آشنایی با RFID

تعریف سیستم مکانیزه جمع آوری اطلاعات

سیستم مکانیزه جمع آوری اطلاعات (Automated Data Collection System (ADCS سیستمی است که در آن مجموعه ای از تجهیزات شامل سخت افزارها و نرم افزارها اطلاعات مورد نظر را با استفاده از روش های شناسایی خودکار تشخیص داده، خوانده و ثبت می کند.
نمونه ای از روش های شناسایی خودکار عبارتند از:

بارکد
کد دو بعدی
RFID
اثر انگشت
نوار مغناطیسی
و…

استفاده از روش های فوق در هر سیستم، به قیمت تمام شده، نوع کاربری، سهولت در استفاده و عوامل مشابه آن ها بستگی دارد.

تعریف RFID
روش انتقال اطلاعات از طریق امواج رادیویی میدان های مغناطیسی که به طور بی سیم بدون تماس انجام می شود
(Radio-frequency identification (RFID نام دارد. هدف این روش، شناسایی خودکار اشیا از طریق تگ های متصل شده به آن هاست.

اجزای یک سیستم RFID

تگ یا رادیو شناسه
تگ خوان (Reader)
نرم افزار/میان افزار/سفت افزار Firmware/Middleware/Software

تگ یا رادیو شناسه
یکی از اجزای سیستم RFID است که حداقل از دو بخش تشکیل شده است: یک تراشه که محل ذخیره سازی و پردازش اطلاعات، مدوله کردن سیگنال، جذب انرژی از تگ خوان و برخی عملکردهای خاص است و یک آنتن که برای ارسال و دریافت سیگنال استفاده می شود (شکل زیر).

برخی تگ ها برای اینکه خوانده شوند نیازی به باتری ندارند و توسط ولتاژ القا شده ناشی از میدان الکترومغناطیسی به کار می افتند. این قبیل تگ ها از فاصله کم قابل خواندن هستند. برخی هم یک منبع انرژی داخلی دارند که بوسیله آن امواج رادیویی را ساطع می کنند. اطلاعات به شکل الکترونیکی در حافظه غیر فرار تگ قابل ذخیره سازی و خواندن است. برخلاف بارکد، تگ RFID برای خوانده شدن نیازی به دید مستقیم تگ خوان (Reader) ندارد و بنابراین می توان تگ را داخل اشیای مختلف جا سازی کرد.

تصویر بالا یک تگ کپسولی شکل کنار دانه برنج را نمایش می دهد که برای قرارگیری در اشیای مختلف از جمله تزریق زیر پوستی حیوانات خانگی به منظور شناسایی آن ها استفاده می شود.باندهای فرکانسی

انوع تگ از نظر منبع انرژی

Active

این نوع تگ باتری داخلی دارد و به طور منظم شناسه (ID) خود را به صورت سیگنال ساطع می کند.

Passive باتری دار (battery assisted passive) یا (BAP)

باتری کوچک داخلی دارد که در حضور تگ خوان فعال می شود.

Passive

به دلیل نداشتن باتری نسبت به انواع دیگر کوچک تر و ارزان تر است. این تگ از انرژی رادیویی ساطع شده از تگ خوان برای فعال شدن استفاده می کند. تگ خوان در این حالت باید به اندازه کافی نزدیک تگ باشد تا قدرت کافی برای فعال کردن آن به وجود بیاید.

انوع تگ از نظر حافظه

فقط خواندنی
(read-only)

این نوع تگ ها دارای شماره سریال های تنظیم شده توسط کارخانه هستند که از این شماره سریال ها برای کاربردهای جستجو در بانک اطلاعاتی استفاده می شود.

خواندنی/ نوشتنی
(read/write)

کاربران می توانند اطلاعات مورد نظر خود را داخل آن ها بنویسند یا از آن ها بخوانند.

یکبار-نوشتن، چندبار خواندن WORM) write once, read many)

برای این تگ ها نیز می توان اطلاعات مورد نظر مانند یک شماره سریال دیگر و … را نوشت اما اطلاعات نوشته شده قابل بازنویسی و تغییر نخواهند بود.

