علم فردا

تکنولوژی به زبان ساده

 

RFID چیست؟

سامانهٔ شناسایی امواج رادیویی (به انگلیسی: Radio Frequency Identification)‏ (به اختصار RFID ) سامانهٔ شناسایی بی‌ سیمی است که قادر به تبادل داده‌ها به ‌وسیلهٔ برقراری اطلاعات بین یک Tag که به یک کالا، کارت و… متّصل شده‌ و یک بازخوان (Reader) است. سامانه‌ های RFID از سیگنال‌های الکترونیکی و الکترومغناطیسی برای خواندن و نوشتن داده‌ها بدون تماس بهره‌ می برند .

اصولاً به هر سیستمی که قادر به خواندن و تشخیص اطلاعات افراد یا کالاها باشد سیستم شناسایی یا Identification System گفته می‌شود.

به طور کلّی شناسایی خودکار و نگهداری داده‌ها (AIDC) روشی است که طی آن تجهیزات سخت افزاری یا نرم ‌افزاری قادر به خواندن و تشخیص داده‌ ها بدون کمک گرفتن از یک فرد هستند. بارکدها، کدهای دو بعدی، سیستم‌های انگشت نگاری، سامانهٔ شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی، سیستم شناسایی با استفاده از قرنیه چشم و صدا و … از جمله این راهکارها می ‌باشند. یکی از جدیدترین مباحث مورد توجه دانشمندان جهت شناسایی افراد یا کالاها استفاده از سیستم شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی یا RFID هست . امروزه توسط فروشگاه‌ های زنجیره ‌ای بزرگی چون «وال مارت» و «مک دونالد» و نیز سازمان ‌های مهمی چون “وزارت دفاع ایالت متحده آمریکا” استفاده شده و امتحان خود را به خوبی پس داده‌ است.

آشنایی با تکنولوژی RFID

تصوّر کنید که وارد یک فروشگاه زنجیره‌ای شده‌اید و اقلام مورد نیاز خود را داخل چرخ دستی قرار داده‌ اید. صندوق دار با استفاده از بار کد باید تک تک اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن را توسط بارکد خوان (Barcode Reader) یکی یکی به داخل کامپیوتر وارد کند تا فاکتور اقلام انتخابی شما صادر گردد. بسیاری از اوقات به دلیل آنکه تعداد کالاهای خریداری شده بسیار زیاد می‌باشند؛ صف های طولانی ای در فروشگاه‌ های زنجیره‌ ای مشاهده می شود. گاهی اوقات نیز مخدوش شدن علائم بار کد، از خواندن اطلاعات جلوگیری می‌کند، که این خود موجب مشکلات بیشتری می‌شود. اما با این فناوری جدید یعنی RFID شما سبد کالای خود را برمی دارید و بدون اینکه مجبور به ایستادن در صف های طولانی شوید و یا حتی بدون اینکه مجبور باشید اقلام خریداری شده را به صندوقدار یا نگهبان نشان دهید، از در خارج می‌شوید.

حتما می پرسید چرا؟ چون شناسه روی کالا دیگر بارکد نیست بلکه از نوع RFID می‌باشد و خودش با فرستان علائم رادیویی کلیه اطلاعات جاری خود از قبیل تعداد، قیمت، وزن، … را به کامپیوترهای موجود در درب های خروجی مخابره و منتقل می‌کند.

این شناسه ها دارای دو بخش تراشه و آنتن هستند و دارای عملکرد بسیار ساده‌ای می‌باشند؛ تراشه اطلاعات را از طریق آنتن منتشر می‌کند و حسگرهایی که در اطراف قرار دارند، این اطلاعات را دریافت می‌کنند.

از مهمترین ویژگی و محاسن تکنولوژی RFID‏‏‎، کاهش سرقت یا دزدی و محاسبه سریعتر تعداد کالاهای موجود در انبار بدون نیاز و کمک به نیروهای انسانی است که در زمان هم صرفه جویی خواهد شد.

