RFID – описание, область применения технологии

Высокие технологии постоянно усовершенствуются, глубже внедряясь в привычную потребителю жизнедеятельность. Устройствам, поддерживающим обмен сведениями бесконтактным способом, уделяется пристальное внимание. Метки RFID считаются высокотехнологической разработкой для коммуникаций беспроводным методом, обладают широкими возможностями и огромным потенциалом использования. Главным вопросом при внедрении является правильный выбор меток, поэтому предлагаем подробным образом разобраться в инновационной технологии.

Что это такое?

Аббревиатура в дословной расшифровке означает «радиочастотную идентификацию».

RFID метки являются пассивными устройствами, активные чипы встречаются редко. Основное предназначение заключается в создании беспроводного высокочастотного соединения, обладающего ограниченным радиусом действия.

Зона, в которой принимается и считывается информация, варьируется от четырех сантиметров до полутора метров. Приборы синхронизируются мгновенно, принимая и пересылая сведения с высоким скоростным режимом, достигающим 424 Кб в секунду.

Как функционирует?

Метки RFID Writer базового уровня функционируют по одной схеме. Принцип заключается в сборе данных и оперативном отклике, напоминает функционирование NFC-модуля или штрихкода, широко применяемых при маркировке товаров.

Как только в память чипа запишутся уникальный номер и нужная информация, он становится подготовленным к использованию. Информация, находящаяся в чипе, распознается специальным устройством – RFID reader либо считывателем.

Действие происходит следующим образом:

1. метку, на которую записали информацию, крепят в нужном месте;
2. чип своей антенной улавливает электромагнитные колебания, излучаемые ридером;
3. если микрочип активный, то, используя внутреннюю энергию встроенного элемента питания, он посылает радиоволны, содержащие в себе информацию в зашифрованном виде. Чип, находящийся в пассивном состоянии (один из примеров – метка RFID EM4100), задействует энергию сканера, накапливает ее и после этого пересылает ответный сигнал;
4. считывающий элемент получает радиоволну, посланную чипом, трансформируя информацию в понятную и содержательную запись.

Достоинства метода

RFID система отличается определенными преимуществами, к которым относятся:

• возможность перезаписи, стирания и добавления сведений Современная технология обеспечивает неоднократное перезаписывание или дополнение метки. Для примера – сведения, записанные на штрихкод, изменениям не подвергаются;
• отсутствует необходимость попадания метки в фокус считывающего устройства. Чтобы получить информацию с тега, необязательно обеспечивать прямую видимость с ридером. Полноценная работа возможна через обертку, упаковочный материал или тару. Чтобы считать сведения, микрочипу достаточно оказаться на некоторое время в зоне взаимного действия. Чтобы считать данные с НФС или штрихкода, каждый из элементов должен располагаться в разрешенном радиусе и в пределах прямой видимости;
• по сравнению с 2D-кодом, tags RFID, с учетом их моделей, способны сохранять в памяти огромные объемы информации;
• пассивные чипы эксплуатируются без ограничений по срокам. Корпуса меток изготавливались непосредственно для использования в суровых условиях, отличаются прочностью и повреждаются редко. Штрихкод же такой защиты не имеет, испортить его легко, он утрачивает способность к работе от малейшего загрязнения или воздействия влажной среды;
• чип РФИД работает на большом удалении, с него легко списываются данные;
• оборудование обладает универсальным спектром действия, кроме простого хранения сведений;
• обеспечение безопасности. Уникальность номера, присвоенного идентификатору, гарантирует защищенность от подделок. Микроскопический тег шифрует передаваемую информацию, а пользователь получает возможность устанавливать пароль на функции записи или считывания.

Из чего состоит метка?

В состав метки входят три основных элемента:

1. микрочип, содержащий идентификационные данные. Его предназначение – обеспечить связь со считывателем;
2. антенна, улавливающая электромагнитные колебания от ридера, и трансформирующая их в ответный сигнал;
3. внешняя корпусная часть.

Для эффективной работы типовой технологии рассматриваемой системы должно обеспечиваться взаимное действие всех элементов.

Основу системы составляют три устройства базового типа:

1. RFID-метка – маленький чип, хранящий и пересылающий сведения;
2. RFID-ридер – считывает, записывает и при необходимости стирает информацию на чипе, работает автономно;
3. система учета – представлена специальной программой, накапливающей, сохраняющей и анализирующей собранные с чипов сведения. Основное предназначение – соединение элементов в единую цепь.

Как правило, с платой Arduino RFID используют модуль RFID MFRC 522, выполняющий функции считывателя. В комплект к модулю, функционирующему с платой Ардуино, прилагается пара меток – карта и брелок.

