本各自独立的系统通过管理软件串接起来，使整个系统的各环节都能做到高效、快捷。

2.2 柔性新型安防电子标签系统的实现

2.2.1 技术分类选择

目前电子标签根据工作频率的快慢，分为以下几种：低频、高频、超高频和微波等。但对柔性新型安防系统而言，由于低频（30 kHz～300 kHz）标签和高频（13.56 MHz）标签的工作频率相对偏低、应答距离有限，因此其多数应用在图书馆、医药、烟草等领域。真正能够满足该系统使用要求的工作频率，只剩下超高频（760 MHz～960 MHz）和微波（2.4 GHz和5.8 GHz）。这2种因其工作频率高，应答识别距离远，可以满足安防系统对对象目标进行监管和数据快速分析处理的需要，当然也成为柔性新型安防系统应用的首选。

2.2.2 系统实现方法

电子标签RFID系统专业溯源程序可以使用计算机软件（Visual Studio 2010）进行开发调试，由于该系统写入程序的界面友好，便于技术人员进行设计工作，并满足功能使用需求。现在很多电子标签天线，象DS-TX10天线使用的是RS-232串口读卡器，直接可以用笔记本电脑写入程序，载波频率可以达到2.4 GHz，采用QPSK（四相相移键控）调制方式，通信使用串口协议，整体通用适应性更高。而且对于非专业技术人员而言，具有上手快，简单易学的优点。在项目实施过程中，新型读卡器程序易于编写、传输，同时设备良好的适应和通用性也在实施过程中得到充分印证。借用现代编程软件和技术可以实现在未来相当一段时间内，灵活多用的设置要求，使射频标签能够在安全前提下得到推广应用。

2.2.3 功能灵活实现

电子标签的幅面宽度相对固态包装物而言，其宽窄主要受打印机幅面宽度的影响，这也就意味着只要打印机可工作的区域足够大，那么打印的电子标签就可以满足相应的幅面宽度的使用需求。这样就可以使电子标签根据使用需求灵活调整印刷标签大小，由此看见，柔性电子标签在新型安防领域的应用价值远超其他产品。而且，随着现在无线通信技术的进一步发展，特别是互联网+技术的普及，电子标签在安防领域可以和手机APP相结合，这也就意味着，对安防目标的监管也可以脱离人工操作，实现远程无人监管。借助手机APP功能，实现对目标现场的动态实施信息进行查看、监管，这是过去电子标签发展过程中没有过的，在安防领域也是一次创新。如果再配以其他负载，象无线远程遥控摄像头等，可以使安防实现同步、实时、无线和远程。过去的安防手段由于受到技术手段的束缚，都是以被动的人工看护为主，现在由于科学技术的飞速变革，在监管模式上由被动看护变为主动预警，而且对现场目标甄别的准确性相比过去已有了很大提升。一些涉密的文件，小型贵金属，一些价值巨大的目标物体，如果依托保险柜（箱），不但保险柜（箱）对存储目标物体的大小有限制，而且对存储空间的使用环境也有诸多限制，因此很多高价值目标没法采用传统措施满足安防要求。如果采用柔性新型安防系统，不但成本低廉，而且在安防效果上可以实现质的飞跃。只要目标的通信被中断或者位置发生变化，监管者都会及时收到最新的预警信息。在没有发生警报的情况下，监管者可以随时调阅目标的当前状态进行察看。最重要的是，这种系统便于隐藏，不易觉察，平时可以充当一般包装物使用，有异常时又可以进行预警，一物多用，技术实现起来也非常简单。

3 柔性新型安防电子标签RFID的应用前景

3.1 应用市场前景

随着柔性电子标签在技术方面的日益成熟，加之人们在新型安防领域的需求不断提升。未来电子标签将更加趋向轻薄化和使用的多元化，而且在同人工智能等前沿技术相结合后，甚至可以应用于新生儿看护等重要领域，据中国安防展览网公布的前瞻產业研究院《2018-2023年中国安防行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》的调研数据显示，2017年我国安防行业总产值达到6 200亿，同比增速为14.8 %，是2013年以来的最高增速，前瞻产业研究院预计仅2018年，我国安防行业总产值仍然会有一个较快速的增长。在安防行业总产值中，安防工程产值规模为3 782亿元，占比61 %；安防产品产值规模为1 984亿元，占比32 %；运维与其他产值规模为434亿元，占比7 %。由此看见，当前的安防领域市场巨大，其中新型安防产品对射频电子标签的需求和使用意愿强烈，势不可挡。

3.2 技术发展前景

电子标签RFID作为现代物联网系统的重要一环，结合互联网+技术使安防领域整体技术环境有了很大地发展和改变，同时产生的效益也非常可观。柔性标签的采用同样使安防产品更加贴合产品本体，缩小空间占用，而且使配属的安防零部件趋于隐形化，安防的效果相比过去将更加优异。由此可见，柔性新型安防电子标签，产品虽小但是未来产生的影响将更加巨大，这是其他现有产品所无法比拟的。柔性还表现在另一个方面，就是安防形态的多元化，因其柔软特性，既可以装在织物内部，也可以放到包装物的夹层，工作形态可以多种多样。随着新技术的发展，电子标签今后将更加轻薄化，网络传输速率也会更高，成为互联网+模式下的物联网宠儿。而且随着柔性电子标签材质的变革，射频标签可以隐身于包装物的夹层，而且还可以保持通信应答，可以弯曲又可以折叠，材质倾向于透明化，工作形态可以根据需求变化。柔性的另一个方面就是灵活搭配，按需使用。可以实现安防系统从单纯位置监管变为轨迹、完好程度监管等一系列方式，形态多言、通信实时，工作效率显著提高。同时，随着网络技术的发展，射频电子标签应答的频率将更加迅捷，传输速率和带宽将得到提升和完善，可以达到更好的安防效果。对很多生产厂家而言，市场、技术和销路都可以得到拓展。

4 结语

柔性电子标签在新型安防领域应用的重点就在材质、形态和工作模式上，当柔性电子标签实现材质的柔性化、多元化，形态实现隐身化，意味着柔性电子标签在互联网+模式下又拥有了新的活力和发展前景，也暗示着安防系统在技术层面上有了更广阔的拓展空间。同时，对于创新创业角度而言，则意味着柔性电子标签在安防系统领域，特别是新型安防市场领域的应用价值更加巨大，它为社会所创造的经济价值在未来是极为可观和不可限量的。我们探索柔性电子标签RFID在新型安防领域的应用，也是对电子标签功能的一种拓展尝试，电子标签除去传统的应用领域外，随着现代科学技术的升级改造和提高，通联手段更加多元化、工作形式更加隐蔽化，综合成本更加优化。这种新型安防模式直接颠覆了过去传统安防的领域思维模式，使工作模式向远程化、智能化、集成化方向发展。更重要的是在安防领域的综合成本被大幅度降低，预警的灵敏度和实时性都随着互联网+技术的发展而呈现多样业态。

参考文献

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