RFID technologie

Technologie RFID (Radio-frequency identification) využívá elektromagnetického pole k automatické identifikaci a sledování označených objektů. Značky obsahují elektronicky uloženou informaci. Pasivní značky získávají energii z blízké RFID čtečky prostřednictvím radiových vln. Aktivní značky mají vlastní zdroj energie (např. baterii) a dokáží fungovat i na vzdálenosti stovek metrů od RFID čtečky. Na rozdíl o čárových kódů, nemusí být RFID značka čtečkou přímo viditelná, může tak být integrovaná přímo ve sledovaném objektu.

RFID značky se používají v mnoha odvětvích. Pro příklad si můžeme uvést např. automobilový průmysl. Díky RFID značkám může být snadno a přesně sledován celý průchod montážní linkou. Ve Farmaceutickém průmyslu může být sledován pohyb léků ve skladu, nebo např. implantování mikročipů pod kůži našich domácích mazlíčků umožňuje jejich jednoznačnou identifikaci.

Ruku v ruce s touto technologií a díky tomu, že RFID značky mohou být umístěny na hotovosti, oblečení a majetku, nebo implantovány pod kůži zvířat a lidí a je tak možné číst osobní informace bez zjevného souhlasu vyvstala zásadní otázka týkající se ochrany osobních údajů a soukromí. Tyto obavy vyústily ke standardizaci specifikace RFID značek.

Historie RFID

V roce 1945 vynalezl Léon Theremin pro Sovětskou unii odposlouchávací zařízení, které vysílalo radiové vlny s přidanými audio informacemi. Zvukové vibrace rozkmitaly membránu, která mírně změnila tvar rezonátoru, který tak odrážel opačnou frekvenci. I přes to, že se jednalo spíše o skryté odposlechové zařízení, než o značku je toto zařízení považováno za předchůdce dnešních RFID značek. Podobná technologie se také využívala i za 2. světové války. Jednalo se o IFF transpordér, který sloužil k identifikaci letadel.


 

RFID značka

RFID systém používá k identifikaci speciální značky, nebo samolepky umístěné přímo na objektu které chce identifikovat. Dvoucestný radio vysílač-přijímač vyšle signál směrem ke značce a přečte její odpověď.


RFID značky mohou být pasivní, aktivní, nebo pasivní s baterií.

Aktivní značky   mají zabudovanou baterii a v periodických intervalech aktivně vysílají svůj signál.
Pasivní značky s baterií (BAP)   mají zabudovanou malou baterii, ale aktivují se až v případě, kdy je poblíž RFID čtečka
Pasivní značky   jsou nejlevnější a nejmenší, protože neobsahují žádný zdroj energie. Jako zdroj energie se tak využívá radiová energie vyzařovaná RFID čtečkou. Nevýhodou je, že pro fungování s pasivními RFID značkami je zapotřebí přibližně 100x větší energie než u aktivních značek.

 

RFID značky mohou být read-only a mohou mít např. z výroby přiděleno výrobní číslo, které se využívá jako klíč k přístupu k databázi. Dále mohou značky fungovat i v režimu read/write, kdy může uživatel do značky zapisovat specifická data.

 

Každá RFID značka je složena minimálně ze tří částí. Chip pro ukládání a procesování informací, který moduluje, nebo naopak demoduluje radiovou frekvenci (RF). Zařízení pro sběr elektrické energie ze signálu RFID čtečky a anténu pro příjem a distribuci signálu. Informace jsou ukládány do paměti.

Pro komunikaci se značkou vysílá RFID čtečka kódovaný radio signál. RFID značka tento signál zachytí a odpoví svojí nastavenou identifikací případně jinými předem určenými informacemi. Tyto informace mohou být jen ID značky, ale také klidně informace o produktu, na kterém je značka umístěná.

