به کمک فناوری RFID یا Radio Frequency Identification قادر خواهیم بود امواج الکترومغناطیس را شناسایی کنیم. در این تکنولوژی یک چیپست بسیار کوچک به یک مکانی که دارای امواج الکترو مغناطیسی است متصل می شود و قادر است آن امواج ذخیره شده را باز ارسال کند. بعضی از این چیپست ها حتی نیازی به باتری ندارند و خودشان توسط آن امواج الکترومغناطیس شارژ می شوند.

از این چیپست ها می توان برای رهگیری استفاده کرد و یا برای آزمایش های زیستی و پیگیری زندگی گونه ای از حیوانات می توان از آن بهره جست. و یا در بارکد ها نیز کاربرد دارند.

این چیپست ها را حتی پشت کتاب هایی که از کتاب خانه ی مرکزی امانت می گیرید می توانید بیابید! اما آنها نوع دیگری هستند و هنگامی که در معرض میدان مغناطیسی قرار گیرند اگر فعال شده باشند امواج مغناطیسی می فرستند و ما از وجود آنها آگاه می شویم. همچنین در کارتهای هوشمند نیز به نوعی از این تکنولوژی بهره برده شده است.


 شناسه Tagها وسیله شناسایی متصل شده به کالا، شئ، فردی هستند که ما می‌خواهیم آنرا رد یابی کنیم. اما اینکه هر یک از کالاها دارای اشکال و ظواهر گوناگون و نیز دارای محیط‌های فیزیکی گوناگونی است، این ضرورت را ایجاب می‌کند تا شناسه Tagها را با توجه به ویژگی‌های فیزیکی (ظاهریشان) دسته بندی کنیم.

بطور کلی بعضی از ویژگی‌های ظاهری Tagها بصورت زیر می‌باشد:

  • شناسه - Tagهایی که دارای کفه پلاستیکی از جنس PVC می‌باشند و معمولاً در وسط آنها یک سوراخ دیده می‌شود که بسیار با دوام بوده و می‌توان از آنها بارها و بارها استفاده کرد.
  • شناسه Tagهایی که شبیه کارتهای اعتباری هستند ومعمولاً به آنها کارتهای هوشمند بدون تماس (Contact less Smart Cards) گفته می‌شود.
  • شناسه Tagهایی که بصورت لایه‌های کاغذی بر روی شناسه ساخته می‌شوند که به آنها شناسه‌های هوشمند (Smart Labels) گفته می‌شود.
  • شناسه Tagهایی که در محیطهای قابل فرسایش (مثلاً آب یا مایع) به خوبی کار می‌کنند. اینگونه Tagها در کپسولهای شیشه‌ای قرار دارند.
  • شناسه Tagهای کوچک که در داخل اشیاء عمومی مثل لباس، ساعت، دستبند و.... کارگذاشته می‌شود. اغلب ممکن است به شکل یک کلیه یا دسته کلید به‌نظر برسند.

در صورتیکه بخواهیم Tagها را با در نظر گرفتن منبع انرژی تامین کننده شان دسته بندی کنیم به ۴ دسته اصلی تقسیم بندی می‌شوند:

  • شناسه Tagهای غیر فعال Passive Tags

که انرژی و برق مورد نیاز خود را از Readerها بوسیله یکسری از روش‌های تراگسیل بدست می‌آورند.

  • شناسه Tagهای فعال Active Tags

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

  • شناسه Tagهایی نیمه غیر فعال Semi-Passive Tags

که علاوه بر استفاده از باطری داخلی شان، می‌توانند از انرژی منتقل شده توسط بازخوان بر چسبReaderها نیزبهره مند شوند.

  • شناسه Tagهای دو طرفه Two way Tags

که علاوه براستفاده از باطری داخلی شان می‌توانند بدون کمک گرفتن از Readerها دیگر اقسام هم شکل خود را نیز شناسایی کرده و با آن‌ها به گفتگو بپردازند.

