5 фактов:активная технология RFID и системы определения местоположения в реальном времени

Когда дело доходит до отслеживания и мониторинга активов в любое время и из любого места, стремятся реализовать решение для определения местоположения внутри помещений, которое включает активную радиочастотную идентификацию (RFID) в технологии системы определения местоположения в реальном времени (RTLS).

Почему? Потому что активный RFID действительно долговечный и надежный, с относительно большим диапазоном считывания и надежной емкостью для хранения данных. Кроме того, это обычно доступно и практически не требует вмешательства человека.

Проще говоря, RFID - это форма беспроводной связи, в которой для приема и передачи данных используются радиоволны малой мощности. И хотя есть два основных типа - пассивный и активный RFID, - мы сосредоточим наше обсуждение в первую очередь на последнем, учитывая его большую универсальность для отслеживания местоположения в реальном времени.

Конечно, прежде чем вкладывать средства в какую-либо технологию, всегда полезно узнать о ней больше. Итак, чтобы вы начали, мы составили список из пяти интересных фактов о RFID.

1) Технология RFID имеет легендарную историю, уходящую корнями в эпоху появления радарных технологий во время Второй мировой войны.

Хотя концепция радиоволн возникла в 1800-х годах с первой теорией электромагнитной энергии, технология RFID впервые появилась во время Второй мировой войны с использованием радара для предупреждения о приближающихся самолетах за много миль. Но в своей ранней форме эта технология не могла определить, кому принадлежали эти самолеты.

Стремясь справиться с этой задачей, британцы запустили секретный исследовательский и опытно-конструкторский проект, в результате которого был найден первый активный друг или противник . (IFF) система. Подобно сегодняшней технологии RFID, она использовала радиоволны для идентификации дружественных самолетов - новаторское изобретение, которое до сих пор используется военными и гражданскими службами управления воздушным движением.

Двигаясь вперед, 1950-е и 60-е годы ознаменовались более чем несколькими достижениями в области радиолокационных систем и систем радиочастотной связи, включая исследования в области использования радиочастотной энергии для удаленной идентификации объектов. А в 1973 году американский изобретатель Марио Кардулло якобы получил в США первый патент на активную RFID-метку с перезаписываемой памятью.

Примерно в то же время Национальные лаборатории Лос-Аламоса начали работу над системой безопасного и надежного отслеживания транспортировки ядерных материалов - изобретение, которое было переработано для отслеживания крупного рогатого скота по запросу Министерства сельского хозяйства США.

Эти разработки проложили путь к использованию технологии RFID на протяжении 1980-х и 90-х годов для выполнения таких удаленных задач, как сбор платы за проезд и мониторинг железнодорожных вагонов.

По мере того, как в конце 1990-х годов начал развиваться Интернет вещей (IoT), повсеместно использовались активные RFID для систем определения местоположения в реальном времени:к 2000 году было подано более 1000 патентов. И, согласно Zion Market Research, во всем мире Ожидается, что рынок оборудования RFID будет расти и к 2022 году достигнет более 25 миллиардов долларов США.

---

Дополнительная литература:технологии размещения активов и процесс выбора

---

2) Хотя активные системы RFID могут различаться по типам устройств и сложности, все они имеют как минимум три аппаратных компонента:считыватели, антенны и метки.

Лучший способ понять, как работает активная система RFID, - это рассматривать ее аппаратные компоненты в контексте человеческого тела.

Активные считыватели RFID

Читатель - или дознаватель, как его иногда называют - это мозг операции, поскольку он передает и принимает радиоволны для связи с активной меткой RFID.

При этом он обычно использует одну или несколько антенн вместе с программным приложением, обычно называемым промежуточным программным обеспечением, которое передает информацию от считывающего устройства в систему, где она обрабатывается. По большей части считыватели RFID бывают одного из двух различных форм-факторов:фиксированного и мобильного.

Как следует из их названия, исправлено считыватели остаются в одном месте, где они обычно крепятся на стенах, в порталах или на какой-либо другой конструкции, подходящей для зоны чтения.

