RFID چیست؟ + مزایا و معایب و کاربرد

RFID چیست؟

RFID (مخفف شناسایی فرکانس رادیویی) فناوری انتقال مبتنی بر امواج الکترومغناطیسی را توصیف می‌کند که به تبادل اطلاعات بدون تماس در سیستم‌های فرستنده-گیرنده کمک می‌کند.

نحوه ی کار فناوری RFID چیست ؟

سیستم‌های RFID حداقل از یک خواننده RFID و هر تعداد فرستنده RFID تشکیل شده‌اند که عمدتاً به عنوان ذخیره‌سازی داده‌های تلفن همراه کار می‌کنند. علاوه بر این، رایانه ای که داده های مرتب شده را ثبت و ارزیابی می کند، مورد نیاز است. انتقال داده ها از طریق هوا بدون تماس است. بنابراین ما از یک رابط هوایی بین فرستنده و گیرنده صحبت می کنیم. با توجه به حوزه کاربرد سیستم RFID، توسعه اجزای فنی اساسی، محدوده عملکردها و فرکانس عملیاتی زیربنایی در برخی مواقع به طور قابل توجهی متفاوت است.

ساختار یک خواننده RFID چیست ؟

خواننده RFID یک دستگاه تکنولوژیکی است که بسته به طراحی و هدف خود، یک میدان متناوب مغناطیسی از امواج رادیویی با برد کم یا فرکانس بالا تولید می کند.

اگر یک ترانسپوندر RFID وارد میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط خواننده شود، جفت شدن با خواننده انجام می‌شود که به فرستنده RFID امکان خواندن را می‌دهد. فرآیند خواندن توسط نرم افزار روی ریدر کنترل می شود. این معمولاً رابط هایی با سایر سیستم های رایانه ای دارد. بسته به طراحی، می توان فرستنده ها را توصیف کرد و در نتیجه اطلاعات ذخیره شده روی تراشه را اصلاح کرد.

خوانندگان RFID مدرن قادرند چندین فرستنده را به طور همزمان بخوانند. این ظرفیت گروهی مزیت اصلی فناوری RFID در مقایسه با سایر فرآیندهای شناسایی اشیاء است – به عنوان مثال، شناسایی از طریق بارکد.

برای فعال کردن خوانندگان RFID برای برقراری ارتباط همزمان با چندین تگ، فرآیندهای ضد تصادم مختلفی توسعه داده شده است که به عنوان مثال، فرستنده‌ها زمان‌ها یا فرکانس‌های دسترسی متفاوتی را به خود اختصاص می‌دهند. این باید از تداخل سیگنال ها جلوگیری کند.

طراحی ترانسپوندر RFID چیست ؟

ترانسپوندر RFID یک دستگاه ارتباط رادیویی است که سیگنال های دریافتی را دریافت می کند و به طور خودکار پاسخ می دهد. فرستنده توصیف ترکیبی از اصطلاحات فرستنده و پاسخ دهنده است. کوچکترین انواع فقط چند میلی متر طول دارند. ترانسپوندر انواع مختلفی دارد:

• passive
• active
• semi-active

اجزای اصلی هر فرستنده RFID یک ریزتراشه و یک آنتن (معمولاً به شکل یک سیم پیچ) است. ریزتراشه یک ترانسپوندر استاندارد بر اساس طراحی، ظرفیت ذخیره سازی از چند بیت تا چندین کیلوبایت را ارائه می دهد. بسته به نسخه، ظرفیت ذخیره‌سازی می‌تواند برای یک دنباله از اعداد که به عنوان شناسه منحصربه‌فرد برای شناسایی تراشه عمل می‌کند، تا مجموعه داده‌هایی با دامنه چند صفحه تایپ‌شده کافی باشد.

تراشه RFID به همراه یک آنتن چاپ شده، روی هم قرار گرفته یا اچ شده، به اصطلاح اینله را تشکیل می دهد. این بسیار حساس است و فقط انعطاف پذیری محدودی دارد. بنابراین، اینله‌های RFID عمدتاً چند لایه هستند – برای مثال، برچسب‌های خود چسب (برچسب‌های هوشمند): اصطلاحاً برچسب‌های RFID. اگر قرار است ترانسپوندر بارهای بیشتری را تحمل کند، لوازم الکترونیکی را می توان در یک کارت پلاستیکی ادغام کرد یا با یک پوشش پلاستیکی محافظت کرد.

