RFID-маркировка использует небольшие устройства радиочастотной идентификации для отслеживания и идентификации объектов. Система RFID-маркировки включает в себя сам тег, также известный как транспондер ; сканирующая антенна и приемник, часто объединенные в один считыватель, также известный как запросчик; и приложение хост-системы для сбора, обработки и передачи данных.
Такие системы обычно используются для отслеживания и управления товарами, животными и людьми.
История RFID-меток
RFID может быть прослежен с первых дней радио и позже изобретения радио обнаружения и определения местоположения ( радар ) в 1935 году сэром Робертом Уотсон-Ваттом. Использование радиоволн для обнаружения самолетов противника восходит ко Второй мировой войне. Технология RFID, признанная сегодня, появилась в 1940-х и 1950-х годах, а применения, выходящие за рамки военного применения, начались в 1960-х. Чарльз Уолтон зарегистрирован как первый обладатель патента RFID на его дизайн портативного радиочастотного идентификатора 1973 года, патент на который был выдан в 1983 году. Он был первым, кто использовал аббревиатуру RFID.
Высокая стоимость меток и ридеров в значительной степени запрещала раннее широкое коммерческое использование RFID. Поскольку затраты на оборудование снизились, использование RFID-меток возросло, и его коммерческое использование началось в конце 1970-х и 1980-х годах. Постоянные усовершенствования, такие как усовершенствованная технология миниатюризации оборудования RFID, привели к дальнейшему использованию RFID. В 2003 году Министерство обороны США объявило о выпуске своей Политики идентификации радиочастот, в которой предлагалось стандартизировать код электрического изделия (EPC) для идентификации поставок DoD. Начиная с 2005 года поставщики DoD должны были маркировать свои поставки пассивными метками RFID.
После DoD, ритейлер Walmart начал использовать EPC в некоторых своих магазинах и в региональном дистрибьюторском центре в 2005 году совместно с производителями, включая HP Inc., Johnson & Johnson Services Inc., Kimberly-Clark Corp., Kraft Foods Group Inc., Nestle Purina Petcare, Proctor & Gamble Co. и Unilever. Проект был заброшен в 2009 году и высветил некоторые проблемы, связанные с маркировкой RFID и его реализацией.
Благодаря урокам, извлеченным из Walmart, и продолжающемуся падению цен на бирки, ряд ритейлеров реализовали успешные проекты RFID за последние два десятилетия. В отчетах утверждается, что в начале 2000-х теги стоили от 50 центов до 1 доллара за штуку, а сегодня стоят от 3 до 10 центов. Macy's использует RFID-метки для отслеживания товаров в своих магазинах и центрах выполнения заказов, и в 2017 году Target Brands Inc. внедрила технологию RFID в более чем 1600 магазинах, чтобы улучшить управление запасами, после первоначального запуска внедрения смарт-меток RFID на своих ценниках в 2015 году.
Приложения RFID выходят за рамки розничной торговли. Например, Delta Air Lines Inc. использует RFID-метки для отслеживания багажа пассажиров, а также для управления аварийным оборудованием на воздушных судах и инвентаризации деталей самолетов.
Walt Disney World Resorts использует технологию RFID в своих браслетах MagicBand, что позволяет посетителям открывать свои гостиничные номера, делать покупки в определенных местах, а также посещать достопримечательности и шоу.
Purdue Pharma LP стала первой компанией, которая поместила отдельные метки RFID на бутылки своего болеутоляющего средства OxyContin, чтобы обеспечить безопасность пациентов и бороться с утечкой наркотиков и контрафакцией в 2003 году. В другом медицинском применении Ливерпульская больница начала использовать метки RFID в 2013 году для отслеживания запасов и продуктов крови. обеспечить безопасность своих термочувствительных материалов.
Что касается промышленного использования, то после развертывания успешной программы безопасности рабочих на основе RFID в 2009 году сталелитейная компания Posco начала использовать RFID на своих продуктах в 2011 году для идентификации и отслеживания многотонных стальных листов, автоматизируя инспекцию, упаковку и отгрузку от производственного цеха до конечный клиент.
Использование и приложения
Наиболее распространенным применением RFID является отслеживание и управление товарами и людьми в различных отраслях, от здравоохранения и промышленности до производства, розничной торговли и бизнеса. Эти приложения включают в себя:
- Отслеживание активов
- Предотвращение контрафакта
- Отслеживание документов
- Идентификационный номер
- Управление запасами
- Логистика
- Отслеживание персонала
- Система управления цепями поставок
RFID широко используется в цепочке поставок в качестве альтернативы технологии штрих-кодов . Хотя метки RFID стоят дороже, чем наклейки со штрих-кодом, они не пачкаются и не падают, а также не требуют прямой видимости между меткой и считывателем.
Инъекционные RFID-метки использовались для отслеживания живой природы и домашнего скота, и даже для использования человеком. Например, инъекционные метки RFID могут помочь медицинскому персоналу идентифицировать пациента, который не может говорить, и даже предоставить доступ к медицинским записям этого человека.
Дизайн
Система RFID содержит приемоответчик, запросчик и хост-приложения. Системы RFID обычно обеспечивают одностороннюю связь с ретранслятором, передающим данные запросчику.
Приемоответчики или метки RFID состоят из микрочипа, памяти и антенны. Активные RFID-метки имеют собственный источник питания (часто батарею), в то время как пассивные метки не имеют источника питания и активируются при сканировании РЧ запросчика. В результате активные теги имеют больше памяти и, как правило, могут быть прочитаны на больших диапазонах. В полупассивных метках RFID батарея управляет схемой, в то время как связь питается от считывателя RFID. Теги могут быть только для чтения или иметь возможность чтения-записи.
