مقاله معرفی و کاربرد RFID ( قسمت اول )

چکیده : امروزه ضرورت شناسایی خودکار عناصر و جمع آوری داده مرتبط به آنان بدون نیاز به دخالت انسان جهت ورود اطلاعات در بسیاری از عرصه های صنعتی ، علمی ، خدماتی و اجتماعی احساس می شود . در پاسخ به این نیاز تاکنون فناوری های متعددی طراحی و پیاده سازی شده است.

معرفی RFID

به هر سیستمی که قادر به خواندن و تشخیص اطلاعات افراد یا کالاها باشد سیستم شناسایی یا Identification System گفته می‌شود. به مجموعه ای از  فناوری ها که از آنان برای شناسایی اشیاء ، انسان و حیوانات توسط ماشین استفاده می گردد ، شناسایی خودکار و یا به اختصار Auto ID  گفته می شود.  هدف اکثر سیستم­های شناسایی خودکار ، افزایش کارآیی ، کاهش خطاء ورود اطلاعات  و آزاد سازی زمان کارکنان برای انجام کارهای مهمتر نظیر سرویس دهی بهتر به مشتریان است. از جمله مهمترین محاسن این کاربرد کاهش سرقت یا دزدی و محاسبه سریعتر تعداد کالاهای موجود در انبار بدون نیاز و کمک به نیروهای انسانی است.

بطور کلّی شناسایی خودکار و نگهداری داده‌ها (AIDC) روشی است که طی آن تجهیزات سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری قادر به خواندن و تشخیص داده‌ها 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 در این مقال می‌باشند. یکی از جدیدترین مباحث مورد توجه دانشمندان جهت شناسایی افراد یا کالاها استفاده از سیستم شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی یا سیستم RFID می‌باشد. RFID که مخفف سه واژه Radio Frequency Identification است؛ امروزه توسط فروشگاه‌های زنجیره‌ای بزرگی چون «وال مارت» و «مک دونالد» و نیز سازمان‌های مهمی چون “وزارت دفاع ایالت متحده آمریکا استفاده شده و امتحان خود را به خوبی پس داده‌ است.

تاکنون فناوری­های مختلفی به منظور شناسایی خودکار طراحی و پیاده سازی شده است.  بارکد یا کدهای میله­ ای، کدهای چندبعدی، کارت­های هوشمند، تشخیص صدا، برخی فناوری­های بیومتریک، تشخیص نوری کاراکتر OCR (optical character recognition)  و فناوری زیست‌ سنجی و RFID  نمونه هایی در این زمینه می باشند .

RFID یک فناوری تائید شده از سال ۱۹۷۰ تا کنون است.در صورتی که بتوان تگ ها را با قیمت مناسب تری تولید کرد، استفاده از فناوری RFID می­تواند بسیاری از مسائل مرتبط با کدهای میله­ای را برطرف نماید. با توجه به این که امواج رادیویی قادر به حرکت در بین اکثر مواد غیرفلزی می باشند، امکان استفاده از فناوری RFID در حوزه های گسترده تری وجود دارد و کاربرد این تکنولوژی هنوز در حال توسعه است.

·         RFID با استفاده از ارتباطات مبتنی بر فرکانس­های رادیویی امکان شناسایی خودکار، ردیابی و مدیریت اشیاء، انسان و حیوانات را فراهم می­نماید. عملکرد RFID وابسته به دو دستگاه تگ و  تگخوان یا اصطلاحا Reader است که جهت برقراری ارتباط بین یکدیگر از امواج رادیویی استفاده می­نمایند.

·         به مجموعه ­ای از فناوری­ها که در آنان برای شناسایی خودکار افراد و اشیاء از امواج رادیویی استفاده می­گردد،RFID گفته می­شود.  از روش­های مختلفی برای شناسایی افراد و اشیاء استفاده می­شود. ذخیره شماره سریال منتسب به یک فرد و یا شی درون یک ریزتراشه که به یک آنتن متصل است، یکی از متداول­ترین روش های شناسایی خودکار است.

·         به تلفیق تراشه و آنتن ، تگ RFID و یا  فرستنده خودکار  RFID گفته می شود. تراشه به کمک آنتن تعبیه شده ، اطلاعات لازم جهت شناسایی آیتم مورد نظر را برای یک کدخوان ارسال می نماید . کدخوان امواج رادیویی برگردانده شده از تگ RFID را به اطلاعات دیجیتال تبدیل می نماید تا در ادامه ، امکان ارسال داده برای کامپیوتر و پردازش آن فراهم گردد.

·           RFID یک پلت فرم مهم جهت شناسایی اشیاء ، جمع آوری داده و مدیریت اشیاء را ارائه می­ نماید. پلت فرم فوق مشتمل بر مجموعه­ای از فناوری­ های حامل داده و محصولاتی است که به مبادله داده بین حامل و یک سیستم مدیریت اطلاعات از طریق یک لینک فرکانس رادیویی کمک می نماید.  تگ­های RFID با استفاده از یک فرکانس و بر اساس نیاز سیستم ( محدوده خواندن و محیط ) ، پیاده ­سازی می­گردند. تگ­ها به صورت فعال ( به همراه یک باطری ) و یا غیرفعال ( بدون باطری ) پیاده ­سازی می­شوند. تگ­های غیرفعال، توان لازم جهت انجام عملیات را از میدان تولید شده توسط کدخوان می­ گیرند.

·         کدخوان ( ریدر ) RFID، معمولاً به یک کامپیوتر متصل می شود و دارای نقشی مشابه با یک اسکنر کد میله ای است . مسئولیت برقراری ارتباط لازم بین سیستم اطلاعاتی و تگ های RFID برعهده کدخوان RFID است.