 


 

RFID čtečky

Pro čtení informací z RFID značek potřebujete k tomu určené zařízení. RFID čtečky lze rozdělit podle způsobu jejich použití následovně:

  • Pasivní čtečka – Aktivní značka (PRAT)
    Tyto čtečky jsou pasivní, to znamená, že nevysílají žádný signál a umí pouze číst a dekódovat signál z aktivních RFID značek. Vzdálenost, na kterou dokáží tyto čtečky přijímat signál je 0-600m.Díky tomu poskytují flexibilitu ve svém využití např. při ochraně majetku, nebo jeho dohledu.
  • Aktivní čtečka – pasivní značka (ARPT)
    Tyto čtečky jsou aktivní, vysílají tak signál směrem k pasivním značkám a dokáží signál z pasivních značek i přijímat.
  • Aktivní čtečka – aktivní značka (ARAT)
    Systém používá aktivní značky, které jsou probuzeny signálem z aktivní čtečky. Různé varianty tohoto systému mohou používat i pasivní značky s baterií (BAP), které se chovají jako pasivní, ale dokáží v případě potřeby signál díky malé baterii i aktivně vysílat.

V naší nabídce naleznete velký výběr RFID čteček značky Chainway. Jedná se o spolejlivá a robustní zařízení, která jsou přizpůsobena pro průmyslové použití a každodenní nasazení v rozličných provozech. Ať už hledáte RFID čtečku se systémem Android, nebo se systémem Windows CE, z naší nabídky si určitě vyberete.

 

Rozdělení pásem dle používané frekvence:

Frekvence

Regulace

Dosah

Rychlost dat

Příklad využití

120-150 kHz (LF)

Není regulováno

10 cm

malá

Identifikace zvířat, sběr firemních dat

13,56 MHz (HF)

ISM pásmo celosvětově

10cm-1m

Malá až střední

Chytré karty (ISO/IEC 15693, ISO/IEC 14443 A, B)

433 MHz (UHF)

Zařízení s krátkým dosahem

1-100m

střední

 

865-868 MHz (Evropa)

902-928 MHz

(Severní Amerika)UHF

ISM pásmo

1-12m

Střední až vysoká

EAN, různé standardy, používají např. železnice

2450-5800 MHz

(mikrovlny)

ISM pásmo

1-2m

Vysoká

802.11 WLAN, Bluetooth standard

3,1-10 GHz

(mikrovlny)

Ultra široké pásmo

Do 200m

Vysoká

Vyžaduje aktivní značky, nebo pasivní s baterií


 

 

Fungování RFID


Přenos signálu mezi čtečkou a RFID značkou je realizován několika různými způsoby. Záleží na frekvenci, kterou značka používá.

RFID značky pracující na pásmech LF a HF musí být z hlediska rádiové vlnové délky velmi blízko antény RFID čtečky, protože dokáží vysílat jen na krátkou vzdálenost. Značky dokáží pracovat s polem, které vysílá čtečka změnou v elektrickém napětí. Přepínáním mezi nízkým a vysokým relativním napětím tak značka vysílá změny, které čtečka umí detekovat. Značka může odrážet signál zpět. Aktivní značky mohou obsahovat funkčně oddělený vysílač a přijímač a značka tak nemusí nutně odpovídat na stejné frekvenci jako je dotazovací signál čtečky.


Často se stává, že na dotazovací signál čtečky odpoví v jednu chvíli více než jedna značka. Toto nastává např. v situacích kdy je v jedné krabici/paletě převáženo různé zboží. Proto je velice důležité, aby na straně čtečky byla vyřešena možnost kolize více signálů. Pro odlišení signálu se používají dva různé protokoly.

  • Systém Aloha – čtečka vysílá aktivační signál a parametry díky kterým jednotlivé značky „pozdrží“ svou odpověď.
  • Systém adaptivního binárního stromu – v tomto případě čtečka vysílá aktivační signál a potom odbavuje odpovědi značek po jednom, podle jejich ID.

 

Hromadné čtení


Metoda hromadného čtení je strategií pro odbavení signálu několika značek ve stejnou chvíli. Tato metoda však postrádá preciznost a není tak vhodná např. pro kontrolu inventáře. Skupina objektů, všechny označeny RFID značkami, je přečtena ve stejnou chvíli jednou čtečkou ze stejného místa.
Hromadné čtení lze použít s RFID značkami na frekvencích HF (ISO 18000-3, UHF (ISO 18000-6) a SHF (ISO 18000-4). Nicméně kvůli tomu, že značky odpovídají sekvenčně, vzrůstá tak čas potřebný k hromadnému čtení úměrně s počtem značek, které najednou čteme.

