物联网系统评价模型构建与应用

    李媛红 冯雪萍 牛彬/文

   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。

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。

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HFRFID 系统评价示范，在华东理工大学图书馆开展了UHFRFID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。

    （作者单位：李媛红、冯雪萍深圳市标准技术研究院/ 牛彬淄博市技术标准情报所）

   注：本文受“十二五”国家科技支撑计划项目“支撑认证认可的评价分析、检测验证与有效性保障技术研究与示范”（项目编号：2012BAK26B00）资助

（《中国自动识别技术杂志》2014年第5期 http://www.aidchina.com.cn/