خانه > مقالات > تکنولوژی

RFID

RFID برای تحت نظر گرفتن وسایل در محیط های بسته

علی معتمدی  

تکنولوژی RFID بهترین روش برای تحت نظر گرفتن دارایی ها در محیط های سربسته نیست. اما به عنوان قسمتی از تکنولوژی های ترکیبی دیگر میتواند بسیار مفید باشد.
از RFID در طول جنگ جهانی دوم برای شناسایی و تشخیص هواپیما های دوست یا دشمن استفاده میشد. از آن زمان تا کنون این تکنولوژی جایگاه مهمی در حوزه سیستم های تعیین هویت یافته است. اخیرا نیز به عنوان ابزاری برای تحت نظر گرفتن و موقعیت یابی تمام وقت در محیط های سربسته معرفی شده است. در این مقاله سعی بر آن است تا برسی سطحی بر چگونگی کارکرد این تکنولوژی، چگونگی استفاده از آن برای موقعیت یابی در مکان های سر بسته و در مقایسه با تکنولوژی های مشابه چگونه عمل میکند.

چگونگی کارکرد RFID

RFID

RFID مخفف شده کلمات “radio-frequency-identification به معنی سامانه شناسایی امواج رادیویی” است.
سیستم RFID شامل دو بخش است : فرستنده (یا تگ) که دارای یک سری اطلاعات است که با فرکانس های رادیویی قابل خواندن است و گیرنده (reader) که میتواند اطلاعات تگ را بخواند.
این که هر کدام از این بخش ها چگونه ارتباط برقرار میکنند که به آن مکانیسم اتصال نیز میگویند مشخص کننده برد ، هزینه و پیچیدگی سیستم است. ( منظور از مکانیسم اتصال در این مقاله انرژی منتقل شده بین فرستنده و گیرنده است) در حال حاظر ۳ مدل مکانیسم اتصال در بازار در حال رقابت هستند :
inductive و capacitiveو Backscatter.
اتصال inductive : این سیستم از اولین روزهای به وجود آمدن RFID زمانی که سیستم ها دارای تگ های ضخیم و آنتن بزرگ برای موقعیت یابی اشیای بزرگی مثل ماشین ها بودند وجود داشته است. در این سیستم تگ انرژی را از فیلد مغناطیسی که توسط فرستنده (reader) ایجاد شده بود جذب و آن را تغییر میداد. گیرنده با برسی و اندازه گیری تغییرات اعمال شده توسط تگ دیتا ارسالی را استخراج میکند. میدان مغناطیسی در این نوع اتصال به صورت پیوسته قطع میشود که باعث میشود رنج مفید این سیستم بین ۱ سانتی متر تا ۱ متر باشد.
اتصال capacitive : این سیستم برای کاهش هزینه و اندازه توسعه یافت زمانی که مدل قبلی تنها مدل موجود در بازار بود. در این سیستم تگ و گیرنده هر دو دارای آنتن بوده و در این حالت سیستمی مانند خازن تشکیل میشود و سیگنال اطلاعات با تغییر ظرفیت مدار ارسال میشود . برد این سیستم بسیار کوتاه است ( ۱ سانتی متر ) و زاویه قرار گیری آنتن ها نیز مهم است ، بنابر این برای تشکیل شدن سیستم یک حالت ساده آن است که کارت دارای تگ داخل گیرنده قرار بگیرد. بسیاری از مدل های امروزی RFID ها از نوعی از سیستم های inductive استفاده میکنند. هرچند که آنها هنوز هم از نظر میدان مغناطیسی دارای مشکلات افت قدرت و کاهش برد هستند. برای آنکه این سیستم ها دارای برد بلندی باشند باید فرکانس کاری آنها به فرکانس های بالاتری ارتقا یابد و بیشتر از قسمت الکترونیکی موج های الکترومغناطیس استفاده شود.
اتصال backscatter : در این سیستم گیرنده (reader) یک موج UHF یا مایکروویو به سمت تگ ارسال میکند که باعث واکنش آن شده و در مقابل تگ امواجی را منعکس میکند سپس گیرنده امواج را دریافت و الگو ها را میخواند. اینکه افزایش برد سود دارد یا زیان بستگی به کاربرد مد نظر شما دارد.
اسکن کردن پالت های رنگی هنگام رد شدن از درب بزرگ یک انبار ؟ خوب است.
باز کردن یک در از فاصله زیاد یا پخش کردن اطلاعات مربوط به یک تراکنش مالی ؟ احتمالا خوشایند نیست.

