RFID چیست ؟

چهارشنبه 9 اسفند ماه 1402

RFID چیست ؟

Radio Frequency IDentification )RFID)

آر اف آی دی ترجمه مخفف عبارت شناسائی با فرکانس رادیوئی است که به عنوان جدیدترین تکنولوژی شناسائی به نحوی گسترده در دنیا مورد توجه قرار گرفته است.

امروزه ضرورت شناسایی خودکار عناصر و جمع آوری داده مرتبط به آنان بدون نیاز به دخالت انسان جهت ورود اطلاعات در بسیاری از عرصه های صنعتی ، علمی ، خدماتی و اجتماعی احساس می شود . در پاسخ به این نیاز تاکنون فناوری های متعددی طراحی و پیاده سازی شده است .

به مجموعه ای از فناوری ها که از آنان برای شناسایی اشیاء ، انسان و حیوانات توسط ماشین استفاده می گردد ، شناسایی خودکار و یا به اختصار Auto ID گفته می شود . هدف اکثر سیستم های شناسایی خودکار ، افزایش کارآیی ، کاهش خطاء ورود اطلاعات و آزاد سازی زمان کارکنان برای انجام کارهای مهمتر نظیر سرویس دهی بهتر به مشتریان است .

تاکنون فناوری های مختلفی به منظور شناسایی خودکار طراحی و پیاده سازی شده است . کدهای میله ای ، کارت های هوشمند ، تشخیص صدا ، برخی فناوری های بیومتریک ، OCR (برگرفته شده از optical character recognition) و RFID (برگرفته شده از radio frequency identification) نمونه هایی در این زمینه می باشند . در ادامه با فناوری RFID بیشتر آشنا خواهیم شد .

آشنایی اولیه با فناوری RFID

اجازه دهید برای آشنایی بیشتر با فناوری RFID چندین تعریف از آن را با یکدیگر مرور نمائیم :

• RFID با استفاده از ارتباطات مبتنی بر فرکانس های رادیویی امکان شناسایی خودکار ، ردیابی و مدیریت اشیاء ، انسان و حیوانات را فراهم می نماید . عملکرد RFID وابسته به دو دستگاه تگ و کدخوان است که جهت برقراری ارتباط بین یکدیگر از امواج رادیویی استفاده می نمایند .

• به مجموعه ای از فناوری ها که در آنان برای شناسایی خودکار افراد و اشیاء از امواج رادیویی استفاده می گردد ، RFID گفته می شود . از روش های مختلفی برای شناسایی افراد و اشیاء استفاده می شود. ذخیره شماره سریال منتسب به یک فرد و یا شی درون یک ریزتراشه که به آن یک آنتن متصل شده است ، یکی از متداولترین روش های شناسایی خودکار است .

به تلفیق تراشه و آنتن ، تگ RFID و یا فرستنده خودکار RFID گفته می شود . تراشه به کمک آنتن تعبیه شده ، اطلاعات لازم جهت شناسایی آیتم مورد نظر را برای یک کدخوان ارسال می نماید . کدخوان امواج رادیویی برگردانده شده از تگ RFID را به اطلاعات دیجیتال تبدیل می نماید تا در ادامه ، امکان ارسال داده برای کامپیوتر و پردازش آن فراهم گردد.

• RFID یک پلت فرم مهم جهت شناسایی اشیاء ، جمع آوری داده و مدیریت اشیاء را ارائه می نماید . پلت فرم فوق مشتمل بر مجموعه ای از فناوری های حامل داده و محصولاتی است که به مبادله داده بین حامل و یک سیستم مدیریت اطلاعات از طریق یک لینک فرکانس رادیویی کمک می نماید . تگ های RFID با استفاده از یک فرکانس و بر اساس نیاز سیستم ( محدوده خواندن و محیط ) ، پیاده سازی می گردند . تگ ها به صورت فعال ( به همراه یک باطری ) و یا غیرفعال ( بدون باطری ) پیاده سازی می شوند . تگ های غیرفعال، توان لازم جهت انجام عملیات را از میدان تولید شده توسط کدخوان می گیرند .

