Радиочастотная идентификация (РЧИ), или как ее называют за рубежом RFID (Radio Frequency Identification) - это самая современная технология идентификации, предоставляющая существенно больше возможностей по сравнению с другими. В ее основе лежит технология передачи с помощью радиоволн информации, необходимой для распознавания (идентификации) объектов, на которых закреплены специальные метки, несущие как идентификационную, так и пользовательскую информацию.
Основные преимущества технологии РЧИ (RFID)
- Не требуется прямая видимость радиочастотной метки, чтобы считывать из нее информацию, поэтому метка может располагаться внутри упаковки (если она не металлическая), обеспечивая ее скрытность и сохранность
- Высокая скорость чтения меток, которая может достигать 1000 шт в сек.
- Возможно практически одновременное чтение большого количества меток с применением функции антиколлизии
- Возможно изменение информации в метке, если она относится к классу «чтение-запись» (Read/Write)
- Возможность чтения и записи метки на большом расстоянии
- Долговечность. Для операций «только чтение» срок жизни метки практически неограничен
- Высокая степень безопасности, которая обеспечивается применением уникального идентификатора метки, присваемого на заводе при ее изготовлении, а также шифрованием данных, записываемых в метку
- Устойчивость к воздействию окружающей среды, поскольку метку всегда можно поместить в любую защитную полимерную оболочку
Из чего состоит RFID система
- Метки (tag) или транспондеры - устройства, способные хранить и передавать данные. В памяти меток содержится их уникальный идентификационный код. Метки некоторых типов имеют перезаписываемую память
- Считыватели (reader) - приборы, которые с помощью антенн получают информацию из меток, а также записывают в них данные
- Антенны используются для наведения электромагнитного поля и получения информации от меток, попавших в это поле
- Система управления считывателями (middleware) - программное обеспечение, которое формирует запросы на чтение или запись меток, управляет считывателями, объединяя их в группы, накапливает и анализирует полученную с меток информацию, а также передает эту информацию в учетные системы
Как работает RFID-система
Перед началом работы системы метка должна быть нанесена или закреплена на предмет (объект), перемещение которого необходимо учитывать.
Объект с меткой должен пройти первичную регистрацию в системе с помощью стационарного или переносного считывателя.
В контрольных точках учета перемещения объекта необходимо разместить считыватели с антеннами. На этом подготовительная фаза завершена.
Контроль за перемещением объекта будет заключаться в чтении данных метки в контрольных точках, для чего метке достаточно попасть в электромагнитное поле, создаваемое антенной, подключенной к считывателю. Информация из считывателя передается в систему управления и далее в учетную систему, на основаниии которой формируется учетный документ. При групповом чтении меток данные всех прочитанных меток попадают в один учетный документ, фиксирующий перемещение объектов.
Как устроены RFID-метки
Метка представляет собой миниатюрное запоминающее устройство. Она состоит из микрочипа, который хранит информацию, и антенны, с помощью которой метка передает и получает информацию. Иногда метка имеет собственный источник питания (такие метки называют активными), но у большинства меток его нет (эти метки называют пассивными) и энергию для работы получают от наведенного антенной электромагнитного поля и накапливает ее в конденсаторе.
В памяти метки хранится ее собственный уникальный номер и пользовательская информация. Когда метка попадает в зону регистрации, эта информация принимается считывателем, специальным прибором способным читать и записывать информацию в метках.
Какие бывают RFID-метки
Технология RFID может быть реализована во многих областях. Для того чтобы системы, основанные на этой технологии, эффективно работали в любой среде, было разработано множество меток самого различного исполнения. Их условно можно разделить по следующим признакам
1. По энергообеспечению
- Активные - используют для передачи данных энергию встроенного элемента питания
- Пассивные - используют энергию, излучаемую считывателем через антенну
- Полупассивные - такие метки также имеют элемент питания, но он используется только для обеспечения работы микросхемы, а не для связи со считывателем, что существенно продлевает срок жизни батарейки.
2. По операциям чтения-записи
- "R/O" (Read Only - «только чтение») - данные записываются только один раз при изготовлении метки. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать
- "WORM" (Write Once Read Many - «однократная запись и многократное чтение») - кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записывае-мой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать
- "R/W" (Read and Write - «чтение и запись») - такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны большое число раз.
3. По исполнению меток
- Без клеевого слоя (инлей или вставка)
- С клеевым слоем без поверхности для печати
- С клеевым слоем и с поверхностью для печати
- Стандартные пластиковые карты
- Метки в виде кольца
- Различные виды брелоков
- В специальном корпусе для особых условий эксплуатации.
Частоты и стандарты
Сегодня RFID-системы используют четыре частотных диапазона: 125-150 кГц, 13,56 МГц, 862-950 МГц и 2,4-5 ГГц. Чем объясняется выбор этих диапазонов частот? Это те частоты, для которых в большинстве стран разрешено вести коммерческие разработки. Для примера отметим, что диапазон 2,45 ГГц - это частоты, на которых работают беспроводные устройства стандарта Bluetooth и Wi-Fi.