انواع تگ های RFID

بازار RFID سیستم ها را بر اساس نوع منبع انرژی آنها دسته بندی میکند. اینکه یک تگ دارای منبع داخلی برق باشد در اندازه، قیمت، برد و اینکه آیا میتوان سنسور های دیگه به آن متصل کرد یا نه را مشخص میکند
تگ های passive :تگ های غیر فعال (passive) که هیچ گونه منبع انرژی داخلی ندارند. آنها از انرژی داخل سیگنالی که توسط گیرنده ارسال میکند برای ارسال پاسخ خود استفاده میکنند. این ویژگی باعث شده است این دستگاه ها ارزان، با عمر زیاد باشند همچنین آنها در حالت عادی از نظر رادیویی غیر فعال هستند ( موجی ارسال نمیکنند و تداخل ایجاد نمیکنند ). به علت نبود منبع انرژی ثابت امکان استفاده از حافظه های فرار ( که با قطع برق اطلاعات آنها پاک میشود ) وجود ندارد به همین دلیل از تگ های نمیتوان برای نوشتن و ذخیره کردن اطلاعات سنسور ها استفاده کرد. آنها برد کوتاه تری نسبت به نوع دارای پاور هستند و نیازمند استفاده از گیرنده هایی با قدرت بیشتر و گران تر هستند.
تگ های Semi-passive : این تگ ها (که به اسم های semi-active و battery-assisted نیز شناخته میشنود) دارای باتری داخلی هستند. همانند نوع قبلی این تگ ها نیز فقط در زمان وجود سیگنال گیرنده فعال میشوند و شروع به ارسال داده میکنند. باتری می تواند انرژی مورد نیاز آنتن و سنسور را تامین کند. وجود یک آنتن دارای باتری امکان منعکس کردن امواج بیشتری را فراهم میکند، در نتیجه برد این تگ ها نسبت به نوع کاملا passive بیشتر میشود. این تگ ها دارای ضخامت و قیمت بیشتر هستند و طول عمر آنها محدود به عمر باتری آنها است.
تگ های active :این تگ های دارای یک منبع انرژی دائمی هستند ( باتری یا سلول های خورشیدی ) آنها سیگنال خودشان را پخش میکنند. برخلاف اسمی که با آن به فروش میرسند از نر فنی RFID نیستند به خاطر آنکه برای کارکرد نیازی به دریافت سیگنال از گیرنده و انعکاس آن ندارند. در واقع آنها دستگاه های رادیوی با برد کوتاه هستند. در مقایسه با دو نوع قبلی این تگ ها دارای طول برد بسیار زیادی (۱ کیلومتر ) هستند همچنین حافظه، اندازه، هزینه بیشتری را شامل می شوند و امکان کار کردن با گیرنده های ضعیف تر را نیز دارند.

تحت نظر گرفتن دارایی ها با RFID

قبل از پرداختن به اینکه RFID چه مزیت هایی در تحت نظر گرفتن دارایی ها دارد باید مشخص کنیم منظور از تحت نظر گرفتن چیست. از ابتدایی ترین روز های اختراع RFID به صورت گسترده از آن برای تحت نظر گرفتن همه نوع از دارایی ها استفاده شده. RFID شناسایی و داشتن یک دید نسبت به آنکه کدام یک از دارایی ها در نزدیکی ما هستند را آسان می کند. اگر شما به دنبال آن هستید متوجه شوید ماشین برابری که از دروازه شماره ۱ عبور کرده است آیا از دروازه شماره ۲ نیز عبور کرده است یا آیا یک کارمند از ساختمان خارج شده است لازم است بدانید که RFID یک راه کاملا تست شده و مورد اطمینان است.
در اینگونه موارد RFID کاملا با QR کد و بارکد قابل مقایسه است. و برتری که نسبت به آنها دارد امکان خواندن تگ از فاصله دور است. تگ های نوع ۲ و ۳ میتوانند اطلاعات مفیدی در رابطه با سنسور ها را نیز فراهم کنند. اما در مقابل گیرنده های passive قیمت بالایی دارند، تگ های دارای پاور هم قیمت بالا و طول عمر کوتاهی دارند.

