دانلود مقاله آشنایی نسبی راجع به فن آوری RFID

اهداف:
در این مقاله سعی شده خواننده,آشنایی نسبی راجع به فن آوری RFID یا رادیو شناسا کسب کند.

در ابتدا به معرفی سیستمهای شناسایی پرداخته و سپس تاریخچه ی RFID ,نحوه ی عملکرد این تکنولوژی, وهمچنین کاربردهای آن در علوم مختلف بیان شده است.
مقدمه:
لحظات بسیار مهیج و به یادماندنی است زیرا در عصری زندگی می کنیم که اساس آن بر پویایی و پیشرفت بنا شده است سامانه های موثر دیروز به سختی به نیاز های امروز ما پاسخ می دهند و فناوری های نوین امروزی کارهای دشوار دیروز را بدل به فرآیندهای چند ثانیه ای کرده اند، هر مدیر با بصیرت و دوراندیش امروزی همواره درصدد بهبود فرآیندهای سازمان خود و افزایش مستمر کارآیی سازمان خویش است.
یک فناوری جدید موسوم به RFID نویدبخش دگرگونی در شیوه کسب و کار، خرید و حتی زندگی کردن ماست، ولی آیا آن فقط هیاهوی رسانه ای است یا یک واقعیت.
این موارد را تصور کنید:
* چرخ دستی خریدتان کند جلو می رود، ولی هیچ صفی پشت میز صندوق دار نیست و خواندن بارکدهای روی اقلام انتخابی شما فقط چند ثانیه طول می کشد.
* فروش پوشاکی تازه، خیره کننده است .

به جای آن که هفته ها منتظر رسیدن محموله تازه بمانید، مدیر لجستیک فروشگاه تان ظرف چند ثانیه می فهمد که کدام انبار در مسیر تایلند و انگلیس آن لباس را در سایز و رنگ دلخواه دارد و آن را از طریق زنجیره توزیع به سرعت دریافت می کند.
* یک ماشین پیچیده حاضر به کار نیست، چون کارگر را بررسی کرده و دیده که او لباس محافظ مناسب بر تن دارد، ولی دوره آموزشی لازم برای کار با این ماشین را نگذرانده است.
* هر ثانیه حیاتی است .

پرستار سراسیمه به دنبال دستگاه حیات بخش قلب و ریه می گردد و آن را بلافاصله می یابد، زیرا دستگاه مکان دقیق خود را اعلام می کند.
* یک سارق، پنج بسته تیغ ریش تراشی گران قیمت را دور از چشم همه در جیب می گذارد، ولی قفسه هوشمند می داند که تعدادی غیرعادی تیغ برداشته شده و برای همین به ماموران اطلاع می دهد.
حال برای شروع به معرفی سیستم های شناسایی می پردازیم.
سیستم شناسایی چیست؟

اصولاً به هر سیستمی که قادر به خواندن و تشخیص اطلاعات افراد یا کالاهاباشد سیستم شناسایی یا Identification System گفته میشود.
بطور کلی شناسایی خودکار و نگهداری داده ها (AIDC) روشی است که طی آن تجهیزات خواه سخت افزای یا نرم افزاری قادر به خواندن و تشخیص داده ها بدون کمک گرفتن از یک فرد هستند.
بارکدها، کدهای دو بعدی، سیستم های انگشت نگاری ، سیستم
شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی، سیستم شناسایی با
استفاده از قرنیه چشم و صدا و ...

از جمله این راهکارها در این راستامیباشند.

یکی از جدید ترین مباحث مورد توجه دانشمندان جهت
شناسایی افراد یا کالاها استفاده از سیستم شناسایی با استفاده از
فرکانس رادیویی یا RFID میباشد.

تاریخچه:
فناوری‌های مشابه از قبیل IFF به‌عنوان سیستم پاسخ‌گوی خودکار توسط آلمانها در سال 1939 اختراع و در جنگ جهانی دوم جهت شناسایی هواپیماهای خودی و هواپیماهای دشمن مخصوصا در شب که دید چشمی محدود است مورد استفاده قرار گرفت.

