NFC技术论文（精选10篇）
NFC技术论文 第1篇
目前, 多款智能手机已集成了NFC技术, 无论在地铁站, 酒店或商场, 一部支持NFC功能的智能手机就可以充当钱包、交通卡、信用卡等多个角色, 使用户快速便捷完成小额刷卡支付业务。
1 NFC与主流无线连接技术的比较
1.1 NFC与无线射频识别技术的比较
NFC技术脱胎于无线设备间的“非接触式射频识别” (RFID) 及互连技术, 两者的传输方式都是基于无线频率电磁耦合, 单在实际应用上却有很大的区别。
(1) NFC的传输距离比RFID要小得多, 但由于加入了独特的信号衰减技术, 相对于RFID来说NFC具有近距离、高带宽、低能耗等优点。
(2) NFC技术可以与多种非接触智能卡相融合, 以前成为主要厂商默认的标准。
(3) NFC是一种近距离通讯协议, 在安全性方面比其他无线通讯方式更具私密性。
(4) RFID多被应用在产品生产和销售跟踪管理环节, 而NFC则更多被用在和人们生活息息相关的交通、娱乐、支付等环节。
1.2 NFC与红外和蓝牙技术的比较
NFC比红外高速、安全、便捷得多, 不用向红外那样必须对准接口才能传输数据。与蓝牙相比, NFC更适合近距离数据交换, 适用于交换安全性和机密性较高的财务信息或个人隐私;NFC并不能取代蓝牙, 蓝牙可以弥补NFC短距离传输时的弊端。因此, 两者相互补充, 共同发展。
2 NFC技术在校园的应用
NFC技术支持多种应用, 通过NFC手机, 人们可以跨越时间、地点和设备的限制, 快速完成自己所需的付款和信息查询业务。基于NFC自身的功能特点, 此技术更便于和校园环境相结合。
2.1 校园规划案例一
在手机校园一卡通方案当中, SIMPASS、RF-SIM等方案在校园一卡通中应用较多, 而随着NFC的发展, 以NFC标签卡和NFC手机结合的校园一卡通方案逐渐进入人们的视野。NFC在开放型环境中, 特别是国内, 尚难以短期形成规模应用。但是对于高校, 封闭环境加上学生的高接受能力, 让NFC进入了一个非常具有遐想空间的应用环境。
传统校园一卡通的食堂、门禁、学生信息存储、相关文档管理等, NFC都可以实现, 而新奇的应用, 让学生更具青春活力, 如美国兰开斯特大学开发的Checkin DJ应用, 通过NFC签到实现开放环境下的自动选歌, 这可以满足年轻人的表现欲, 也使得音乐的播放更符合大众胃口。
不仅仅于此, 因地制宜, 在国内高校中, 占座问题一直是近几年高校的热议问题, 而华中科大今年四月则开始了手机占座的试点, 原理来说, 非常简单, 但是应用却需要诸多的因素考虑, 而且作为集成于手机终端的NFC技术, 结合NFC标签或可以增添更多应用。
2.2 校园规划案例二
NFC可以在几厘米内快速实现信息的交换, 因此NFC技术非常适用于在门禁方面的应用。NFC跟非接触式智能卡的ISO标准非常吻合, 这是其成为理想门禁终端的另一优势。学生进门时只需要在有读卡器的门襟处将有NFC功能的手机刷机, 即可进入, 并能将个人信息快速传输到终端管理系统, 方便楼宇管理员对学生身份信息的核实。
NFC技术在门禁方面的应用可以扩展到很多方面, 学生在走进教室的时候, 用手机刷门口的刷卡机, 进行打卡。这样两三百人的大课, 老师不用点名就能准确地知道是否有人迟到或旷课。在找教室上自习的时候, 学生可以用手机扫描教室门口的NFC标志, 这间教室一周的课程安排就会下载到手机中, 可以依此选择一间空闲的教室, 不会因为和其他已定课程冲突而不停换教室。晚上回到“宿舍”, 当然也需要“刷机”进入, 这样宿管就可以通过后台系统查看是否有学生晚归或夜不归宿。并且NFC技术采用的是被动接触技术, 即使手机处于关机状态, 感应功能依然可以使用。
2.3 校园规划案例三
曾经一位大三的经贸系学生找到我, 希望能协助构建一个校园网络查询系统, 为解决新生入校时对校园不了解的困惑, 此时就非常需要一个类似地图式的指示系统来引导学生熟悉校园。现在, 如果利用NFC智能标签技术, 则可以构建一个较为完善的标识化指导系统。
在校园中, 我们可以在人流量较大的出入口设置电子标签类简易地图, 使学生可以通过NFC设备读取在后台服务器中有关学校的各项信息, 并可以根据个人需要选择性下载。
3 NFC技术在中国的发展
NFC技术在国外起步, 发展速度和受重视程度也远高于国内。个人认为中国NFC发展面临重重障碍主要有以下几方面原因。
首先, NFC产业链下的相关厂商都希望获得NFC技术的主导权, 相互制约了对方的发展。其次, NFC技术面临基础设施的不完善, 找不到一套可循环的商业解决方案。
尽管NFC在国内的发展还处于探索状态, 但随着NFC芯片价格的下降, NFC与移动智能支付设备的结合度会越来越高, NFC设备将以它的方便、高速、安全逐步占领市场, NFC的发展前景将十分广阔。
参考文献
[1]杨军.NFC技术的应用、标准进展及测试[J].现代电信科技, 2009 (10) :5-9.
[2]雷洪斌.基于NFC技术的手机支付研究[D].上海交通大学论文库, 2007 (11) .