مقایسه RFID و بارکد ( یا کدمیله ای ):

تاکنون فناوری­های مختلفی به منظور شناسایی خودکار طراحی و پیاده سازی شده است.  بارکد یا کدهای میله­ای، کدهای چند بعدی، کارت­های هوشمند، تشخیص صدا، برخی فناوری­ های بیومتریک، تشخیص نوری کاراکتر OCR (optical character recognition)  و فناوری زیست‌سنجی و RFID  نمونه هایی در این زمینه می باشند .

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.مقایسه ارائه شده زیر مزایای RFID را نسبت به بارکد بیان می کند بارکد هم مزایایی  نسبت به RFID دارد که مهمترین آن هزینه اندک آن است. تکنولوژی RFID راه حل­ های زیادی دارد که نوار مغناطیسی و بارکدها به سادگی نمی‌توانند انجام دهند. به عنوان نمونه‌ای از این راهکارها می‌توان به روش «برچسب گذاری و ارسال» (slap and ship) اشاره کرد، که به معنای برچسب گذاری جعبه و کفه‌های بارگیری کالا (و نه برچسب گذاری تک تک کالاها) قبل از بارگیری کالا در تسهیلات عرضه کننده و ارسال آن به مراکز فروش است. سیستم RFID Tag بر اساس موادکاغذ و پلاستیک تولید می‌شود. فواید RFID Tag نسبت به بارکدها و نوارهای مغناطیسی عبارتند از:

·          نوع فناوری استفاده شده جهت خواندن کدها : یکی از مهمترین تفاوت های کد میله ای و RFID ، تبعیت کدهای میله ای از  فناوری موسوم به ” خط دید ” است . این بدان معنی است که یک دستگاه اسکنر لازم است کد میله ای را ببیند تا بتواند آن را بخواند . بنابراین لازم است برای خواندن یک کد میله ای ، کد مورد نظر در دید اسکنر قرار بگیرد. در مقابل ، شناسایی مبتنی بر  فرکانس رادیویی به “خط دید ”  نیاز ندارد. تا زمانی که تگ های RFID  در محدوده قابل قبول ریدر RFIDباشند ، امکان خواندن آنان وجود خواهد داشت .

·         عدم امکان پویش کدشناسایی در صورت بروز مشکل برای برچسب حاوی کد میله ای : در صورتی که برچسب حاوی کد میله ای خراب ، کثیف و یا پاره گردد ، امکان پویش کد میله ای وجود نخواهد داشت . این وضعیت در رابطه با تگ های RFID صدق نخواهد کرد.

·         فقدان اطلاعات تکمیلی  : کدهای میله ای استاندارد صرفا”  قادر به شناسایی محصول و تولید کننده آن می باشند و منحصر بفرد بودن کالا را تضمین نمی نمایند . به عنوان نمونه کد میله ای که بر روی یک ظرف شیر وجود دارد همانند سایر کدهای موجود بر روی سایر محصولات مشابه همان تولیدکننده  است . این کار ، شناسایی محصولی را که تاریخ مصرف آن به اتمام رسیده است را غیرممکن می سازد .

·         ماهیت خواندن کدها : امکان خواندن تعداد بسیار زیادی از تگ های RFID در یک زمان و بطور اتوماتیک وجود دارد. این در حالی است  که کدهای میله ای می بایست بطور دستی و یکی پس از دیگری پردازشگردند .

·         استفاده آسان و قابلیت اعتماد : در سیستم های مبتنی بر فناوری RFID ، امکان خواندن تگ ها از مسافت بیشتری وجود دارد .همچنین درصد بروز خطاء در زمان خواندن کد کمتر از کدهای میله ای است .

بنابراین مزیت RFID نسبت به بارکد به صورت خلاصه به شرح زیر است:

• اسکن و ذخیره شدن سریعتر داده‌ها بصورت همزمان.
• کاهش قابل ملاحظه در خطای تشخیص کد شناسای افراد ، اشیاء و حیوانات.
• سرعت بالا و کاهش زمان جستجو برای نیروهای انسانی.
• اسکن آسان تر با برد بیشتر ( بدون نیاز به دید مستقیم )
• خواندن اطلاعات کد شناسایی حتی در صورت مخدوش شدن.
• نبود نیاز به نیروی انسانی برای انجام کارهای ساده و پرحجم.
• افزایش کارآمدی
• کاهش خطای ناشی از ورود اطلاعات
• یکپارچه‌سازی و هماهنگ‌سازی جریان مواد، اطلاعات و وجوه مالی در بین چندین سازمان و در درون هر سازمان.

برچسب‌های هوشمند:

راهکار «برچسب گذاری و ارسال» به دو شکل قابل اجرا است:

روش اول: تعویض دستگاه چاپ بارکد با دستگاه برچسب گذاری هوشمند است که با استفاده از آن بتوان روی بسته کالا برچسبی را تعبیه کرد که درونش فرستنده RFID(تراهشه و آنتن) تعبیه شده‌است.

روش دوم: استفاده از برچسب‌های چسبنده RFIDاست که جدا از برچسب بارکد روی بسته کالا چسبانده شود و برای ذخیره اطلاعات در برچسب‌ها از یک دستگاه کدگذاری در کنار دستگاه چاپ بارکد معمولی استفاده شود.

طبقه بندی فرکانس های RFID به همراه کاربرد آن ها:

پایان قسمت اول مقاله معرفی RFID و انواع آن

مقاله معرفی RFID و انواع آن ( قسمت دوم )