شناسه‌ها (Tag) وسیله شناسایی متصل شده به کالایی است که ما می‌خواهیم آن را رد یابی کنیم و کدخوان ها (Readers) وسایلی هستند که حضور شناسه‌ ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آن ها را بازیابی می‌کنند.

با توجه به اینکه این سیستم‌ها بر مبنای تغییرات امواج مغناطیسی و یا فرکانس‌های رادیویی کار می‌کنند، جهت تقویت سیگنال‌های موجود در محیط گاهی اوقات از آنتن (تقویت کننده سیگنال) نیز استفاده می‌شود.

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:

1-    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 سمت Tag 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 Reader مخابره 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 Tag های 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 الکترونیکی Tag ‌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.

2- 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:

 1 –  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.

2 –  Tagهای فعال Active Tags

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

3 –  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.

4 –   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:

1-    مدل ثابت Fixed Type

2-    مدل دستی Handheld Type

3 –   مدل کارتی PC Card Type

تجهیزات مورد نیازبرای راه اندازی سیستم RFID

به طور کلی تکنولوژی RFID از تجهیزات زیر برای پیاده سازی کمک می گیرد:

1-    انواع برچسب Tag

2-    انواع خواننده بر چسب Reader

3-    انواع نویسنده اطلاعات Printer

4-    آنتن- تقویت کننده سیگنال

5-    نرم افزار مدیریت اطلاعات

6-   بانک اطلاعاتی، ساختار شبکه اطلاعاتی

همانطور که مشاهده می کنید تکنولوژی RFID فضای زیادی را اشغال نمی کند و در عین حال بسیار کاربردی است.

مزایای استفاده از تکنولوژی RFID

مزایا استفاده از این تکنولوژی به شرح ذیل است:

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

2-    اتوماسیون (بدون توقف)

3-    کاهش خطا

4-    کنترل فرآیندهای غیر قابل رویت

5-    امکان به روز رسانی بر چسب‌ها بدون دخالت دست

6-    امنیت

7-    یکپارچگی

معایب استفاده از تکنولوژی RFID

1-    نبود استاندارد معتبر که موجب عدم توسعه آن شده ولی تدوین استاندارد در امریکا شروع شده‌است.

2-    هزینه راه اندازی این سیستم در مقایسه با سیستم‌های دیگر بیشتر است.

3-    ممکن است با سایر فرکانس‌ها و فلزات تداخل ایجاد کند.

4-    عدم شناسایی در محیط‌های مایع و حائل‌های فلزی در بعضی از برچسب‌ها.

5-    تجاوز به حریم خصوصی افراد (می توان به طور غیرمحسوس حریم خصوصی افراد را کنترل کرد).

فواید استفاده از تکنولوژی RFID در صنایع غذایی

تولیدکننده محصولات غذایی قبل از به کارگرفتن تکنولوژی RFID بایستی تمامی گزینه‌ های پیش روی خود را بسنجد. آیا در تولید محصول شرایط لازم الاجرا وجود دارد؟ اگر این طور است باید به دنبال با صرفه ترین راه حلی که شرایط لازم را برآورده می کند باشد. اما اگر شرط لازم الاجرایی وجود ندارد، تولید کننده محصول باید معین کند کدام یک سودمندتر است:

1-     استفاده از Tag ‌های RFID

2-     یا کنار گذاشتن گزینه استفاده از Tag‌ها و ادامه بهره گیری از بارکد.

با تکامل تکنولوژی RFID تولیدکنندگان محصولات مواد غذایی فواید بیشتری را در استفاده از این فناوری در صنایع خود مشاهده می کنند. با توجه به این که این فناوری از سوی بازار به شکل گسترده تری در حال پذیرفته شدن است قیمت های عرضه این فناوری کاهش خواهد یافت و به این ترتیب تولید کنندگان آسانتر می توانند از این تجهیزات استفاده نمایند. بهره گیری از تکنولوژی RFID می تواند به بهبود نظارت بر موجودی کالاها و راحتی بیشتر مشتریان در استفاده از آن ها بیانجامد. علاوه بر این Tag هایRFID  قادر به ذخیره اطلاعات ارزشمندی نظیر تاریخ انقضای محصول هستند که به فروشندگان اجازه می دهد خدمات بهتری به مشتریان خود ارائه کنند.

