أنظمة RFID لقد كانت موجودة بالفعل وتطويرها لعقود من منظور حالة مصدر الطاقة ، يمكن تقسيمها إلى فئتين رئيسيتين: "نشط" و "سلبي" ؛ من منظور تردد التشغيل ، يمكن تقسيمها إلى عدة فئات رئيسية مثل التردد المنخفض (125 كيلو هرتز ~ 135 كيلو هرتز) ، وتردد عالي (13 56 ميجا هرتز) ، وتردد عالي الفائق ، والميكروويف (2 45 جيجا هرتز ، 5 جيجا هرتز) تختلف أسعار الأجهزة لأنظمة RFID المختلفة اختلافًا كبيرًا ، وتختلف خصائص الأنظمة نفسها أيضًا ، كما أن نضج الأنظمة مختلف أيضًا لا يمكن الإجابة على العديد من الأسئلة بسهولة من قبل المطلعين على الصناعة ، لذلك غالبًا ما يشعر المستخدمون بالخسارة عند اختيار تقنية RFID استنادًا إلى تجربة التطوير والتطبيق الخاصة بي ، وعلى أساس الإشارة إلى مواد التطبيق ذات الصلة والبيانات التقنية ، أحاول أن أعطي القراء فهمًا أكثر شمولاً وموضوعية من خلال هذه المقالة ، على أمل تقديم بعض المساعدة للمستخدمين في اختيار نظام RFID بتردد مناسب

2 وصف موجز لخصائص تقنية RFID في نطاقات تردد مختلفة

2 1 التردد المنخفض:

نطاق التردد المستخدم هو 10 كيلو هرتز ~ 1MHz ، والمواصفات الرئيسية الشائعة هي 125 كيلو هرتز ، 135 كيلو هرتز ، وما إلى ذلك العلامات الإلكترونية في نطاق التردد هذا السلبي ، ويتم تنفيذ إمدادات الطاقة ونقل البيانات من خلال الاقتران الاستقرائي أكبر ميزة للتردد المنخفض هي أن العلامة أقل تأثراً عندما تكون قريبة من الكائنات المعدنية أو السائلة في الوقت نفسه ، يكون نظام التردد المنخفض ناضجًا للغاية وسعر معدات القراءة والكتابة منخفض ومع ذلك ، فإن العيوب هي مسافة قراءة قصيرة ، وعدم القدرة على قراءة علامات متعددة في نفس الوقت (مكافحة الاكتساب) وحجم المعلومات المنخفضة تبلغ سعة التخزين العامة 128 بت إلى 512 بت يتم استخدامه بشكل أساسي في أنظمة التحكم في الوصول ، والرقائق الحيوانية ، وأجهزة سيارة مضادة للسرقة ولعبها على الرغم من أن نظام التردد المنخفض ناضج وأن معدات القراءة والكتابة رخيصة ، نظرًا لتردده المنخفض الرنان ، فإن العلامة تحتاج إلى جعل محثًا متعرجًا ذا قيمة محاثة كبيرة ، وغالبًا ما تحتاج إلى تغليف المكثف الرنان خارج الرقاقة تكلفة العلامة أعلى من تلك الموجودة في نطاقات التردد الأخرى

2 2 التردد العالي:

نطاق التردد المستخدم هو 1MHz ~ 400 ميجا هرتز ، والمواصفات الرئيسية المشتركة هي النطاق ISM من 13 156MHz لا تزال العلامات الموجودة في نطاق التردد هذه سلبية بشكل أساسي ، كما يتم تنفيذ إمدادات الطاقة ونقل البيانات من خلال الاقتران الاستقرائي أكبر تطبيق في شريط التردد هذا هو البطاقة الذكية بدون اتصال التي نعرفها بالمقارنة مع التردد المنخفض ، تكون سرعة الإرسال أسرع ، وعادة ما تكون فوق 100 كيلو بايت في الثانية ، ويمكنها تحديد علامات متعددة (كل معيار دولي له آلية ناضجة مضادة للاكتساب) يستفيد النظام في نطاق التردد هذا من تطبيق البطاقات الذكية التي لا تلامس ، والنظام ناضج نسبيًا نسبيًا ، كما أن سعر معدات القراءة والكتابة منخفض نسبيًا تعد المنتجات الأكثر وفرة ، حيث تتراوح سعة التخزين التي تتراوح من 128 بت إلى أكثر من 8 آلاف بايت ، ويمكنها دعم ميزات الأمان العالية للغاية ، من أبسط قفل الكتابة إلى تشفير الدفق ، وحتى المعالجة المشطلية للتشفير يتم استخدامه عمومًا للتعرف على الهوية ، وإدارة المكتبات ، وإدارة المنتج ، وما إلى ذلك لتطبيقات RFID مع متطلبات الأمان العالية ، فإن نطاق التردد هذا هو الخيار الوحيد حاليًا