NFC技术:开启移动支付之门 第2篇
专家们在过去的10年中从来没有间断过对手机支付的研究和讨论，试验项目一个接着一个的推出，但是始终没有对手机支付的技术标准达成共识。2012年，我们终于看到了手机支付技术取得突破的曙光。为手机支付提供技术支撑的是近场通信技术（NFC），用户只需要一台拥有NFC芯片的智能手机就可以完成手机支付。NFC是目前智能手机上最热门的技术，一些高端的设备，比如三星Galaxy Nexus已经内置了NFC芯片，同时下一代iPhone是否将配备NFC芯片也成为人们最关心的话题之一。市场专家预测，今年全世界将售出8000万部配备NFC芯片的智能手机。NFC技术的大潮才刚刚开始。
NFC由无线射频技术RFID（Radio Frequency Identification）演变而来，只能在很短的距离内起作用。测试发现，NFC芯片与终端收银机在40mm之内才会有反应。技术标准方面，ISO 14443标准制定了非接触式IC卡（即射频卡）的协议框架，具体包括芯片的物理属性、信号的调整和编码、无线连接的初始化和冲突检测以及支付数据的传输协议等。此外，该标准还定义了3种不同的NFC传输模式：端对端（Peer-2-Peer）、阅读器（Read-Write）和标签（Card Emulation）。原则上，我们可以通过NFC技术传输所有可能的数据类型，包括联系人、图片和MP3文件。
在端对端模式中，两个同等的设备通过NFC技术进行配对。例如，两台智能手机通过NFC技术交换联系人数据。在阅读器模式中，一部智能手机读取另一台设备上的RFID标签，例如价格标签。而标签模式是专门为手机支付制定的。在这种模式下，智能手机是被动式设备，它与带有NFC模块的收银机进行通信。在实际应用上，如果消费者想要使用NFC技术，那么他必须通知收银员激活收银机上的NFC模式。收银终端会立即进入主动设备角色，进行初始化连接。首先，终端会检查附近是否有其他的无线信号可能会干扰或者监控这次交易。如果有，终端就会等待几秒钟，然后重新启动冲突检测。如果没有其他干扰信号，终端就会向周围环境发送无线请求。为此，收银终端会生成13.56MHz的载波信号，定义一种数据传输率，然后通过NFC芯片的主控制器控制整个NFC通信过程。
“近”在咫尺的NFC
从技术的角度了解了NFC，现在我们将视角转移到携带NFC智能手机的消费者身上。消费者需要将智能手机靠近终端设备，手机中的NFC芯片才会接收到终端设备的连接请求。这个配对过程是自动完成的，而且速度非常快，标准协议规定的时间是低于0.1s。配对之后，智能手机就变成了NFC连接的目标，手机中的NFC芯片解码终端设备发来请求，通知智能手机做好连接准备。因此，它会给终端设备回复一个带有设备唯一识别码的信号。这时，智能手机就和收银终端建立了独享的（排外的）连接。
至此，为传输支付数据的所有准备就完成了，收银终端再次发送具体的交易连接设置信号，并且发送请求获得NFC手机支持的数据交换协议。此外，终端设备还会向NFC手机请求其他的信息，包括数据帧大小、传输速度和支持的指令集等。NFC智能手机回应终端的这些请求之后，终端会发出支付请求信号。手机上安装的支付程序会自动启动，显示所有的交易信息，包括商店的名称和交易额等。最后，用户点击一下应用程序上的确定按钮即可完成这次交易。
NFC技术的移动支付系统分析 第3篇
一、NF C技术的定义
N FC是N ear Field C om m unication的缩写, 意思是近场通信, 又称近距离无线通信, 是一种高频率无线短距离通信技术, 它允许电子设备之间进行非接触式点对点的数据传输, 当然这个短距离一般指的是十厘米之内。这个技术的前身是免接触式射频式射频识别, 经过后期加工研究, 试验检测演变而形成今天的N FC技术。N FC技术最关键的部分还是N FC芯片, 芯片具有相互通信的功能, 还可以用来计算, 现在已经发展到可以加密和解密。
N FC信息是通过频谱中的无线频率部分的电磁感应耦合方式传递, N FC技术是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术, 其传输的距离比相同功能的小的多, 其他的可以传输差不多是几米、几十米。但是N FC有着自己的特殊的功能, 就是它采用了特异的信号衰减技术, 和其他相同功能的相比, 它距离近、带宽高、耗能低等别的不具有的特点。还有就是N FC能与其他的兼容性非常好, 能与现有的非接触智能卡技术兼容, 目前已经被好多产商所使用。N FC还有一个巨大的优点就是, 它是一个近距离连接协议, 可以为各种设备提供轻松、安全、迅速而高度自动的通信。在众多的无线设备中, N FC技术绝对是一种近距离的私密通信方式, 具有较高的安全性。
二、NF C技术在移动支付中的应用
(一) 移动支付
移动支付又称手机支付, 就是允许用户使用其移动客户终端对所消费的商品或服务进行账务支付的一种服务方式。移动支付将终端设备、互联网、应用提供商以及金融机构融合, 为客户提供货币支付、缴费等金融业务。移动支付与无线技术相融合, 自身也有着一定的特性。我们可以随身携带, 再结合先进的移动通信技术的移动性, 就可以随时随地获取我们所需要的服务、应用、商品、信息和娱乐。移动支付还有一定的及时性, 我们可以随时随地, 不受任何时间地点的限制, 及时获取我们想要的信息, 可以随时对账户进行查询或者进行购物。还有一个特性就是用户可以根据自己的消费行为个性化的制定自己消费方式和服务, 这样可以方便我们的操作。移动支付最大的特点就是集成性。手机作为移动支付的载体, 通过终端读写器近距离识别进行的信息交互, 运营商可以将移动通信卡、公交卡、银行卡等各类信息整合到统一的手机平台上进行集成管理, 并搭建与之配套的网络体系, 从而为用户提供十分方便的支付以及身份认证渠道。移动支付系统将每一个移动用户建立一个与其手机号码关联的支付账户, 就相当于一个电子钱包, 为移动用户提供了一个通过手机进行交易支付和身份认证的途径。
(二) 基于NFC技术移动支付系统设计
1. 系统功能框架。
N FC技术移动支付系统还主要是以移动运营商为核心, 一般情况下经过PO S机终端获取移动终端支付信息, 并进行信息确认, 将移动支付系统和银行相连接, 银行完成转账扣费等支付服务。整个交易过程绝对是在安全的环境下进行的, 这个安全环境的保证主要是SIM身份识别技术和SSL协议, 通过这两个方面的信息安全确认, 以保证系统与银行之间的通信安全。主要是现在银行卡号和身份证, 密码都是相互连接的。移动支付平台的管理是由运营商、营运商及银行来共同操作完成的, 每一笔支付都是有详细记录的。支付平台的核心是支付系统, 而系统的前台就是PO S机和用户了, 当有交易需要处理时, 就向支付系统获取信息, 得到用户的信息后方可完成这笔交易。
2. 系统定位。
N FC技术的移动支付系统的目的就是为用户及商户提供一种更加简单、便捷、安全的交易方式, 可以绑定一定的银行卡就可以实时消费, 从而代替现金消费或者刷卡消费。N FC系统的定位就是将系统分为众多模式, 以市场作为变化的依据完成系统的后期维修和完善。还要对系统平台的各角色进行合理的分配, 这些角色主要包括普通用户、系统维护者以及系统客服人员等。
3. 系统功能分析。
移动支付系统的设计的目的是保证功能的有效化以及完整化, 这些功能主要是用户管理功能、交易处理功能、周期结算功能、安全管理功能以及系统检测与后台记录功能等。在这些功能中, 最核心的部分还是业务支付共能, 通过唯一的用户SIM识别码和SSL安全协议来完成交易过程中用户信息的认证, 力保安全交易。机密封装的方式实现用户密码的传递, 所有的敏感信息在商家以及移动支付平台上全都是透明的, 确保密码的安全性。
三、结语
以N FC技术为支撑, 在移动支付的终端上, 收集终端将会成为移动支付的主流趋势, 在今后进行移动支付系统设计时, 要充分利用N FC技术低耗能、短距离、带宽高的特殊性能, 准确把握移动支付系统的设计要求, 在确保信息安全的基础上, 逐步提高移动支付的效率。
参考文献
[1]戴尔俶.基于NFC技术的移动支付系统设计与实现[D].电子科技大学, 2013, 21:15-16.
[2]叶晓丽.基于NFC技术的移动支付系统的硬件设计研究[D].苏州大学, 2010, 32:15-16.