اگر شامل فرستنده های غیرفعال نیمه فعال باشد، تراشه RFID خوانده شده خود میدان الکترومغناطیسی تولید نمی کند. در عوض، میدان متناوب خواننده برای انتقال داده های بازیابی شده اصلاح می شود.

فرستنده های فعال با فرستنده خود نصب شده اند.

• فرستنده های غیرفعال RFID نه منبع انرژی خود را دارند و نه قادر به انتقال سیگنال به طور مستقل هستند. ریزتراشه یک ترانسپوندر غیرفعال به طور موقت از طریق یک خازن (معمولاً یکپارچه) از طریق جفت شدن آن با خواننده، با الکتریسیته تامین می شود. کوپلینگ در اکثر موارد از طریق القایی انجام می شود.
• فرستنده های فعال و نیمه فعال RFID منبع انرژی به شکل باتری پشتیبان دارند و بنابراین تا حدودی بزرگتر هستند. در فرستنده های غیرفعال RFID، انتقال داده به چند متر محدود می شود. ترانسپوندرهای فعال و نیمه فعال برد سیستم RFID را تا چند صد متر افزایش می دهند. کوپلینگ از طریق القایی یا الکترومغناطیسی انجام می شود.

فرکانس های RFID چیست ؟

برای سیستم‌های استاندارد RFID از فرکانس‌های انتقال باندهای فرکانسی ISM بدون مجوز استفاده می‌شود که می‌توانند به صورت رایگان و بدون تایید دستگاه‌های فرکانس بالا در صنعت، علم و پزشکی و همچنین در حوزه داخلی استقرار یابند. تمایز بین سیستم های RFID که در محدوده فرکانس فرکانس آهسته (LF)، فرکانس بالا (HF)، فرکانس فوق العاده بالا (UHF) و فرکانس فوق العاده بالا (SHF) کار می کنند، انجام می شود. اینها با توجه به برد و سرعت انتقال به طور قابل توجهی متفاوت هستند. هیچ استاندارد بین المللی RFID وجود ندارد که استفاده از فرکانس های خاص را تعیین کند.

فرکانس های RFID چیست ؟ : فرکانس پایین، LF:

برای سیستم های LF RFID، امواج بلند در محدوده فرکانسی بین 125 کیلوهرتز و 135 کیلوهرتز استفاده می شود. فاصله خواندن به طور قابل توجهی بالاتر از یک متر است. نرخ انتقال نسبتاً پایین است. سیستم های RFID با فرکانس 125 کیلوهرتز در زمینه های کاربردی مانند تولید، نصب و کنترل دسترسی و همچنین در علامت گذاری حیوانات جا افتاده اند. فرستنده های RFID غیرفعال در محدوده فرکانس پایین با انرژی از طریق کوپلینگ القایی تامین می شوند.

فرکانس های RFID چیست ؟ : فرکانس بالا، HF:

سیستم‌های HF RFID از امواج کوتاه با فرکانس کاری 6.78 مگاهرتز، 13.56 مگاهرتز یا 27.125 مگاهرتز استفاده می‌کنند و به لطف نرخ انتقال بالا خود را متمایز می‌کنند. حداکثر فاصله خواندن یا نوشتن تا 3 متر است. فرستنده های HF با سیم پیچ آنتن کمتری کار می کنند. این امکان طراحی های کوچکتر را فراهم می کند. برای برچسب های هوشمند در لجستیک، فرکانس 13.56 مگاهرتز به عنوان یک استاندارد در سراسر جهان ایجاد شده است.

فرکانس های RFID چیست ؟ : فرکانس فوق العاده بالا، UHF:

سیستم های RFID در محدوده UHF دسترسی و سرعت انتقال بالایی را امکان پذیر می کنند. حداکثر فاصله خواندن یا نوشتن 10 متر است. برای سیستم های دارای فرستنده فعال، برد تا 100 متر امکان پذیر است. یک دوقطبی به دلیل طول موج کم به عنوان یک آنتن کافی است. در اروپا، محدوده فرکانسی در حدود 868 مگاهرتز خود را به عنوان یک استاندارد برای فرستنده های UHF تثبیت کرده است. فرکانس رایج 915 مگاهرتز در ایالات متحده آمریکا در اروپا برای سیستم های RFID مجاز نیست. بخش های ساختمان، اشیاء و سایر موانع منجر به میرایی و انعکاس قابل توجه امواج UHF می شود.