کدخوان RFID ، معمولا" به یک کامپیوتر متصل می شود و دارای نقشی مشابه با یک اسکنر کد میله ای است . مسئولیت برقراری ارتباط لازم بین سیستم اطلاعاتی و تگ های RFID برعهده کدخوانRFID است.

RFID چگونه کار می کند ؟

تگ و یا دستگاه فرستنده خودکار ، شامل یک مدار الکترونیکی است که که به شی مورد نظری که لازم است دارای یک کد شناسایی باشد ، متصل می گردد . زمانی که تگ نزدیک و یا در محدوده کدخوان قرار می گیرد ، میدان مغناطیسی تولید شده توسط کد خوان باعث فعال شدن تگ می گردد .

در ادامه ، تگ بطور پیوسته اقدام به ارسال داده از طریق پالس های رادیویی می نماید . در نهایت داده توسط کدخوان دریافت و توسط نرم افزارهای مربوطه نظیر برنامه های ERP ( برگرفته شده از Enterprise Resource Planning ) و SCMS ( برگرفته شده از Supply Chain Management systems ) پردازش می گردد .

آیا RFID بهتر از کد میله ای است ؟

RFID و کدمیله ای دو فناوری مختلف با کاربردهای متفاوت می باشند . علی رغم این که ممکن است وظایف این دو فناوری در برخی حوزه ها نقاط مشترکی داشته باشد ، وجود برخی تفاوت ها نیز به اثبات رسیده است :

• نوع فناوری استفاده شده جهت خواندن کدها : یکی از مهمترین تفاوت های کد میله ای و RFID ، تبعیت کدهای میله ای از فناوری موسوم به " خط دید " است . این بدان معنی است که یک دستگاه اسکنر لازم است کد میله ای را ببیند تا بتواند آن را بخواند . بنابراین لازم است برای خواندن یک کد میله ای ، کد مورد نظر در دید اسکنر قرار بگیرد .

در مقابل ، شناسایی مبتنی بر فرکانس رادیویی به "خط دید " نیاز ندارد. تا زمانی که تگ های RFID در محدوده قابل قبول کد خوان باشند ، امکان خواندن آنان وجود خواهد داشت .

• عدم امکان پویش کدشناسایی در صورت بروز مشکل برای برچسب حاوی کد میله ای : در صورتی که برچسب حاوی کد میله ای خراب ، کثیف و یا پاره گردد ، امکان پویش کد میله ای وجود نخواهد داشت . این وضعیت در رابطه با تگ های RFID صدق نخواهد کرد.

• فقدان اطلاعات تکمیلی :

کدهای میله ای استاندارد صرفا" قادر به شناسایی محصول و تولید کننده آن می باشند و منحصربفرد بودن کالا را تضمین نمی نمایند . به عنوان نمونه کد میله ای که بر روی یک ظرف شیر وجود دارد همانند سایر کدهای موجود بر روی سایر محصولات مشابه همان تولیدکننده است . این کار ، شناسایی محصولی را که تاریخ مصرف آن به اتمام رسیده است را غیرممکن می سازد .

• ماهیت خواندن کدها :

امکان خواندن تعداد بسیار زیادی از تگ های RFID در یک زمان و بطور اتوماتیک وجود دارد . این در حالی است که کدهای میله ای می بایست بطور دستی و یکی پس از دیگری پویش گردند .

• استفاده آسان و قابلیت اعتماد :

در سیستم های مبتنی بر فناوری RFID ، امکان خواندن تگ ها از مسافت بیشتری وجود دارد .همچنین درصد بروز خطاء در زمان خواندن کد کمتر از کدهای میله ای است .

