آر اف آی دی و نقش آن در اینترنت اشیاء

• آشنایی بیشتر با پروتکل آر اف آی دی
• معرفی و شناسایی انواع rfid
• استانداردهای اعمال‌شده بر پروتکل rfid
• کاربردهای آر اف آی دی در ترسیم اشیاء هوشمند (اینترنت اشیاء)
• مزایای استفاده از آر اف آی دی در اینترنت اشیاء

اتوماسیون سازی، ارتقا سطح عملکرد، کاهش خطاهای ورود اطلاعات و در یک‌کلام افزایش کارایی از مهم‌ترین مزایای پیوستن به فناوری آر اف آی دی (rfid) به‌حساب می‌آید.

آشنایی بیشتر با پروتکل آر اف آی دی:

پروتکل آر اف آی دی را می‌توان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های شناسایی خودکار اشیاء به شمار آورد که به دلیل کمک گرفتن از امواج رادیویی پهنای باند وسیعی را ارائه می‌دهد. از فناوری‌های شناسایی که درگذشته رایج بوده می‌توان به بارکدها، کارت‌های هوشمند، سیستم‌های تشخیص نور و صدا و بیومتریک اشاره نمود. ولی امروزه پروتکل rfid گویی سرآمد نمونه‌های پیشین بوده چراکه قدرت عمل بالاتری را در عرصه ردیابی ارائه می‌دهد.

معرفی و شناسایی انواع rfid:

انواع rfid ازنظر محدوده فرکانس و نوع تگ‌ها به دسته‌های متفاوتی تقسیم‌بندی می‌شوند. آگاهی از این دسته‌ها به‌منظور اطلاع از محدوده کارایی پروتکل rfid بسیار ضروری است. در ادامه بیشتر با این دسته‌بندی‌ها آشنا می‌شویم.

انواع rfid برحسب محدوده فرکانس:

انواع rfid ازنظر محدوده فرکانس در سه دسته فرکانس پایین (LF فرکانسی بین 120 ـ 134 کیلوهرتز)، فرکانس بالا (HF 3 ـ 30 مگاهرتز) و فرکانس بسیار بالا (UHF فرکانسی بین 860 ـ 915 کیلوهرتز) تعریف می‌شوند.

فرکانس LF:

از مشخصات بارز فرکانس LF می‌توان به نرخ تبادل داده بسیار کم، قیمت بالاتر، وجود اشکال مختلف، عدم وجود استاندارد امنیتی مشخص، اندازه‌های متفاوت و سرعت خواندن نسبتاً پایین اشاره نمود. به همین دلیل استفاده از آن بیشتر درزمینه‌ی کنترل دسترسی محدود می‌شود.

فرکانس HF:

از ویژگی‌های فرکانس HF آر اف آی دی به استفاده از یک ارتباط استاندارد جهانی، قیمت ارزان، مناسبت عالی برای مصارف تجاری و آیتم‌های هوشمند، کاهش محدوده خواندن و وجود رمز عبوری به‌منظور ارتقا سطح ایمنی نام برد. بدین ترتیب این مزایا فرکانس HF را به نمونه‌ای قابل‌اعتماد برای مصارفی که به ارتباطات رمزگذاری شده نیاز است، تبدیل می‌سازد.

فرکانس UHF:

فرکانس مافوق بالا نیز با عدم نیاز به منبع تغذیه و کار به‌صورت پراکنش انرژی الکترومغناطیسی، توانایی ردیابی مسیر، محدوده پوششی مناسب، هزینه کم و وجود اشکال مختلف، در صنایع گوناگون، مدیریت دارایی‌های متحرک و کنترل نامحسوس تردد خودرو به کار گرفته می‌شود.

انواع rfid برحسب نوع تگ‌ها:

پروتکل rfid ازنظر نوع تگ‌ها نیز در سه بخش مجزا تعریف می‌شود که هرکدام دارای مشخصه‌های متمایزی هستند. از این تگ‌ها می‌توان به تگ غیرفعال (Passive)، تگ نیمه فعال (Semi-passive) و تگ فعال (Active) اشاره نمود. تفاوت عمده این تگ‌ها بیشتر به دلیل منبع تغذیه‌ای آنها است، در ادامه به‌صورت گسترده‌تر با این موضوع آشنا می‌شویم.