Skupina značek musí být zasažena dotazovacím signálem, jako by se jednalo o jednu jedinou značku. Tento fakt nepředstavuje výzvu z hlediska energie, ale spíše z hlediska dostupnosti. Pokud je jakákoliv ze značek např. schovaná za jinu značkou, nemusí se k ní signál dostat a neodešle tak do čtečky potřebnou odpověď.


 

Miniaturizace

Další nezanedbatelnou výhodou systému je to, že se RFID značky díky své velikosti snadno ukrývají. V roce 2009 vědci na Bristolské univerzitě úspěšně nalepili micro transpondéry na živé mravence a mohli díky tomu studovat jejich chování.

Trend miniaturizovaných RFID značek pokračuje stále dál, ruku v ruce s technologickým vývojem. Můžeme se tak jen dohadovat, na jaké velikosti se v budoucnu budou vědci schopni v rámci RFID značení dostat. Současný rekord ve výrobě nejmenšího RFID chipu drží společnost Hitachi. Rekordní chip má velikost 0,05mm x 0,05mm.

 

 

 

Použití


RFID značka může být umístěna přímo na zboží, zvířatech, nebo dokonce i lidech. Může být použita k jejich sledování nebo identifikaci. Uplatnění si tato technologie našla v mnoha rozličných odvětvích.


RFID poskytuje zásadní výhody oproti používání běžných čárových kódů. Značku lze přečíst i v případě, že není přímo viditelná. Stačí tak být se čtečkou poblíž a značku lze bez problému identifikovat. Lze tak číst zboží označené značkami uvnitř kartonové krabice nebo přepravního kontejneru, aniž by bylo nutné je otvírat. Čárové kódy lze, naproti tomu, číst jen v případě, že na ně má čtečka přímou viditelnost.

RFID má spoustu různých využití:

  • Správa majetku
  • Sledování zboží
  • Sledování osob a zvířat
  • Vybíraní poplatků a bezdotykové platby
  • Čtení strojově čitelných cestovních dokumentů
  • Logistika zavazadel (např. na letištích)
  • Sportovní události (časování)

Technologie RFID tak postupně proniká do našeho běžného života. K masivnímu rozšíření technologie RFID došlo v roce 2010 a to zejména díky třem faktorům:

  • Pokles ceny za samotné RFID značky a příslušenství
  • zvýšení úspěšnosti celého systému při čtení až k hranici 99,9%
  • ustálení mezinárodního standardu pro UHF pasivní RFID

Využití v komerční sféře

RFID představuje snadnou cestu pro organizaci a správu zboží, nástrojů a vybavení bez nutnosti ručního zadávání dat. Výrobky jako např. Automobily, nebo oděvy tak mohou být podrobně sledovány během celého výrobního i přepravního procesu k zákazníkovi, případně efektivně chráněny proti krádeži. Automatická RFID identifikace lze také využít pro vedení a správu inventarizačního systému.

 

Využití v maloobchodě  

RFID se také hojně využívá v maloobchodních prodejnách pro označování jednotlivých produktů. Jako doplněk k inventarizaci položek, dále pak lze pomocí RFID značek produkty chránit proti krádeži (zákazníci, zaměstnanci).

Jedná se o systém elektronického dohledu nad zbožím (EAS). Značky mohou být fyzicky odstraněny ze zboží, nebo elektronicky deaktivovány při procesu placení. Při opuštění obchodu pak zákazník musí projít speciálním RFID detektorem. Pokud u sebe má zboží s aktivní RFID značkou spustí se alarm a detektor dokáže identifikovat dokonce i o jaké zboží se jedná.


Kontrola přístupu   RFID značky se ve velkém používají v identifikačních odznacích (např. náramky). Nahrazují tak starší karty s magnetickým proužkem. Značky mohou být také umístěny např. na vozidlech a přečteny z větší vzdálenosti a umožnit tak vjezd, aniž by vozidlo muselo zastavit a vložit kartu vjezdovou kartu.

Reklama   V roce 2010 se začaly používat pasivní UHF RFID značky např. ve ski pasech. Facebook používá RFID karty na svých akcích a díky nim umožňuje návštěvníkům automaticky pořizovat a postovat fotografie. V současné době je RFID technologie k marketingovým aktivitám nejvíce využívaná automobilovým průmyslem.

