RFID چیست؟

فناوری آر اف آی دی (RFID) چیست؟

امروزه ضرورت شناسایی و جمع آوری خودکار داده‌ها بدون نیاز به دخالت انسان تبدیل به امری ضروری شده است؛ صنایع گوناگون از این داده‌های جمع‌آوری شده، جهت هوشمندسازی، افزایش سرعت عملکرد و کاهش خطا در بخش‌های مختلف، استفاده می‌کنند؛ در پاسخ به این ضرورت، تاکنون فناوری‌های متعددی طراحی و پیاده سازی شده است؛ یکی از این تکنولوژی‌ها، تکنولوژی RFID نام دارد که به کمک بشر آمده است.

RFID، مخفف عبارت Radio Frequency Identification می باشد.

لیست محصولات RFID شرکت فرافن سامانه آسیا

شناسایی از طریق امواج رادیویی (رادیو شناسانه) ساده ترین تعریفی است که می توان در تعریف تکنولوژی Radio Frequency Identification) RFID) ارائه داد؛ در ادامه بیشتر با تکنولوژی Radio Frequency Identification) RFID) آشنا خواهیم شد و همچنین تمامی جوانب این تکنولوژی مانند کاربردهای آن و مزایای استفاده از آن را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

RFID مخفف عبارت Radio Frequency Identification است؛

وظیفه RFID تبادل داده‌ها بوسیله برقراری اطلاعات بین reader (تگ‌خوان یا بازخوان) و یک tag (شناسه یا برچسب) می باشد که به یک کالا، شیء، کارت و … متصل می‌شود.

سامانه‌های Radio Frequency Identification) RFID) از سیگنال‌های الکترومغناطیسی و الکترونیکی برای خواندن و نوشتن داده‌ها بدون تماس بهره می‌گیرند. این سیستم‌ها بر مبنای تغییرات امواج مغناطیسی و یا فرکانس‌های رادیویی کار می‌کنند. فناوری RFID یکی از روش‌های شناسایی خودکار و جمع‌آوری الکترونیکی داده‌ها می‌باشد که طی آن تجهیزات سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری قادر به خواندن و تشخیص داده‌ها بدون دخالت نیروی انسانی هستند. امروزه فناوری RFID توسط فروشگاه‌های بزرگی چون «مک دونالد» و «وال مارت» و همچنین سازمان‌های مهمی چون “وزارت دفاع ایالت متحده آمریکا” استفاده می‌شود.

برای مثال، با بهره‌گیری فناوری RFID، شما در فروشگاه سبد کالای خود را بر می‌دارید و بدون اینکه مجبور به ایستادن در صف‌های طولانی شوید و یا حتی بدون اینکه مجبور باشید اقلام خریداری شده را به صندوقدار یا نگهبان نشان دهید، از در خارج می‌شوید. زیرا شناسه روی کالا از نوع Radio Frequency Identification) RFID) است که با ارسال علائم رادیویی، کلیه اطلاعات محصول را به کامپیوترها مخابره می‌کند.

ویژگی‌های تکنولوژی RFID چیست ؟

- فناوری Radio Frequency Identification) RFID) یک تکنولوژی بدون محدودیت نیست.
- اکثر برچسب‌های RFID فقط برای نگهداری از یک شماره شناسایی طراحی شده‌ زیرا حافظه کمی دارند.
- در حالی که برخی برچسب‌ها می‌توانند داده‌های بیشتری را در بخش حافظه کاربر ذخیره کنند، دسترسی به این اطلاعات اضافی زمان خواندن را کاهش می‌دهد.
- برچسب‌ها با یک پروتکل امنیتی به وجود می‌آیند که می‌توان با نرم‌افزار آنها را بهبود داد؛ این برچسب می‌تواند پس از خواندن با یک گذرواژه قفل شود.

انواع سیستم‌های RFID از نظر محدوده فرکانسی

سیستم‌های RFID با فرکانس پایین (Low Frequency): این سیستم‌ها با فرکانس رادیویی بین ٣٠ تا ٥٠٠ کیلوهرتز کار می‌کنند. این سیستم‌ها که تحت عنوان LF RFID شناخته می‌شوند، برد کمی دارند که معمولا چند سانتی‌متر است.

سیستم‌های RFID با فرکانس بالا (High Frequency): برد این سیستم ها کمتر از 2 متر و فرکانس آن ها در محدوده ٣ تا ٣٠ مگاهرتز است. به طور متداول از فرکانس ١٣/٥٦ مگاهرتز که تحت عنوان HF FRID شناخته می شود استفاده می شود.