تگ غیرفعال (Passive):

عدم وجود هیچ‌گونه منبع تولید انرژی درونی و تأمین این انرژی از آر اف آی دی آن را به تگی غیرفعال تبدیل ساخته است. بدین ترتیب نیاز خود را توسط آنتن‌های موجود در تگ دریافت و تأمین می‌سازد. البته دقت داشته باشید، این تگ‌ها با سیر از سوی نمونه‌های غیرفعال به سمت Active ازنظر سایز کوچک‌تر، دامنه پاسخگویی فراتر، قیمت بیشتر، سرعت پاسخگویی فزون‌تر و قابلیت اطمینانشان نیز ارتقا می‌یابد. این امر نیز زمینه‌ی تفاوت‌های عمده‌ای را بین این تگ‌ها پدید می‌آورد.

تگ نیمه فعال (Semi-passive):

وجود باتری به‌منظور تأمین انرژی سبب شده، بتوان این تگ را نیمه فعال دانست. درواقع باتری رسالت تأمین و پاسخگویی نیاز مدارات داخلی را دارد. ولی باتری کوچک سبب شده عمر کوتاه‌تری به نسبت دیگر تگ‌ها داشته باشد.

تگ فعال (Active):

وجود منبع داخلی قوی به این تگ‌ها قابلیت انتقال داده‌ها را به مصافت‌های طولانی و محدوده‌های بسیار بزرگ در پروتکل rfid می‌دهد. به همین دلیل طبیعی است که بتوان آن را تگی فعال و پویا دانست. تگ فعال خود در دودسته تگ‌های فرستنده و تگ چراغ عرضه می‌شوند. در تگ فرستنده شما شاهد ارسال خودکار سیگنال از سوی تگ نبوده و فقط در صورت دریافت سیگنال، تگ اقدام به ارسال اطلاعات می‌نمایند. بدین ترتیب از عمر باطری کاسته نشده، زیرا کارایی تگ منتهی به زمان‌های خاصی است. ولی تگ چراغ عملکردی متفاوت داشته و به ارسال سیگنال در فاصله زمانی‌هایی بین 3 ـ 5 ثانیه به مصافت‌های بسیار دور می‌پردازد. بدین ترتیب گویی قصد دارد، گیرنده‌ها را از اطلاعات مهمی در بازه‌های زمانی مختلف آگاه سازد.

استانداردهای اعمال‌شده بر پروتکل rfid:

به دلیل اینکه فناوری rfid این تکنیک عالی برای شناسایی اشیاء، قدمت چندانی ندارد، پس طبیعی است، هنوز استانداردهای فراوانی برای آن ذکر نشده باشد. ولی در این زمینه می‌توان از دو استاندارد که توسط سازمان بین‌المللی ISO و همچنین کمیسیون بین‌المللی الکترونیک IEC برای پروتکل rfid تعریف‌شده نام برد.

استاندارد جهانی GS1 برای فرکانس UHF و استاندارد جهانی EPC از دو استانداردهایی بودند که برای انواع rfid به تصویب رسیدند. اگرچه این تگ‌ها درگذشته فقط درزمینه‌ی مدیریت بهتر زنجیره تأمین کالا، شناسایی هواپیماها در جنگ‌ها، سیستم‌های راداری، کتابخانه‌ها، فروشگاه‌های پوشاک و نظارت الکترونیکی در جهت جلوگیری از سرقت‌های علمی کاربرد داشته‌اند. ولی امروزه می‌توان حضور آنها را در هر صنعت و هر صنف و مکانی به‌راحتی دید که خدمات جالب‌توجهی را ارائه می‌دهند. در ادامه بیشتر به این کاربردها در عصر مدرن امروز اشاره می‌کنیم.

کاربردهای آر اف آی دی در ترسیم اشیاء هوشمند (اینترنت اشیاء):

انواع rfid در مصارف مختلفی به خدمت گرفته می‌شوند، به همین دلیل کاربردهای این فناوری در اینترنت اشیاء و هوشمند سازی تجهیزات مختلف بسیار زبان زد است. بدین ترتیب کاربردهای آر اف آی دی از هوشمند سازی خانه‌ها شروع‌شده و تا کاربردهای صنعتی، تولیدی و تجاری بسیار گسترده‌ای ادامه می‌یابد.

هوشمند سازی لوازم‌ خانگی:

پروتکل rfid برای تمامی لوازم خانه هوشمند مانند یخچال، گاز و لوازم صوتی و تصویری کارایی دارد. برای مثال یخچال‌های هوشمندی را متصور شوید که به مدد تگ‌های مواد غذایی، زمان انقضا را به اطلاع مصرف‌کنندگان رسانده یا اجاق‌گازهایی که علاوه بر طبخ غذا با درج تگ‌ها بر روی مواد غذایی اطلاعات جامعی را در مورد آن ماده غذایی به کاربر می‌دهند.