[3]雷洪斌.基于NFC技术的移动支付研究综述[J].软件导刊, 2010, 17:86-88.
NFC技术论文 第4篇
迄今为止，支持非接触式近场通信功能的智能手机都是高端、高价的。期待便宜的NFC手机到来……
诺基亚Lumia 610的主要卖点是价格：今年3月发布的标准版机型报价是很有诱惑力的1600元，比一家人出去看场大片的费用多不了多少。相信NFC版本机器上市发售时不会比1600元高多少(如果更高的话)。
微软近期升级了Windows Phone 7.5，旨在让Windows更适应低功率的智能手机。多亏WP7的硬件要求，尽管610 NFC也许属于便宜手机，却配备了相当可观的3.7英寸、800×480 多点触控屏幕，以及还算过得去的800MHz处理器和支持DirectX的GPU。
正如其名称所蕴含的，它的最大特色是加入了NFC功能。把Lumia靠近NFC标签，它就能执行定制任务。走进办公室，将手机靠近你桌子上的标签，于是手机自动设成静音并启动日程表；将手机放在手机架上，贴近你车上卫星导航架上的标签，就会启动Nokia Drive导航。就像索尼的智能标签一样，创意巧妙。
NFC的另外一个巧妙应用是在流媒体方面。假设你在回家的路上一直听着音乐，到了家，你还想接着听，可又不想让家人看见你戴着耳机的怪样子，把610 NFC靠近诺基亚的Play 360 扬声器，它会把音乐流传输到扬声器中播放出来(通过蓝牙——NFC只是充当了开关)。希望将来有更多底座内置NFC功能。
NFC的其他优点还包括，能够将手机朝公用标签挥挥实现签到、获取信息或启动App。其最重要的作用还是通过朝读卡器挥动手机进行安全的即时支付——610 NFC同时支持维萨卡payWave和万事达卡PayPass非接触式支付系统。用不了多久，你买三明治就可以不用掏钱包了。
Stuff点评
一款便宜的NFC智能手机，能把整个世界带入非接触技术应用中
也可选择……
华为Ascend G300
约1000元 | vodafone.co.uk
4英寸800×480屏幕、1GHz处理器和Android 2.3 (同样也是“准备升级到2.4”)，所有这些只需区区1000元，确实便宜，但它不支持NFC功能，外观也不如诺基亚这款手机。
技术参数
屏幕 3.7in TFT电容式触摸屏，
Gorilla玻璃(800×480)
处理器 800MHz
存储 8GB
摄像头 5MP拍照，720p@30fps
接口 3G，Wi-Fi 802.11 b/g/n，3.5mm耳机插孔，Bluetooth 2.1，
基于NFC技术的无线智能巡检系统 第5篇
设备的巡检工作是保障设备顺利运行的一项重要措施, 巡检是一项时效性较强的工作, 要求值班人员必须周期性地巡检每一个巡视点。但是人工巡检, 难以有效监督值班巡检人员, 导致经常出现由于巡检报告不到位、故障处理不及时而引发的各类事故;另外, 纸质的巡检无法传递实时巡检数据, 这些都会导致故障处理不及时, 影响各类设备安全有效地运行。为此, 我台提出了一种基于NFC技术的巡检方案, 该方案应用WIFI无线通信技术及嵌入式数据库技术, 可以方便地记录设备运行的工作状态信息, 并将巡检数据实时上传至中心服务器, 有效地解决了人员到位困难和巡检数据不及时等问题, 实现了巡检管理的智能化和规范化。
2 基于NFC的无线智能巡检系统
2.1 NFC简介
NFC (Near Field Communication的缩写) , 即近距离无线通讯技术, 它是一种短距离的高频无线通信技术, 允许电子设备之间进行非接触式的点对点数据传输交换数据。NFC基于无线电频率认证 (RFID) 技术, 要求物理接触或很靠近 (小于10cm) 的情况下工作, 由此获得安全性。
NFC的工作原理是, 读取器 (具有NFC功能的设备) 产生无线电频率 (RF) 的正弦波, 将能量传递给标签, 然后再从标签中读取数据。NFC启动后, 可持续产生中心频率为13.56MHz的正弦波信号, 如果有标签处在正弦波产生的磁场扰动范围内, 该标签将由磁场扰动获得能量, 产生原正弦波反频率或改变频率属性的波, 读取器探测到这种改变, 将可以判断出附近有标签。RFID在很近的距离通信通常被称为近配对系统, 近配对系统的范围通常是小于10cm, 这意味着标签必须挨近读取器或安装在读取器上。近距离靠近的好处是, 标签的电池场可以发出很大的能量, 该能量足以支持标签通信, 而不需要内置电源, 近配对系统也利于高度保密的场合。图1演示了具有NFC功能的设备如何产生射频信号, 标签天线如何获取能量, 并与设备通讯的过程。
2.2 无线智能巡检系统总体设计
无线智能巡检系统主要由巡检数据采集系统、巡检提示系统、后台管理系统三大部分组成, 其总体架构如图2所示。
2.2.1 巡检数据采集系统
巡检数据采集系统由平板电脑 (带有NFC读写器及WIFI模块) 以及巡检点上的标签卡构成。WIFI是能够将个人电脑、手持设备 (如Pad、手机) 等终端以无线方式互相连接的一种技术。该平板电脑是通过WIFI与内部局域网连接, 登录巡检系统后, 平板电脑提示进行刷卡巡检, 由于平板电脑采用NFC识别, NFC识别要求NFC识别设备在小于10cm的情况下, 才能对标签卡进行识别, 所以要求巡检人员必须使用平板电脑对巡检点的标签卡, 进行刷卡操作, 才能进入相对应的巡检界面。当巡检人员记录完巡检内容之后点击“提交”按钮, 该巡检点的巡检内容便实时通过WIFI传送到数据库服务器。完成一个巡检点的巡检工作之后, 平板电脑会提示进入下一个巡检点进行巡检, 平板电脑界面如图3所示。
2.2.2 巡视提示系统
巡视提示系统主要是对新建工作起到一个提示、复核、监督的作用, 利用一台数字式一体机 (通过WIFI与内部局域网连接) 登录相应的巡视提示系统 (界面如图4所示) 。在巡视提示系统中, 对每个需要巡视设备的巡检路线以及巡视点都进行了详细的标注, 巡检人员可以根据提示以最短的巡检路线完成巡检工作。巡视提示系统与数据库服务器进行实时通讯, 即时反映巡检点对应设备的工作状态。
设备工作状态可分为以下几种:
(1) 当巡检点显示为黄色时, 表明该巡检点未被巡检;
(2) 当巡检点显示为绿色时, 表明该巡检点已经巡检, 并且该巡检点上所对应的设备工作状态都正常;
(3) 当巡检点显示为红色时, 表明该巡检点已经巡检, 但是该巡检点所对应的设备工作状态有不正常的内容, 这时在巡视提示系统的下方就会有提示, 显示为哪个巡检点的哪一项内容不正常, 值班人员就可以根据提示, 对设备的相应故障进行及时处理。
这样, 就可以做到设备出现异态, 及时发现, 及时处理, 确保设备安全稳定的运行。巡视提示系统还提供了巡检工作周期设置 (如图4所示) 和提示系统, 巡视人员可以根据需要对巡检点的巡检周期进行设定, 这样巡检提示系统就会对巡检时间进行自动检测。例如, 图4中的四个巡检点 (4个小圆圈) 一旦到了巡检时间, 巡检提示系统就会使各巡检点闪烁, 提示巡检人员及时进行巡检。