فرکانس های RFID چیست ؟ : فرکانس فوق العاده بالا، SHF (مایکروویو):

با فرکانس های 2.45 گیگاهرتز و 5.8 گیگاهرتز، باندهای ISM در محدوده مایکروویو نیز در فناوری RFID استفاده می شود. سیستم های RFID در محدوده SHF خود را از طریق نرخ انتقال بسیار بالا متمایز می کنند. برد فرستنده های غیرفعال SHF تا 3 متر است و با فرستنده های فعال می توان تا فاصله 300 متری را طی کرد. مانند امواج UHF، امواج مایکروویو نیز توسط موانع فیزیکی تا حد زیادی میرا می شوند.

جدول زیر خلاصه ای از باندهای فرکانسی مورد استفاده در سیستم های RFID و ویژگی های آنها را ارائه می دهد.

Coupling

کوپلینگ دستگاه خواندن و ترانسپوندر در عمل با استفاده از یکی از روش های زیر انجام می شود.

• اتصال نزدیک: سیستم های اتصال نزدیک به گونه ای اجرا می شوند که فاصله دستگاه قرائت و ترانسپوندر حداکثر یک سانتی متر باشد. اصولاً این امکان در همه محدوده های فرکانس وجود دارد. انتقال داده ها معمولاً از طریق القایی انجام می شود. سیستم های مربوطه در مناطقی با الزامات امنیتی بالا استفاده می شود. زمینه های کاربردی کلاسیک، پرداخت بدون تماس با کارت های تراشه یا احراز هویت برای سیستم های قفل است. به دلیل فاصله کم، فرستنده های غیرفعال کافی هستند.
• کوپلینگ از راه دور: روش کوپلینگ از راه دور انتقال داده ها را با فاصله تا یک متر امکان پذیر می کند. کوپلینگ معمولاً برای این فرآیند نیز می‌تواند به صورت القایی انجام شود. فرکانس‌های استاندارد 135 کیلوهرتز (LF) یا 13.56 مگاهرتز (HF) هستند. فرستنده های غیرفعال نیز برای روش کوپلینگ از راه دور استفاده می شوند. فرآیند انتقال را می توان در زمینه ذخیره سازی و لجستیک و همچنین در اتوماسیون صنعتی استفاده کرد.
• سیستم‌های برد بلند: سیستم‌های RFID در زمینه برد بلند معمولاً در محدوده فرکانس فوق‌العاده بالا (۸۶۸ مگاهرتز یا ۹۱۵ مگاهرتز) کار می‌کنند و فاصله خواندن/نوشتن چند صد متری را ارائه می‌دهند. سیستم های برد بلند در محدوده مایکروویو هنوز در مرحله توسعه بوده اند. برای فعال کردن برد تا حد ممکن، از فرستنده های RFID فعال با منبع انرژی خود استفاده می شود. یک زمینه بالقوه کاربرد برای سیستم های دوربرد، شناسایی وسیله نقلیه در زمینه سیستم های پرداخت ترافیک است.

توابع نوشتن و خواندن RFID چیست ؟

عملکرد اصلی یک سیستم RFID شناسایی یک فرستنده با خواندن شناسه منحصر به فرد است. فرستنده های قابل نوشتن برای سناریوهای کاربردی پیچیده تر استفاده می شوند. سه نوع فرستنده در این زمینه متمایز می شوند:

• فقط خواندنی: ساده‌ترین فرستنده‌های RFID به‌صورت منحصربه‌فرد توسط سازنده نوشته می‌شوند و می‌توانند به دفعات مورد نیاز خوانده شوند. افزودن، بازنویسی یا حذف اطلاعات دیگر به صورت ماسبق امکان پذیر نیست.
• یک بار بنویسید، زیاد بخوانید (WORM): فرستنده‌های WORM به صورت نانوشته توسط سازنده عرضه می‌شوند و می‌توانند یک بار توسط کاربران به داده مجهز شوند. سپس می توان اینها را تا آنجا که ممکن است خواند.
• خواندن و نوشتن: فرستنده های RFID در این دسته را می توان دوباره نوشت. این امکان دسترسی به نوشتن و خواندن را هر چند وقت یکبار ممکن می‌سازد، به موجب آن داده‌ها می‌توانند اضافه، اصلاح یا حذف شوند. در صورت لزوم می توان دسترسی نوشتن را نیز با این نوع فرستنده محدود کرد.