Поскольку им обычно требуются внешние антенны для точного считывания активных тегов, они включают внешние порты для подключения одной или нескольких дополнительных антенн, в зависимости от требуемой зоны покрытия.

С другой стороны, мобильный Считыватели RFID - это особенно компактные портативные устройства, в которых антенна либо встроена, либо прикреплена снаружи. Известные своей гибкостью, они могут быть установлены или перенесены практически куда угодно, при этом сохраняя связь с главным компьютером или интеллектуальным устройством.

Активные RFID-метки

Теги с батарейным питанием служат сердцем любой активной системы RFID. Прикрепленные к объекту, они непрерывно передают свои собственные сигналы - так же, как сердце качает кровь по телу, чтобы его органы функционировали.

При этом активные теги используют эти сигналы для отслеживания местоположения актива в режиме реального времени, при этом записывая информацию с очень высокой скоростью, поэтому они особенно хорошо подходят для мониторинга ценных активов на ходу.

В настоящее время эти метки бывают разных размеров и форм и обычно имеют срок службы батареи несколько лет. У них также есть большая дальность считывания (более 300 футов); не требуют прямой видимости; и может генерировать данные помимо простого определения местоположения, такие как температура и влажность окружающей среды. Но с другой стороны, стоимость может сильно варьироваться от 5 до 20 долларов за тег.

Активные антенны RFID

И, наконец, антенны RFID аналогичны артериям и венам тела, по которым кровь идет к сердцу и от него. Имея это в виду, они используются для передачи сигнала запроса считывателя, чтобы «разбудить» тег, который затем отправляет уникальный идентификационный сигнал обратно считывающему устройству через антенну.

Антенны бывают разных размеров и конструкций в зависимости от множества факторов. Во-первых, ключевыми являются условия окружающей среды (температура и / или влажность), а также место установки антенны (в помещении или на улице). Точно так же важен диапазон чтения. Например, увеличив размер антенны, вы можете увеличить дальность считывания.

3) Активные RFID бывают трех типов:маяковые, транспондирующие и интеллектуальные.

Активные RFID бывают трех различных типов, которые, в свою очередь, поддаются различным вариантам использования. Вот основы каждого типа ...

Технология передачи сигналов

Самый распространенный тип RFID - это относительно простая система, в которой метки с батарейным питанием передают зашифрованное идентификационное сообщение со скоростью примерно от 100 миллисекунд до каждых пяти секунд.

По большей части он использует технологию Bluetooth Low Energy (BLE), учитывая ее низкую стоимость и энергоэффективность, хотя на рынке есть несколько запатентованных технологий, которые работают так же хорошо.

В зависимости от затрат, метки варьируются в цене от 5 долларов (для базового маячка) до 100 долларов (для сверхмощного варианта), в то время как расходы, связанные с передачей данных, варьируются в зависимости от состояния считывателя. Системы радиочастотной идентификации с радиомаяком наиболее рентабельны, когда считыватель передает данные только при перемещении метки, что снижает объем передаваемой информации.

Транспонирование

Автоматизированные системы взимания платы за проезд - отличный пример транспондирования активной RFID. По сути, эти системы работают на базе пассивного считывателя, антенны и активного транспондера с батарейным питанием или бирки, прикрепленной к транспортному средству, которая не передает, но принимает радиосигналы.

Поэтому, когда автомобиль выезжает на полосу сбора, пассивный считыватель излучает сигнал, который «будит» активный транспондер, который затем передает уникальный серийный идентификационный номер на централизованный компьютер, где он хранится для записи платежа.

Эта гибридная функция не только продлевает срок службы батареи примерно до 10 лет и более, но и требует минимальной инфраструктуры. И хотя этот тип активных RFID стал стандартом для взимания платы за проезд, он также может работать с другими решениями для определения местоположения активов, которые не требуют больших диапазонов считывания или постоянного отслеживания.