هواپیماهای خودی امواجی برای مرکزشناسایی ارسال می کردند که این اطمینان را به مرکز می داد که هواپیمای دشمن نیستند و به همین دلیل پدافند هوایی در مورد آنها متوقف می شد.

شاید بتوان گفت این فناوری از اولین کاربردهای امواج رادیویی بوده است.
در سال 1946، León Theremin یک وسیله جاسوسی برای شوروی سابق برای مخابره صوتی اختراع کرد.

این وسیله امکان مخابره بین دووسیله رادیویی توسط امواج رادیویی را بر قرار می ساخت فرستنده ای، خبری را مخابره می کرد و امواج دریافت شده ، گیرنده ای را که دارای صفحه دیافراگمی بود به لرزه در می آورد.

این فناوری را به عنوان پدر فناوری RFID می دانند.

نقطه عطف در تاریخچه فناوری RFID مقاله ای با نام “Communication by Means of Reflected Power” بود که Harry
Stockmanآن را در اکتبر 1948 منتشر نمود و در آن پیشگویی کرد که: «قبل از حل هر مشکلی در عرصه علم، باید تحقیقات و توسعه علمی در زمینه ارتباطات توسط نیروهای انعکاسی متمرکز شود و قبل از هر چیز زمینه های مفید کاربرد آن مورد کاوش قرار گیرد.» این مقاله اهمیت کاربرد امواج رادیویی را بیشتر از پیش روشن ساخت و پیشرفت در آینده را منوط به استفاده از این فناوری ها دانست.
ماریو کاردولو رسماً به عنوان اولین مبدع تکنولوژی RFID شناخته می‌شود.

در سال 1971 در اداره بنادر نیویورک یک گیرنده و فرستنده رادیویی غیرفعال همراه با حافظه مربوطه ارائه شد که بخش داخلی غیرفعال بوده و انرژی خود را از سیگنال‌ها دریافت می‌کرد.

این سیستم برپایه یک گیرنده با حافظه 16 بیت عمل می‌کرد و صدا تولید می‌کرد.

اختراع اولیه کاردولو نیازهای کاربردی در حوزه RF را پوشش می‌داد و توان انتقال صدا و نور را در حد متوسطی داشت.
طرح تجاری استفاده از این تکنولوژی برای سرمایه‌گذاران در سال 1969 در زمینه امور حمل و نقل و ترابری (شناسایی خودروها، سیستم خودکار شناسایی،‌ آشکارساز الکترونیکی،‌ مسیریابی خودروها،‌ کنترل عملکرد خودرو) ، سیستم‌های بانکی (کارتهای اعتباری)، سیستم‌های امنیتی (شناسایی کارکنان و افراد، ‌گیت‌های ورودی خودکار)،‌ سیستم‌های نظارتی و نیز علم پزشکی (شناسایی بیماران، حفظ و نگهداری تاریخچه بیمار)‌ ارائه شد.

RFID چیست؟
سیستم RFID به‌عنوان یک سامانه ی شناسایی خودکار و براساس ذخیره سازی دیتا و بازیابی آن با استفاده از تجهیزات، تگ‌ها و فرستنده‌ها و گیرنده‌های رادیویی عمل می کند.
RFID یاRadio Frequency Identification (شناسایی هویت با استفاده از امواج رادیویی) شیوه ایست که برای تشخیص هویت اتوماتیک استفاده می شود .

در این روش تگ یا برچسبهای کوچکی بر روی اجناس ، قطعات و یا حتی انسانها چسبانده می شود که در هنگام عبور از نواحی خاصی که ابزارهای لازم نصب شده است آی دی یا همان شماره منحصربفرد شناسایی از طریق همان برچسب تولید شده و توسط ابزار رادیویی نصب شده دریافت و پروسه ها لازم انجام شده و مجوزهای مورد نظر صادر میگردد
RFID یاRadio Frequency Identification (شناسایی هویت با استفاده از امواج رادیویی) شیوه ایست که برای تشخیص هویت اتوماتیک استفاده می شود .