فرستنده های RFID بسته به طراحی می توانند به ویژگی های اضافی مختلفی مجهز شوند.

تگ های RFID که به اصطلاح «کد کشتن» مجهز هستند، پس از دریافت یک سیگنال خاص، برای همیشه غیرفعال می شوند. این عملکرد می تواند برای محافظت از کالاهای دارای پشتیبانی RFID از جمله موارد دیگر مورد استفاده قرار گیرد و از دست زدن و خواندن محصولات مجهز به فرستنده در خارج از محوطه فروشگاه جلوگیری می کند.

اگر اطلاعات حساس روی تراشه های RFID ذخیره شود، برای مثال، کدهای دسترسی برای سیستم های قفل یا جزئیات بانک، رمزگذاری در دسترس است. علاوه بر این، تراشه های فرستنده گاهی به گونه ای برنامه ریزی می شوند که ارتباط با خواننده نیاز به رمز عبور مخفی دارد. فرستنده های مربوطه ابتدا هویت خواننده را قبل از اینکه اجازه دسترسی خواندن به حافظه را بدهند بررسی می کنند.

سیستم های RFID در عمل چیست ؟

امروزه از سیستم های RFID به ویژه در لجستیک و خرده فروشی استفاده می شود. با این حال، گزینه های کاربردی در تولید، مدیریت انبار و انبار، شناسایی وسیله نقلیه، مبارزه با دزدی دریایی محصول و علامت گذاری حیوانات نیز یافت می شود. کاربران اغلب در زمینه سیستم های پرداخت بدون نقد با فناوری RFID در تماس هستند. استفاده از فرستنده های RFID هنگام ضبط ساعات کاری و برای سیستم های قفل الکترونیکی نیز رایج است. تراشه های RFID نیز در شناسایی شخصی مستقر شده و در شناسه ها و گذرنامه های شخصی ادغام می شوند.

لجستیک

فناوری RFID نیز به عنوان جایگزینی برای بارکد در لجستیک استفاده می شود. فرستنده های RFID شناسایی منحصر به فرد کالاها را در کل زنجیره تامین و در نتیجه ردیابی شفاف جریان کالا را امکان پذیر می کنند. زمینه های اصلی کاربرد ردیابی حرکات، شناسایی اشیا و مکان یابی کالاها است. همچنین فرصت‌هایی برای بهینه‌سازی فرآیند با استفاده از RFID در زمینه ذخیره‌سازی، مدیریت کانتینر و کنترل کیفیت وجود دارد – به عنوان مثال، در نظارت بر زنجیره سرما. سیستم های کوپلینگ از راه دور نیز رایج هستند. فرستنده ها معمولاً برای این کار مستقیماً روی بسته بندی کالا یا پالت حمل و نقل محکم می شوند. خواندن با استفاده از خوانندگان دستی و همچنین از طریق حسگرها – به عنوان مثال در چارچوب درها یا در شاخک های لیفتراک ها انجام می شود.

مدیریت کالا و سهام

برچسب های RFID در زمینه مدیریت کالا و انبار در بخش کتابخانه و همچنین خرده فروشی خود را ثابت کرده اند. یکی از مزیت های فناوری RFID در مقایسه با سیستم های ضبط سنتی از طریق بارکد، امکان خواندن چندین فرستنده RFID به طور همزمان از طریق ضبط انبوه است. این همان چیزی است که به عنوان مثال برای بازگرداندن کتاب در کتابخانه ها استفاده می شود. ضبط انبوه به همه کتاب‌های دسته‌ای اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به اسکن جداگانه هر کتاب به‌طور منحصربه‌فرد شناسایی شوند. سیستم های RFID همچنین در مناطق فروش مورد استفاده قرار می گیرند – به عنوان مثال، برای ردیابی جریان کالا، برای خودکار کردن سفارش مجدد یا نظارت بر تاریخ مصرف برای محصولات فاسد شدنی. اینها تا به حال به طور گسترده در خرده فروشی استفاده شده اند، اما نه دیگر – به دلایل حفاظت از داده ها، از جمله موارد دیگر.