سیستم‌های RFID با فرکانس فوق‌العاده بالا (Ultra High Frequency): سیستم‌های UHF RFID با دامنه فرکانس ٣٠٠ مگاهرتز تا ٩٦٠ مگاهرتز کار می‌کنند. برد این سیستم‌ها به بیش از ٨ متر می‌رسد.

بر اساس محدوده فرکانسی، هر یک از این سیستم ها ویژگی‌های خاص خود را دارند. (قیمت، ویژگی ظاهری و …)

RFID از تجهیزات زیر استفاده می کند:

تگ (شناسه)
- تگ RFID حاوی یک فرستنده/گیرنده است که با سیستم برچسب‌خوان | سیستم تگ خوان | سیستم خواننده تگ برچسبی ارتباط برقرار کرده و برچسب بر حسب ساختار تگ، به تعامل با آن می‌پردازد.

- ساختار درونی تگ‌ها شامل دو بخش می‌باشد: تراشه و آنتن تراشه، اطلاعات را از طریق آنتن منتشر می شود و حسگرهایی که در آن محدوده قرار دارند، این اطلاعات را دریافت می‌کنند.

آنتن

آنتن RFID امواج رادیویی را در محدوده مشخص منتشر می‌کند.

- وظیفه آنتن‌ها: انتشار اطلاعات و ایجاد میدان مغناطیسی برای مصارف به خصوص (تامین انرژی تگ، ارتباط تگ و ریدر و …).

تگخوان (reader)
- سیستم تگ‌خوان یک فرستنده-گیرنده رادیویی می‌باشد که امواج رادیویی را برای فعال کردن برچسب منتشر می‌کند. سپس برچسب اطلاعات ذخیره شده خود را ارسال می‌کند که توسط این دستگاه دریافت شده و در اختیار سیستم پردازش اطلاعات قرار می‌گیرد.

نرم‌افزار مدیریت اطلاعات

- با استفاده از یک نرم افزار اختصاصی برای مدیریت و نظارت بر ترددها یا تعریف شناسه های افراد مجاز، می توان عملکرد سامانه کنترل تردد RFID را بهبود بخشید.

انواع تگ‌های RFID از نظر نوع تامین انرژی

تگ غیرفعال (passive): این نوع تگ دارای منبع تغذیه داخلی نمی باشد و از طریق میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی در آنتن تگ ایجاد شده که الکتریسیته کافی برای تراشه داخل تگ فراهم می شود، تگ اطلاعات خود را روی امواج ساطع شده از آنتن خواننده یا ریدر سوار کرده و در مسیر برگشت به خواننده | تگخوان | کارتخوان می رسد، بنابراین خواننده تگ در این حالت هم فرستنده و هم گیرنده خواهد بود.
تگ نیمه فعال (semi passive): این نوع تگ ها باتری داخلی دارند و در پاسخ دادن سریع ترند. باتری اجازه می دهد که کارت همیشه تغذیه داشته باشد بنابراین به آنتن برای دریافت تغذیه از سیگنال ورودی نیازی نیست. این نوع تگ وقتی به ریدر نزدیک می‌شود، فعال شده و پس از آن از باتری داخلی برای تبادل اطلاعات با ریدر استفاده می‌کند. استفاده این نوع تگ ها در محیط هایی که پر از فلزات و مواد سیال هستند توصیه می شود.

تگ فعال (active): این تگ ها منبع تغذیه داخلی دارند که برای تامین الکتریسیته قطعاتی که سیگنال خروجی تولید می کنند، استفاده می شود. این گونه تگ ها به خاطر خطای کمتر و برد موثر بیشتر، نسبت به تگ ها یا کارتهای غیر فعال قابل اعتمادترند و براساس توانایی منبع تغذیه خود می توانند نسبت به تگهای غیر فعال، نیروی بیشتری انتقال دهند.

تگ ها از نظر طول عمرشان نیز با هم تفاوت دارند که یکی از دلایل آن می تواند وجود منبع انرژی درونی باشد که موجب کاهش طول عمر تگ می‌شود.

تگ های RFID از جنبه های دیگری مانند: سایز، سرعت پاسخگویی، دامنه پاسخگویی و … نیز باهم تفاوت هایی دارند.