تاریخچه

سال 1846 : کشف انرژی الکترومغناطیسی توسط فارادی

سال 1935 : ساخت رادار

برای برچسب های منفعل RFID سال 1973 : ساخت سیستم

برای حیوانات RFID سال 1979 : کاربرد

برای جمع آوری عوارض خودروها RFID سال 1987 : کاربرد

برای خودروها در تمام امریکا RFID سال 1994 : کاربرد

برای شناسایی کانتینرها در جنگ عراق و همچنین سیستم زنجیره تامین محصولات تجاری قبل از RFID سال 2003 : کاربرد

 

برچسب های فعال ، غیر فعال و نیمه فعال

برچسب غیر فعّال در واقع متشکّل از یک تراشهٔ کم‌مصرف است که به یک آنتن متصل شده‌است و خود این مجموعه در یک کاور پلاستیکی شبیه به کارت اعتباری تعبیه شده‌است. حافظه تعبیه شده داخل تراشه می‌تواند اطلاعات را در خود ذخیره نماید. تراشه می‌تواند به وسیله آنتن برچسب اطلاعات ذخیره را به دستگاه خواننده ارسال یا اطلاعات جدیدی را از دستگاه خواننده دریافت نماید. آنتن برچسب‌های فرکانس بالا (HF) از سیم پیچ‌های کوچک فلزی تشکیل شده است اما برچسب های UHF آنتن دوقطبی با یک هماهنگ کننده حلقه‌ای سیمی دارند. این برچسب‌ها را ترنسپوندر (transponder) یا برچسب‌های درون لایه‌ای (inlay) می‌نامند. از نظر فنی، برچسب درون لایه‌ای در واقع صفحه منعطفی است که روی آن تراشه و آنتن سوار شده‌است و آماده جاسازی درون برچسب هوشمند است. این برچسب‌ها در ابعاد و انواع مختلفی عرضه میشوند؛ بعضی اندازه کوچکی در حد ۱cm×۱cm دارند.

برچسب‌های غیر فعال، انرژی مورد نیاز خود را به طور کامل از دستگاه ردیاب دریافت می‌کنند. اطلاعات یک برچسب غیر فعال تا فاصله ۶ متری قابل خواندن است و تولیدش کم هزینه تر است به همین جهت می‌تواند برای برچسب گذاری اجناس ارزانتر مورد استفاده قرار بگیرد. این برچسب‌ها به شکل یک بار مصرف طراحی میشوند تا بتوان از آنها بر روی اجناسی که بعد از مصرف دور انداخته میشوند استفاده کرد. از آنجایی که این برچسب‌ها هزینه تولید کمتری دارند و میتوانند به اندازه‌ای کوچک ساخته شوند که روی هر محصولی سوار شوند، موجب همه گیر شدن فناوری RFID در سطح جهان شده‌اند.

در برچسب‌های فعال و نیمه‌فعال انرژی مورد نیاز از طریق یک باطری داخلی تأمین میشود. تفاوت برچسب فعال با برچسب نیمه فعال در این است که برچسب فعال برای ارسال امواج رادیویی به دستگاه ردیاب هم از باطری درونی خود بهره میگیرد در حالی که برچسب نیمه فعال برای ارسال سیگنال متکی به انرژی دریافتی از دستگاه ردیاب است. برچسب‌های فعال و نیمه فعال به دلیل داشتن اجزای بیشتر گرانتر از برچسب‌های غیر فعال هستند. این برچسب‌ها غالبا بر روی اجناس گرانقیمت تعبیه میشوند و نسبت به برچسب‌های غیر فعال امکان ردیابی از فواصل دورتری را دارند. این برچسب‌ها امواج فرکانس بالای ۸۵۰-۹۰۰ مگاهرتز ارسال میکنند که از فاصله ۳۰ متری یا حتی بیشتر قابل ردیابی و خواندن است. در صورت نیاز به برد بیشتر باطری‌های اضافی میتوانند فاصل قابل ردیابی را به بیش از ۱۰۰ متر افزایش دهند. به عنوان مثال در حمل ونقل ریلی خودرو از برچسب فعال استفاده میشود در حالی که برچسب مناسب برای بطری یک شامپو برچسب غیرفعال است.