Смарт-метки или смарт-теги стали категорией специально сконфигурированных плоских RFID-меток, которые можно вставлять в идентификационную карточку товара. Смарт-этикетки могут использоваться для определения параметров в отгруженных товарах, включая температуру, удар, наклон, вибрацию и многое другое.
В печатаемых RFID-метках используется интегральная микросхема с низким энергопотреблением ( IC ) с антенной, и их можно распечатывать по требованию с помощью интеллектуальных RFID-принтеров / кодировщиков, которые встраивают метку в материал этикетки.
RFID-считыватели или запросчики - это устройства, которые собирают данные из тегов. Считыватели RFID подключены к сети и могут быть постоянно подключены или переносные устройства. Они используют радиочастотные волны для передачи сигналов для активации меток RFID. После активации тег отправляет волну читателю, где она переводится. Метки RFID не должны сканироваться напрямую и не требуют прямой видимости с запросчиком. Диапазон, в котором читатель может передавать с тегом, зависит от используемой частоты.
Хост-компьютеры или сети RFID - это то место, где собранные данные считываются, обрабатываются и передаются в соответствующее приложение для анализа и дальнейшего использования. Многие считыватели RFID также содержат встроенную обработку, запускают приложения, а не полагаются на хост-компьютер, или хранят данные до тех пор, пока они не будут загружены на хост.
Проблемы
Маркировка RFID несколько противоречива, поскольку метки теоретически могут быть клонированы или использованы для незаконного отслеживания. Другая проблема заключается в том, что данные RFID-метки могут быть прочитаны любым пользователем с совместимым считывателем. Кроме того, теги иногда можно прочитать после того, как товар покидает магазин или цепочку поставок. Теги также могут быть прочитаны без ведома пользователя, и если он имеет уникальный серийный номер, он может быть связан с конкретным человеком. Это проблема частной жизни, в то время как в военных или медицинских сценариях это может быть вопросом национальной безопасности или вопросом жизни или смерти.
К сожалению, поскольку метки RFID не обладают большой вычислительной мощностью, они не могут обеспечить шифрование. Единственным исключением из этого являются RFID-метки, используемые в паспортах, базовый контроль доступа (BAC). Эти чипы имеют достаточную вычислительную мощность для декодирования зашифрованного токена от считывателя для проверки считывателя и, как результат, для обмена информацией в теге. Это сложный вариант использования и, однако, часто непозволительный для других приложений.
Помимо безопасности и конфиденциальности, у систем RFID-меток есть две основные проблемы: коллизия считывателей и коллизия меток. Столкновение считывателя - когда сигнал от одного считывателя RFID мешает второму считывателю - можно предотвратить с помощью протокола предотвращения столкновений, чтобы метки RFID передавались по очереди на соответствующий считыватель. Столкновение тегов происходит, когда слишком много тегов сбивают с толку считыватель RFID, передавая данные одновременно. Выбор читателя, который собирает информацию тега по одному, может предотвратить эту проблему.
RFID стандарты и правила
Технология RFID имеет ряд руководств и спецификаций, основными из которых являются Международная организация по стандартизации (ISO), Global Product Code Incorporated (EPCglobal) и Международная электротехническая комиссия (IEC).
Каждая радиочастота имеет соответствующие стандарты, в том числе ISO 14223 и ISO / IEC 18000-2 для низкочастотной RFID, ISO 15693 и ISO / IEC 14443 для высокочастотной RFID и ISO 18000-6C для ультравысокой частоты RFID.
В США нормативы RFID охватываются Кодексом федеральных правил Федеральной комиссии по связи, часть 15, раздел 15.247. В ЕС нормативные акты включают ETSI EN 300-220 и ETSI EN 302-208. Правила могут включать в себя частоту, на которой разрешенные приложения RFID могут работать в определенных частотных диапазонах, максимально допустимую мощность, методы связи между считывателями и каналами / разнесение каналов, что включает в себя разделение частотного диапазона и предотвращение считывания между считывателями. вмешательство читателя.
RFID альтернативы
Использование RFID-меток в качестве альтернативы штрих-кодам расширяется. Хотя штрих-коды требуют прямой видимости и более близкого расположения, чем метка RFID, они также требуют больше времени для чтения, они не предназначены для чтения-записи и представляют тип продукта по сравнению с отдельным продуктом, представленным меткой RFID. Однако штрих-коды являются гораздо более дешевой альтернативой меткам RFID. В отличие от стандартного штрих-кода, коды быстрого ответа ( QR ) также дешевле, чем коды RFID, но они требуют прямой видимости и могут не подходить для всех приложений RFID.
Связь ближнего радиуса действия и RFID очень похожи и используются для аналогичных приложений, но NFC предлагает двустороннюю связь, позволяющую эмуляцию карты и одноранговый обмен. И хотя NFC работает на той же частоте, что и высокочастотный RFID, устройства с поддержкой NFC должны быть ближе друг к другу, поскольку NFC имеет более короткий диапазон считывания. NFC часто используется для контроля доступа и бесконтактных платежей, среди прочего.
Теги Bluetooth с низким энергопотреблением ( BLE ) аналогичны активным меткам RFID, поскольку они имеют встроенные батареи и предлагают большие диапазоны считывания, но в отличие от большинства RFID они также обеспечивают двустороннюю связь. Метки с поддержкой BLE все чаще рассматриваются как более энергоэффективная альтернатива RFID. Однако метки BLE обходятся дороже, чем пассивные метки RFID, хотя цены на уровне некоторых активных меток RFID.