تگ‌های RFID را می‌توان به طرق مختلفی دسته‌بندی کرد، به طور مثال:

نوع شکل ظاهری: تگ RFID لیبلی، تگ RFID کارتی (کارت RFID) ، هارد تگ RFID
نوع فرکانس: LF ،NFC ،HF ،UHF PASSIVE ،BAP ،ACTIVE
نوع شرایط محیطی: تگ RFID مقاوم در مقابل آب، تگ‌های RFID مقاوم و سخت در برابر ضربه، تگ‌های RFID مقاوم در برابر حرارت
نوع کاربرد: تگ RFID لباس، تگ RFID دام، تگ RFID پلمپ، تگ RFID خردشونده (مخصوص مدیریت اموال)، تگ RFID جواهر

برخی از ویژگی ظاهری تگ‌ها:

تگ‌های RFID دارای پوشش پلاستیکی و از جنس pvc (این تگ‌ها بسیار با دوام هستند و امکان استفاده چندباره از آن‌ها وجود دارد.)
تگ های RFID شبیه به کارت های اعتباری که با نام کارت های هوشمند بدون تماس (contactless smart cards) شناخته می‌شوند.

شناسه های هوشمند (smart labels) تگ‌های RFID که به صورت برگه های کاغذ ساخته می‌شوند.
تگ‌های RFID کوچکی که در داخل ابزار و اشیا مانند لباس، ساعت، دستبند و … به کار می‌روند. اغلب ممکن است این تگ‌ها بصورت جاکلیدی باشند.
تگ‌های RFID که در محیط‌های قابل فرسایش (مانند آب) کار می‌کنند؛ این تگ‌ها درون کپسول‌های شیشه‌ای قرار داند.

بهترین نوع دسته‌بندی ریدرهای RFID، دسته‌بندی آن‌‌ها به صورت ثابت و متحرک است؛

ریدر RFID را می‌توان به طرق زیر نیز دسته‌بندی نمود:

نوع فرکانس: ریدر برد بلند UHF (آنتن برد بلند uhf)، ریدر برد متوسط، ریدر برد کوتاه
نوع حمل و نقل: ریدر RFID ثابت رومیزی، ریدر RFID قابل حمل (پرتابل)
نوع اتصالات: بلوتوث، WIFI ،LAN و …

آنتن RFID چیست؟

آنتن‌های Radio Frequency Identification) RFID) عناصر ضروری در یک سیستم rfid هستند، چرا که آن‌ها سیگنال‌هایی برای تامین انرژی تگ های پسیو منتشر می کنند. بدون آنتن‌های RFID، ریدرهای RFID قادر به ارسال و دریافت سیگنال‌های مربوط به برچسب‌های RFID به طور صحیح نمی باشند.

زمانی که انرژی ریدر به آنتن انتقال پیدا می کند، آنتن یک میدان RF تولید کرده و به دنبال آن، یک سیگنال RF به برچسب‌ها منتقل می‌شود.

آنتن‌های RFID مانند اغلب تجهیزات RFID قابلیت تقسیم به دسته‌های مختلف را دارند؛ اما پرکاربردترین دسته‌بندی برای آنتن‌های RFID نوع انتشار امواج آنان است، مثلا دارای انتشار خطی امواج یا انتشار دایره ای (circular) امواج می باشند.

سایر تجهیزات RFID

به طور معمول برای پیش‌برد اهداف یک سیستم RFID، باید از تجهیزات دیگری نیز استفاده نمود؛ از جمله این تجهیزات می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

Cables (کابل)

کابل‌ها، رابط بین اجزای مختلف سامانه RFID می باشند تا فرمان‌های مختلف بین اجزا رد و بدل شود. کابل‌های RFID با توجه به اتصالات، طول و درجه عایق بندی حرارت متفاوت هستند و متناسب با ویژگی خود در بخش‌های مختلفی کاربرد دارند.

Auxiliary Items (اقلام کمکی)

نسبت به این که سیستم RFID چقدر پیچیده است، میتوان مواردی را برای سهولت استفاده یا ایجاد قابلیت جدید به کار گرفت؛ که عبارتند از براکت نصب آنتن، پرینترهای RFID، آداپتورها و پورتال.

Software (نرم افزار)

در هر سیستم RFID وجود یک نرم‌افزار الزامی است تا سخت افزار بتواند کاربرد اساسی خود را به وسیله این نرم افزار نشان دهد.