آیا فناوری RFID یک فناوری جدید است ؟

RFID یک فناوری تائید شده از سال 1970 تا کنون است و به دلیل قیمت بالای آن تاکنون در برنامه های تجاری اندکی مورد استفاده قرار گرفته شده است . در صورتی که بتوان تگ ها را با قیمت مناسب تری تولید کرد ، استفاده از فناوری RFID می تواند بسیاری از مسائل مرتبط با کدهای میله ای را برطرف نماید . با توجه به این که امواج رادیویی قادر به حرکت در بین اکثر مواد غیرفلزی می باشند ، امکان استفاده از فناوریRFID در حوزه های گسترده تری وجود دارد .

مزایای بکارگیری RFID

هم کدخوان ها و هم تگ ها می توانند دارای اندازه و شکل مختلفی باشند . با توجه به اندازه کوچک تگ ها و آزادی عمل جهت حرکت آنان ، سازمان ها و موسساتی که علاقه مند به استفاده از این فناوری می باشند از انعطاف بالائی در این رابطه برخوردار خواهند بود .

برخی از مزایای بکارگیری فناوری RFID عبارتند از :

• تگ ها می توانند مخفی باشند و یا در اکثر مواد جاسازی شوند .

• با توجه به این که تگ ها در ابعاد و اشکال مختلف ارائه می شوند ، کاربران می توانند با توجه به نیاز خود یکی از آنان را انتخاب نمایند.

• جهت خواند کد لازم نیست که تگ در معرض دید مستقیم کدخوان قرار بگیرد .

• با توجه به ماهیت تگ ها ( عدم نیاز به تماس مستقیم ) ، استهلاک و فرسودگی وجود نخواهد داشت

• امکان دستکاری کدهای سریال ذخیره شده در تگ ها وجود نخواهد داشت .

برخی از کاربردهای RFID

از فناوری RFID در بسیاری از ساختمان های اداری و به منظور کنترل تردد کارکنان در بخش های مجاز و غیرمجاز استفاده می گردد . تعداد زیادی از فروشندگان کالا به منظور مراقبت الکترونیکی از محصولات خود در مقابل سرقت از این فناوری استفاده می نمایند . برخی نهادی دولتی نیز برای نظارت و کنترل متخلفین از فناوری فوق استفاده می نمایند .

برخی دیگر از کاربردهای فناوری RFID عبارتند از :

• کنترل موجودی

• کنترل دستیابی

• تحلیل آزمایشگاهی

• کنترل تعداد دور . به عنوان نمونه ، ثبت اتوماتیک تعداد دفعاتی که یک دونده می بایست طی نماید

• ثب زمان و مکان تردد . به عنوان نمونه ، ثبت اتوماتیک زمان و مکان گشت زنی برای برخی مشاغل خاص

• شناسایی خودرو

• امنیت ساختمان ها

• ردیابی دارایی ها

• کنترل ترافیک ، ردیابی رانندگان متخلف و ثبت اتوماتیک نخلفات

• سیستم های حمل و نقل

• و موارد متعدد دیگر …

حمل وئ نقل فرودگاهها،بزرگراهها

مکان¬یابی کامیونها و ماشین¬های حمل بار - کنترل چمدان¬های مسافران و صدور کارت پرواز - سیستم¬های خودکار عوارض بزرگراه و...

مدیریت زنجیره تامین

انبارداری، کنترل اموال، مکان¬یابی، کنترل چرخه تولید ، فروش و بازرگانی، خدمات پس از فروش و ...

سیستم های امنیتی و کنترل دسترسی

سیستم مدیریت امنیت جامع مراکز تجاری، اداری، مکان¬یابی پرسنل، سیستم¬های کنترل ورود و خروج پرسنل، سیستم¬های اتوماتیک پارکینگ و ...

سیستم های پرداخت

پرداخت هزینه مترو ، بلیط اتوبوس ، سیستم¬های اعتباری اماکن مختلف ، هتل¬ها و ...

مدارک شناسایی و گواهینامه

• گذرنامه الکترونیکی، کارت ملی هوشمند، گواهینامه رانندگی هوشمند و ...