2.2.3 后台管理系统
后台管理系统采用B/S结构, 在J2EE平台上进行开发, 它包含相应的管理软件和后台管理数据库 (数据库开发采用SQL Server 2000) 。后台管理系统配置在应用管理服务器中, 该系统可实现对巡视部门的集中管理包括增减巡检人员、人员权限分配、巡检点设置、巡检点内容设置、巡检记录查询等功能。用户可以通过内部局域网终端访问Web站点, 客户端可远程实现对后台管理系统的操作。为了提高系统的安全性, 在操作时, 用户必须要通过用户身份确认。
2.2.4 系统业务流程
“无线智能巡检系统”将具有不同编号NFC标签卡安装在需要巡检的作业地点上。巡检人员按照巡视提示系统提示的巡检路线来到巡检现场, 巡检人员手持平板电脑与作业地点的NFC标签卡通信, 在平板电脑上立即显示出该巡检点对应的设备巡检内容, 巡检人员可对设备工作状态进行检查, 并将检查结果记录在平板电脑中。通过数据提交, 实时地通过WIFI上传到数据库服务器, 这时巡视提示系统界面上就会有相应巡视点设备工作状态的显示, 其业务流程如图5所示。
3 无线智能巡检系统的应用情况
“无线智能巡检系统”目前已在我台多个机房以及大型设备的巡检中得到应用, 该套系统提高了设备巡检效率以及巡检管理工作, 主要表现在以下几个方面:
(1) 改变了以纸质方式登记、统计设备信息来完成管理工作的落后状态;
(2) 降低了运行维护人员信息收集整理的劳动强度, 提高了工作和管理效率, 特别是当设备异态频发、记录很多时最能体现出来;
(3) 对于设备工作状态的描述均采用统一的格式, 从而避免因为记录或其它人为原因导致的误差, 将安全隐患彻底杜绝, 明显提高了工作效率;
(4) 加强了运行人员对设备的监管力度, 大大提高了人员对设备巡检的准确性、及时性, 杜绝了运行人员巡检不到位, 流于形式、走马观花的现象;
(5) 采用巡检提示的方式, 可以防止漏检, 提醒巡检人员按时巡检, 巡视内容标识清楚, 真正强化了设备巡视力度, 达到认真、细致的要求;
(6) 可提供设备各种及时、准确的记录, 以便值班人员随时掌握设备运行情况, 采取相应措施。
无线智能巡检系统在实际应用过程中, 也发现了一些问题, 比如:当NFC标签卡直接粘贴在金属表面时, 平板电脑的NFC识别设备不易读出, 其原因是平板电脑的NFC识别设备发射的电磁场能量, 大部分被NFC标签卡后面的金属损耗了, NFC标签卡所吸收的能量, 达不到工作标准, 不能给平板电脑的NFC识别设备以准确地发射信号。解决的办法是, 在NFC标签卡背部固定一绝缘衬垫后, 再进行安装, 这样有效地避免了上述问题。
4 结束语
NFC技术论文 第6篇
近日, 针对接触网设备数量繁多, 检修、检测、巡视等各种记录填写繁琐的情况, 京沪高铁维管公司在维护管理中引入了接触网智能移动巡检系统。该系统采用NFC无线通信技术, 将智能芯片粘贴在接触网支柱上, 使每个接触网支柱有了电子档案。检修人员只要通过手持终端和芯片进行“对话”, 即可自动生成检修、检测、巡视数据的记录表格, 方便作业人员现场填写、上传云端。这种人杆“对话”方式极大地提高了工作效率。
据悉, 该系统的应用在国内铁路设备维护中尚属首次, 目前该系统在京沪高铁济南段试用, 并有望于今年年底前在京沪高铁全线推广。
点评:当习惯于NFC技术出现在新闻的移动支付板块, 人们常常忽略了它在其他方面的应用, 如接触式通过的门禁管理、接触式连接的数据传输以及接触浏览等。正如本刊上期点评所言, NFC不仅仅是移动支付, 此次京沪高铁的事例为我们提供了又一佐证。
在移动电话中NFC技术的应用研究 第7篇
随着NFC技术的发展, NFC在日常生活中的应用也越来越多, 近场通信技术的应用范畴, 大致可以区分为三种类型:1) 随触即通:身份识别与电子票证的应用, 例如门禁管制、登录资讯系统、公文签收、打卡系统、车票或门票等。2) 随触即购:移动商务付款机制的应用, 近场通信装置储存信用卡数据、储值卡数据或电子钱包数据等, 消费者以近场通信装置作为电子支付卡靠近读卡器, 根据读取的信息来完成交易。3) 随触即连:两个近场通信装置相连结, 可以进行点对点的数据传送, 如下载音乐、交换影像等。
二、专利分析
为了了解在移动电话中应用NFC技术的相关申请情况, 在数据库CNABS和VEN中检索, 检索的关键词包括:移动电话, 手机, 智能电话, 便携式电话, 近场通信;mobile telephone, smart phone, portable telephone, NFC, near field communication等, 筛选出相关专利。
图1为移动电话中NFC技术的应用领域在世界上申请的主要分布情况。由图1所示, 检索到的专利申请中, 占比重比较大的国家有中国37%、美国13%、加拿大13%、日本9%、韩国8%、瑞典5%、芬兰5%、法国5%, 其余各国均1%。图2为在移动电话中NFC技术的应用领域世界申请量年份分布情况, 自2003年飞利浦半导体和索尼公司联合发布兼容当前ISO1443非接触式卡协议的无线通讯技术, 即NFC, 该领域的申请量逐年增加, 并在2011年达到一个高峰期。图3为在移动电话中NFC技术的应用领域中国专利申请人申请量分布情况, 可以发现该领域的主要申请人是中兴、TCL、东莞宇龙、广东欧珀等, 中兴通讯计划将NFC芯片整合到其发展迅速的全球智能手机和非智能手机中。图4为在移动电话中NFC技术的应用领域按技术分支在全球申请中的申请量分布情况, 通过对检索专利的阅读, 将相关申请主要分为以下五种:NFC终端的实现、控制技术、随触即通、随触即连和随触即够, 其中随触即连相对较多, 例如, 允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输交互数据, 只需要碰一下, 便可在不同的电子产品间交换数据。并且含NFC技术的手机可以直接用于电子消费、下载优惠劵和电子票, 还可在商店和旅游景点作为会员卡使用利。
三、小结
本文通过对在移动电话中NFC技术的应用专利的检索分析, 对各个国家在该领域的专利申请进行分析比较, 划分技术分支, 对各个技术分支的申请情况进行图形分析, 帮助该领域的研究人员了解该技术领域研发的薄弱之处, 有助于研究人员明了今后研究的重点和方向。
摘要：NFC技术作为移动电话中的重要应用技术, 在移动电话功能日渐智能化发展的今天, 手机使用的便捷性成为其发展的一个重要趋势。本文介绍了在移动电话中NFC技术的应用情况, 例如其技术分支、各国申请分布情况、申请量年份分布情况等, 为今后该领域的研究方向提供参考。
关键词：移动电话,NFC,电子支付,门禁
参考文献
[1]陈文正, 基于Android系统的NFC技术实现, 大连理工大学, 2011。
