Удаленная UHF-идентификация по технологии RFID

Технология радиочастотной автоматической идентификации RFID (Radio Frequency Identification), которая приходит на смену стандартному штрихкодированию, дистанционно передает информацию об объекте с метки-микрочипа на считывающие устройства посредством радиосигнала определенной частоты. Алгоритм ее работы:

• данные записываются на микрочип-транспондер, который закреплен на объекте;
• антенна принимает сигнал от считывателя (ридера, RFID-тега) и передает встречный импульс на программный комплекс;
• код расшифровывается с помощью специального программного обеспечения.

Технология универсальна и удобна, так как работает дистанционно. Тег и ридер не обязаны находиться на прямой видимости, поскольку радиосигнал проходит через большинство естественных препятствий. Но значение имеет тип транспондера и используемая радиочастота – от этого зависит расстояние и качество распознавания объектов.

Транспондеры могут быть активными (работают от собственного источника питания и самостоятельно транслируют сигнал) и пассивными (не комплектуются источником питания и активируются при получении сигнала ридера). Их также принято различать по дальности передачи сигнала и частоте волны:

• ближняя низкочастотная (LF) — до 20 см;
• средняя высокочастотная (HF) — до 5 м;
• дальняя ультравысокочастотная (UHF) — 5–10 м.

Наиболее популярные и универсальные типы меток — транспондеры дальнего опознавания с пассивной антенной RFID UHF, о которых мы поговорим подробнее.

Что значит UHF RFID?

Что значит UHF? Это ультравысокая частота (Ultra High Frequency) диапазона 860–960 МГц (стандарт EPCGlobal Gen2 по ISO-18000), с которой работают современные, хорошо защищенные от внешних воздействий метки пассивного типа. Они активируются при попадании в электромагнитное поле считывателя и начинают передавать записанный на микрочипе идентификатор.

UHF-метка действует на расстоянии до 10–15 метров, что намного больше чем, у микрочипов других радиочастотных диапазонов, а следовательно, этот тип транспондера универсальнее для использования в алгоритмах идентификации и позволяет мгновенно считывать и расшифровывать идентификатор объекта.

Высокочастотные микрочипы разработаны специально для автоматизации складских и производственных структур учета. Существуют также близкодействующие транспондеры, которые используются в сложных климатических и технических условиях (повышенная влажность, близость большой массы металла, фольгированная упаковка и т. п.).

UHF-метка. Общие технические характеристики

UHF RFID-метки различны по конструкции — наклейки на стекло или упаковку, магнитные карты, встраиваемые блоки. Но все модели высокочастотных микрочипов имеют ряд общих технических характеристик:

• дальнодействие — до 10–15 метров;
• емкость внутренней памяти микрочипа — до 512 бит;
• минимальные размеры и вес;
• устойчивость к климатическим перепадам (от -50 до +85С, при влажности воздуха до 90 %);
• способность работать в агрессивных средах;
• практически неограниченный срок работы.

Память устройства – неизменяема (запись при производстве один раз), но более емкая, чем у меток других частотных диапазонов. Внутреннее питание отсутствует, поэтому микрочип активируется при попадании в зону ридера, передающего сигнал UHF на антенну транспондера.

Считыватели дальней идентификации UHF

Технология ультракороткой передачи радиосигнала использует только считыватели дальней идентификации UHF. Они могут быть двух типов – мобильные (компактные переносные) и стационарные. Первые могут работать автономно и подключаться к программному обеспечению периодически, вторые обычно включены в программный комплекс постоянно.

Мобильные сканеры UHF RFID используются там, где стационарные RFID-комплексы отсутствуют – на производстве, в транспортной логистике, складском деле, структурах приема/отгрузки продукции, в оптовой и розничной торговле и т.п. Они надежно защищены, используют практически все известные беспроводные технологии, оснащены высокоемкой памятью (до 1Гб), позволяют устанавливать специализированные мобильные приложения.

• Ручные КПК с модулем или смартфоны со специальной портативной насадкой предполагают большой объем памяти, считывают и записываются с помощью беспроводных технологий, малогабаритны, хорошо защищены и несут встроенное питание.
• Промышленные планшеты работают в пределах ограниченного радиуса действия, противоударны, герметичны, комплектуются штрих-сканером, кодерами отпечатков пальцев и магнитных карт.

Стационарные высокочастотные ридеры используются в транспортных организациях, на крупном производстве, в торговых центрах и складских комплексах, где есть возможность установить RFID-оборудование, и необходимость использовать UHF-технологии. Их основная задача – автоматизированный удаленный учет и контроль перемещения большого числа грузов и партий изделий, большого количества людей и транспортных средств, контроль доступа и предотвращения хищений материальных ценностей. Они производительны, штатно подключены к программным комплексам и считывают множество меток при сильных радиопомехах.

