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电子技术Electronic Technology 电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering 5G时代石墨烯RFID无线射频识别技术在物联网的应用 刘振禹刘进
(山东华冠智能卡有限公司山东省济南市271 100 )
摘要：本文笔者将围绕5G时代石墨烯RFID无线射频识别技术在互联网应用进行探讨，首先介绍石墨烯材料的特性及其在RFID无线射频识别技术方面的重要提升作用，引出RFID无线射频技术的主要作用并说明作用方式和途径，联合石墨烯材料提升RFID无线射频识 别技术空间在物联网领域的应用，最后提出5G时代“万物互联”的论点，与石墨烯材料、RFID相联系，出这三者的结合点和边界。5G 时代在物联网领域谋求新发展，RFID无线射频识别技术无疑是物联网发展的一个风口，经科学研究，石墨烯材料的问世将为RFID的研究 注入新血液，笔者对其进行重点的研究探索。
关键词：5G；石墨烯；RFID；物联网
RFID (RadioFrequencyldentification)无线射频识别技术是•种
识别，读取电子标签特定唯一含有的电子信息，再进行一系列数据
处理操作，把读取到的信息传递给电脑，实现物品电子信息整合。
dsp解密自从发现RF丨D的耐热、耐水、防磁、不限读取距离、可加密数据
等优点，物联网研究与发展上升到一个新高潮和新转折。撇去过去
信息读取和转化技术的限制，物联网与RFID技术的结合为实现全
球物品信息化奠定了基石。从RF1D发展至今，随RF1D电子标签
的普遍使用，传统的RFID电子标签制造方法铜导线绕制法、铝箔 蚀刻法及陶瓷烧结法的缺点开始显露，主要有造价高、污染性、尺 寸大、不精细等。但随时间推移RFID电子标签制作技术方面有了 新突破，高导电性能石墨烯材料成功研发将提高RF丨D的各参数性 能，因石墨烯还具备的各种优势也将打下传统RF1D造价高问题，实现RFID高性价比、高导电性能、可绿环保。5G的到来，是物联网产业的挑战与机遇，要实现“万物互联”的目标，物联网领 域必须提升技术，增强实力。
1石墨烯材料特性在RFID方面的作用
增压供水
1.1高导电性
石墨烯由大量碳原子紧密结合组成，这些碳原子的大量堆积形 成了 Sp2轨道杂化，出现了许多71键，7C键杂交在一起形成71带和 7C*带。这些杂交带都是允许电子自由移动的半填充带，使石墨烯 二维结构大部分显示导电特性。由于具有大部分导电性，电子在石 墨烯内的移动更快，石墨烯容纳电子的空间也比它的同素异形体多 得多。石墨烯的电导率为15000cmVV*s，是目前为止所发现的在室 温下导电性能最好的材料m。
1.2高性价比
近些年导电银浆丝网印刷制造RF1D电子标签被认为是RFID 电子标签制作最有效的技术途径，但导电银浆导电性能较差，若 采用含高银的导电银浆又将影响印刷延展性、流动性，导致RHD 电子标签成品粗糙变形，石墨烯RFID电子标签的研究则很好解决 了由于导电银浆导电机理限制而出现的一系列问题。启动石墨烯 RFID研发可降低RFID电子标签的成本，提高RFID电子标签制造 技术，总体上拉高石墨烯RFID电子标签性价比，做到了经济上减 少成本，制作上精良工艺。
1.3兼容性强
石墨烯的疏水性会使石墨烯纳米片极易通过强烈的范德华力产 生团聚，使用有效的溶剂可以阻止石墨
烯的团聚，从而使之成为稳 定的石墨烯分散液。理想的溶剂主要有N-甲基吡咯烷酮（NMP)和二甲基甲酰胺（DMF) [21。再在石墨烯导电染料中加入其他引发 剂或稳定剂，改变石墨烯导电染料中石墨烯与有效溶剂的混合比例，
矽16计理分议 物
图1:RFID无线射频识别技术的工作原理⑶
实现石墨烯导电染料在短时间内的固化程度，以期缩短干燥时间、降低干燥温度。这样的石墨烯导电材料能实现在纸张、丝织品、塑 料薄膜等各种RFID电子标签材料上的印刷，实现了 RFID电子标 签的多样化，让5G时代的万物物联又更近一步。
2 RFID无线射频技术的主要作用
2.1物品识别