بارکد و RFID چه تفاوتی با هم دارند؟

دستگاه های خواننده بارکدها در صورتی توانایی خواندن دارند که که برچسب (بارکد) در مسیر خط مستقیم دید آنها قرار گیرد؛ در حالی که لازم نیست هیچ یک از انواع تگ های (RIFD (RFID Tag در مسیر دید مستقیم reader ها قرار بگیرند.

بارکدها از فاصله بسیار کمی (در حدود چند سانتی متر) خوانده می‌شوند؛ در حالی که تگ‌های RFID می‌توانند از فاصله بسیار دورتری نسبت به بارکد خوانده شوند. (یک RFID Reader می تواند اطلاعات RFID را تا فاصله 10 متر هم بخواند) چند تگ RFID می‌توانند به صورت همزمان خوانده شوند اما بارکد این مزیت را دارا نیست. سرعت خواندن اطلاعات از RFID بسیار بالاتر از بارکد است.

بارکد برای خوانده شدن حتما باید در مسیر دید مستقیم gun قرار بگیرد، در نتیجه لازم است بر روی سطح خارجی نصب شود. (آسیب پذیری بیشتر نسبت به تگ). اما می توان برچسب‌های RFID را در داخل محصول قرار داد که موجب دوام بیشتر و امکان استفاده مجدد از آن می‌شود.

به دلیل بالا بودن دوام، RFIDها توانایی کار در محیط خشن را دارند. برچسب های RFID نسبت به بارکد ها از عمر بیشتری برخوردار هستند.

علاوه بر خوانده شدن، امکان نوشتن مجدد اطلاعات بر روی RFID ها وجود دارد در حالی که بارکدها فقط خواندنی هستند و اطلاعات آن‌ها قابل تغییر نیست. RFID ها نسبت به بارکدها گران تر هستند.

فضای ذخیره سازی در RFID بیشتر از یک بارکد است؛ به طوری که بر روی یک برچسب RFID میتوان اطلاعات فراوانی از جمله: نام محصول، کد کالا، محل تولید، تاریخ تولید، مواد تشکیل‌دهنده و قطعات و… ذخیره کرد.

کاربردهای استفاده از فناوری RFID

مدیریت زنجیره تامین (SCM _ Supply chain management): بررسی و پیگیری محصول که در چه مرحله‌ای از زنجیره قرار دارد.

سیستم کنترل موجودی
ایجاد امنیت و جلوگیری از سرقت
پزشکی
کنترل و نگهداری موجودات زنده: از تراشه‌های شناسایی تزریقی و برچسب‌های ردیابی در زیر پوست حیوانات برای ردیابی و بررسی سلامت آن‌ها استفاده می‌شود.
هوشمندسازی وسایل حمل و نقل
ردیابی کانتینر های حمل و نقل
کنترل ترافیک
ردیابی رانندگان متخلف و ثبت اتوماتیک تخلفات
مدیریت منابع انسانی (HRM _ Human Resource Management)
کنترل مسافران
دریافت عوارض راه
در محل‌های فروش POS (Point Of Sale) مانند فروشگاه های لباس، کتاب فروشی ها و …
همچنین از این فناوری در بسیاری از ساختمان‌های اداری و به منظور کنترل تردد کارکنان در بخش‌های مجاز و غیرمجاز استفاده می‌گردد.

سیستم‌های RFID به روش‌های مختلفی قابل استفاده هستند:

برای مثال:

1- کنترل دسترسی آسان و پرداخت بدون تماس

2- کمتر شدن پول نقد در مغازه‌ها (آمازون، بزرگترین فروشگاه اینترنتی دنیا، سایت خود را بر اساس فناوری RFID در سیاتل راه‌اندازی کرد).

3- چه چیزی در یخچال در حال تمام شدن است (خواننده RFID در داخل یخچال و فریزر تمام موارد را اسکن می کند. اسکنر ذخیره اطلاعات مربوط مواد غذایی، مثل تاریخ مصرف و موجودی، را جمع‌آوری می کند و برای کاربر ارسال می کند.)