هوشمند سازی فرآیند انبارداری:

کالاهای آذین‌شده به آر اف آی دی در یک انبار در انبارگردانی‌ها، جابه‌جایی، شناسایی مکان قرارگیری و تطابق نوع کالای ورودی با حواله‌ها به‌هیچ‌وجه دچار خطا نمی‌شوند. بدین ترتیب در چنین انبارهایی شناسایی کالای ورودی، انتقال اطلاعات به سامانه جامع انبارداری، دسترسی به موجودی، جستجوی کالا و درنهایت سرعت بارگیری و ارسال حواله در حد ایده‌آلی است.

هوشمند سازی پارکینگ‌ها:

با ورود پروتکل rfid به بستر پارکینگ‌ها نظارت و ایجاد امنیت دقیق و آنلاین برای این مکان‌های پرتردد امکان‌پذیر می‌شود. در سایه این فناوری افزایش سرعت ورود و خروج، اعمال محدودیت تردد، آگاهی از ظرفیت پارکینگ‌ها و ارائه گزارش‌هایی دقیق امکان‌پذیر می‌گردد. این امر به‌راستی رضایت رانندگان و کارکنان چنین مراکز پرازدحامی را افزایش می‌دهد.

هوشمند سازی فرآیند فروش بلیت:

دریافت بلیت مراکزی مانند نمایشگاه‌های بین‌المللی، مطب‌های پزشکان، استادیوم‌های ورزشی، مراکز تفریحی بزرگ، سینما و حتی آژانس‌های مسافرتی را ازاین‌پس می‌توان با تگ‌های rfid به سهولت انجام داد. باوجوداین برچسب‌ها بر روی انواع بلیت از جعل، سرقت و مفقود شدن آن‌ها جلوگیری می‌شود. چراکه تمامی مشخصات دارنده مانند اطلاعات شخصی، آدرس منزل، شماره تماس و عکس در داخل آن ثبت است. همچنین با این تمهید بررسی جمعیت، کنترل رفت‌وآمدها و تعیین تعداد نفرات در مراکز بزرگی مانند استادیوم‌ها سهل‌تر می‌شود.

هوشمندی سازی زنجیره تولید و عرضه:

با نصب تگ‌های rfid بر روی کالاها از همان مراحل ابتدایی تولید در کارخانه‌ها به دلیل وجود امکان ردیابی می‌توان بر کیفیت تولید محصول از نقطه شروع تولید تا مرحله‌ی انتهایی نظارت نمود. حتی نحوه ارسال محموله را ارزیابی کرد و از چگونگی تحویل محصول به مشتری مطلع شد. امکان خوانش این تگ‌ها در مقیاسی بسیار وسیع چنین توانایی عظیمی را به تولیدکنندگان کالاها می‌دهد.

هوشمند سازی توزیع دارو:

به مدد تگ‌های آر اف آی دی می‌توان با خودکار سازی مراحل پذیرش، درمان، پشتیبانی، توزیع دارو به کاهش خطاهای تیم پزشکی و مصرف‌کنندگان کمک شایان توجهی نمود. همچنین رصد موقعیت مکانی بیمار، بررسی علائم حیاتی، ردیابی تجهیزات پزشکی، موجودی داروها و هر آنچه که لازمه یک مراقبت بهداشتی و درمانی مناسب است را با این تگ‌ها به اجرا گذاشت.

هوشمند سازی مراحل شناسایی:

کارت‌های شناسایی، دانشجویی، گذرنامه‌ها و پاسپورت‌هایی که به انواع این تگ‌ها آراسته هستند، امنیت بیشتری را فراهم می‌سازند. با این تمهید یک کنترل غیر محسوس در سطحی بسیار گسترده برای مدیران ارشد سازمانی فراهم می‌شود. حتی به دلیل کارایی عالی این تگ‌ها از آن در مناطق حساس امنیتی نیز به‌وفور در مصارف مختلف استفاده می‌کنند.

هوشمند سازی پرداخت پول:

جمع‌آوری عوارض الکترونیکی در بزرگراه‌ها، پرداخت بلیت اتوبوس و مترو و همچنین هزینه پارکینگ‌ها نیز ازاین‌پس به مدد تگ‌های آر اف آی دی سهل‌تر خواهد بود. دیگر باوجوداین سیستم‌ها نیاز به ارتباط مستقیم برداشته‌شده و امواج رادیویی رسالت نقل‌وانتقال وجوه را بر عهده می‌گیرند.