RFID的基本组成有读写器、天线、电子标签。读写器是读取 电子标签的电子设备。天线是在读写器与电子标签之间传递信号的 设备。电子标签是由导电染料印刷有全球唯一丨D的数据标签，一 般将电子标签直接贴在物体表面，通过读取器无接触式识别电子标 签上的数据达到识别物体的目的。
2.2信息传送
读写器通过天线向电子标签发送一段射频信号，电子标签接受 这段电波后，将自己的数据信息也通过一段特定的射频信号反馈给 读写器。读写器识别电子标签反馈的射频信号，将对其进行读取与 解码，最后送至电脑主机进行数据信号整合。该过程在图1中有详 细介绍。
2. 3数据整合
电脑主机接收了由读取器发送而来的数据信号后，将这些数据 信号进行二次识别读取，对翻译出来的丨D码与全球信息库对比整 合，联系ID码电子标签应对应的物体，将数据信号转化成了物体 名称，联合物体的各种信息，内部整合形成强大的物体信息库，再 将人们需要的信息显示在电脑窗口或手机屏幕上。以上一整套的流 程对隐藏在芯片里的数据信息和天线传送的射频信号进行一系列翻 译、对比、转化步骤，极大减少了人力、物力的消耗，并且形成了 强大的数据信息库，极为有利于数据信息搜寻查。RFID无线射 频识别技术的工作原理如图1所示。
3石墨烯RFID在物联网的应用
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用
样
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电热丝绕线机格
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电子技术与软件工程
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3.1智能城市
3.1.1智能家居
智能家居就是将住宅内的电子物体（空调、冰箱、照明灯、电视机等）通过RFID无线射频识别技术链接到物联网上，通过与通 讯电子设备（手机、平板、电脑）相连，构成完善的照明系统、安保系统、多媒体系统、温度调节统等，实现家电网络联网，家庭成 员远程操控，家居智能化。家电联通网后，电子通讯系统己经设计 出许多款智能家庭管家，人们选择需要的程序后，智能家庭管家可 以执行陪伴孩子、照顾花草、控制温度调节、开启家庭清洁模式、保障家庭安全等职能，在人们的需求上提出了许多概念设计。根据 不同家庭需要，智能家庭管家己经设计出虚拟化和现实两种形态，有些智能家庭管家己经可以达到自主充值能量、根据设定自由执行 任务的状态，只要是人类能完成的简单工作，智能管家都能承包，为人类管理家居大开方便之门。智能家居不仅承包了人们的衣食住 行玩，也为人们的生命生活安全提供了有力保障。
3.1.2智能交通
智能交通系统 UntelligentTransportationSystem，简称 ITS)由交通信息服务系统和交通管理系统组成，利用RFID无线射频识别 技术、计算机技术、通讯信息传递技术实现车辆管理、车辆控制、交通监管。主要技术RF丨D对高速移动的物体也能精准识别，通讯 信息传递技术能实时将交通信息和车辆数据传递给联网，强大的计 算机技术再将信息数据整合分析车况及路况，实现高效、统一管理。现在丨T C己经引用到生活各个角落，例如高速ETC收费站（电子 收费）、车辆进入地下车库车牌识别、机场航空控制器、车载电脑 等。依靠强大的计算机网络和高度集中的系统管理，许多ITC己经 实现双向通讯，车况和路况信息还能实时发送到车主的通讯设备上。而交通管理者能实时了解路况，若路况突发性失控能迅速做出反应，智能交通则在最短时间内搜索出最佳解决方案，并极速为需要拨打 救治电话的车主拨打120，争分夺秒地尽快恢复路况。这些反应措 施及时实行就能节约无数的经济、医疗、人力资源，拯救无数人可 能面临的问题。
3.1.3智能物流
物流是RFID最大的市场应用空间，可以极大地提高物流环节的效率，并为实现零库存提供技术保障m。智能物流Untelligentlogistics)利用RF1C无线射频识别技术、定位系统通过 信息通讯和数据转化应用到物流产业的仓储、配送、装卸等各个基 本环节流程，提供大量可视化数据，为物流产业构建出有力支柱，极大的缩短物流产业揽件、寄件、收件、派送时间，节约了大量人 力成本，增强物流信息的保密性和可追踪性，为消费者、快递员、商家企业减少了物流丢失的可能和纷争，完善的智能物流系