کاربرد RFID در سیستم کتابخانه

کتابخانه های رسمی و عمومی همواره با افزایش مدیریت بر اموال کلکسیونشان و حفظ و بهبود خدمات به مشتری روبرو بوده اند. طی بیست سال گذشته کتابخانه ها خدمات خود را به مراجعین از کتاب های ساده و دوره ای تا وسایل Multi-Media همچون CD ها و DVD ها گسترش داده اند.

همچنین تعداد زیادی کتابخانه کامپیوترهایی برای مراجعین فراهم می کنند تا از اینترنت به عنوان منبع دیگر اطلاعات استفاده کنند.

افزایش منابع کتابخانه ها باعث توجه بیشتر به مسئله امنیت اموال و نگهداری آن ها و همچنین بهبود سطوح خدمات مراجعین است، در این هنگام مسئولان که سیستم کتابخانه را مدیریت می کنند در جستجوی راه هایی هستند تا هزینه اجرا و استفاده از منابع Multi-Media و کامپیوتری را کاهش دهند.

به این منظور تکنولوژی RFID راه حل های زیادی دارد که نوار مغناطیسی و بارکدها به سادگی نمی توانند انجام دهند. سیستم RFID Tag بر اساس مواد کاغذ و پلاستیک تنظیم می شود.

فواید RFID Tag نسبت به بارکدها و نوارهای مغناطیسی :

• اسکن و ذخیره شدن سریعتر داده ها.

• راه های ساده و آسان تر برای مراجعین تا خود بتوانند از شرایط منابع مطلع شوند.

• سرعت اطلاع رسانی بالا.

• کاهش قابل توجه در تعداد هشدارهای غلط سنسورها در هنگام خروج.

• سرعت بالا و کاهش زمان جستجو برای کارکنان.

• خودکار سازی بازگشت منابع و طبقه بندی شدن دوباره آن ها برای دسترسی بهتر مراجعه کنندگان.

• دارای یک چرخه بهتر نسبت به بارکدها.

اهداف به کارگیری تکنولوژی RFID در صنعت

1-    افزایش کارآمدی

2-    کاهش خطای ناشی از ورود اطلاعات

3-    نبود نیاز به نیروی انسانی برای انجام کارهای ساده و پرحجم

سامانه‌ های شناسایی خودکار موجود

بارکد

شناسایی با صدا

فناوری زیست ‌سنجی

کارت‌های هوشمند

RFID

امنیت در آینده

تکنولوژی همیشه در حال پیشرفت است، تا از متقلبان یک گام جلوتر باشد. یکی از احتمالات امید بخش در این زمینه، نقشه‌ های ریز ساختاری هستند که شامل شناسایی ساختار فیزیکی در مقیاس اتمی بر روی هر نوع کالایی (چه در مرحله بسته بندی و یا مرحله تولید) و یک پایگاه اطلاعات در مورد کالاها هستند. نتیجه حاصل شده، ابزار جدیدی بر ضد تقلب در تولید کالا است، زیرا متقلبان سعی می‌کنند تا اطلاعات موجود بر روی کالا را از بین ببرند.

آیا  فناوری RFID  یک فناوری جدید است ؟

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

1-    Tag ها می توانند مخفی باشند و یا در اکثر مواد جاسازی شوند.

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

3-    جهت خواندن کد لازم نیست که Tag در معرض دید مستقیم کدخوان قرار بگیرد.

4-    با توجه به ماهیت Tag ها (عدم نیاز به  تماس مستقیم)، استهلاک و فرسودگی وجود نخواهد داشت.

5-    امکان دستکاری کدهای سریال ذخیره شده در Tag ها وجود نخواهد داشت.