تگ خوان (Reader)
همانطور که پیش تر توضیح داده شد سیستم RFID برای شناسایی اشیا از طریق خواندن تگ های متصل به آن ها عمل می کند. برای خواندن تگ به وسیله ای به نام تگ خوان (Reader) نیاز است. تگ خوان یک فرستنده-گیرنده رادیویی دو طرفه است که سیگنالی به تگ می فرستند و پاسخ آن را دریافت می کند. معمولاً تگ خوان ها نتایج بدست آمده را به یک رایانه که مجری نرم افزار یا میان افزار RFID است ارسال می کنند.
تگ خوان ها دارای انواع ثابت و سیار هستند. تگ خوان های ثابت معمولاً برای کنترل محیط و ایجاد حصار شناسایی استفاده می شوند. نوع سیار تگ خوان ممکن است به شکل پایانه دستی (hand-held terminal) یا تعبیه شده در وسایل نقلیه باشد.


تگ خوان ثابت	تگ خوان ساده دستی	پایانه جمع آوری اطلاعات دارای تگ خوان RFID	تگ خوان رومیزی کوچک

نرم افزار/میان افزار/سفت افزار Firmware/Middleware/Software

Firmware	برنامه هایی هستند که داخل تگ خوان ها و تجهیزات سخت افزاری RFID قرار می گیرند.
Middleware	برنامه های واسطی هستند که ارتباط بین سخت افزارهای RFID و سیستم های رایانه ای را برقرار می کنند. میان افزارها معمولاً تکمیل کننده سیستم RFID هستند و کارایی آن را افزایش می دهند.
Software	شامل برنامه های کاربردی ای است که با استفاده از فناوری RFID خدمات مختلفی را به کاربران ارائه می دهند.

کاربردهای RFID
RFID برای شناسایی و مدیریت بهتر اشیای مختلف مانند کالاهای داخل انبار، اموال و دارایی ها، تجهیزات، اشخاص و… مورد استفاده قرار می گیرد.

RFID در موارد گوناگونی از جمله موارد زیر کاربرد دارد:

کنترل تردد
کنترل ورود، خروج و ردیابی کالا
مدیریت اشیا مانند تجهیزات و دارایی ها

نمونه های پیاده سازی شده توسط شرکت تپکو: سیستم بازرسی و نظارت (سیبان) و سیستم مدیریت اطلاعات کالیبراسیون (سیماک)
ردیابی و شناسایی موجودات زنده (انسان ها، حیوانات و گیاهان)

نمونه های پیاده سازی شده توسط شرکت تپکو: سیستم گشت و نگهبانی (سروش)، Animal RFID tag و سیستم شناسایی هوشمند درختان( شبنم)

ردیابی و شناسایی موجودات زنده (انسان ها، حیوانات و گیاهان)

جمع آوری عوارض و پرداخت الکترونیکی بدون تماس مستقیم

نمونه های پیاده سازی شده توسط شرکت تپکو: سیستم کارت پارک الکترونیک و سیستم کارت وفاداری مشتریان

مدیریت خدمات (مانند خدمات سمینارها و نمایشگاه ها)

نمونه پیاده سازی شده توسط شرکت تپکو: سیستم مدیریت خدمات

مدیریت اسناد (مانند کارت گارانتی و …)
مدیریت هواداران ورزشی

نمونه پیاده سازی شده توسط شرکت تپکو: کارت هواداری

کنترل محموله های فرودگاهی

مزایای استفاده از فناوری RFID

هم ریدرها 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.
تگ ها می توانند مخفی باشند و یا در اکثر مواد جاسازی شوند.
جهت خواندن لازم نیست که تگ در معرض دید مستقیم ریدر 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.
به صورت یک اتوماسیون(بدون توقف) می توان از آن استفاده کرد.
امکان به روز رسانی محتوای اطلاعاتی تگ ها بدون دخالت دست وجود دارد.
کاهش هزینه ها (کاهش فعالیت های دستی و افزایش سرعت) را به همراه خواهد داشت.

محدودیت های استفاده از فناوری RFID

مهمترین محدودیت RFID قیمت بالای تجهیزات آن است که باعث می شود نتوان در همه ی مکان ها از آن استفاده کرد.
به دلیل کارکرد براساس امواج رادیویی نسبت به بارکد دارای برد پاسخگویی بیشتری است اما همین افزایش برد از امنیت اطلاعاتی تگ ها کاسته است.
به دلیل کارکرد براساس امواج رادیویی امکان تداخل با سایر امواج رادیویی، فلزات و مایعات وجود دارد که میزان این تداخل به فرکانس انتخاب شده و محیط استفاده بستگی دارد.
کمبود استانداردهای جهانی درباره این فناوری باعث به وجود آمدن انواع نرم افزارها و ریدرها شده است.

