基于RFID的失物自助認(rèn)領(lǐng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

題園園 雷志雄

1.廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院 廣東廣州 510075；2.佛山力進(jìn)物流有限公司 廣東佛山 528000

隨著當(dāng)代社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活越來越忙碌，丟失物品的事情很常見，如鑰匙、卡片等。這些物品的丟失會對生活和工作造成很大影響，而目前很多公共場所缺少專業(yè)回收丟失物品的服務(wù)和設(shè)施。如果物品丟失后，重新購置的過程中需要消耗大量時(shí)間和精力，這不僅影響工作和生活，而且會產(chǎn)生個(gè)人隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。尤其在一些人流密集的場所，如果丟失證件，由于人流量較大，會造成難以尋找并嚴(yán)重影響計(jì)劃和行程的后果，事后找回的可能性也極低。因此，研究一種可以快速尋找到丟失物品的系統(tǒng)是很有必要的。

本系統(tǒng)為基于RFID丟失物品認(rèn)領(lǐng)智能識別系統(tǒng)，集電子技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，采用RFID讀寫控制器集自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體。它能夠時(shí)刻自動記錄物品的出入系統(tǒng)裝置的情況，終端出入系統(tǒng)裝置與手機(jī)APP之間采用5G通信實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。獨(dú)特靈活的組網(wǎng)方式，適應(yīng)于各種安裝使用環(huán)境。具體實(shí)現(xiàn)步驟共需要五步：第一步，將RFID標(biāo)簽附著在易丟物品中，獲得物品信息。第二步，在丟失物品后，撿到物品的人將丟失物品放置自助認(rèn)領(lǐng)系統(tǒng)裝置中，經(jīng)過系統(tǒng)裝置自動識別和讀取物品信息，將物品信息與信息庫匹配。第三步，匹配成功后發(fā)送認(rèn)領(lǐng)位置至遺失人的手機(jī)微信或手機(jī)APP中告知。第四步，遺失人前來裝置處領(lǐng)取，通過輸入驗(yàn)證碼或人臉識別的方式驗(yàn)證。第五步，識別成功后方可打開認(rèn)領(lǐng)智能識別系統(tǒng)裝置，然后領(lǐng)取物品即可?；赗FID的失物自助認(rèn)領(lǐng)裝置系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 本系統(tǒng)架構(gòu)圖

1 硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)裝置應(yīng)用于人口密集度高的公共場所，通過攝像頭監(jiān)控使用情況，與觸摸屏連接。本系統(tǒng)可在室外環(huán)境利用已成熟的4G網(wǎng)絡(luò)以及5G進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，依托工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用遠(yuǎn)距離連接的GPRS技術(shù)，與近距離連接的藍(lán)牙、RFID等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。數(shù)據(jù)采集軟件負(fù)責(zé)串聯(lián)信息化與自動化的橋梁作用，數(shù)據(jù)最終上傳至云服務(wù)器，方便手機(jī)端用戶查詢與保存。RFID射頻技術(shù)涉及射頻信號的編碼、調(diào)制、傳輸、解碼等多個(gè)方面,將射頻技術(shù)用于自動識別系統(tǒng)中，就構(gòu)成了射頻識別系統(tǒng)。RFID射頻識別系統(tǒng)主要由RFID標(biāo)簽、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和標(biāo)簽讀寫器終端組成，如圖2所示。

圖2 RFID射頻識別系統(tǒng)

RFID標(biāo)簽安裝或粘貼在物品上，并記載詳細(xì)的物品信息。拾到丟失物品者將物品放置到失物認(rèn)領(lǐng)裝置中，標(biāo)簽讀寫器會產(chǎn)生無線電波，通過無線電波產(chǎn)生電磁場檢測丟失物品的射頻標(biāo)簽，RFID射頻標(biāo)簽內(nèi)含有芯片，芯片可以將電磁場產(chǎn)生的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成它所表示的信息和數(shù)據(jù)并發(fā)送出回應(yīng)信號，回應(yīng)信號通過無線電波把信息和數(shù)據(jù)發(fā)送至標(biāo)簽讀寫器；標(biāo)簽讀寫器收到電脈沖信號后，將信號轉(zhuǎn)換成它所表示的信息和數(shù)據(jù)并檢驗(yàn)信息的準(zhǔn)確度。在這個(gè)過程中，標(biāo)簽讀寫器不斷地反饋、存儲和讀取信息，實(shí)現(xiàn)與RFID射頻標(biāo)簽通信。計(jì)算處理系統(tǒng)收到由網(wǎng)絡(luò)傳送的標(biāo)簽讀寫器存儲的數(shù)據(jù)和信息，最終完成整個(gè)RFID射頻識別系統(tǒng)的信號傳輸過程[1-3]。

本系統(tǒng)裝置以電子讀寫器作為信號傳輸中心，以RFID射頻標(biāo)簽作為能量轉(zhuǎn)換中心。RFID射頻標(biāo)簽可以將無線電波能量轉(zhuǎn)為恒定的電源提供給芯片，芯片讀出和寫入基于通信技術(shù)方式形成的包括文字、圖形符號、數(shù)字、字母等數(shù)據(jù)信息，并做出反應(yīng)，采用無線通信的方式把數(shù)據(jù)發(fā)送至標(biāo)簽讀寫器；標(biāo)簽讀寫器傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)射頻系統(tǒng)的信號傳輸過程的信息讀寫；最終由計(jì)算處理系統(tǒng)完成對標(biāo)簽讀寫器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲和管控。由于RFID射頻識別系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)隔物傳遞信號，因此射頻標(biāo)簽安裝在物品的內(nèi)部和表面均可，安全方便。