مزایای استفاده از فناوری RFID

امنیت بالا
بهبود صحت اطلاعات
جمع‌آوری سریع‌تر اطلاعات
کاهش هزینه‌ها
کاهش خطا
انجام فعالیت‌ها بصورت اتوماسیون (بدون توقف)
کنترل فرایندهای غیرقابل رویت
امکان به روز رسانی بر چسب‌ها بدون دخالت دست
یکپارچگی

معایب استفاده از فناوری RFID

تاکنون نبود استاندارد معتبر موجب عدم توسعه آن شده است.
هزینه راه‌اندازی این سیستم در مقایسه با سیستم‌ های دیگر بیشتر است.
ممکن است با سایر فرکانس‌ها و فلزات تداخل ایجاد کند.
عدم شناسایی در محیط‌های مایع و حایل‌های فلزی در بعضی از برچسب‌ها
تجاوز به حریم خصوصی افراد (قابلیت کنترل حریم خصوصی افراد به طور نامحسوس و بدون اطلاع آنان)

اهداف به‌ کارگیری تکنولوژی RFID در صنعت عبارتند از:

کاهش خطای ناشی از ورود اطلاعات
افزایش کارآمدی، نبود نیاز به نیروی انسانی برای انجام کارهای ساده و یا کار های پرحجم
یکپارچه‌سازی و هماهنگ‌سازی جریان مواد، اطلاعات و وجوه مالی در بین چندین سازمان و در درون هر سازمان

همانطور که گفته شد از تکنولوژی RFID در پزشکی، صنعت، موجودات زنده و .. کاربرد دارد که در ادامه به شرح برخی از آن ها می پردازیم:

1.سیستم کنترل موجودی

از مهم ترین کارایی های تکنولوژی RFID، کنترل موجودی ها می باشد، به طوریکه اطلاعات موجودی روی تگ های RFID ذخیره می شود و به آسانی امکان اطلاع از موجودی ها، محل نگهداری محصولات، لیست اقلام مورد نیاز و … را فراهم می کند. تکنولوژی RFID در سیستم های کنترل موجودی ضمن پایین آوردن هزینه، میزان کارایی و دقت آن را به میزان قابل توجهی بالا برده است.

2. جلوگیری از سرقت و ایجاد امنیت

این نمونه از کاربرد تکنولوژی RFID را در فروشگاه های زنجیره ای، کتابخانه ها، مراکز خرید پوشاک و … دیده ایم. طرز کار تکنولوژی RFID در این موقعیت ها بدین صورت است که بر روی محصولات مختلف تگ ها RFID متصل شده و هنگام پرداخت وجه مورد نظر توسط خریدار، تگ های RFID متصل شده توسط فروشنده غیر فعال میشود تا هنگام رد شدن از گیت (Gate)، تگ RFID به عنوان تگ فعال شناسایی نشود و سیستم امنیت به کار نیفتد.

3. پزشکی

یکی از کاربرد های تکنولوژی RFID در بیمارستان ها تعیین موقعیت لحظه ای تجهیزات پزشکی و حتی پرسنل میباشد، همچنین از آن جهت اطلاع از موجودی اقلام دارویی، گروه های مختلف خونی و… استفاده میشود.

4. نگهداری موجودات زنده

از تکنولوژی RFID در دامداری ها و مراکز نگهداری موجودات زنده به گونه ای استفاده می شود که به هر یک حیوانات تگ RFID مخصوص به خود را متصل می کنند و پس از آن به راحتی فرآیند های داروگیری هر یک از آنان، موقعیت لحظه ای، مراقبت های انجام شده و …را می توان زیر نظر داشت. بدین صورت پزشکان مربوطه و صاحبان دامداری می توانند از خوراک، دارو های مصرفی و … آمار دقیقی داشته باشند .

5.خرید و فروش های غیر نقدی

تگ ها و کارت های RFID در خرید و فروش های غیر نقدی نیز کاربرد دارند. به طور مثال: در ایستگاه های مترو ، ریدر هایی در محل ورودو خروج و مسافران نصب شده که در هنگام عبور مسافران، از روی تگ متصل بر کارت آن ها، اطلاعات مورد نظر را و به صورت خودکار از حساب مسافر هزینه مورد نظر را کم کرده و اجازه عبور می دهد.

6.پرداخت عوارض راه ها

در برخی از کشور ها بر روی شیشه خودرو ها تگ هایی نصب شده است که حاوی اطلاعات صاحب خودرو و حساب اعتباری آن می باشد و به هنگام عبور از گیت(Gate) های پرداخت عوارض، ریدرهای مربوطه اطلاعات را خوانده و مبلغ مورد نظر را از حساب دارنده خودرو کم می کنند . از این طریق، از ترافیک جهت ایستادن و پرداخت عوارض جلوگیری می شود.