فاکتور دیگری که تأثیر به سزایی در هزینهٔ تولید برچسب RFID دارد، قابلیّت ذخیرهٔ اطلاعات است. برچسب‌ها از نظر قابلیت ذخیره اطلاعات سه نوع هستند: فقط خواندنی (read only)، خواندنی و نوشتنی (read-write) و برچسب‌های worm (write once-read many). برچسب‌های فقط خواندنی شامل همان اطلاعاتی هستند که هنگام ساخته شدن در آنها ذخیره میشود و نمیتوان اطلاعات دیگری را بر روی آنها ذخیره کرد. به اطلاعات ذخیره شده در برچسب‌های خواندنی نوشتنی میتوان اطلاعات جدیدی اضافه کرد یا اینکه اطلاعات قبلی را پاک کرده و اطلاعات جدید را جایگزین آن کرد. به اطلاعات ذخیره شده در برچسب‌های worm میتوان برای یک بار اطلاعات جدیدی (مثل شماره سریال و...) اضافه کرد اما بعد از آن دیگر امکان تغییر در محتوای ذخیره شده آنها وجود ندارد.

قیمت هر برچسب غیر فعال مبلغی در حدود ۷ تا ۲۰ سنت است؛ اما برچسب‌های فعال و نیمه فعال گرانترند و معمولا تولیدکنندگان قیمت آنها را بر حسب قابلیت ذخیره و برد عملکردشان تعیین میکنند. هدف صنایع RFIDاین است که قیمت هر برچسب غیر فعال را به میزان ۵ سنت کاهش دهند تا شرکتهای بازرگانی بیشتری از این برچسب‌ها استفاده نمایند. برچسب هوشمند در واقع ترکیبی از فناوری بارکد و برچسب‌ها RFID با امکانات تبادل اطلاعات است. در واقع برچسب هوشمند متشکل از یک اتیکت از جنس مقوا یا مواد چسبننده ترکیبی است که درون آن یک برچسب درون لایه‌ای RFIDجاسازی شده‌است. فناوری برچسب هوشمند تلفیق دهنده امکان تبادل اطلاعات و قرائت خودکار برچسب با یک سیستم منعطف و با کیفیت برچسب زنی است.

مصرف کنننده می‌تواند اطّلاعات مورد نیاز خود را روی اتیکت برچسب چاپ کرده یا درون حافظه تراشه آن ذخیره سازی کند. درصورت نیاز می‌توان اطلاعات را به شکل ثابت یا قابل تغییر درون تراشه برچسب درون لایه‌ای کدگذاری کرد. برچسب هوشمند قادر است تمام فرمتهایی را که برای چاپ بارکد یا ذخیره سازی متن و گرافیک مورد نیاز است حفظ کند. همانند برچسب RFIDبرچسب‌های هوشمند را نیز میتوان بعد از کدگذاری اولیه داده‌ها مجددا برنامه ریزی کرد، در اطلاعات موجود تغییر ایجاد کرد یا اینکه اطلاعات جدیدی را به آن اضافه کرد. ابعاد یک برچسب هوشمند نوعی بین ۱×۱ اینچ تا ۴×۶ اینچ است.