[2]董琦, 基于Android平台的NFC终端设计, 电子科技大学, 2010。
NFC技术论文 第8篇
随着我国农业产业的发展,其对精细化种植技术的需求日益迫切。而对作物生长环境参数的田间采集有助于优化种植过程、提高种植效率,从而有望在较大程度上提高单位面积上作物的产量与经济效益[1,2]。近年来已经出现了多种借助Zig Bee、Wi-Fi或移动通信网络等技术的田间种植参数监测系统[4,5,6]。但是这些技术通常需要上位机对采集的数据进行传输、存储、分析处理等工作,而且在节点中还需添加网络管理功能,增加了采集系统的成本与复杂度。我国人均耕地面积有限,许多种植者所要监测的田间地块面积较小,从而无需布置多个节点。而从业者的个体素质及生产投入也使基于传统架构的田间监测系统应用受限。本文提出了一种基于近场通信技术( Near Field Communication,NFC) 的农业田间种植参数采集节点,该节点可不依靠上位机独立工作,并可直接利用移动设备进行读取,其具有使用方便、成本低廉且数据直观的特点,适于在低成本、小面积田间种植领域使用。
1 系统总体结构
本系统由核心处理部分、种植参数采集部分、NFC传输部分、实时显示部分、时钟部分、存储单元、输入部分及供电模块组成。核心处理部分从成本与功能考虑,在实现中采用单片机,在工作中其对各个功能模块的传输信息进行判断、分析后合理地调度各个功能模块的运作以保证整个系统的正常运行。种植参数采集模块主要由空气温湿度传感器、氧气传感器、土壤传感器和日光辐照传感器构成,用来对农业大棚中对应的环境参数进行数据采集。节点通过NFC透明传输模块可方便快捷地将节点采集到的数据和对应的采集时间传送至具有NFC功能的移动终端上。存储单元用于存储采集到的数据。输入部分主要由5 个独立式按键构成,主要用于系统时间的设定。LCD液晶显示屏显示节点最近一次采集到的参数信息和实时时间。时钟部分的实时时钟用来为每一次采集到的数据加上时间戳,并为节点的实时时钟显示提供参照。供电部分采用太阳能- 铅酸电池- DC /DC方案,其可为节点提供不间断的电能供给。节点采用轮询的方式获得数据,并将每一次采集到的数据加上时间戳存储在存储单元中。如果存储空间写满,则对较旧的传输数据依次舍弃。当移动设备与节点间建立了NFC数据通路后,节点将数据按照从新到旧的顺序发往移动设备。系统的具体结构如图1 所示。
2 系统硬件设计
从节点的性能需求、可靠性、能耗与成本综合考虑,选择Microchip公司出品的PIC16F690 单片机作为核心MCU。该单片机为采用纳瓦技术的CMOS闪存单片机,具有片上资源丰富和成本低廉等特点。PIC系列单片机在恶劣的户外条件下具有较高的可靠性[7]。设计中采用PIC16F690 的内部振荡器作为主时钟。
种植参数采集模块负责对外界的种植信息进行采集和处理,最终以数字或模拟形式输出至主控制芯片。土壤传感器与空气温湿度传感器通过RS -485 与1 - Wire与PIC16F690 相连,而氧气传感器与日光辐照传感器转换获得的模拟电压信号分别经过放大器与电压跟随器被PIC16F690 进行A/D采样获取。种植传感部分中土壤参数测量部分选用采用Stevens Water Monitoring System出品、RS485 接口的Hydra探头式土壤传感器,该传感器可同时测量土壤温度、水分与电导率。其测量结果精确度高、且户外耐候特性好,通常在架设好之后可连续数年无维护独立工作。Hydra采集到的数据借助MAX485芯片与PIC16F690 的USART接口进行通信。对空气温湿度的采集选用AM2306 数字式温湿度传感器。它是一款内含自动校准的数字信号输出的户外型温湿度传感器。其内部集成了数字温度传感器、数字湿度传感器和8bit单片机,使用1 - Wire协议方式与主控芯片进行通信,因此占用I/O口资源较少。该模块具有功耗低、稳定性强等优点,在空气潮湿等干扰性较强的环境中仍然具有出色的准确性。日光辐照传感器选择Davis公司出品的6450 日光辐照传感器,该传感器以1. 67m V - 1W/m2的比例输出对应日光辐照的比例标定电压。其输出的电压信号经过由AD8602 通道1 构建的电压跟随器被PIC16F690 进行A / D采样。氧气传感器选择CITY Technology出品的4OXV氧气传感器。4OXV为氧气电池型氧气传感器,其输出的微弱电流信号被负载转换成电压信号后通过由AD8602 通道2 构建的放大器放大100 倍,从而被PIC16F690 进行A/D采样。
按键模块主要用于时钟校准与节点操作设定。本模块采用的5 个按键,分别用于LCD屏显设定( K1) 、时钟设定( K2 - K5) 。其中,K3、K4、K5 按键只有在时钟设置模式下才有效。在时钟设置模式下,按下K2 键则将所设定的值保存至时钟芯片后启动芯片的计时功能并退出该模式。本文中节点的LCD液晶屏选择JLX12864G-086 点阵型液晶显示器。较传统的采用并行传输结构的12864 液晶具有占用I/O口小,体积小,价格低廉等优势。时钟芯片采用MAXIM公司的DS1307。作为一个实时时钟,不仅提供秒、分、时、星期、年、月、日的信息,每月天数的差异和闰年天数的差异也会自动调整。其可以独立于MCU工作、能耗较低,可以在主电源掉电或其他一些恶劣环境下保证系统时钟的准确。DS1307 也是采用I2C协议与PIC16F690 进行通信。节点的存储单元选用Atmel公司的AT24C08B,该存储芯片是一种8k的串行EEPROM。该存储芯片的工作电压范围较广( 1. 8V ~ 5V) ,且适用于低功耗的场合。节点中AT24C08B采用I2C总线协议与PIC16F690 进行通信。由于节点与土壤传感器距离较远,所以使用各自独立的供电。供电中的DC-DC模块围绕LM2596-ADJ设计。太阳能控制器的输出通过LM2596-ADJ为节点与土壤传感器提供符合需要的供电。
本文节点使用以PN532 为核心的NFC透明传输模块作为系统与外界进行通信的网关。模块直接与主控芯片的I2C接口连接,开发者只需掌握I2C总线通信而不需要十分了解NFC通信协议的情况下即可对其进行二次开发,节省开发的周期和成本。并且在模块损坏时可以直接调换,使系统后期更易维护。NFC是一种高频近距离的无线通信技术,其工作频率为13. 56MHz,采用ASK调制方式,其传输速率一般有106kbit/s、212kbit/s、242kbit/s三种。其中PN532 支持I2C,SPI,HSU ( 高速UART) ,可以很容易地在这些通讯方式之间进行切换。NFC技术主要用于非接触式近场识别和点对点数据传输。在本文节点中,使用NFC技术中的点对点通信方式进行节点与移动终端之间的传感数据传输,传输速率为212kbit/s。
3 系统软件设计