یک نوع دیگه از انواع نظر گرفتن دارایی ها که بسیار هم چالش برانگیز است تحت نظر گرفتن موقعیت دارایی ها به صورت لحظه به لحظه و در هر زمان است. هرچند که این کاربرد نسبتا جدیدی از RFID ها است اما هم اکنون نیز چند سیستم قابل استفاده در بازار وجود دارد.

این سیستم ها روش کار گوناگونی دارند. بعضی از RFID ها فقط برای شناسایی اشیا استفاده میکنند و از تکنولوژی های دیگه برای کارهایی که نیاز به برد زیاد دارند استفاده میکنند. تقریبا تمام سیستم هایی که تکنولوژی RFID را به صورت تکی استفاده میکنند همگی از تگ های active استفاده میکنند. یک سری مدل های تحقیقاتی وجود دارند که از تگ های passive استفاده میکنند ولی به دلیل گران بودن گیرنده های passive صرفه اقتصادی ندارند.
سیستم های موقعیت یابی لحظه به لحظه یا RTLS (Real-time location systems) که از تگ های passive استفاده میکنند سیستمی مشابه با تکنولوژی های رقیب خود مانند بلوتوث، بلوتوث کم مصرف BLE))، WIFI، مافوق صوت، UWB دارند. بیشتر سیستم هایی که از RFID استفاده میکنند بر اساس مدل LANDMARC عمل میکنند. این سیستم قدرت سیگنال دریافتی (RSS- Received Signal Strength) از یک تگ active را با یک تگ مرجع که از فاصله آن اطلاع دارد مقایسه میکند و از این مقایسه فاصله تگ را بدست می آورد.
تگ های اکتیو برد بسیار بالاتری نسبت به BLE دارند سیگنال این تگ ها میتواند در فضای باز تا ۱ کیلومتر حرکت کند در مقابل BLE بردی ۷۰ متری دارد. در محیط های بسته با وجود موانع این موضوع تفاوت چندانی ندارد، ولی در انبار ها تگ های active میتوانند به شرکت کمک کنند تا با استفاده از تعداد کمی گیرنده هم هزینه ها را کاهش دهند و هم از وجود نقاط کور پیشگیری شود.

یک مشکل (Bleed-Through) و یک راه حل (Hybrid Systems)
RFID دارای یک سری نقاط ضعف در زمینه موقعیت یابی می باشد مانند همه تکنولوژی هایی که برپایه RF و RSSI هستند از مشکل Bleed-Through رنج میبرد. از آنجا که امواج RF از داخل دیوار عبور میکنند تشخیص آنکه یک تگ از داخل کدام یک از اتاق ها در حال ارسال سیگنال است مشکل است. سنگال های با پهنای باند بالا که در ردیاب های active – مخصوصا ردیاب هایی با برد زیاد – استفاده میشود به شدت دچار مشکل تداخل امواج میشوند. و در مقایسه با BLE تگ و گیرنده قیمت بالایی دارند.

RFID بهترین موفقیت خودش را در سیستم های ترکیبی (Hybrid Systems) نشان داده است. RFIDدر زمنیه تشخیص هویت بسیار مورد دقیق است با استفاده از آن به صورت ترکیب شده با سیستم هایی که از مافوق صوت یا فروسرخ یا UWB برای موقعیت یابی استفاده میکنند به بهترین صورت می توان از آن استفاده کرد.

نتیجه گیری

در حال حاظر RFID برای استفاده به عنوان راه حل کامل و تکی در زمینه موقعیت یابی در محیط های بسته قابل استفاده نمیباشد. این موضوع شامل تکنولوژی های مشابه نیز میشود. اما به عنوان قسمتی از یک سیستم که از تکنولوژی های مختلف عمل میکند RFID با افتخار به سابقه چندین ساله خود در زمینه تشخیص هویت قابل اطمینان ترین انتخاب را برای شما فراهم می آورد.


منابع


دیدگاه خود را بیان کنید :

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*
*