برچسب‌های هوشمند مجهز به حسگر. این دسته از برچسب‌ها علاوه بر امکانات برچسب‌های عادی RFID مجهز به حسگری است که می‌تواند پارامترهای فیزیکی مختلف مثل دما، میزان رطوبت، فشار، میزان نور و... را اندازه گیری نماید. برچسب‌های مجهز به حسگر میتوانند از نوع غیرفعال؛ نیمه فعال یا فعال باشد. حسگر یک برچسب غیرفعال برای شروع به کار کردن نیازمند دریافت سیگنال از دستگاه ردیاب است در حالی حسگر برچسب‌های فعال می‌تواند مستقلا و با استفاده از انرژی باطری تعبیه شده درون برچسب کار کند، از این رو حسگر این نوع از برچسب‌ها میتواند اطلاعات مربوط به یک مشخصه فیزیکی را در طول یک بازه زمانی به طور کامل ثبت کند یا اینکه مشخصه خاصی را در ضمن اتفاقات از پیش تعریف شده اندازه گیری و ثبت نماید. برچسب‌های مجهز به حسگر در مقایسه با فناوری‌های رقیب مزایای زیادی دارند که از جمله آنها جمع آوری خودکار اطلاعات با زیرساختهای معمول است. برچسب مجهز به حسگر علاوه بر کارکرد معمول میتواند قابلیت‌های متنوعی داشته باشد: برچسب‌های مجهز به حسگر حرارتی میتواند نمودار دمای محصولات فاسد شدنی را در کل چرخه عرضه (به طور معمول این اقلام در تمام مراحل عرضه باید در دمای پایین نگهداری شوند) ثبت و ارائه نماید. برچسب‌های مجهز به حسگر شتاب میتواند تکان‌های شدیدی را که در ضمن حمل ونقل به کالاهای شکننده وارد میشود ثبت نماید و برچسبه‌های مجهز به حسگر رطوبت میتواند میزان رطوبت محیط را (برای کالاهایی که نسبت به رطوبت حساس هستند) اندازه گیری وثبت کند.

دستگاه‌های خواننده برچسب. وظیفه دستگاه خواننده برچسب ردیابی و خواندن اطلاعات ذخیره شده در آن است. در فرایند خواندن اطلاعات دستگاه خواننده سیگنالی را به برچسب میفرستد (در مورد برچسب‌های غیر فعال) و سپس برچسب شروع به ارسال اطلاعات میکند و دستگاه خواننده آنرا دریافت میکند. در مورد برچسب‌های فعال دستگاه خواننده سیگنالی را که به طور پیوسته از برچسب ارسال میشود دریافت و آنرا به اطلاعات معنادار ترجمه میکند. دستگاه خواننده به ترتیب و به سرعت اطلاعات تک تک برچسب‌هایی را که در محدوده عملکردش قرار دارند میخواند. این فرایند خودکار زمان لازم برای خواندن برچسب‌ها را کاهش میدهد. شرکت بریتانیایی Marks&Spencer به شکل آزمایشی ۳٫۵ میلیون جعبه را برچسب گذاری کرد. در حالی که خواندن بارکد ۲۵ سینی محتوی جعبه‌ها روی نوار نقاله ۱۷٫۴ دقیقه طول میکشد خواندن برچسب‌های RFIDتنها ۳ دقیقه طول کشید. این نتیجه حاکی از کاهش ۸۳ درصدی زمان خواندن اطلاعات جعبه‌های تعبیه بر روی هر نوار نقاله‌است.

اگر بیش از یک برچسب در دامنه عملکرد دستگاه خواننده قرار داشته باشد، تکنیکهای گوناگونی برای خواندن همه آنها به طور متوالی و با یک ترتیب مشخص وجود دارد. این دسته از تکنیکها که تحت عنوان singulation شناخته میشود، در هر مرحله از قرائت برچسب‌ها تنها به برچسب‌هایی که کد سریال مشخصی دارند اجازه پاسخگویی میدهد. برنامه‌ای که طی آن دستگاه خواننده زمان پاسخگویی برچسب‌ها را مشخص میکند به روش “reader talks first” شهرت دارد. متقابلا تکنیکی که طی آن برچسب‌ها به مجرد دریافت انرژی سیگنال دستگاه خواننده شروع به ارسال داده‌ها مینمایند، روش “tag talk first” نامیده میشود. روش اول در مقایسه با روش دوم دقت بیشتری دارد اما سرعت اجرای آن آهسته تر است. فرکانس عملکرد دستگاههای خواننده از ۱۰۰ کیلوهرتز تا حدود ۵٫۸ گیگاهرتز متغیر است. به عنوان مثال دستگاه Tris S۲۰۰۰ که در لابراتوار ما (Association for Information Systems) مورد استفاده قرار میگیرد با فرکانس ۱۳۴٫۲ کیلوهرتز کار میکند که حد پایین فرکانسهای دستگاههای خواننده‌است. محدوده عملکرد سیستمهایی که با فرکانس پایینتری کار میکنند کوچکتر است اما در صورت وجود آب یا فلز در محیط افت عملکرد ایت سیستمها کمتر است.