در این روش تگ یا برچسبهای کوچکی بر روی اجناس ، قطعات و یا حتی انسانها چسبانده می شود که در هنگام عبور از نواحی خاصی که ابزارهای لازم نصب شده است آی دی یا همان شماره منحصربفرد شناسایی از طریق همان برچسب تولید شده و توسط ابزار رادیویی نصب شده دریافت و پروسه ها لازم انجام شده و مجوزهای مورد نظر صادر میگردد.

کتابخانه های مخزن باز، فروشگاههای پوشاک ، سوپر مارکتها ، کارتهای اعتباری ، پاسپورت و کارتهای شناسایی ، زندانها و کارخانه ها بیشترین مصارف این ابزار را شامل می شوند اما کاربرد این شیوه شناسایی بسیار وسیع می باشد.شما هم شاید متوجه برچسبهای نوارهای فلزی تودرتو که بر روی اجناس برخی فروشگاهها و یا کتابهای کتابخانه داشکده تان چسبیده اند شده اید.

این برچسبها همان RFID‌ها هستند.

که به هر چیزی یک هویت رادیویی منحصربفرد می دهد.

تصور کنید که وارد یک فروشگاه زنجیره ای شده اید و اقلام مورد نیاز خود را داخل چرخ دستی قرارداده اید.

صندوق دار با استفاده از بار کد میبایستی که تک تک اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن را توسط بارکد خوان (Barcode Reader) یکی یکی به داخل رایانه وارد کند تا فاکتور اقلام انتخابی شما صادر گردد.

بسیاری از اوقات بدلیل آنکه تعداد کالاهای خریداری شده بسیار زیاد میباشند؛ صفهای طولانی ای در فروشگاه های زنجیره ای تشکیل میشود.تازه ، گاهی اوقات نیز مخدوش شدن علائم بار کد، از خواندن اطلاعات جلوگیری میکند ، که این خود موجب مشکلات بیشتری میشود.با این فن آوری جدید یعنی RFID شما سبد کالای خود را برمیدارید و بدون اینکه مجبور به ایستادن در صفهای طولانی شوید و یا حتی بدون اینکه مجبور باشید اقلام خریداری شده را به صندوقدار یا نگهبان نشان دهید، از در خارج میشوید.

چرا؟

چون برچسب روی کالا دیگر بارکد (Barcode) نیست بلکه از نوعRFID میباشد و خودش با فرستان علائم رادیویی کلیه اطلاعات جاری خود از قبیل تعداد، قیمت، وزن، ...

را به کامپیوترهای موجود در درهای خروجی مخابره میکند.

به طور کلی RFID سامانه ی شناسایی بی سیمی است که قادر به تبادل داده ها بوسیله برقراری اطلاعات بین یک Tag که به یک کالا ، شئ یا ..

متصل شده است و یک بازخوان (Reader) می باشد.

امروزه توسط فروشگاه های زنجیره ای 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 .

تجهیزات مورد نیاز: فن آوری RFID از تجهیزات ذیل جهت پیاده سازی بهینه خود کمک میگیرد: 1.انواع برچسب Tag 2.انواع خواننده بر چسب Reader 3.

انواع نویسنده اطلاعات Printer 4.

آنتن- تقویت کننده سیگنال 5.نرم افزار مدیریت اطلاعات 6.بانک اطلاعاتی، ساختار شبکه اطلاعاتی تگ (Tag) چیست؟

Tag ها یا برچسبها وسیله شناسایی متصل شده به کالا، شئ و یا فردی هستند که ما میخواهیم آنرا شناسایی کنیم.

این برچسبها ((tag غالباً شامل دو قطعه الکترونیکی بسیار کوچک و نازک می باشند.

قطعه اصلی (chip)که وظیفه ذخیره سازی و تولید سیگنال شماره شناسایی را به عهده دارد و آنتن که دریافت و ارسال سیگنالهای مورد نیاز چیپ اصلی را انجام می دهد.