Для каждого из упомянутых частотных диапазонов действуют свои стандарты со своей степенью проработки. Наиболее общие их характеристики представлены в таблице.
|
Название диапазона |
Рабочая частота |
Стандарт |
Приложения |
|
Низкие частоты (LF) |
125-150 кГц |
ISO 14223 |
Применяются в системах контроля доступа, для идентификации животных, а также достаточно широко используются, например, в автомобильных иммобилайзерах |
|
Высокие частоты (HF) |
13.56 МГц |
ISO 14443 |
Применяются в системах контроля доступа, платежных системах, а также для идентификации товаров в складских системах и книг в библиотечных системах |
|
Сверхвысокие частоты (UHF) |
860-960 МГц |
U-CODE |
Областью применения являются системы логистики и учета движения транспорта. Отличительной особенность является повышенная дальность и высокая скорость чтения |
Какие бывают считыватели
Приборы для чтения и записи данных в метках(считыватели) можно разделить на
- Ручные - носимые на руках
- Мобильные - установленные на транспортных средствах
- Стационарные - установленные на неподвижных объектах
|
Ручные считыватели. Как правило, такие считыватели совмещены с терминалами сбора данных. Обладают меньшей дальностью действия (чтения и записи) поскольку ограничены мощностью источника питания. При наличии в терминале сбора данных беспроводной связи может быть постоянный обмен данными с учетной системой. Ручные считыватели способны также записывать данные в метку (например, информацию о произведенной операции). Мобильные считыватели. Поскольку такие считыватели имеют более мощный источник питания, то дальность и скорость чтения у них больше чем у ручных. При этом они также могут быть оснащены беспроводной связью, обеспечивая работу в режиме реального времени. |
|
|
|
|
|
Стационарные считыватели. Этот вид считывателей обеспечивают максимально возможные показатели по дальности и быстродействию. Они подключаются к системе по сети Ethernet. Эти считыватели могут работать с антеннами различных типов. |
|
Какие бывают антенны
Антенна является важнейшим элементом RFID - системы.
Все выпускаемые антенны можно классифицировать (в зависимости от частоты):
- По дальности действия (короткого, среднего и дальнего радиуса)
- По исполнению (настольные, стационарные и портальные)
- По направлению поляризации (левосторонняя, правосторонняя, двухсторонняя)
- По скорости работы (обычные, быстродействующие)
Только правильно подобранные и настроенные антенны могут обеспечить бесперебойную работу считывателя с метками, достигая максимально возможных результатов.
Где применяется эта технология
Сфера применения RFID-технологии постоянно расширяется. Основными областями применения технологии радиочастотной идентификации сегодня являются:
- Складское хозяйство
- Логистика и управление цепочками поставок от производителя к потребителю в режиме реального времени
- Идентификация движущихся объектов в реальном масштабе времени (учет автотранспорта, вагонов в движущихся железнодорожных составах)
- Идентификация автотранспортных средств на стоянках, парковках, автовокзалах
- Автоматизация идентификации на сборочных конвеерах в промышленном производстве
- Системы контроля доступа в помещениях и сооружениях
- Обеспечение пассажиров электронными билетами
- Экспресс-доставка посылок
- Обработка и доставка багажа на авиалиниях
- Автомобильные охранные системы
- Проверка транзакции платежных систем на достоверность
- Предотвращение подделки различных категорий товаров
- Маркировка (идентификация) имущества, документов, библиотечных материалов
- Автоматизированные автомобильные заправочные станции
- И др.
На складе с помощью RFID в реальном времени автоматически отслеживается перемещение товаров, существенно ускоряются основные процессы приемки и отгрузки, повышается производительность, надежность и прозрачность операций с одновременным снижением влияния человеческого фактора.
На производстве с помощью RFID производится учет движения полуфабрикатов и готовой продукции в реальном времени, контролируются технологические операции и качество получаемого продукта. Продукция получает своеобразный «электронный паспорт», что позволяет работать над ее качеством на новом уровне.
В индустрии потребительских товаров и розничной торговли RFID-системы отслеживают товар на всех этапах цепи поставки, от производителя до прилавка. Товар вовремя выставляется на полку, не залеживается на складе и отправляется в те магазины, где на него более высокий спрос.
В библиотеках с помощью этой технологии автоматически контролируется все движение книжного фонда. Для этого каждая единица книгофонда должна быть промаркирована и читатели должны получить электронные читательские билеты. Читатель зарегистрировавшись на входе выбирает необходимые ему книги и производит запись их к себе на электронный читательский билет. Незаписанные на читательский абонемент книги невозможно вынести из зала, т.к. считыватели на выходе следят за этим.
Кроме уже существующих способов применения RFID, которые будут совершенствоваться и далее, есть множество областей, готовых принять технологию. Ежедневно появляются сообщения о новых способах применения технологии.
