Особенности технологии RFID и ее применение

The article describes the features of RFID technology using RFID tags and readers (Radio Frequency IDentification). A brief analysis of the advantages and disadvantages of RFID systemsis given. The aim of the study is to identify the key areas of development of RFID solutions in the near future and considering the promising markets of the technology. In conclusion, a brief overview of the work performed and the conclusions on the application of RFID in Russia.

Keywords: RFID, radio frequency identification, RFID tag

RFID (от англ. RadioFrequencyIDentification, радиочастотная идентификация) — способ автоматической идентификации объектов при помощи радиоприемника и передатчика (считывателя и метки соответственно).

Данные идентификации хранятся на метке и передаются считывателю. В большинстве случаев, считыватель не автономен и передает принятую информацию на ЭВМ для последующих действий.

Для контроля, на объект закрепляется метка с уникальной информацией, которая позволяет его идентифицировать. Метка по радиосвязи передает данные об объекте на RFID-считыватель а затем в базу данных, что дает возможность в режиме реальном времени отслеживать его состояние.

Ограничением для RFID являются жидкости и металлические упаковки, которые не обеспечивают надежности считывания данных с метки.

Основной проблемой внедрения системы РФИД идентификации является:

‒ цена меток;

‒ сложность с идентификацией разных объектов;

‒ малая развитость ИТ-инфраструктуры;

‒ высокая стоимость оборудования;

‒ слабо развитая стандартизация.

В статье «InternationalJournalofRadioFrequencyIdentificationTechnologyandApplications» для решения проблемы высокой стоимости производства RFID-меток было предложено использование процесса теплового испарения, что делает RFID-метки более доступными, поскольку количество металла, затраченного при изготовлении по данной технологии, требуется меньше. Так же ученые заявили, что использование алюминия может снизить стоимость RFID-меток до 80 процентов.

В данной работе проведен анализ технологии, области применения и рассмотрены целевые рынки RFID–систем. Так же будет предложена технология изготовления RFID–меток для работы в неблагоприятных условиях окружающей среды.

1. Анализ технологии RFID

Как правило, системы радиочастотной идентификации состоят из трех основных компонентов [1]:

1. Радиометки (средство маркировки объектов);
2. Устройства чтения и записи радиометок (считыватели);
3. Серверное аппаратное и программное обеспечение, которое декодирует информацию со считывателей и представляет ее в формате, необходимом для систем управления.

На рисунке 1 представлен сценарий взаимодействия метки с системой на примере контроля доступа на предприятие. Сотрудник предприятия или злоумышленник, проходя через контрольно-пропускной пункт, предоставляет для считывания свою RFID-метку. Модуль, отвечающий за считывание информации, должен получить информацию с RFID-метки и оценить полученные данные, сверяясь с базой данных системы, содержащей таблицу соответствия между данными на метках и сотрудниками, обладающими метками. Если предоставленная метка зарегистрирована в базе данных, то модуль контроля доступа открывает проход работнику. В случае ошибки идентификации — просигнализировать о попытке проникновения на предприятие [4, 5].

Рис. 1. Концепция взаимодействия метки с системой

2. Концепция технологии производства RFID–меток для аэрокосмической отрасли.

Так как каждый из узлов работает при неблагоприятных условиях окружающей среды, включая резкие вибрации и высокие температуры, необходимо разработать надежное электронное оборудование, способное работать в суровых условиях с низкими требованиями к расходам на обслуживание.

Существующие RFID–системы в основном изготавливались с целью использования при нормальных условиях эксплуатации и не подходят для применения в аэрокосмической отрасли. Только некоторые иностранные предприятия, такие как корейская компания «HOTLINK», производят металлические RFID–метки, которые соответствуют требованиям применения в аэрокосмической отрасли и способны выдерживать температуру от минус 80℃ до плюс 250℃.

Предлагаемая технология изготовления RFID–меток, основывается на структуре типа кремний на диэлектрике (КНД-структура), которая уже доступна и может работать при температурах до 300℃.

Второй перспективной технологией, возможность использования которой рассматривается при изготовлении RFID–меток, является технология производства электронных изделий на основе карбида кремния. Данная технология позволяет бесперебойно работать при температурах до 500℃.

Производство электронных изделий на основе карбида кремния — одна из самых перспективных технологий, развитие которой позволит значительно расширить сферу применения RFID–систем.

3 Области применения RFID меток

RFID широко технология получила широкое распространение в логистике, торговле, и в системах контроля доступа персонала [2]. Во всех случаях RFID-технология связывает некоторый физический объект с цифровыми параметрами. Основные области применения RFID и требования к системам рассмотрены в таблице 1.