نظارت بر کالا

در خرده فروشی، سیستم های RFID در مدیریت کالا و همچنین در زمینه نظارت بر کالاها استفاده می شود. فناوری RFID به طور گسترده در صنعت نساجی استفاده می شود. فرستنده‌های RFID به عنوان برچسب‌های انعطاف‌پذیر به اقلام لباس دوخته می‌شوند یا در جای دیگری متصل می‌شوند. برچسب‌های RFID برای نظارت بر کالاها معمولاً از قبل در فرآیند تولید ادغام شده‌اند و بنابراین نسبت به سایر روش‌های نظارت کالاهای الکترونیکی کمتر مزاحم، کارآمدتر و ارزان‌تر هستند. با این حال، سیستم های نظارت بر کالاهای مبتنی بر RFID توسط کسانی که با حفاظت از داده ها سر و کار دارند مورد انتقاد قرار می گیرند، زیرا تراشه های مربوطه در محصولات نیز پس از خرید توسط مشتری قابل خواندن هستند.

تولید

گزینه های کاربردی برای استفاده از سیستم های RFID در تولید در زمینه ردیابی کالا و مواد و همچنین در اتوماسیون خطوط تولید وجود دارد. استفاده از فناوری RFID نه تنها با هدف تسریع فرآیندهای تولید، بلکه ایمنی شغلی و کنترل کیفیت است. ایده اصلی این است که هر محصول (قطعه) دارای یک تراشه است، که نه تنها آن را به طور منحصر به فرد شناسایی می کند، بلکه اطلاعاتی را در مورد پردازش، نصب، نگهداری یا دفع ارائه می دهد. فناوری RFID، همراه با اینترنت اشیا (اینترنت اشیا)، یکی از بلوک های اساسی ساختمان یک کارخانه هوشمند بر اساس چشم انداز Industry 4.0 است.

شناسایی وسیله نقلیه

یکی از زمینه‌های کاربردی ممکن برای سیستم‌های RFID در منطقه دوربرد، شناسایی وسیله نقلیه است – برای مثال، در زمینه کنترل دسترسی، سیستم‌های عوارض، اندازه‌گیری سرعت، پیشنهادات اشتراک خودرو یا مدیریت فضای پارکینگ. شماره پلاک وسایل نقلیه موتوری با تراشه های RFID (به اصطلاح e-plate) می تواند جایگزینی برای تشخیص پلاک مبتنی بر دوربین باشد یا می تواند مکمل این باشد. پرداخت در پمپ بنزین ها یا باجه های عوارضی نیز می تواند از طریق یک تراشه RFID در پلاک خودرو، تقریباً در حین رانندگی انجام شود.

دزدی دریایی محصول

در مبارزه با دزدی دریایی محصولات، ممکن است فناوری RFID به عنوان جایگزین یا مکملی برای سایر اقدامات امنیتی – مانند هولوگرام های نوری – استفاده شود. تشخیص نام تجاری رایج است، جایی که فرستنده‌های RFID غیرفعال در طول ساخت به طور محجوب در محصول ادغام می‌شوند. چنین تراشه‌هایی این امکان را فراهم می‌کنند که محصولات برند به وضوح در کل زنجیره تامین شناسایی و در صورت لزوم تأیید شوند و در نتیجه صحت کالا را تأیید کنند. اگر از یک سیستم RFID فعال استفاده شود، حتی مقادیر زیادی از کالاها را می توان به سرعت با حداقل تلاش تأیید کرد. برای جلوگیری از جعل اطلاعات ذخیره شده در تراشه ترانسپوندر، باید از فرآیندهای رمزگذاری استفاده شود. بررسی توسط کاربر نهایی ممکن است، به عنوان مثال با استفاده از گوشی هوشمند.