Интеллектуальный RFID

Интеллектуальная RFID также представляет собой своего рода гибрид, который сочетает в себе сигнализацию и транспонирование активной RFID. В этом сценарии интеллектуальные активные RFID-метки предназначены для пробуждения через установленные интервалы, сканируя свое окружение в поисках ближайших маяков с фиксированными контрольными точками, которые они используют для вычисления своего местоположения («интеллектуальная» функция). Затем теги отправляют эти данные обратно считывателю.

Эти интеллектуальные активные системы RFID значительно более рентабельны, чем сигнализация RFID по нескольким веским причинам. (Фактически, в Link Labs мы были настолько впечатлены этими преимуществами, что преобразовали нашу систему определения местоположения в реальном времени AirFinder с маяка на интеллектуальную RFID, чтобы снизить затраты для наших клиентов.)

Во-первых, эти системы более точны в определении местоположения и менее нагружены инфраструктурой, а также практически не требуют интеграции с ИТ. Точно так же единственные данные, которые они передают через бэкэнд, - это местоположение актива и изменения условий . Естественно, уменьшение объема данных значительно увеличивает время автономной работы тега.

4) Система RFID осуществляет передачу на трех основных частотах электромагнитного спектра:низкой, высокой и сверхвысокой.

Низкочастотный (LF) RFID

Эти системы RFID работают в общем частотном диапазоне от 30 до 300 кГц с диапазоном считывания до 10 сантиметров.

Это приводит к особенно малому диапазону считывания, ограниченному объему памяти и более низкой скорости передачи данных, чем в системах с более высокой частотой передачи. С другой стороны, метки LF RFID лучше работают с металлом и / или жидкостями.

При относительно низкой средней стоимости метки - от 0,75 до 5 долларов - низкочастотная RFID используется в основном для отслеживания животных (подумайте о разрастающихся ранчо) и контроля доступа (например, для ключей-карт); хотя его можно развернуть и для других приложений, которым не требуется более длинный диапазон чтения.

Высокочастотный (HF) RFID

Благодаря общему диапазону частот от 3 до 30 МГц и диапазону считывания около 30 сантиметров, высокочастотные RFID-системы хорошо подходят для электронных билетов и перевода платежей, а также для других типов смарт-карт.

Например, технология Near Field Communication (NFC), основанная на HF RFID, часто используется для таких распространенных приложений, как карточки-ключи для отелей. В качестве примечания:мы больше писали о различиях между RFID и NFC для определения местоположения активов.

Более того, как и LF, HF использует магнитную связь для связи между RFID-метками и считывателями. Таким образом, полагаясь на него как на источник питания, ВЧ-метки обычно продолжают функционировать в течение всего срока службы, если не будут повреждены из-за износа.

Чтобы сделать их еще более привлекательными, эти теги также относительно недороги - от 0,35 до 10 долларов США за тег и, как правило, имеют небольшой размер.

Сверхвысокочастотная (UHF) RFID

Активные системы RFID УВЧ имеют частотный диапазон от 400 МГц до 3 ГГц, с гораздо более высокими диапазонами считывания от 30 до 100+ метров, а также более высокой скоростью передачи данных. Кроме того, у них довольно низкая стоимость инфраструктуры и большой объем памяти.

Не менее важно то, что их метки питаются от внутренних батарей и с заранее заданной периодичностью передают сигналы, которые обнаруживаются считывающими устройствами RFID и передаются в хост-систему для обработки.

С другой стороны, UHF RFID-метки стоят дороже при средней цене от 25 до 50 долларов за метку и довольно чувствительны к помехам от металлов, жидкостей и электромагнитных сигналов, хотя инновационный дизайн позволяет смягчить некоторые из этих проблем. В то же время, поскольку они питаются от батареек, эти метки имеют ограниченный срок службы от трех до пяти лет.

Активные приложения UHF RFID обычно используются для отслеживания мобильных активов (например, грузовых контейнеров, крупногабаритного оборудования и транспортных средств), а также таких активов, как строительные инструменты и материалы, которые хранятся на больших площадях, таких как складские площадки.

5) Технология RFID прошла долгий путь за последние два десятилетия по форме, функциям и применению.

