Системы на основе радиочастотных RFID-меток
Сокращение РФИД образовано от английского словосочетания Radio Frequency Identification, что в переводе означает “радиочастотная идентификация”.
В основе системы лежит радиочастотная передача и запись информации. То есть, радиоволновым методом все необходимые данные записываются на чип, там сохраняются и при помощи специального устройства для сбора информации считываются с него.
Простейшая RFID-система состоит из двух элементов — самой метки и радиопередатчика, который ее активирует.
Из чего состоит и как работает RFID-метка
Чтобы понять принцип работы RFID-метки, необходимо разобраться в ее устройстве. Каждый идентификатор состоит из нескольких основных элементов:
-Чип: необходим для хранения информации и связи метки со считывающим оборудованием.
-Антенна: с ее помощью данные с идентификатора передаются на считывающее устройство.
-Оболочка: она защищает антенну и чип от воздействия внешней среды.
-Корпус: он нужен для крепления метки к товарам или другим объектам, перемещение которых необходимо контролировать.
Чтобы распознать информацию, хранящуюся на транспондере, принимающее устройство отправляет на него сигнал. Тег ответит собственным радиочастотным излучением, в котором и будут зашифрованы все необходимые для идентификации сведения. На картинке наглядно представлена схема работы RFID-метки.
Подобная конструкция и принцип действия актуальны для всех видов идентификаторов, вне зависимости от способа питания, назначения и типа используемой памяти.
Виды RFID-меток
Первый критерий, по которому делятся все радиочастотные метки — это тип питания:
-Пассивные идентификаторы — у них нет встроенного источника питания. Необходимую для работы энергию они получают от считывающего оборудования. Являются наиболее дешевым, а следовательно, самым распространенным вариантом.
-Активные RFID-метки — оснащены встроенной аккумуляторной батареей, благодаря которой с установленной периодичностью самостоятельно передают идентифицирующую информацию.
-Пассивные метки с встроенной батареей — передача сигнала с такого идентификатора активируется при запросе, который поступает от радиопередатчика.
Каждый из видов RFID-меток может быть доступен для записи сведений или только для чтения сохраненных данных. Это зависит от типа установленной памяти:
-RW — позволяет многократно записывать и стирать идентифицирующую информацию.
-WORM — после покупки на них можно записать необходимую информацию и многократно ее считывать. Стереть сведения с таких тегов нельзя.
-RO — информация на транспондеры записывается только один раз при изготовлении. Стереть часть данных или добавить дополнительные сведения нельзя. Именно такие метки используются для идентификации товаров.
Также транспондеры классифицируются по частоте, на которой они передают закодированную в них информацию. От этого зависит дальность считывания RFID-метки:
-сверхчастотные (860—960 МГц) — метки с наибольшей дальностью действия, изначально разрабатывались для удобной организации складского хозяйства;
-высокочастотные теги (13,56 МГц) — недорогие и экологически безопасные метки, используются в логистике и платежных системах, устанавливаются в карты для оплаты проезда в автобусах, метро и другом общественном транспорте и т.п.;
-низкочастотные (125—164 кГц) — подобные теги обычно применяются для чипирования животных и людей, не позволяют считывать информацию на большом расстоянии;
-транспондеры ближнего действия (UNF) — в отличие от остальных меток работают в условиях повышенной влажности, а также (за счет магнитного поля антенны) передают сигнал даже при наличии металлических частей в упаковке продукции.
Мощность тега и считывателя обычно идентичны, но в некоторых случаях метка может излучать сигнал на несколько порядков ниже, чем передает считывающее устройство.
Типы систем
Существующие RFID-системы делятся на несколько видов, в зависимости от используемой метки и радиопередатчика:
-PRAT — здесь используется активный транспондер и пассивный приемник информации, дальность работы системы может достигать 600 м.
-ARPT— противоположность предыдущему типу: активное устройство для получения данных передает сигнал и принимает ответ от пассивного тега.
-ARAT — передатчик в такой системе всегда активен, транспондер же может быть как активным, так и пассивным со встроенным аккумулятором.
Для взаимодействия метки и считывателя, сам тег должен попасть в электромагнитное поле, созданное антенной оборудования, принимающего информацию.
Виды считывателей
Устройства, которые принимают и записывают информацию на транспондеры, делятся на два типа:
Мобильные устройства — обычно не имеют постоянной связи с ПК или облачным хранилищем, поэтому всю полученную информацию накапливают в памяти и при подключении к компьютеру копируют ее на жесткий диск. Обладают небольшой дальностью действия. В некоторых случаях также, как и стационарные считыватели, могут не только получать, но и записывать информацию.
Стационарное оборудование — наиболее мощные и быстродействующие модели. Устанавливаются на столешницах, стенах или складских транспортных средствах (погрузчиках и т. п.), могут работать с антеннами различных типов. Подключаются к программируемым контроллерам, персональным компьютерам, интегрируются с установленной на предприятии системой управления.
В зависимости от производственных задач устанавливают считыватели с одной или несколькими антеннами (преимущественно до четырех). Антенный блок может монтироваться в одном корпусе со считывающим устройством или располагаться отдельно. Во втором случае для коммутации устройств используется кабель.