علامت گذاری حیوانات

در زمینه علامت گذاری حیوانات، فرستنده های RFID به شکل تزریق شیشه ای با استفاده از یک دستگاه کاربردی برای تزریق مستقیم به بدن دام یا حیوان خانگی مورد استفاده قرار می گیرند. فناوری RFID در اینجا به عنوان جایگزینی برای قلاده های حیوانات خانگی یا برچسب های گوش استفاده می شود.

کارت های پرداخت

RFID فناوری اساسی برای روش های پرداخت بدون تماس از طریق کارت تراشه یا دستگاه هوشمند است. انتقال داده ها به دلایل امنیتی به عنوان یک فرآیند اتصال نزدیک انجام می شود. ارتباطات میدان نزدیک (NFC) خود را به عنوان یک استاندارد بین المللی انتقال تثبیت کرده است. رایج ترین روش های پرداخت بدون نقد با استفاده از NFC عبارتند از Girogo، Paypass، Visa PayWave، Apple Pay و Google Pay.

ضبط زمان

سیستم های RFID اغلب در زمینه ضبط زمان یافت می شوند – به عنوان مثال، به عنوان جایگزینی برای سیستم های کارت پانچ برای ثبت ساعات کار. کارمندان به جای اینکه وارد ساعت شوند، به سادگی فرستنده خود را در ترمینال مربوطه نگه می دارند تا زمان شروع یا پایان یا زمان استراحت را ثبت کنند. سپس داده‌ها در پس‌زمینه توسط یک سیستم کامپیوتری تجزیه و تحلیل می‌شوند و به صورت ساعت‌های مثبت یا منفی در حساب زمان کاری پردازش می‌شوند. از RFID برای ثبت زمان در زمینه ورزش نیز استفاده می شود. ترانسپوندرهای مربوطه به کفش‌های دویدن ورزشکاران پیست، به دوچرخه‌های مسابقه یا خودروهای اسپورت متصل می‌شوند تا عبور آنها از خط پایان را تا حد امکان دقیق ثبت کنند.

کنترل دسترسی یا ورود

فرستنده های RFID به شکل جا کلیدی یا کارت های تراشه، شناسایی را در سیستم های قفل الکترونیکی امکان پذیر می کنند. این نوع کنترل ورودی در مقایسه با رویه های مبتنی بر کلید دارای یک مزیت عمده است. اگر کارمندی فرستنده خود را گم کند، فقط شناسه او باید مسدود شود. تعویض پرهزینه قفل، که در مواقع گم شدن کلید لازم است، غیر ضروری است. کنترل های امنیتی مبتنی بر RFID برای احراز هویت کاربر نیز برای دسترسی به محل کار، دستگاه ها، ابزارها یا وسایل نقلیه امکان پذیر است.

شناسایی شخصی

اسناد شناسایی را می‌توان تا شامل عملکردهایی برای خواندن الکترونیکی ساده داده‌های شخصی با استفاده از فناوری RFID گسترش داد. بسیاری از پاسپورت ها از سال 2005 به طور استاندارد دارای تراشه RFID هستند. در آینده، استفاده از تراشه های شناسایی مربوطه در زیر پوست افراد قابل تصور است. این نه تنها می تواند داده های شخصی را در دسترس قرار دهد، بلکه اطلاعات اضطراری نجات دهنده زندگی مانند آلرژی ها و عدم تحمل ها، شرایط از قبل موجود یا داروها را نیز در دسترس قرار می دهد.

مزایا و معایب فناوری RFID چیست ؟

مزایا و معایب سیستم‌های RFID معمولاً با در نظر گرفتن روش‌های دیگر برای شناسایی بدون تماس مورد بحث قرار می‌گیرند. فرآیندهای دیگری که شناسایی نوری را از طریق استفاده از بارکد یا کدهای QR ممکن می‌سازند، اغلب می‌توانند به جای سیستم‌های RFID برای زمینه‌های کاربردی فوق‌الذکر استفاده شوند. در مقایسه، مزایا و معایب فناوری RFID را می‌توان مشخص کرد.

RFID چیست ؟

ترجمه شده توسط سایت دریای شرق از سایت
کپی بدون ذکر نام و لینک سایت دریای شرق ممنوع است !