Разновидности RFID-меток

Основным критерием, по которому разделяют метки, считается тип питания:

• пассивный идентификатор – встроенный источник энергии отсутствует, ее запас метка пополняет от считывателя. Вариант наиболее распространенный, цена на него невысокая;
• активная метка – имеет встроенный аккумулятор, позволяющий самостоятельно пересылать идентификационные сведения;
• пассивная метка со встроенным элементом питания – передает сигнал после получения запроса, поступающего от радиопередатчика.

Любой из видов меток обладает доступностью для записи информации либо исключительно для чтения сохраняемых данных. Такая особенность определяется возможностями встроенного типа памяти:

• RW – для многократных записей и удалений сведений;
• WORM – разрешается записывать данные и считывать их неоднократно. Стирание информации на таком теге не представляется возможным;
• RO – сведения записываются в момент изготовления, изменять их не получится. Такими метками пользуются для маркировки товаров с целью их идентификации.

Еще один вариант классификации транспордеров – по частоте, на которой передаются сведения. Именно от этого показателя зависит удаленность, на которой происходит считывание метки:

• сверхчастотная – метка отличается максимальным радиусом действия, разрабатывалась с целью применения в складской деятельности;
• высокочастотная – недорогой и экологически неопасный элемент, используемый в логистике и системах платежей. Интегрируется в проездные билеты для городского транспорта;
• низкочастотная – таким тегом чипируют людей или животных, информация с них на больших расстояниях не считывается;
• транспордер ближнего действия – функционирует во влажной среде, передает сигналы даже через упаковочный материал, имеющий металлические вставки.

Показатели мощности тега и считывающего сканера идентичны, но иногда метка излучает более низкий сигнал.

Все существующие системы РФИД разделяют на три вида, зависящие от применяемой метки и передатчика радиоволн:

• PRAT – используется активная метка и пассивный приемник данных. Рабочий радиус – до шестисот метров;
• ARPT – противоположный вариант. Считыватель посылает сигнал и получает необходимые сведения с пассивной метки;
• ARAT – передатчик находится в активном режиме постоянно, применяется любая метка.

Типы считывателей

Выделяют два типа устройств, принимающих и записывающих сведения на транспордер:

1. мобильное устройство – как правило, постоянной связи с компьютером либо хранилищем облачного типа не имеет, все сведения скапливаются в памяти и копируются на диск в момент подключения к ПК. Дальность действия небольшая. В ряде случаев возможно не только получение, но и запись сведений;
2. оборудование стационарного типа – модель более мощная и быстродействующая. Устанавливается на стенах терминалов, погрузочной технике, столешницах, работает с разными антеннами. Возможно подключение к программируемому контроллеру, компьютеру, системе управления, установленной на предприятии.

С учетом производственных заданий считыватели монтируют на одну или несколько антенн (до четырех, с использованием кабеля).

Для чего нужен РФИД-чип?

Приемное устройство, собирающее информацию, работает на одной или нескольких частотах. Вторая версия обойдется немного дороже, но отличается своими достоинствами:

• объекты идентифицируются при помощи высокочастотных либо сверхчастотных радиосигналов;
• данные записываются низкочастотным сигналом, защищающим пересылаемую информацию от несанкционированного вмешательства.

Основное предназначение радиопередатчика заключается в решении следующих задач:

• получать и исполнять команды от системы управления;
• обнаруживать транспордеры в определенном радиусе, предотвращая пересечения сигналов;
• получать ответы с тегов, пересылать потребителю полученную информацию;
• фиксировать сведения на радиочастотные идентифицирующие элементы;
• исполнять дополнительные команды.

О RFID-картах

Сегодня они набирают популярность, делясь на активные и пассивные элементы. Используются в системах, контролирующих доступ и учитывающих продолжительность рабочего времени, выпускаются и в виде дисконтных и платежных карточек.

Активная Card RFID считывается с удаления до двухсот метров, оснащается встроенным элементом питания. Карта пассивного типа функционирует на разных частотах, отличается размерами, оснащается чипом РФИД, записывающим и сохраняющим сведения. Кроме микрочипа, в карту интегрируется антенна, пересылающая на считыватель сигналы. Выпускаются также браслеты и брелоки RFID.

Изготавливается бесконтактная карточка из пластикового материала, между слоями которого запекается микрочип.

Карты обладают разными стандартами RFID – MIFARE (+) и CIPURSE.

Для продления эксплуатационного периода не рекомендуется сгибать карточки, использовать для их чистки моющие средства, допускать контактирование с растворителями органической группы, нагревать до температурного режима, превышающего восемьдесят градусов, наносить повреждения механического характера, хранить возле твердых и металлических предметов.

Область применения

Приемлемая стоимость, легкость в применении и большой радиус считывания информации дали возможность меткам RFID обосноваться в бытовых вопросах жизнедеятельности, производстве и бизнесе. Такие теги встречаются везде.