Для чего нужны считыватели
Приемники для сбора информации могут работать как в одном частотном диапазоне, так и в нескольких. Второй вариант стоит несколько дороже, но он имеет ряд преимуществ:
-для идентификации объектов используется сверхчастотный или высокочастотный сигнал;
-для записи данных — низкочастотный, который позволяет защитить передаваемые данные от несанкционированного перехвата.
Вне зависимости от используемой частоты, основные задачи радиопередатчиков обычно следующие:
-Получение и выполнение команд от управляющей системы (ПО компьютера или ноутбука, контроллеры).
-Нахождение транспондеров в пределах установленного радиуса и предотвращение пересечения сигналов.
-Получение ответов от тегов и передача пользователю полученных данных.
-Запись информации на радиочастотные идентификаторы.
-Выполнение дополнительных команд (к примеру, деактивация метки).
Также оборудование для считывания данных может записывать и получать с тегов дополнительные сведения, такие как показания датчиков или светодиодная визуализация при активации.
РФИД-метки: конструкции идентификаторов
Вне зависимости от того, активные или пассивные RFID-метки используются, их внешний вид зависит лишь от области применения:
-Метки в виде брелоков. Обычно их используют для доступа в производственные помещения или офисные здания, значительно реже — для частной недвижимости.
-Теги круглой формы. Размер устройства — от 3—5 мм до 8—10 см. Благодаря корпусу из эпоксидной смолы, полистирола или АBС-пластика имеют минимальный диапазон рабочих температур -40 — +90°C.
-Прямоугольные пластиковые транспондеры. В этих моделях применяется достаточно прочный корпус, который может защитить «начинку» от механических повреждений, в том числе и от падения с высоты.
-Колбы. Изготавливаются из стекла и пластика. В основном применяются для идентификации людей, домашних и диких животных. Также могут устанавливаться в объекты, изготовленные из металла.
-Бесконтактные пластиковые карты. Сюда относятся всем известные кредитные и дебетовые карты, а также бесконтактные многоразовые проездные. Корпус тегов в этом случае изготавливается из нескольких слоев ПВХ-пленки.
-Самоклеящиеся этикетки. Толщина таких транспондеров начинается от 0,1 мм. Корпус изготавливается из плотной бумаги или тонкого пластика. На поверхности такой этикетки может находится штрихкод или другая важная информация. На фото один из вариантов реализации таких RFID-меток.
Также транспондеры изготавливаются в виде браслетов и используются для контроля допуска на закрытые территории.
Где применяются RFID-метки
Невысокая стоимость, простота использования и большая дальность считывания позволили RFID-меткам занять место не только в бытовой жизни, но и во многих сферах бизнеса. Сейчас подобные теги можно встретить буквально везде.
Маркировка одежды и других товаров
Компактные и гибкие метки идеально подходят для идентификации текстильной продукции. Благодаря им можно упростить многие процессы в сфере торговли:
товароучет;
сбор статистических данных для анализа;
проверка остатков на складе и на полках в магазине;
идентификация продукции в государственном реестре;
борьба с кражами и поставками контрафакта.
Индивидуальную метку оператор сканирует на кассе при реализации товара. Информация о продаже автоматически передается в общую базу магазина и в контролирующие органы, что позволяет избежать большого количества дополнительной работы.
Проезд в общественном транспорте
Бесконтактные карты со встроенными радиометками — это удобное средство для электронной оплаты проезда. Они позволяют улучшить организацию получения платежей, сократить издержки транспортных компаний и повысить эффективность их работы. В настоящее время в России бесконтактные карты широко применяют при оплате проезда в метро.
Логистика
Транспондеры позволяют не только контролировать остатки на складе, но и отслеживать перемещения грузов. Современные RFID-системы удобно использовать при отгрузке и приемке товаров, а также для контроля за перемещением транспортных средств, доставляющих продукцию (в памяти метки можно сохранять данные о маршруте ТС, его техническом состоянии и пр.).
Производство
На больших комбинатах с помощью тегов можно отслеживать движение сырья (полуфабрикатов) или готовой продукции в режиме реального времени. Это позволяет усилить меры безопасности, снизить издержки и усовершенствовать контроль за соблюдением технологических требований.
Библиотечное дело
Теги ускоряют выдачу и возврат книг, а также позволяют обеспечить безопасность. Если промаркировать всю литературу в библиотечном фонде, то без записи в электронном читательском билете о выдаче того или иного экземпляра, его невозможно будет вынести из библиотеки.
Преимущества радиочастотных идентификаторов перед штрихкодами
Графический идентификатор создается на стадии производства и упаковки продукции и в дальнейшем не позволяет изменить напечатанные данные. Благодаря устройству некоторых моделей RFID-меток, информацию на них можно перезаписывать или дополнять.
Конструкция радиочастотных идентификаторов позволяет считывающему оборудованию одновременно получать и анализировать сведения с нескольких источников, что в разы увеличивает скорость обработки большого объема информации.
Теги позволяют записывать и хранить не только данные о производителе, но и все сведения, которые могут потребоваться при реализации или эксплуатации изделия. Также, в отличие от штрихкодов, информация на метке не повредится при незначительном механическом воздействии (трение, загрязнение, царапины и пр.).
Достаточно метки.