معمولا دستگاهای خواننده به یک آنتن کنترل از راه دور متصلند، برخی ممکن است با استفاهد از دستگاهی به نام multiplexer همزمان با چند آنتن کار کنند. دستگاه‌های خواننده در ابعاد متنوعی عرضه میشوند از دستگاه‌های کوچک دستی گرفته تا دستگاههای بزرگی که تمام قسمت ورودی یک خط تولید را میپوشاند.بعضی از دستگاه‌های خواننده علاوه بر خواندن اطلاعات برچسب‌ها قادرند اطلاعات جدیدی را روی برچسب (برچسب‌هایی که قابل نوشت باشند) بنویسند، این به آن معنا است که داده‌های ذخیره شده در برچسب‌های خواندنی نوشتنی را میتوان تغییر داد و در زمان مقتضی اطلاعان جدیدی را در برچسب ذخیره کرد. این قابلیت به ویژه زمانی سودمندی خود را نشان میدهد که استانداردها، فرایند تجاری و نیازهای مشتری در طول زمان تغییر کند. برچسب‌های خواندنی-نوشتنی قابل اسفاده مجدد هستند که این امر موجب کاهش هزینه‌های عملیاتی دراز مدت میشود.

برای برنامه ریزی اولیه برچسب‌های هوشمند از «دستگاه چاپگر RFID» استفاده میشود، این دستگاه میتواند بارکد را بر روی اتیکت‌ها چاپ کند وهمزمان اطلاعات را در تراشه جاسازی شده درون اتیکت مقوایی ذخیره نماید. فرکانسهای مورد استفاده در سیستم RFID. در حال حاضر برچسب‌های هوشمند موجود در بازار در سه محدوده فرکانسی کار می‌کنند. فرکانسهای بالاتر محدوده عملکرد وسیعتری را فراهم می‌آورند در عین حال حساسیت بیشتر این فرکانس‌ها نسبت به مواد تشکیل دهنده برچسب و ظرفی که برچسب به آن الصاق شده‌است محدودیتهایی ایجاد میکند. اولین کانال فرکانسی مهم ۱۳٫۵۶ مگاهرتز است که در سطح بین المللی پذیرفته شده و تحت استاندارد ۱۴۴۴۲A&B (برای برد کوتاه) و ۱۵۶۹۳ (برای برد بلند) است. دومین فرکانس مورد توجه بوده‌است محدوده ۹۱۵ مگاهرتز است، این محدوده فرکانسی همان محدوده فرکانس مورد استفاده در سیستم تلفن‌های همرا آنالوگ است. سومین محدوده فرکانسی مورد استفاده ۲۴۵۰ مگاهرتز است. این محدوده فرکانسی نزدیک به فرکانس مورد استفاده در سیستم تلفن‌های همراه دیجیتال است و هم اکنون در ایالات متحده برای رهگیری چمدان‌ها در مسافرت‌های هوایی در حال آزمایش است.

برچسب‌های کوچک ۲٫۴۵ گیگاهرتزی به راحتی قابل الصاق بر روی همه نوع کالا با ابعاد گوناگون است؛ گرچه تأثیر ناخواسته جذب انرژی موج توسط آب باعث میشود برای کالاهای که در محیط مرطوب قرار دارند یا اینکه محتوی آب هستند مناسب نباشد. برچسب‌های ۹۱۵ مگاهرتزی برد بیشتری دارند وحساسیت آنها نسبت به رطوبت کمتر است اما اندازه بزرگتر آنها باعث میشود قابل الصاق بر روی هر کالایی نباشند با این حال برای الصاق بر روی جعبه‌ها و صفحات بارگیری مناسب هستند. اما فرکانس ۱۳٫۵۶ مگاهرتز توسط همه کشورها پذیرفته شده‌است و برچسب‌هایی که با این فرکانس کار میکنند را می‌توان بر روی همه کالاها مورد استفاده قرار داد با این حال برد آنها نست به دوتای قبلی کمتر است.