در پایان بد نیست به این نکته نیز اشاره نمائیم که یکی از چالش های مهم تولید کنندگان RFID و کاربران ، فقدان استانداردهای لازم در این صنعت است . به عنوان نمونه سیستم های RFID استفاده شده در صنایع خرده فروشی دارای تفاوت اساسی با سیستم هایی می باشند که از آنان به منظور کنترل دستیابی استفاده می گردد .

اجزای یک سیستم RFID

برچسب ردیابی (Tag)

Tag ها انواع مختلفی دارند اما این نوع Tag ها را می توان به دو دسته ی اصلی تقسیم کرد:

۱- Tag فعال (active)

2- Tag غیر فعال (passive)

Tag های غیر فعّال، باتری ندارند و انرژی لازم برای فعّال سازی پردازنده و ارسال اطلاعات خود را از سیگنالی که از آنتن Reader دریافت می کنند، تأمین می‌کنند؛ بدین ترتیب که ابتدا Reader امواجی را به سمتTag ارسال می کند، سپس پردازنده Tag با استفاده از انرژی این امواج، بیدار شده و دستور دریافتی از سوی Reader را پردازش می‌کند و توسط امواجی که انرژی آن ها هم از امواج دریافتی تامین شده ‌است، نتیجه را به Readerمخابره می‌کند. بدین ترتیب واضح است که برد مسافتی این Tag ها بسیار محدود است؛ چرا که فاصله Tag از آنتن باید به اندازه ‌ای باشد تا انرژیی که Tag دریافت می‌کند، توان بیدار کردن پردازنده و تامین انرژی موج برگشتی را داشته باشد. معمولا برد Tag های غیر فعال از چند سانتی متر تا چند متر است. از طرف دیگر Tagهای فعال، انرژی لازم برای پردازنده و ارسال امواج به سمت آنتن را از باتری همراه خود تامین می‌کنند. بدین ترتیب برد این Tag ها در برخی موارد تا چند صد متر هم می‌رسد. قیمت این Tag ها در حدود چند ده دلار است که به مراتب از Tag های غیر فعال (با قیمتی در حدود چند ده سنت) گران قیمت تر هستند. یک پارامتر مهم در انتخاب Tag های اکتیو یا همون فعال، طول عمر باتری آن است، چرا که پس از اتمام باتری، شما مجبورید باتری یا اغلب ، خود Tag را تعویض کنید و این باعث افزایش هزینه ‌ها می‌گردد. بدین ترتیب، طول عمر باتری یک عامل تعیین کننده در هزینه نهایی سیستم شما خواهد بود. Tag ‌های RFID هر کدام دارای یک کد منحصر به فرد می‌باشند به طوریکه هیچ دو برچسبی در دنیا تولید نخواهد شد که کد یا ID یکسانی داشته باشند و کلیهٔ تولید کنندگان Tag تحت نظر انجمن بین المللی مبادرت به ثبت آنها می‌نمایند. این Tag ها از دو بخش اصلی تشکیل شده‌اند که بخش اول یک آنتن مایکرواستریپ بوده و بخش دوم یک چیپ الکترونیکی می‌باشد. لازم به ذکر است که این بخش‌ها به صورت کاملا مسطح و بسیار کوچک هستند به طوریکه می‌توانند آنها را در درون کاغذ یک برچسب معمولی قرار دهند و از دید کاربر، تنها یک برچسب معمولی کاغذی خواهد بود. در بخش چیپ الکترونیکیTag ‌ها یک فرستنده و یک گیرنده امواج رادیویی به همراه مدارهای پردازشگر الکترونیکی قرار دارد. در برخی از انواع این چیپها، حافظه نیز به مقدار دلخواه وجود دارد به طوریکه هرنوع اطلاعات مربوط به کنترل و دسترسی می‌تواند مستقیما روی برچسب و درحافظهٔ آن نوشته شود. در این صورت این برچسب درست مانند یک شناسنامهٔ الکترونیکی همراه محصول عمل خواهد کرد.