Doprava a logistika  

RFID sledování používají také loděnice, nebo přepravní a distribuční centra. Na železnici jsou RFID značky připevněny na lokomotivy, díky tomu je možné určit majitele, identifikační číslo a výbavu. Tyto informace se pak využívají v propojení s databází pro identifikaci převáženého zboží (nakládka, původ, cíl atd.).

V komerčním letectví se zase RFID používá při údržbě komerčních letadel. RFID značky se také používají k identifikaci zavazadel a nákladu na mnoha letištích a v mnoha leteckých společnostech.

V některých zemích se RFID používá při registraci automobilů. Díky tomu se následně technologie RFID využívá k dohledávání a vracení ukradených vozidel.


Cestovní dokumenty   První RFID cestovní pas (E-passport) byl vydán v Malaysii v roce 1998. Vedle informací, které jsou obsaženy v samotném pasu pak e-passport zaznamenává cestovní historii (čas, datum a místo) vstupů a opuštění země.

Platba za dopravu   Další z uplatnění RFID technologie se kterou jste se pravděpodobně také již setkali je veřejná doprava. V mnoha zemích se RFID značky umístěny např. v kartách používají k placení přepravních poplatků v autobusech, vlacích a metrech, nebo k vybírání poplatků na dálnicích.

Identifikace zvířat   Používání RFID značek pro identifikaci zvířat je jedním z nejstarších využití. Původně se technologie využívala na velkých rančích v neprostupném terénu. RFID se postupem času stalo zcela zásadní technologii sloužící k jednoznačné identifikaci zvířat a údajů o nich.

Lidské implantáty

 

 

 

Používání RFID čipů na lidech schválila FDA ve Spojených státech v roce 2004. Biokompatibilni mikročipové implantáty se dnes implantují do lidí zcela běžně. První nahlášený experiment provedl britský profesor kybernetiky Kevin Warwick který si nechal v roce 1998 implantovat mikročip do své paže.

Díky rozšíření používání RFID na lidech se ale objevilo hned několik pochybností o používání lidských RFID implantátů. Jednou z obav je obava o soukromí, kdy díky RFID čipům by bylo možné sledovat jednotlivce s unikátním ID uloženým v čipu. V roce 2009 si nechal britský vědec Mark Gasson implantovat RFID zařízení ve skleněné kapsli a demonstroval nejen že může toto zařízení napadnout počítačový virus, ale že se tento virus dokáže prostřednictvím tohoto zařízení i šířit dál.

V roce 2006 agentura Reuters uvedla, že dvojice hackerů na konferenci v NY dokázali úspěšně naklonovat signál z lidského RFID čipu a tím potvrdili obavy ohledně zabezpečení celého systému. A tímto experimentem podpořili vlnu obav, která se proti RFID technologii vzedmula.

 

Instituce


V dnešní době je i přes to RFID technologie hojně využívaná v mnoha institucích a na mnoha akcích. Pomáhá a ulehčuje každodenní práci velkému množství lidí.

 

Nemocnice   Ve zdravotnictví je nezbytné, aby fungování ve zdravotnických zařízeních bylo transparentní, efektivní a bylo k dispozici dostatečné množství informací o jednotlivých úkonech. RFID sledování je velkým pomocníkem při správě zdravotnického zařízení, zlepšuje pracovní postupy s pacienty a chrání pacienty a personál před hrozbou infekce, nebo jinými zdravotními riziky.

Knihovny   Knihovny využívají RFID značky jako náhradu za klasické čárové kódy. Samotná značka tak může obsahovat identifikační informace položky, nebo třeba jen klíč do databáze. Může být také využit jako zabezpečení proti krádeži, stejně jako v maloobchodních aplikacích.

Sportovní akce   Užívání RFID technologie pro časomíru sportovních události začalo v roce 1990 na závodech holubů. RFID dokáže přesně identifikovat čas na startu i v cíli pro jednotlivce. Jedná se tak o ideální technologii pro závody s hromadným startem.

 

 

RFID technologie je velký pomocník v mnoha odvětvích a každý den pomáhá zvyšovat efektivitu a ulehčovat práci mnoha lidem po celém světě. Kvalitní řešení pro čtení RFID značek naleznete na našem eshopu na tomto odkazu.