统不仅 增强了物流信息的联系，还能推动物流经济的疾速发展。
3.1.4智能医疗
一次性杯架智能医疗通过物联网技术实现了医疗平台、医疗人员、医疗机 构的紧密联系，打造全民医疗健康档案，使医疗数据、患者信息、救治方案可视化、信息化。面对突如其来的重大传染性疾病，能做 到紧急数据收集和查询，给人们出行、隔离、地K情况、疾病发展、医疗进度提供信息与保障。智能医疗的发展还能进行居家自我检 测，发病人员可根据智能医疗服务提供的疾病信息进行自我检查的 同时，||丨视化大数据的评估也能多上一重保险，除了患者的自我检 测，智能医疗还能对疑似患者、发病者进行监管，提供可行的 方案，极具智慧的在紧急情况下自动报警、报医，为独自在家的老人小孩提供优质服务。除此之外，智能医疗能为医疗机构、医疗平 台和医疗人员解决医疗资源短缺、医疗资源分配、医疗信息近况的 问题，缩短医患不必要的沟通时间，减少医疗资源的浪费的问题。小到个人大道国家，智能医疗的发展利人利国，为全人类的健康服 务提供保障。
3.2智能环保
面对全球严峻自然环境生态问题，人们通过物联网的基础技术 RFID无线射频识别技术构建了智能环保产品，旨在更好的进行环 境监管、环境保护，精准动态的对环境有个实时掌控。一个方面是 灾难预测，动植物预知灾难的行为比人类的许多监测仪器都要精准，人类在自然灾难前往往没有抵抗之力，
预测的准确性能提前拯救无 数的生命和资源。另一个方面是环境的动态监控，遇到濒危生物能 为其扫去危险，提高生物的多样性能保护生态系统不受崩溃，还能 极大打击盗买盗卖珍稀动物的犯罪行为。再者就是保护水土资源，对地表环境的监管检测，依据智能环境库大数据对污染环境实施拯 救，恢复地表生态平衡、保持地表环境不受污染都为人类健康生活、地球生态健康做出来巨大努力，拉长了地球生态的生命时间进程。
4 5G时代的“万物互联”
“万物互联”（IOE:IntemetOfEverything)从小的来讲是通过RFID无线射频识别技术将每个物体的数据信息传阅至计算机，通 过超级计算机和云计算将数据信息整合，互相建立起联系而形成了 物联网络，为所有东西建立ID，所有的物体有了自己的数据，万 事万物的链接更为深刻，新的技术发明出来为我们提供了许多便利。到大的方面，国家、企业有了新的发展途径，有了新的发展领域就 会有新的资源，就需要新的人力，沿至最后获利的还会是我们每个 个体。5G时代的极速到来，为物联网提供了新机遇，比之第四代 网络通讯，5G的速度更快、储存空间更大、储存数据更密集，这 就加大了“万物互联”的可能，人们从5G时代仿佛看到了更久以 后拥有太多可能的未来。
5结束语
离线语音识别方案浅谈5G时代石墨烯RFID无线射频识别技术在物联网的应用，我们终发现，人类的发展往往一步扣一
环，无线射频识别技术需要 提升，人们发现了更适合做RF丨D材料的石墨烯，石墨烯加入之后 的RFID得到了极大的提升空间，RFID技术的提升造成了物联网 研究的迅速发展，而5G时代的来临则让物联网应用的实施不是空 穴来风，让一切都有了落地实施的可能。步步相联不可缺一步的物 联网研宄，己经说明了时代的发展不是-蹴而就的，学者的心血已 经为美好的未来铺垫了盛满鲜花的路。
参考文献
[1] 刘振禹.石墨烯RFID电子标签绿制造产业化[J].电子技术
与软件工程，2018 (21): 67-68.
[2] 马红雷.石墨烯特性及其在导电领域中的应用[J].民营科
技，2017(4): 31.
[3] 胡荣，雷媛媛，王慧.无线射频识别技术（RFID)及其在物联
网中的应用[J].科技广场，2010(9): 82-84.
作者简介
刘振禹（ 1972-)，男，山东省济南市人。研究方向为RFID电子标 签、非接触CPU卡及其系统应用解决方案。
刘进（ 1987-)，男，山东省济南市人。研究方向为非接触1C卡、RFII)电子标签及其设备和系统。
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