مقایسه RFID با بارکد

RFID و بارکد هر دو از فناوری های جمع آوری اطلاعات هستند به این معنی که فرایند جمع آوری اطلاعات را مکانیزه می کنند با این حال در خیلی موارد دارای تفاوت های اساسی هستند. اگر چه مقایسه ارائه شده زیر مزایای RFID را نسبت به بارکد بیان می کند اما بدان معنا نیست که فناوری بارکد کاملاً با RFID قابل جایگزینی است. بارکد هم مزایایی نسبت به RFID دارد که مهمترین آن هزینه اندک آن است.مرور برخی آمارها

فناوری RFID بسیار سریعتر از روش های دستی و استفاده از بارکد برای انبارگردانی تجهیزات صنعت IT است. (منبع: RFID Journal)
برخی شرکت ها با استفاده از RFID تا ۹۵% در زمان خود صرفه جویی کرده اند (منبع: Motorola)
اولین برنامه کاربردی ارائه شده از RFID مربوط به مدیریت تجهیزات IT بوده است (منبع: Aberdeen)

	RFID	Barcode
فاصله خواندن	Passive UHF RFID : تا ۱۲ متر برای تگ خوان های ثابتتا ۶ متر برای تگ خوان های سیارActive RFID: بیش از ۳۰ متر	چند سانتی متر تا چند متر
نرخ خواندن	ده ها، صدها یا هزاران تگ به طور همزمان	برای خواندن همزمان چند بارکد، نه تنها به همان تعداد بارکدخوان احتیاج است بلکه لازم است تمام بارکدها در یک لحظه در حوزه دید بارکدخوان ها قرار گیرند.
شناسایی	تگ ها به صورت منحصر به فرد قابل تشخیص هستند.	بیشتر بارکدها نوع شی یا کالا را مشخص می کنند نه اینکه کد خوانده شده از آن ها منحصر به فرد باشد.
قابلیت خواندن و نوشتن	دارد	فقط قابل خواندن
فناوری	(RF (Radio Frequency	نوری (لیزر)
تداخل	برخی فرکانس های RFID با فلزات و مایعات تداخل دارند همچنین برخی از آن ها با سایر فرکانس های رادیویی مختل می شوند.	بارکدهای مخدوش شده قابل خواندن نیستند (مثلاً اگر کثیف یا پاره شده باشند).
مکانیزاسیون فرایند جمع آوری اطلاعات	اگر تگ خوان ها ثابت باشند برای شناسایی تگ ها نیازی به دخالت نیروی انسانی وجود ندارد.	ببیشتر بارکدخوان ها به اپراتور انسانی نیاز دارند.
امنیت	به راحتی قابل کپی و جعل نیست	بر چسب بارکد را می توان کپی و با برچسبی دیگر جابجا نمود بنابراین امکان سوء استفاده در این روش وجود دارد.
ارتباط با دستگاه قرائتگر	تگ RFID با قرار گرفتن نزدیک تگ خوان- حتی اگر داخل پوششی قرار گرفته باشد- قابل شناسایی است. به طور مثال می توان تگ را داخل جعبه، کارتن وسایر ظروف قرار داد	برچسب بارکد باید در دید مستقیم بارکد خوان قرار بگیرد و نباید از آن پنهان باشد

مورد پژوهی (Case Study)

از موارد استفاده RFID در صنعت داروسازی برچسب های هوشمند هستند که برای اجرای چندین ویژگی مهم از آن ها استفاده می شود. برچسب هوشمند در واقع یک تگ RFID است که زیر برچسب معمولی جعبه یا ظرف دارو قرار می گیرد و با درج اطلاعات خاص و رمز گزاری آن می توان داروهای اصلی را در بازار از نوع تقلبی آن ها متمایز کرد. همچنین با درج اطلاعاتی نظیر تاریخ تولید و انقضا مانع از سوء استفاده و اشتباه در زمینه مصرف شد و علاوه بر آن برگشت داروها را نیز به روش مکانیزه (با خواندن سریع اطلاعات تولید از تگ) مدیریت نمود.