انواع شناسه TAG در RFID

همانطور که گفته شد شناسه Tag)) ها وسیله شناسایی متصل شده به کالا، شئ یا فرد مورد نظری هستند که ما می‌خواهیم موقعیت آن ها را رد یابی کنیم. اما اینکه هر یک از کالاها دارای اشکال و ظواهر گوناگون و نیز دارای محیط ‌های فیزیکی گوناگونی است، این ضرورت را ایجاب می‌کند تا شناسه ((Tag ها را با توجه به ویژگی‌های فیزیکی (ظاهریشان) دسته بندی کنیم.

بطور کلی بعضی از ویژگی‌های ظاهری Tagها بصورت زیر می‌باشد:

Tag -1 هایی که دارای کفه پلاستیکی از جنس PVC می‌باشند و معمولا در وسط آنها یک سوراخ دیده می‌شود که بسیار با دوام بوده و می‌توان از آنها بارها و بارها استفاده کرد.

۲- Tag هایی که شبیه کارتهای اعتباری هستند ومعمولا به آن ها کارت های هوشمند بدون تماس (Contact less Smart Cards) گفته می‌شود.

Tag -3 هایی که به صورت لایه‌ های کاغذی بر روی شناسه ساخته می‌شوند که به آنها شناسه ‌های هوشمند (Smart Labels) گفته می‌شود.

Tag -4 هایی که در محیط های قابل فرسایش (مثلا آب یا مایع) به خوبی کار می‌کنند. این گونه Tag ها در کپسول های شیشه ‌ای قرار دارند.

Tag -5 های کوچک که در داخل اشیاء عمومی مثل لباس، ساعت، دستبند و…. کار گذاشته می‌شود. اغلب ممکن است به شکل یک کلیه یا دسته کلید به‌ نظر برسند.

در صورتی که بخواهیم Tag ها را با در نظر گرفتن منبع انرژی تامین کننده شان دسته بندی کنیم به ۴ دسته اصلی تقسیم بندی می‌شوند:

۱ - Tagهای غیر فعال Passive Tags

که انرژی و برق مورد نیاز خود را از Reader ها به وسیله یکسری از روش‌ های تراگسیل بدست می‌آورند.

۲ - Tagهای فعال Active Tags

که انرژی مورد نیازشان توسط یک باتری داخلی و جهت برقراری ارتباط دارای یک پردازنده، یک حافظه و حسگر می‌باشند.

۳ - Tagهای نیمه غیر فعال Semi-Passive Tags

که علاوه بر استفاده از باتری داخلی شان، می‌توانند از انرژی منتقل شده توسط بازخوان بر چسب Reader ها نیزبهره مند شوند.

۴ – Tagهای دو طرفه Two way Tags

که علاوه براستفاده از باتری داخلی شان می‌توانند بدون کمک گرفتن از Reader ها دیگر اقسام هم شکل خود را نیز شناسایی کرده و با آن‌ها به گفتگو بپردازند.

بازخوان Reader ( کدخوان ) بر چسب RFID

قبلا هم توضیح دادم که بازخوان بر چسب Reader ها وسایل الکترونیکی هستند که حضور Tag ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آنها را بازیابی می‌کنند.

سه دسته عمده بازخوان بر چسب Reader ها به صورت زیر است:

۱- مدل ثابت Fixed Type

2- مدل دستی Handheld Type

3 - مدل کارتی PC Card Type

مزایای استفاده از تکنولوژی RFID

مزایا استفاده از این تکنولوژی به شرح ذیل است:

۱- کاهش هزینه‌ها (کاهش فعالیت‌های دستی و افزایش سرعت)

۲- اتوماسیون (بدون توقف)

۳- کاهش خطا

۴- کنترل فرآیندهای غیر قابل رویت

۵- امکان به روز رسانی بر چسب‌ها بدون دخالت دست

۶- امنیت