Идентификация текстильной продукции

Компактность и гибкость меток являются идеальным решением для интегрирования их в текстильные товары. Они позволяют упростить многочисленные процессы торговой сферы:

• учет и инвентаризацию;
• статистический сбор информации для последующего ее анализа;
• идентифицирование изделий в Госреестре;
• организация противоборства хищениям и поставкам контрафактных изделий.

Индивидуальная метка RFID Atmega сканируется кассиром в момент реализации товара. Сведения о проданном изделии пересылаются в магазинную базу в автоматическом режиме, передаются органу, осуществляющему контроль, что помогает избегать лишних действий на производстве.

Оплата проезда в транспорте

Бесконтактная карточка после внедрения в нее радиометки представляет собой продукт, выполняющий оплату за проезд в городском транспорте. Она улучшает процесс поступления платежей, сокращает издержки фирм, выполняющих перевозки, повышает результативность их деятельности.

Перемещения грузов

С помощью подобных программаторов не только осуществляется контроль за складскими остатками, но и прослеживаются передвижения грузов. Современная RFID Protection удобна при погрузке и получении товаров, контроле за движением транспорта, перевозящего товары. В памяти тега сохраняются сведения о маршруте, техсостоянии и т. п.

Отслеживание производства продукции

Большие комбинаты используют недорогие метки RFID Unf для осуществления контроля за перемещением исходного сырья либо готовых изделий в реальном времени. Такая мера усиливает безопасность, снижает издержки, совершенствует контроль соблюдения технологических требований.

В библиотеке

С помощью меток ускоряются процессы выдачи и возврата книг, обеспечивается безопасность. Если снабдить такими дубликаторами всю литературу библиотечного фонда, то вынос ее без соответствующего оформления станет невозможен.

Сравнение со штрихкодами

Графические шифры создают в момент изготовления и упаковки изделия. Нанесение выполняется принтером, печатающим коды, в отличие от меток RFID, в формате 1C. В последующем указанная в кодах информация изменениям не подвергается. А вот метки устроены таким образом, что позволяют стирать и перезаписывать сведения.

Конструктивно радиочастотный сканер устроен так, что позволяет получить и обработать данные одновременно с нескольких меток, увеличивая скоростной режим обработки объемных сведений.

RFID chip записывает и сохраняет не только данные об изготовителе, но и информацию, необходимую при продаже либо использовании товара.

В отличие от штрихкода, метка представляет собой своеобразный замок, защищающий находящиеся в нем данные, внесенные копиром, от случайного повреждения.

Основные конструкции меток

Ими определяют основной спектр применения метки RFID App, а встроенный в нее чип – функциональные возможности.

Форма монетки или диска

Распространенный вариант из пластика, диаметр которого не превышает десяти сантиметров. В центре метки устраивается отверстие для крепежа. Главное достоинство – функционирование в широком температурном диапазоне. Кроме пластика, в качестве исходного сырья используют полистирол и эпоксидную смолу.

В виде колбы

Такие теги на RFID platform выпускают из стеклянного и пластикового сырья. Форма напоминает продолговатую трубку размерами от 1.2 до 3.2 см, внутри которой имеется плата с электронными микросхемами и развязывающий конденсатор, компенсирующий колебания напряжения. Используются при идентификации животных и людей.

При определенных условиях метки RFID с пометкой metal, формой напоминающие колбу, встраиваются в объект из металла.

Прямоугольник из пластмассы

При изготовлении используются элементы с высокой устойчивостью к воздействиям механического характера. Метка отличается большим радиусом действия.

В форме часов

Первый раз такую конструкцию использовали в 90-е годы в качестве пропуска на трассы для катания на горных лыжах. Через некоторое время метки RFID получили широкое применение, охватив все известные СКУД (системы контроля и управления доступом). Подобные чипы RFID в шутливой форме называют «вездеходами».

Брелок

Зачастую теги выполняются в форме брелоков для ключей, открывающих двери в офис либо в дом. С целью их лучшей сохранности используют кольцо, чехол либо кошелек.

Пластиковые карточки

Форма кредиток и телефонных карточек известна каждому потребителю – прямоугольник небольшой толщины.

От формы метки RFID и ее функциональных возможностей зависит окончательная стоимость тега. Уточнить конкретные цены можно на официальном сайте RFID.

Заключение

Инновационное решение позволило автоматизировать многочисленные процессы, начиная от открытия шлагбаума на парковку и дверного домофона до контроля подлинности больших партий товаров. Такая схема позволила снизить расходы, связанные с обеспечением безопасности и проведения аналитики, ускорила обработку информации, повысила эффективность сферы бизнеса.

Отдельно следует сказать о компании Tag Master, изготавливающей и реализующей метки RFID, используемые при решении задач в дорожном движении.