کاربردهای RFID

از تکنولوژی 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 تکنولوژی استفاده می نمایند. برخی نهادهای دولتی نیز برای نظارت و کنترل متخلفین از تکنولوژی RFID استفاده می نمایند.

مهم ترین کاربردهای RFID 

1-    کنترل موجودی

2-    کنترل دستیابی

3-    تحلیل آزمایشگاهی

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

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

6-    شناسایی خودرو

7-    امنیت ساختمان ها

8-    ردیابی دارایی ها

9-    کنترل ترافیک، ردیابی رانندگان متخلف و ثبت اتوماتیک تخلفات

10- سیستم های حمل و نقل

11- مدیریت بار مسافران

12- کنترل ورود و خروج وسایط نقلیه

13- مدیریت کتابخانه ها و کتاب ها

14- کاربرد فن آوری RFID در مباحث پزشکی

و موارد متعدد دیگر

تجهیزات مورد نیاز جهت پیاده سازی طرح RFID

نشانه غیر فعال RFID

این نوع از نشانه‌ها به صورت Passive مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزیت مهم این نشانه‌ها ارزان بودن و مشکل بزرگ آنها فاصله خواندن با برد کم در حدود 10 سانتیمتر تا 30 سانتیمتر می باشد.

نشانه فعال RFID

این نشانه ها به دلیل باتری داخلی دارای بردهای بلند خواندن اطلاعات می باشند در حدود چند 10 متر.

ID Reader

این Reader ها فقط شماره ID بیمار و یا پرسنل را می‌خوانند. معمولا برای سیستم های کنترل دسترسی و یا ورود اطلاعات در کنسول های مانیتورینگ مورد استفاده قرار می گیرد.

Data Reader / Writer

جهت خواندن و یا نوشتن اطلاعات برروی نشانه های RFID از این دستگاه استفاده می‌شود که بر اساس نوع نشانه مورد استفاده در فواصل مختلف ذکر شده در بالا می تواند اطلاعات را به صورت بیسیم نوشته و یا بخواند.

بستر ارتباطی

جهت ارتباط با سرور مرکزی، کنسول های مانیتورینگ و یا سایر نرم افزارها و تبادل اطلاعات لازم است که دستگاههای Reader / Writer از طریق یک بستر ارتباطی همانند شبکه کامپیوتری، شبکه بیسیم و یا روش های دیگر اطلاعات خود را ارسال کنند.

کنسول های مانیتورینگ

این کنسول ها معمولا در هر بخش نصب می گردند و اطلاعات مربوط به بیماران و تجهیزات همان بخش بر روی آنها قرار دارد و فعالیت های مانیتورینگ مختلفی را می‌توان برروی آنها انجام داد.

سرور مرکزی

جهت ثبت اطلاعات مربوط به نشانه‌های RFID و نرم افزارهای مربوطه نیاز به یک سرور مرکزی وجود دارد که در واقع بانک اطلاعاتی سیستم را تشکیل می دهد.

اتصال با سایر نرم افزارها

جهت بالا بردن کارآیی و رسیدن به مدیریت یکپارچه، این سیستم را می توان با سایر نرم افزارهای موجود بیمارستان همانند HIS، حسابداری، ERP و غیره متصل نمود.

قیمت سیستم RFID

بزرگترین مانع رشد و گسترش  سیستم های RFID، قیمت Tag های RFID است. در حالی که قیمت کدهای میله ای بسیار پایین است، قیمت یک Tag غیرفعال RFID که صرفا” قادر به خواندن در یک محدوده چندین سانتی متری است بسیار بیشتر از قیمت تمام شده  کدهای میله ای است. تولید کنندگان مختلف سیستم های RFID با توجه به ضرورت استفاده از اینگونه سیستم ها، تمامی تلاش خود را صرف کاهش قیمت Tag ها می کنند و پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور شاهد کاهش قیمت Tag های RFID باشیم تا زمینه بکارگیری سیستم های RFID بیش از گذشته و در حوزه های متنوع تری فراهم گردد.

حتما مطالب زیر رو هم بخونید