鉴于本文节点的功能模块较多,为了便于软件开发、调试和后期的维护,系统软件部分采用模块化设计思想实现,即将各个模块的程序包装成一个个功能函数以供主程序调用。这里简要介绍系统主程序的工作流程和NFC模块的工作流程。
3. 1 主程序的工作流程
上电后系统自动完成核心处理部分、种植参数采集部分、NFC传输部分、实时显示部分、时钟部分、存储单元、输入部分的初始化过程。初始化完成后按照预定周期对各传感器进行轮询采样,并将数据加上与采集时间对应实时时间的时间戳后送入存储单元。如存储单元写满,则舍弃较旧的数据。系统中分别在存储空间中设定头指针与尾指针,分别指向数据的起始空间与最旧的数据。当带有NFC功能的移动终端( 通常是手机) 激活节点的NFC模块后,节点停止采集信号并将存储芯片中的数据通过NFC模块传至移动终端。传送完毕后,NFC模块自动进入休眠状态,各传感器恢复信号采集。主程序工作流程图如图2 所示。
3. 2 NFC的工作流程
当带有NFC功能的移动终端( 如手机) 作为NFC发起者发起点对点通信并靠近节点上的NFC模块( 作为NFC目标设备) 时,节点上的NFC模块若已做好进行点对点通信的准备( 包括检测到对方的射频场,自己的射频场已开启,工作模式、速率设置以及寄存器内部参数设置正确) 则会以相同的速率对发起者进行应答。发起者接收到来自目标设备的应答后向目标设备发送接收传感数据的请求,NFC模块经过判断无误后向主控MCU发出发送传感数据的指令。PIC16F690 收到指令后向NFC模块发送一个数据块。一个完整的数据块包括开始标志、最近采集的传感数据以及结束标志。NFC模块收到一个完整的数据块后将传感数据处理成符合NFC协议的数据格式发送给NFC发起者。数据空间中设立发送指针,并令数据按照由新到旧的顺序依次发送。发送完毕后关闭射频,处于低功耗状态。节点上的NFC模块工作流程图如图3 所示。
4 系统测试
节点完成后进行了相应的户外场测。节点电路部分在安放前在其表面涂覆环氧树脂,从而降低较为复杂的户外气象条件对其造成的影响。节点电路部分安放于具有IP66 防水等级的防水箱中,引线通过PG防水接头引出。NFC天线布设于防水箱内表面,其与外界之间的ABS箱体厚度为2. 5mm。由于本文测试中主要面向华北地区的大田作物( 玉米)进行。所以在传感器的安置上需要考虑作物生长特性。在测试中土壤传感器与节点之间的距离为9. 6米,该位置位于地块中央,并远离水渠与滴灌设备。AM2306 安置高度距离地面1. 5 米; 6450 安置高度距离地面3. 5 米,高于常见玉米生长高度及其叶面日光辐射反射区域。节点的采样周期设定为30 分钟。测试时间为2014 年4 月到9 月,在该测试时间段内节点一直持续稳定工作,未发生需要维护人员进行干预的情况。在测试中发现,日光辐照传感器获得的数据与当地气象资料吻合度较好。由于植物茎叶等对日光的遮挡及反射,温度传感器的测量数据不能完全根据气象数据来检验。而氧气传感器的数据由于植物光合作用的影响也会与大气含氧的标准值有所偏离。上述温湿度、氧气参数和土壤数据需要根据现场数据来进行比较。测试中,随机选取测试周期时间切片,并将节点采集到的数据与现场比较设备的测量值进行对比。结果表明,节点的测量值与参考测量值之间有较好的吻合。同样本文使用不同具有NFC功能的设备对节点进行现场数据连接读取实验,节点的NFC读取操作稳定可靠。系统测试如图4 所示。
5 结束语
为了适应小面积种植区域上田间参数采集的需求,本文提出了一种结合NFC技术的农业田间种植参数采集节点。该节点围绕PIC16F690 单片机设计,可以对土壤环境特性、日光辐照、空气温湿度与氧气含量参数进行连续监测。节点数据可通过NFC通信方式进行直观的读取,这使其可不借助上位机及组网技术就能为管理者使用。特别是在我国农业从业者个体计算机素质较低及田间管理成本、技术、运营规模受限的情况下,该农业田间种植参数采集节点也可望较好地发挥对精细化农业的支持作用。
摘要：针对小面积田间种植参数低成本、直观化采集的需求,文中介绍了一种基于近场通信(NFC)技术的种植参数采集节点。该节点能自主地对与田间种植相关的土壤环境特性、日光辐照、空气温湿度与氧气含量参数进行连续采集。其采集结果可利用移动智能设备通过NFC方式进行直观读取。文中详细介绍了节点的硬件结构与软件设计,并对节点的具体场测特性进行了讨论。结果表明该节点具有成本低廉、性能可靠、访问便捷、无需网络及上位机支持的特点,可望为精细化农业种植技术的工程实践提供支持。
关键词：嵌入式系统,农业种植参数采集,近场通信(NFC),单片机
参考文献
[1]李道亮.农业物联网导论[M].北京:科学出版社,2012:12-14.
[2]Shen Jian-bo,Cui Zhen-ling,Miao Yu-xin,et al.Transforming agriculture in China:From solely high yield to both high yield and high resource use efficiency[J].Global Food Security,2013,2(1):1-8.
[3]Aqeel-ur-Rehman,Abu Zafar Abbasi,Noman Islam,et al.A review of wireless sensors and networks’applications in agriculture[J].Computer Standards&Interfaces,2014,36(2):263-270.
[4]Miguel A Fernandes,Samuel G Matos,Emanuel Peres,et al.A framework for wireless sensor networks management for precision viticulture and agriculture based on IEEE 1451 standard[J].Computers and Electronics in Agriculture,2013,95(1):19-30.
[5]Yu Xiao-qing,Wu Pu-te,Han Wen-ting,et al.A survey on wireless sensor network infrastructure for agriculture[J].Computer Standards&Interfaces.2013,35(1):59-64.
[6]Mare Srbinovska,Cvetan Gavrovski,Vladimir Dimcev,et al.Environmental parameters monitoring in precision agriculture using wireless sensor networks[J].Journal of Cleaner Production,2015,2(1):297-307.
