物联传媒 旗下网站
登录 注册
RFID世界网 >  技术文章  >  其他  >  正文

物联网系统评价模型构建与应用

作者:李媛红 冯雪萍 牛彬
来源:中国质量新闻网
日期:2014-11-13 10:38:20
摘要:如何确保物联网应用有效推广、如何支撑国家制定物联网产业规划和政策等等,都需要一套有效的评价体系及相应的制度规范,来推动物联网产业的健康发展。物联网系统评价认证体系是物联网产业发展的重要环节,构建科学的物联网系统评价模型,则是建立物联网系统评价体系和评价制度的基础。

  近年来,物联网产业受到政府和行业的普遍关注。2013年2月5日出台的《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》、国家十四部委《关于印发10个物联网发展专项行动计划的通知》以及工信部《物联网“十二五”发展规划》等产业政策都明确支持物联网产业发展。国家发改委、工信部,以及各地方政府,纷纷组织和支持物联网应用示范项目建设。如何确保物联网应用有效推广、如何支撑国家制定物联网产业规划和政策等等,都需要一套有效的评价体系及相应的制度规范,来推动物联网产业的健康发展。物联网系统评价认证体系是物联网产业发展的重要环节,构建科学的物联网系统评价模型,则是建立物联网系统评价体系和评价制度的基础。

  物联网系统评价模型构建分析

  物联网系统是一个跨技术领域、跨行业、跨部门的复杂大系统,物联网系统评价首先要识别、提取和分析物联网系统评价因子。物联网系统评价因子是物联网系统评价过程所选择的关键评价因素,与物联网系统实施的设计、开发、测试、实施、优化等过程有关,影响到物联网系统技术架构的感知层、网络层和应用层,并落实到不同的评价对象上(包括技术、产品和工程等)。物联网系统评价因子包括适用性因子、兼容性因子、可靠性因子、安全性因子等,其中安全性因子又包括:系统安全、信息安全、人身安全、环境安全等方面。

物联网系统评价模型构建与应用

图1 物联网系统评价模型

  物联网系统评价可以用三维模型来归纳和展示,如图1所示。

  其中:

  X轴为物联网系统实施的全过程,包括设计、开发、测试、实施和优化等;

  Y轴为物联网技术架构,包括感知层、网络层、应用层等;

  Z轴为物联网系统评价的对象,包括技术、产品和工程。

  物联网系统评价模型构建的技术思路是:以物联网系统的适用性、兼容性、可靠性、安全性等特征为出发点,根据物联网系统实施过程分析,从物联网系统的技术架构中,分析提取物联网系统评价因子,研究开发相应的评价和测试方法,制定相应的评价测试标准,建设我国物联网系统评价测试平台,并进行示范验证,最终建立我国物联网系统评价体系,推动物联网系统评价制度的建立。

  物联网系统评价三维模型

  在感知层RFID系统评价中的应用

  射频识别(RFID)技术是物联网感知层的核心关键技术之一,基于RFID技术的行业应用也是目前最为典型的物联网应用。

  感知层RFID系统评价作为物联网系统三维评价模型中感知层的一个截面,总体的技术思路是:基于目前感知层RFID系统相关技术,对RFID系统实施全过程进行分析,针对RFID技术中涉及的产品和工程等评价对象,分析提取RFID系统评价指标,建立评价体系。同时研究开发相应的评价和测试方法,制定相应的评价技术规范,建设相应的RFID系统评价测试平台,并进行示范验证(如智慧图书馆RFID系统评价示范)。

  X轴为RFID产品实施的全过程,通常厂商在设计研发一款RFID产品时,通常会先提出该款产品的关键的性能指标,以便开发人员作为目标来进行开发设计。而当一款产品经过集成开发后,测试人员需要对该款产品进行一系列测试验证,来看产品是否符合某些标准或指标,如果满足,则该款产品可大量生产,如果不满足的话,测试人员需要将相应测试结果提交给开发人员,以便其对产品优化。产品问世以后,用户通过使用,也可以向厂商反映产品体验感受,厂商也可以根据用户的反馈及时调整研究动态和厂品性能。因此,在RFID产品实施每个阶段,需要不同的专业人员对相应的零部件进行评估测试,但作为用户来说,更注重成品的使用性能和效果。

  Z轴表示RFID系统评价不同类别的对象,包括产品、技术、工程等。其中, RFID产品主要包含标签和读写器等,技术指的是已存在的感知技术及不同技术之间的集成应用,工程指的是RFID应用系统的安装部署。而对于RFID系统来说,RFID产品本身的性能和RFID系统的安装部署,是影响RFID系统应用性能的核心要素,因此,RFID系统的评价首要的是对RFID标签和读写器产品的评价,其次是对RFID系统安装部署的工程评价,所以本文研究的重点是建立RFID标签和读写器产品的评价指标体系。

  感知层RFID系统评价指标体系构建

  感知层RFID系统评价指标体系的建立具体包括以下五个步骤:

  1.识别、分析RFID系统评价因子

  根据RFID产品的设计、开发、测试、优化等过程分析,识别、提取和分析RFID标签和读写器的评价因子。可靠性因子分为物理可靠性因子、电气可靠性因子两类;适用性因子分为功能因子、性能因子两类;兼容性因子分为电磁兼容性因子、空中接口协议一致性因子等;安全性因子包括物理安全因子、链路安全因子等。

  2.研究RFID系统评价测试方法,建立RFID系统评价指标体系

  依据RFID标签和读写器评价因子的分析,结合RFID基础技术标准和测试标准分析,研究制定评价指标的测试或评价方法,建立RFID标签和读写器评价指标体系如图2。

物联网系统评价模型构建与应用

图2 RFID系统评价指标体系

  3. 研究制定RFID系统评价技术规范

  在RFID系统评价指标体系框架下,针对关键技术性评价指标,重点研究制定了对应的测试方法,为指导评价工作的开展和实施,制定了《RFID标签与读写器评价指南》、《智慧图书馆RFID系统评价技术规范》、《智慧图书馆RFID系统评价实施规则》等评价技术标准和规范。

  4.构建物联网RFID系统评价测试平台

  为了配合开展RFID标签和读写器空中接口协议一致性、可靠性等关键技术评价指标的定量测评,搭建了实体测试验证平台,可提供统一的、标准化的测试环境。主要的仪器设备包括RFID协议综合测试仪、矢量信号发生器、矢量信号分析仪、网络分析仪等。

  5.选择典型智慧图书馆RFID系统开展评价示范验证

  目前图书馆RFID系统应用主流包含两种技术方案:一是以深圳图书馆为典型代表的高频(HF)RFID技术方案,二是以高校图书馆为典型代表的超高频(UHF)RFID技术方案。《智慧图书馆RFID系统评价技术规范》制定的立足点是普遍适用于这两种技术方案。经过项目研究和标准制定过程中的沟通交流,与图书馆RFID系统方案供应商及图书馆建立了紧密的联系,在深圳图书馆开展了智慧图书管理HF RFID 系统评价示范,在华东理工大学图书馆开展了UHF RFID系统评价示范,充分验证和修正了《智慧图书馆RFID系统评价技术规范》标准内容。

  物联网规范化、产业化和规模化发展,需要相应的标准、检测和认证评价技术的支撑。从物联网系统评价模型构建入手,研究讨论了建立物联网感知层RFID系统评价指标体系和技术规范的方法,希望能为物联网系统评价体系和评价制度的建立提供借鉴和指引。