• Настольные моноблочные ридеры с совмещенным принтером и подключением по USB — устанавливаются на рабочих местах маркировщиков, рассчитаны на считывание ограниченного количества меток на небольшой дистанции (книги, документы, ювелирные изделия) и мгновенную распечатку кода.
• Портальные, с приемо-передающими антеннами — устанавливаются в определенных зонах контроля (вход-выход) для распознавания людей, товаров и транспортных средств, защиты от хищений и взлома. Размещаются по бокам прохода и могут считывать одновременно до сотни идентификаторов, находящихся в пределах 3 метров.
• Потолочные — «дублеры» портальных устройств, которые устанавливаются в больших рамках проходов (до 5–7 метров) с интенсивным потоком перемещения людей, грузов, транспорта.
• Тоннельные — устанавливаются в широкой зоне регистрации, прохода или проезда, «читают» сразу большое число меток, позволяют автоматизировать контроль на технически и климатически сложных объектах.

Выбор ридера, в первую очередь, определяется техническими и микроклиматическими условиями работы. Допускается также одновременное использование мобильных и стационарных ридеров — при четком разделении выполняемых задач и сложных условиях эксплуатации. Кроме того, устройства могут комплектоваться дополнительными функциональными модулями и портами HDMI, USB, GPS, видеокамерами, датчиками движения и QR-сканерами.

Преимущества UHF-технологии

Ультравысокочастотная идентификация предлагает ряд важных преимуществ перед низкочастотной и высокочастотной RFID:

• Дальность беспроводного контакта (до 10–15 м).
• Практически неограниченный срок эксплуатации меток-транспондеров.
• Возможность быстрой записи на микрочип с помощью USB.
• Высокий уровень защиты (заводская запись).
• Большой объем внутренней памяти микрочипов (до 0,5–1 Гб).
• Способность работать в агрессивных средах, при серьезных климатических перепадах и радиопомехах.
• Быстрая передача и расшифровка идентификатора ультравысокочастотными считывателями.
• Широкий модельный ряд оборудования.

Очень важное преимущество меток ультравысокочастотного диапазона: попадая в зону электромагнитного поля, они начинают передавать сигнал мгновенно, существенно ускоряя процесс распознавания. А сканеры-ридеры способны считывать сразу все идентификаторы, попавшие в их поле. То есть, вы можете работать с групповыми объектами и крупными партиями продукции.

Еще одна наша статья: Чем отличается технология NFC от RFID

Сферы применения UHF RFID

Технология предполагает высокое быстродействие и мгновенное считывание большого числа меток объектов на расстоянии до 10–15 метров. Поэтому она широко используется в высокоинтенсивных производственных и логистических процессах, при контроле перемещения любых объектов, где необходимо автоматизировать учетные операции, быстро и безошибочно обрабатывать большие объемы данных.

RFID-идентификация по UDF применяется:

• На промышленных конвейерах и в складах — быстрое перемещение продукции, учет и инвентаризация большого числа изделий, логистика поставок и складирования, комплектации и транспортировки продукции, контроль доступа на территорию работников и транспорта, учет рабочего времени.
• В транспортной логистике — контроль въезда, перемещения и выезда транспортных средств, учет больших объемов грузов в реальном времени, безопасность пассажиров, o   расход топлива и материалов.
• В ритейле — маркировка больших объемов изделий и упаковки (особенно, металлизированной), отслеживание перемещения дорогостоящей продукции, денег и материальных ценностей, инвентаризация доставки и продаж, маркировка упаковки с диэлектрическими свойствами.
• В медицинском и фармацевтическом производстве — перемещение лекарств, маркировка оборудования, медпрепаратов и инструмента, отслеживание состояния и передвижения пациентов в клиниках.
• В системах автоматизированного управления бизнесом — инвентаризация и учет активов и материальных ценностей, перемещение имущества и продукции, мониторинг перемещения транспортных средств, учет рабочего распорядка, статистика по складским запасам.

Сфера использования технологии постоянно расширяется, так как появляются новые логистические, контрольные и управленческие задачи, требующие автоматизации, и новое оборудование RFID.

Резюме

Ультравысокочастотная идентификация не рассматривается как замена штрихкодированию и средство тотального решения проблем. RFID пока остается достаточно дорогостоящей в приобретении, настройке и обслуживании, и ее использование должно быть экономически обоснованным.

Она хороша там, где, нельзя использовать другие ресурсы (необходимость контроля большого числа движущихся объектов), где необходима надежная защита изделий с высокой стоимостью, где важен учет больших объемов грузов, требуется свести к минимуму участие человека и защититься от ошибок. В остальных случаях традиционная QR-маркировка продолжает работать, и максимально функциональна.