Поскольку устройства IoT становятся все более распространенными, активная технология RFID становится все более сложной, особенно в отношении отслеживания и отслеживания активов в реальном времени. Фактически, поддерживая видимость активов 24/7/365, организации всех типов и размеров не только улучшают свою прибыль, но и спасают жизни, смягчают опасные события и сокращают обязательства.

Тем не менее, за последние два десятилетия в активной технологии RFID было сделано несколько улучшений, в том числе:

• Активные RFID-метки, в которых используются инновационные сенсорные технологии для мониторинга таких факторов окружающей среды, как температура, влажность и вибрация.
• Все более мелкие смарт-метки RFID, которые становятся тоньше и легче, с большим объемом памяти.
• Менее дорогие считыватели RFID с повышенной скоростью чтения (от 1000 до 1200 тегов в секунду) и чувствительностью, а также с большим количеством возможностей подключения для передачи данных.
• Разнообразные специализированные антенны с меньшим весом и габаритами.
• Облачные приложения и сервисы для управления потоком данных, что позволяет создавать решения, практически не требующие ИТ-поддержки.
• Системы определения местоположения в реальном времени, которые гораздо более энергоэффективны и эффективны по обработке данных, с меньшими требованиями к инфраструктуре.

Конечно, со всеми этими достижениями активная RFID-метка внедряется в инновационных решениях Bluetooth RTLS, таких как AirFinder, во многих отраслях для управления различными ценными активами. Вот несколько примеров:

RTLS для здравоохранения и управления чрезвычайными ситуациями

Больницы используют решения RTLS, в которых используется комбинация активных RFID-меток и сенсорных маяков BLE для значительного улучшения ухода за пациентами за счет отслеживания местоположения и состояния медицинского оборудования при его перемещении между палатами и этажами.

А с появлением нашего AirFinder SuperTag, который обеспечивает непрерывную видимость как в помещении, так и на улице, мы теперь можем предложить те же преимущества для мобильных полевых госпиталей, которые оказывают столь необходимую экстренную медицинскую помощь в зонах бедствий и во время крупных эпидемий.

Безопасность в индустрии гостеприимства

Учитывая необходимость обеспечения безопасности сотрудников предприятий гостиничного бизнеса в любое время внутри помещений, где они работают, AirFinder сочетает технологию RFID с Bluetooth и ультразвуком для создания легких, легко носимых систем тревожной кнопки для отелей. Разработанные для подключения к простому подключаемому устройству в каждой комнате, они быстро отправляют сигнал бедствия, который регистрирует точное местонахождение сотрудника.

Отслеживание грузов в транспортных узлах

Хотя существует множество вариантов использования решений RFID RTLS в транспортных узлах, некоторые из наиболее популярных включают отслеживание местоположения критически важного груза, а также мониторинг больших партий поддонов в движении. Аналогичным образом, эти решения могут быть развернуты для поддержания цепочки поставок, а также для обеспечения того, чтобы объекты, чувствительные к климату, не перемещались в районы, где высокая температура или влажность могут их повредить.

Управление производственными активами

Как и в транспортной отрасли, на производственных предприятиях всех типов и размеров активная RFID RTLS используется с большей частотой для любого количества критических функций.

Безусловно, они используют эти решения для управления производственными активами и отслеживания в реальном времени местоположения как оборудования, так и сотрудников внутри здания и через него. То же самое касается поддонов, используемых для хранения сырья и другого движимого инвентаря. Точно так же они отслеживают колебания температуры и движения окружающей среды, которые могут повлиять на дорогое оборудование.

Последние мысли…

Являясь неотъемлемым компонентом Интернета вещей, активная технология RFID определенно сделала решения RTLS более простыми, экономичными и надежными. Но, как вы можете себе представить, эти системы будут продолжать совершенствоваться в будущем, поскольку рынок RFID растет с экспоненциальной скоростью. Поэтому, хотя мы надеемся, что теперь у вас есть базовое понимание, не стесняйтесь обращаться к нам за дополнительной информацией по всем вопросам, связанным с RFID.