RFID射頻識別系統(tǒng)由射頻標(biāo)簽和RFID讀出裝置等組成。RFID射頻識別系統(tǒng)的信號識別過程為：RFID讀出裝置在一定范圍內(nèi)發(fā)出無線電波形成電磁場，射頻標(biāo)簽?zāi)軌蛟诖朔秶鷥?nèi)識別到RFID讀出裝置的信號后發(fā)出基于通信技術(shù)方式形成的包括文字、圖形符號、數(shù)字、字母等數(shù)據(jù)信息。RFID讀出裝置接收并檢測信息的準(zhǔn)確度，最終完成整個(gè)信息傳輸過程。RFID讀出裝置以STM32為中心，通過功率放大電路、調(diào)制電路、功率放大電路、天線、射頻放大電路和解調(diào)電路傳輸回至STM32微處理器，STM32與接口電路和外部數(shù)據(jù)儲存器連接且可以實(shí)現(xiàn)互通反饋，工作過程原理圖如圖3所示。

圖3 RFID讀出裝置工作過程

基于RFID的失物自助認(rèn)領(lǐng)裝置設(shè)置有報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)收集光子探測器和熱探測器傳輸?shù)男畔?，識別是否存在人體信號，若存在，則用戶進(jìn)一步選擇是否存放物品，選擇存放物品之后，通過RFID射頻識別系統(tǒng)將物品信息保存至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)中，再根據(jù)物品信息識別結(jié)果，通過手機(jī)APP或微信公眾號發(fā)送至丟失物品者的手機(jī)中，最終實(shí)現(xiàn)自動報(bào)警。其中使用到了BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)，其應(yīng)用電路圖如圖4所示。

圖4 BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖

2 軟件設(shè)計(jì)

基于RFID的失物自助認(rèn)領(lǐng)裝置根據(jù)用戶需求分析來選擇對應(yīng)的功能軟件系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，劃分的功能模塊由信息采集模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、主程序模塊、數(shù)據(jù)報(bào)警模塊組成。通過信息采集用戶的身份認(rèn)證，然后進(jìn)行信息匹配與驗(yàn)證，最后智能控制系統(tǒng)根據(jù)匹配結(jié)果進(jìn)行動作。軟件結(jié)構(gòu)由主程序、子程序、中斷處理程序把各部分的程序模塊執(zhí)行流程連接起來?？梢詫?shí)現(xiàn)程序代碼部分的修改和整體程序的調(diào)試，完成了程序的可維護(hù)性。系統(tǒng)軟件的功能層次結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 軟件結(jié)構(gòu)圖

3 手機(jī)APP功能設(shè)計(jì)

將需要的功能都集中到手機(jī)APP或微信公眾號中，用戶在手機(jī)APP或公眾號中輸入手機(jī)號與易丟失物品中的射頻標(biāo)簽代號進(jìn)行綁定，這樣以手機(jī)APP或微信公眾號推送的方式容易提醒到丟失物品的人，既安全又方便。為滿足用戶方便使用的原則把微信公眾號注冊為服務(wù)號可提供專業(yè)化的業(yè)務(wù)服務(wù)能力。與訂閱號相比服務(wù)號在發(fā)消息的時(shí)候，用戶手機(jī)會像接收微信消息一樣，顯示在用戶的微信聊天列表當(dāng)中，這樣在發(fā)送丟失信息時(shí)也會更加顯眼。公眾號功能包括客服咨詢、綁定卡號、套餐選擇以及日常的優(yōu)惠券推送服務(wù)?？头稍兊膽?yīng)用場景為當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己的卡無法綁定，或者其他異常情況可以與客服聯(lián)系咨詢。另外，系統(tǒng)中設(shè)置了24小時(shí)自動回復(fù)功能，用于解答用戶的一些常見問題，幫助用戶更好地使用公眾號。一張卡可以由多個(gè)微信號進(jìn)行綁定，為確認(rèn)綁定人是否為卡的本人，讓用戶提供部分個(gè)人信息證明。多個(gè)微信號中只有一個(gè)主號，主號要綁定個(gè)人信息，卡丟失的地址等信息也只會發(fā)送給主號，綁定時(shí)只需要主號確認(rèn)既可以通過，也可以監(jiān)測到有多少人綁定了這張卡。這樣的功能可以增加丟失物品時(shí)發(fā)送信息的曝光度，使得丟失物品者可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)自己的物品丟失并取回。

結(jié)語

本系統(tǒng)在STM32微處理上實(shí)現(xiàn)嵌入式RFID讀卡控制及過程通信技術(shù)，在保證性能的基礎(chǔ)上嚴(yán)格控制成本，而且還提升了抗干擾的性能，通過4G或5G網(wǎng)絡(luò)將丟卡數(shù)據(jù)采集并傳送到云端存儲中，通過手機(jī)APP完成遺失物品者信息的精準(zhǔn)推送，實(shí)現(xiàn)丟失物品的自助認(rèn)領(lǐng)功能。本系統(tǒng)通過分布廣泛的既有網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成終端采集器的部署，這使得它組網(wǎng)簡單、費(fèi)用低廉、易于維護(hù)，具有良好的應(yīng)用前景。