NFC是失败的？ 第9篇
近场通信NFC从诞生开始就被业界寄予厚望：构想中的非接触式快速支付功能完全可以取代刷卡和其他类似的支付技术，智能手机将接管移动支付的世界。
使用智能手机充当非接触式支付的数字钱包关键技术是NFC，该技术允许在最大4cm的距离内实现非接触式的数据传输。不过，在该技术推出10年之后，NFC并没有实现承诺。虽然目前仍有许多企业坚持推广NFC移动支付功能，但许多智能手机用户似乎对NFC并不那么感兴趣。那么，该技术是否已经可以宣布失败了呢？
在中国，银联是NFC支付的主要支持者和倡导者，2011年，银联就对外推出了那时还很新颖的非接触式支付产品“闪付”金融IC卡，但并没有达到太多的关注。时隔近两年之后，银联再次将“闪付”提上议程，并邀请了近50家商业银行和曾经在移动支付标准制定问题上与之水火不容的中国移动为其背书，但结果仍然是雷声大雨点小。2015年年底银联宣布与苹果合作，并在2016年年初帮助ApplePay正式登陆中国。银联是否能够成功，还需要时间的验证。而目前在国际上，NFC的情况也并不乐观，以德国为例，由德国电信、沃达丰等供应商倡议的所谓“NFC城市柏林”，在尝试了一年之后不得不承认NFC没有得到足够用户的支持。
只有NFC手机是不够的
除了发行大量NFC信用卡之外，以手机为代表的NFC设备也很重要。但实际情况确实不容乐观，因为使用NFC手机支付的门槛实在太高。首先，我们需要一个支持NFC并通过相关运营商系统及安全认证的智能手机，这一数量是非常稀少的，3大运营商合起来不过几十款机型，普遍价格较高。其次，还需要一张特殊的NFC SIM卡，但只是为了可以在公交车上挥动手机支付而到营业厅换卡的用户并不多。即使已经自动或者被动地换了NFC SIM卡的用户，实际上使用的人也有限。很多用户并不了解什么样的NFC卡是不需要智能手机支持NFC的，什么样的NFC SIM卡可以通过应用程序或者其他方式实现支付功能，唯一知道的是预设公交车支付信息的NFC SIM卡可以在公交车上使用。兼容性、应用稀少和使用复杂度等问题一直困扰着其普及。
再看看一度曾引起轰动的苹果ApplePay，实际使用时无论是在中国还是在德国都不是一件容易的事情。对于中国用户来说，要使用Apple Pay我们首先得有一台支持Apple Pay的iPhone智能手机，目前支持Apple Pay的苹果机型只有iPhone 6起的部分较新设备，其次，设备必须安装最新的iOS，并且用户需要拥有一张参加Apple Pay计划的银行或商店发行的受支持的卡片。有多少苹果手机用户具备上述条件仍未可知，但是这些用户中又有多少人愿意使用也是一个问题。根据相关的统计，截止2016年年初，全国POS终端中支持NFC支付的终端仅有600～700万台。
而更大的问题是，目前支付宝、微信等支付服务线下的非接触式支付功能几乎全部采用扫码支付方式。扫码支付无论是对于用户还是商家来说使用起来都更方便，使用的门槛也较低。而更关键的是，支付宝、微信等目前占据在线支付领域大部分市场份额的支付服务运营商更愿意使用和推广扫码支付方式，因为他们可以完全控制扫码支付的主动权，而不必像NFC一样看移动通讯服务商和硬件开发商的脸色，其次，扫码支付方式可以连接互联网，结合身份识别、优惠推广、交易数据分析等一系列的功能，强大而且线上、线下统一，没有NFC支付那么多的麻烦事。
NFC的坏消息
在德国，许多开发商和经销商同样拒绝了NFC而采用QR码。除此之外，NFC支付的坏消息不断，原有的NFC铁路自动售票系统也将在2016年停止使用，原因是通过该NFC终端平台购票的用户只有10万人，对于铁路运营来说这实在是太少了。
在中国，银联的努力是否能够成功仍很难预料，但是从德国的经验来看，目前NFC支付的前景实在令人难以乐观，习惯、收单机构数量和支付便利性因素甚至高过对安全性的关注。
银行卡
银联金融IC卡和万事达的PayPass的非接触式支付一样，依靠在借记卡或信用卡上的NFC芯片实现。
没有用户
德国铁路基于NFC的检票系统之所以将在2016年年底停用，主要原因是只有少数用户使用。
没有NFC
通过手机上的各种应用程序，人们并不一定需要NFC才可以使用非接触式支付，通过QR码即可轻松实现。
NFC的应用
作为一种无线传输技术，NFC无法和蓝牙或者无线局域网一样渗透到智能手机用户的日常生活当中，但是在一些特殊的应用场合，近场通信技术仍然是很有优势的。下面，我们将介绍NFC的3种应用。
数据传输
如果无法使用无线网络或蓝牙直接传输数据，那么支持NFC的智能手机可以通过Android Beam直接发送数据到另一个NFC设备上。
智能手机自动化
对NFC标签进行编程，我们可以设定智能手机执行一系列的操作，安装触发器应用程序的NFC手机扫描NFC标签即可自动执行设定的操作，例如静音。
连接设备
NFC技术论文 第10篇
我国是劳动密集型生产企业集中的大国, 劳动密集型生产企业一直存在人员众多, 管理复杂, 工序繁琐等问题。在日常的管理工作中, 需要投入大量的人力和物力来管理员工每日的工作, 统计每日的工作量、检查工作进度、检查工作质量、上报工作情况等。目前大多数企业都是以办公软件和统计软件相结合来完成这些工作, 效率低下而且打印量较多, 人工成本和耗材成本较高。研究初期, 我们提出了一种基于射频识别RFID_UIM技术的生产管理计件计量系统, 生产员工配备RFID_UIM卡的手机, 每个生产组配一个电脑、一个应用接收机具、一个条码扫描枪。生产组长用条码扫描枪读取计件物料编号, 生产组员通过RFID_UIM卡手机刷应用接收端机具领取物料, 生产组长确认刷卡后, 该记录生成, 作为系统统计的原始记录。从而实现生产厂家了解总体生产情况、成本支出的目的, 为企业改善生产效率提供了科学依据。但是在采用基于RFID_UIM技术的生产管理计件计量系统实际应用过程中, 应用接收端机具与扫描枪的使用, 大大限制了使用场景, 增加了用户使用成本。为解决这一问题, 我们对静距离无线通信NFC技术开展了研究, 设计了基于NFC技术的生产管理系统, 利用支持NFC功能的手机终端实现了原有应用接收端机具与扫描枪的功能, 降低了客户使用成本。
2 技术基础 (Technological base)
NFC (Near Field Communication) 是一种非接触感应和识别技术, 允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输来交换数据, 在以13.56MHz频率运行于20厘米的距离内。由非接触式射频识别 (RFID) 演变而来, 由飞利浦、诺基亚和索尼共同研制开发, 其基础是RFID及互连技术。在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能, 能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。
NFC包含三种工作模式:卡模式、点对点模式与读卡器模式。卡模式 (Card emulation) :这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡。可以替代现在大量的IC卡场合, 如商场刷卡、公交卡、门禁管制、车票、门票等等。点对点模式 (P2P mode) :这个模式和红外线差不多, 可用于数据交换, 传输距离较短, 传输速度较快、功耗低。能实现数据点对点传输, 如下载音乐、交换图片或者同步设备地址簿。读卡器模式 (Reader/writer mode) :作为非接触读卡器使用, 比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。本方案采用读卡器模式来实现数据采集、计件计量等生产管理功能。