Таблица 1

Области применения RFID

Основными достоинствами технологии RFID — является:

 считывание большого количества объектов;

 считывание метки без прямой видимости;

 возможность хранения значительного объема информации на метке и ее перезапись;

 использование беспроводного интерфейса.

Это открывает новые возможности для идентификации объектов. Значительно снижается вес конструкции, поскольку применяется беспроводной интерфейс. Небольшие размеры, позволяют устанавливать RFID–метки в необходимых местах без нарушения целостности конструкции и без влияния на геометрию предмета. Значительно снижаются затраты на обслуживание, за счет точного определения неисправной метки по ID.

3 Анализ целевых рынков RFID–систем

Наиболее популярным на сегодняшний день является направление по маркировке одежды, (внедрено 4,5 млрд. меток в 2016 г.), на втором месте находятся решения для транспорта (800 млн. меток в 2016 г.). Идентификация животных (например, свиней, овец и других домашних животных) в настоящее время также становится все более актуальной. Процедура является законодательно необходимой в ряде стран (Китай, Австралия). Таким образом порядка 425 млн. меток ежегодно используются для этого сектора. В общей сложности в 2016 году было продано 8,9 млрд. меток по сравнению с 7,8 млрд. в 2015 году. В таблице 2 представлены популярные направления внедрения RFID меток.

Таблица 2

Популярные направления внедрения RFID меток с 1943 по 2016г.

На рисунке 2 представлена диаграмма распределения объема потребления рынка RFID в стоимостном выражении на 2015 год [7–9].

Рис. 2. Диаграмма распределения объема рынка в стоимостном выражении

Большую часть этого роста составляют сверхвысокочастотные пассивные метки (UHF диапазон), которые по объему продаж в 2015 г. превзошли суммарный показатель продаж 2013 года высокочастотных (HF) и низкочастотных (LF) меток [10, 11].

Заключение

По функциональности RFID-метки, как метод сбора информации, очень близки к штрих-кодам, наиболее широко применяемым сегодня для маркировки товаров. Компании, устанавливающей RFID-систему, не нужно тянуть за собой устаревшее оборудование и частоты, подстраивать под задачу уже имеющееся на объекте оборудование, есть возможность внедрять самые передовые разработки. Несмотря на удешевление стоимости RFID-метки, в обозримом будущем полное вытеснение штрих-кодов радиочастотной идентификацией вряд ли состоится по экономическим причинам. Многие системы радиочастотной идентификации в России внедряются впервые. Основные области применения RFID — логистика, производство и контроль доступа. Распространению радиочастотной идентификации может помочь повышение осведомленности потребителей, размещение производства меток в России, а также удешевление производства и эксплуатации технологии.

Литература:

1. Kamran A. RFID Applications: An Introductory and Exploratory Study // International Journal of Computer Science Issues, Vol. 7, Issue 1, No. 3, January 2010, pp.2–4.
2. Власов М. RFID:1 технология — 1000 решений: Практические примеры использования RFID в различных областях. 2014г. 218 с.
3. Граванова И. RFID в торговле: возможности и угрозы. Эл. ресурс. URL: http://internet.cnews.ru/reviews/free/trade2006/articles/rfidtrade/. Дата обращения 29.04.2016.
4. Власов А. И., Михненко А. Е. Информационно-управляющие системы для производителей электроники // Производство электроники. 2006. № 3. С. 15–21.
5. Власов А. И., Михненко А. Е. Принципы построения и развертывания информационной системы предприятия электронной отрасли // Производство электроники. 2006. № 4. С. 5–12.
6. Верейнов К. Д., Власов А. И., Дудко В. Г., Тимошкин А. Г. Концепция комплексной автоматизации систем управления производством и разработками на базе современного аппаратного и программного обеспечения // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Автоматизированные системы управления производством и разработками. 1994. № 2. С. 50–66.
7. Григорьева А. Какое будущее ждет RFID технологию в России? Эл. ресурс. URL:http://www.idexpert.ru/reviews/9785/. Дата обращения 29.04.2016.
8. Поздняев А. С., Власов А. И. Становление и развитие образовательного сегмента национальной нанотехнологической сети в современных экономических условиях.// Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2010. № S. С. 178–187.
9. Власов А. И., Ганев Ю. М., Карпунин А. А. Системный анализ «бережливого производства» инструментами визуального моделирования // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2015. № 4 (160). С. 19–24.
10. Wolfram G. Gampi B. Gabriel P. The RFID Roadmap: The Next Steps for Europe //Springer Science & Business Media, August 2008, pp 112–118.
11. Hasan N. Roadmap for RFID Implementation in Libraries: Issues and Challenges. //International Journal of Information, Library and Society, (2014). 3(1),pp. 65–71.