هوشمند سازی امور مالیاتی:

اموال گردانی و بررسی سررسیدهای ماهیانه و سالیانه امری سخت و زمان‌بر است. ازاین‌رو مدیران سازمان‌ ها از انجام آن سرباز زده یا با اهمال‌ کاری سبب بروز خطاهای مالیاتی و کسری بودجه‌های فراوان می‌شوند. باوجوداین تگ‌ها هرگونه اشتباه حذف‌شده و فعالیت زمان‌بر بازرسی اموال و گزارش‌گیری در زمان محدودی امکان‌پذیر می‌شود.

مزایای استفاده از آر اف آی دی در اینترنت اشیاء:

اگرچه بسیاری برای فناوری آر اف آی دی مشکلاتی مانند عدم امکان ادغام سیستم‌ها با استانداردهای مختلف، احتمال آسیب به حریم خصوصی و افزایش هزینه در مقیاس بالا را ذکر می‌کنند. ولی گستردگی مزایای این پروتکل سبب شده بسیاری از کشورها بخش‌ های عظیم و حساسی از سازمان‌ های خود را به این تگ‌ها آراسته سازند. در اینجا به مهم‌ترین این مزایا اشاره می‌کنیم.

اولین مزیت: ایمنی بالا

به دلیل اینکه امکان رمزنگاری داده‌های این تگ‌ها وجود دارد، می‌توان به ایمنی بالای آن اطمینان داشت. البته در مواردی که با اطلاعات حساسی مواجه باشیم امکان قفل نمودن این تگ‌ها بر درصد امنیت می‌افزاید.

دومین مزیت: ذخیره حجم بیشتری اطلاعات:

آر اف آی دی به‌راحتی قادر است، حجم فراوانی اطلاعات را در خود ذخیره سازد. مزیت بزرگی که هیچ‌کدام از روش‌های شناسایی پیشین توانایی ارائه آن را نداشتند. درج دستورالعمل‌ها، نام محصول، محل زندگی خریدار و بارکد فقط بخش کوچکی از اطلاعاتی است که امکان ثبت آن در این تگ‌ها وجود دارد.

سومین مزیت: امکان خوانش سریع

همان‌قدر که rfid در عمل سرعت بالایی را از خود نشان می‌دهد، ریدرهایی که وظیفه خوانش اطلاعات مخابره شده از این تگ‌ها رادارند نیز بسیار سریع عکس‌العمل نشان می‌دهند. بدین ترتیب در کسری از یک ثانیه امکان خوانش صدها تگ وجود دارد.

چهارمین مزیت: کنترل فرآیندهای غیرقابل رؤیت

در کارخانه‌ها و مراکز تولیدی بزرگ و صنایع به دلیل حجم کاری بالا بسیاری از فرآیندهای کاری در دید و نظر مدیران آنها به دور می‌ماند. این امربر سطح کیفی و عملکردی این مراکز تأثیر منفی دارد.

این راهکار اینترنت اشیا کنترل تمامی فرآیندها را امکان‌ پذیر ساخته و هیچ نقطه کوری برای مدیران باقی نمی‌گذارد.

پنجمین مزیت: امکان به‌روزرسانی

در صورت نیاز به تغییر اطلاعات موجود در برچسب، بدون نظارت مستقیم و دخالت دست می‌توان به‌راحتی به تغییر آن‌ها پرداخت. بدین ترتیب یک به‌روزرسانی یکپارچه و منسجم را سازمان‌دهی نمود. این امر نشانی بر به‌هم‌پیوستگی بالای اجزای این پروتکل دارد.

کلام آخر باب آر اف آی دی و نقش آن بر اینترنت اشیاء:

با توضیحات ذکرشده خود به اهمیت و تأثیر آر اف آی دی بر تمامی اشیاء پیرامونمان پی برده‌اید. درواقع راهکار استفاده از rfid، گویی آمده تا یک خودکارسازی بدون مرز و بدون توقف را به افراد دوستدار بسترهای هوشمند ارائه نماید. اتوماسیون سازی که به مدد این پروتکل به اجرا درمی‌آید، دقیق‌تر، سریع‌تر و با کاهش فعالیت‌های دستی به همراه است. به همین دلیل استفاده از انواع rfid به خاطر توانایی بررسی نرخ بالای انتقال دیتا، ردیابی اجسام در حال حرکت حتی در سرعت‌بالا و قابلیت تنظیم پرطرفدار هستند.