چیپ مرکزی که یک مدار مجتمع سیلیکونی است شامل یک حافظه ROM کوچک چندصد بیتی است و سیگنالهایی را که از آنتن دریافت می کند با ارسال شماره شناسایی از طریق همان آنتن پاسخ میگوید.

آنتن نیز غالبا یک ترک مسی پیچ در پیچ حلزونی است که متناسب با فرکانس کاری مجموعه تجهیزات رادیویی نصب شده طراحی میشود.

Tag حاوی اطلاعاتی از جسم است که شناسایی منحصر به فرد آن را ممکن می سازد.

اطلاعات تگ ها با استفاده از قرائتگر و بدون نیاز به تماس مستقیم ، تنها از طریق امواج رادیویی، خوانده می شود.

بسته به نوع تکنولوژی به کار رفته این فاصله می تواند از چند سانتیمتر تا ده ها متر متغییر باشد.

اطلاعات جهت پردازش به سیستم مرکزی ارسال می شود و انجام عملیات بر روی داده های خام و ارائه گزارشهای مورد نیاز در هر بخش با استفاده از نرم افزار های مخصوص هر کاربرد میسر می شود.

اما اینکه هر یک از کالاها دارای اشکال و ظواهر گوناگون و نیز دارای محیطهای فیزیکی گوناگونی است، این ضرورت را ایجاب میکند تا Tag ها را با توجه به ویژگیهای فیزیکی (ظاهریشان) دسته بندی کنیم.بطور کلی بعضی از ویژگیهای ظاهری Tagها بصورت زیر میباشد: الف Tag (هایی 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.

ب Tag (هایی که شبیه کارتهای اعتباری هستند ومعمولاً به آنها کارتهای هوشمند بدون تمـاس (Contact less Smart Cards) گفته میشود.

ج Tag (هایی که بصورت لایه های کاغذی بر روی برچسب ساخته میشوند که به آنها برچسب های هوشمند (Smart Labels) گفته میشود.

د Tag (هایی که در محیطهای قابل فرسایش (مثلاً آب یا مایع) به خوبی کار میکنند.

اینگونه Tag ها در کپسولهای شیشه ای قرار دارند.هTag (های کوچک که در داخل اشیاء عمومی مثل لباس، ساعت، دستبند و ....

کارگذاشته میشود.

در صورتیکه بخواهیم Tag ها را با در نظر گرفتن منبع انرژی تامین کننده شان دسته بندی کنیم به 4 دسته اصلی تقسیم بندی می شوند: 1.Tagهای غیر فعال ((Passive Tags: که انرژی و برق مورد نیاز خود را از Reader ها بوسیله یکسری از روش های تراگسیل بدست می آورند.

2.Tagهای فعال: (Active Tags) که انرژی مورد نیازشان توسط یک باطری داخلی تامین می شود و جهت برقراری ارتباط دارای یک پردازنده،یک حافظه و حسگرمی باشند.

3.Tagهایی نیمه غیر فعال ( (Semi-Passive Tags که علاوه بر استفاده از باطری داخلی شان، میتوانند از انرژی منتقل شده توسط Readerها نیزبهره مند شوند.

4.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.

اطلاعات به شکل EPC بر روی تگ ها ذخیره می شود.

EPC چیست؟

شماره شناسایی منحصربفردی است که به واسطه آن میتوان اطلاعات منحصر به فرد هر قلم کالا را بدست آورد .

این کد قابل انطباق با سایر سیستمهای شماره گذاری از جمله بارکد است .

این سیستم حجم عظیمی دارد بطوریکه برآورد میشود اگر بخواهند روی تک تک دانه های برنج محصول کل دنیا برچسب RFID بچسبانند سریالهای EPC گنجایش یک چنین ظرفیتی را َدارد و هیچ دو دانه برنجی را نمی توان با سریال مشابه پیدا کرد.

Reader چیست؟

Reader ها وسایل الکترونیکی هستند که حضور Tag ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آنها را بازیابی میکنند.

سه دسته عمده Reader ها