بسته بندی های مخصوص

در بسته بندی القایی از یک میدان الکترومگنتیک استفاده می‌شود که یک غشاء را در سرعتی بالای ۸۰۰ دور در ثانیه به جعبه می‌چسباند. کالای بسته بندی شده به این شیوه نه تنها هر گونه دستکاری بر روی کالا را نشان خواهد داد، بلکه از بروز رطوبت جلوگیری کرده، تازگی محصول را حفظ می‌کند و از سرقت کالا جلوگیری می‌شود. در این نوع بسته بندی ظرف‌های درپوش دار را زیر یک دستگاه بسته بندی الکترومگنتیک قرار می‌دهند که حرارت تولید می‌کند تا غشایی از مهر بسته بندی به لبه بطری و یا ظرفی که بسته بندی می‌شود، بچسبد.

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 فرایندهای غیر قابل رویت
  5. امکان به روز رسانی بر چسب‌ها بدون دخالت دست
  6. امنیت
  7. یکپارچگی


نمونه هایی دیگر از کاربرد آن :

1. اگر تمام خودروها به این برچس بها مجهز باشند و به سیستم بانکی نیز وصل شوند، در جاده ها عوارض به طور

اتوماتیک گرفته می شود و حتی می توان عوارض را براساس کیلومتر طی شده اخذ کرد.

2. با اجرای بند فوق، پلیس هنگام صدور برگ جریمه می تواند از برچسب مربوطه، جریمه را کم کند.

3. با استفاده از این برچس بها در محدوده طرح ترافیک به نظارت پلیس نیازی نیست و اطلاعات خودرو به طور

خودکار ثبت می شود؛ اگر غیرمجاز بود، برگ جریمه صادر می شود.

4. در این روش می توان هنگام اجرای طرح زوج و فرد کردن تردد خودروها نیز اطلاعات را جم عآوری، خودروهای

غیرمجاز را شناسایی و برای آنها برگ جریمه صادر کرد.

5. با این سیستم، ثبت اطلاعات و آمار در هر مورد به طور دقیق صورت می گیرد و برنامه ریزی برای رفع مشکلات نیز

واقعی تر م یشود.

6. هر شخص به جای کارت ملی و... می تواند دارای برچسب هوشمند باشد که تمام اطلاعات هویتی مانند نام

خانوادگی، شماره شناسنامه، کد ملی، تاریخ تولد، آدرس محل سکونت، تلفن ضروری و ... روی آن ذخیره شود.

این اطلاعات در مواقع لزوم به طور اتوماتیک به قرائتگر ارسال و در رایانه ثبت می شود.

7. محموله های ارزشمند و کانتینرها در سازمان های حمل و نقل و پست می توانند دارای این برچسب باشند و حتی

مشتری توسط اینترنت از موقعیت محموله خود آگاهی یابد و بداند چه مدت در آن مکان مانده است و چه موقعی

به مقصد می رسد.

8. در پارکینگ ها ظرفیت خالی شناسایی می شود و به نوعی زیر سیستم مدیریت پارکینگ به شمار م یآید.

9. در صنایع مهندسی هر محصول اولیه و نیمه ساخته می تواند از این برچسب حاوی اطلاعات برخوردار باشد که به

راحتی قابل استخراج هستند و به این ترتیب از خطای انسانی جلوگیری می شود.

10 . در صنایع هواپیمایی تمام خودروهای خدماتی قابل تردد در سطح فرودگاه به این برچسب مجهز م یشوند و عبور و

مرور آنها از لحاظ امنیتی تحت کنترل درمی آید.

11 . اگر وسایل مسافران هواپیما دارای این برچسب ها باشد، به طور اتوماتیک جدا می شوند و از گم شدن آنها نیز

جلوگیری م یشود.

12 . اگر واگ نهای قطار به این برچسب مجهز باشند، شناسایی، ردیابی و کنترل موجودی واگ نها به راحتی صورت

می گیرد.

13 . در ابتدا و انتهای قطار از این برچسب استفاده می کنند تا مشخص شود قطار چه موقع از ایستگاه یا تقاطع با جاده

خارج و یا چه وقت وارد شده است.