与RFID一样, NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递, 但NFC技术与RFID技术还是存在着很大的区别。第一, NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片, 而RFID必须由阅读器和标签组成。第二, NFC传输范围比RFID小, RFID的传输范围可以达到几米, 甚至几十米, 但由于NFC采取了独特的信号衰减技术, 相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。正由于NFC的这些特性, 我们设计的生产管理系统才采用了NFC技术来替代原有RFID_UIM技术, 达到减少设备投入, 便捷客户使用的目的。
3 系统架构 (System architecture)
生产管理系统涉及三个对象:生产工人、生产车间组长和IE部门。IE部门负责对生产工序的编辑及生成控制, 充当标签管理者的角色。IE部门将计件信息签名后写入NFC计件标签, 生产车间组长将安装好计件读取模块的NFC移动通信终端靠近NFC计件标签获取计件物品数据信息, 靠近生产组员NFC移动通信终端或IC卡确认身份并允许领取计件物品, 并通过移动通信网络将信息发送至生产管理系统后台;生产管理系统后台获取上述移动通信终端发送的数据信息及移动通信终端的用户信息, 根据生产管理规则进行分析判断处理。
以上是从系统角色分配上给出的系统介绍, 下面从系统应用模块的技术实现上分析系统架构 (图1) 。基于NFC技术的生产管理系统主要由生产管理系统后台、移动通信终端、NFC标签以及移动通信网络构成。
生产管理系统后台采用B/S结构, 在J2EE平台上进行开发, 它包含相应的管理软件和后台管理数据库。在功能上包括标签管理子系统、IE子系统、查询子系统以及管控子系统。标签管理子系统提供编码的增、删、改、查功能, 同时提供IE部门管理员将计件信息封装为NFC计件标签的格式并写入标签的功能;IE子系统负责工序流程表的输入、输出, 以及模板导入功能;查询子系统提供生产组长查看该组当天、当月的计件计量完成情况的功能;管控子系统提供管理员就生产完成情况生成每个员工、每组的各类报表的功能。
在移动通信终端上分为四层, 分别是NFC硬件通信层、适配层、NFC探测解析开发包以及计件信息读取模块[1]。NFC硬件通信层主要由NFC控制器、安全单元和天线构成。NFC天线接收外部的NFC标签发出的NFC数据信号, NFC控制器将上述接收到的NFC数据信号进行数据模式转换, 将NFC射频信号转换为数字信号, 安全单元在本系统中采用的是电信C网, 选择的是UIM芯片。NFC控制器通过单线通信协议 (SWP) 与UIM卡之间进行通信[2]。架构上层NFC探测解析开发包则提供关于NDEF (NFC data exchange format, NFC数据交换格式) 的探测与解析方法。系统的计件信息读取模块安装在用户的智能手机客户端中, 当移动通信终端扫描到带有NDEF的数据标签时, 基于Android的NFC探测解析开发包会对数据标签进行读取操作。
4 关键技术 (Key technologies)
4.1 产品编码的实现
生产管理系统中, NFC计件标签采用EPC-96编码生成计件物品编码, EPC是存储在NFC标签中的唯一信息, 且已经得到UCC和国际EAN两个国际标准的主要监督机构的支持。该编码由一个版本号和另外三段数据 (依次为域名管理、对象种类、序列号) 组成。各字段含义如图2所示, 其中版本号即标志EPC的版本与结构;域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息;对象种类记录计件物品的精确类型;序列号唯一标识计件物品的不同批次。
4.2 NFC计件标签类型的选择
2006年6月, NFC论坛推出了NFC兼容装置的标准化技术架构、初始规范和标签格式, 所有NFC兼容的装置必须支持四种标签格式的初始设置, 四种标签类型为ISO1443-A, B、MIFARE、TOPAZ和Felica[3]。在系统设计时需要仔细考虑每种标签类型的相对优缺点, 在满足需要的同时兼顾成本和性能的平衡, 确定标签格式。
在生产管理系统应用中, 标签提供的读取速率是需考虑的重要因素。读取速率越高, 发生读写“中断”的可能就越小。发生读写中断时, 尽管标签和读取器在近距离内, 数据却仍不能完整地或准确地传输。因此, 读取速率对系统可靠性和用户体验有着直接影响。ISO1443-A专有的“全部读”命令能够一次性读取标签上的所有内容, 而不必一次读取一个内存块, 这在一定程度上改善了读取性能。同时由于系统中NFC标签的读写器是手机, 不需要远距离识别, 并且考虑计件产品的唯一编码的长度采用的是EPC编码, 只需要96位, 综合以上性能与价格成本等多种因素, 本系统选择的是ISO1443-A标签标准, 106kbit/s的数据传输速率, 约10cm的识别距离, 标签内存512位。
4.3 NFC计件标签的调度
Android手机客户端在本系统中是作为通信中的发起者, 也就是作为NFC计件标签的读写器。Android设备的NFC即使在屏幕锁定的状态下也可以处理标签的请求, 除非在NFC设备的设置菜单中禁用。NFC计件标签上数据的主要格式是NDEF, 当Android设备发现了一个NFC标签, 将提供一个特殊的标签调度系统扫描NFC标签并进行分析、解析, 并试图找出适合的应用程序来处理[4]。Android对NFC的支持主要在android.nfc和android.nfc.tech两个包中。通过使用getTechList () 方法来判断NFC标签所支持的技术, 并且用android.nfc.tech提供的一个类来创建对应的TagTechnology对象。
5 结论 (Conclusion)
基于NFC技术的生产管理系统实现了利用支持NFC功能的手机终端代替应用接收端机具与扫描枪的功能, 其产品编码的实现采用的是EPC-96编码;NFC标签类型的选择采用的是ISO1443-A标准;NFC标签的调度使用的是Android标签调度开发包。目前基于NFC技术的生产管理系统已在多家服装生产企业使用, 切实降低了客户使用门槛, 减少了系统部署成本。
基于NFC技术的生产管理系统的设计与实现, 为今后NFC技术的嵌入消费管理系统、客户管理系统、商业促销系统、物流管理系统、资产管理系统等各类系统开辟了广阔的应用前景。在未来25年, 基于NFC技术的各类系统的革新与升级必将给人们的生活带来巨大的变革, 引领近距离感应科技的发展方向, 成为信息时代的又一个亮点。
参考文献
[1]陆凯.NFC移动通信终端的研究与应用[J].现代电信科技, 2008, 8 (1) :63-69.
[2]石旭东.基于Android平台的NFC技术的研究与实现[J].软件, 2013, 5 (3) :82-88.
[3]马捷.基于NFC的WiFi传输快速连接方案[J].计算机工程, 2012, 10 (4) :23-31.