2 3 التردد العالي للغاية:

نطاق التردد المستخدم هو 400 ميجا هرتز ~ 1 جيجا هرتز ، والمواصفات الرئيسية المشتركة هي 433 ميجا هرتز ، 868 ~ 950 ميجا هرتز هذا النطاق التردد ينقل الطاقة والمعلومات من خلال الموجات الكهرومغناطيسية كل من التطبيقات النشطة والسلبية شائعة في نطاق التردد هذا تبلغ مسافة القراءة من العلامات السلبية حوالي 3 ~ 10 أمتار ، ومعدل الإرسال سريع ، ويمكن أن يصل عمومًا إلى حوالي 100 كيلو بايت في الثانية بالإضافة إلى ذلك ، لأنه يمكن تصنيع الهوائي عن طريق الحفر أو الطباعة ، تكون التكلفة منخفضة نسبيًا نظرًا لمسافة القراءة الطويلة ، ومعدل نقل المعلومات السريعة ، والقدرة على قراءة وتحديد عدد كبير من العلامات في نفس الوقت ، فهي مناسبة بشكل خاص للحقول مثل الخدمات اللوجستية وإدارة سلسلة التوريد ومع ذلك ، فإن عيب نطاق التردد هذا هو أن تطبيقه على الكائنات المعدنية والسائلة ليس مثاليًا وأن النظام غير ناضج سعر معدات القراءة والكتابة مكلفة للغاية ، كما أن تكلفة التطبيق والصيانة مرتفعة أيضًا بالإضافة إلى ذلك ، فإن خصائص الأمان لهذا النطاق التردد متوسط ​​، وهي غير مناسبة للتطبيقات ذات متطلبات الأمان العالية

2 4 ميكروويف: نطاق التردد المستخدم أعلى من 1 جيجا هرتز ، والمواصفات الشائعة هي 2 45 جيجا هرتز و 5 تشبه خصائص وتطبيقات نطاق الميكروويف تلك الموجودة في نطاق UHF ، مع مسافة قراءة تبلغ حوالي 2 متر ، لكنها أكثر حساسية للبيئة نظرًا لأن تردده أعلى من ارتفاع UHF ، يمكن أن يكون حجم العلامة أصغر من UHF ، ولكن توهين إشارة نطاق التردد هذا بالماء أعلى من UHF ، ومسافة العمل أصغر أيضًا من UHF

يتم استخدامه بشكل عام لتتبع الأمتعة ، وإدارة العناصر ، وإدارة سلسلة التوريد ، إلخ

2 5 حدد تقنية RFID النطاق المناسبة وفقًا للتطبيق

في الجزء السابق ، قدمنا ​​بإيجاز خصائص تقنية RFID في كل نطاق تردد في هذا الجزء ، سوف نركز على كيفية اختيار تقنية RFID المناسبة

أولاً ، تتضمن تكلفة نظام RFID تكلفة الأجهزة وتكلفة البرنامج وتكلفة التكامل لا تتضمن تكلفة الأجهزة فقط تكلفة القارئ والعلامة ، ولكن أيضًا تكلفة التثبيت في كثير من الحالات ، فإن برامج إدارة التطبيقات والبيانات والتكامل هي التكاليف الرئيسية للتطبيق بأكمله إذا كنت تفكر في التكلفة ، فيجب عليك النظر في التكلفة الإجمالية للنظام ، وليس فقط الأجهزة ، مثل سعر العلامة هنا ، لن نناقش هذا الجزء من المشكلة وتحليله ، لكن القراء يحتاجون إلى فهم وفهم نناقش أدناه بشكل أساسي كيفية اختيار نطاق التردد المناسب من منظور فني

ثانياً ، نحن نعلم أنه حتى بالنسبة لأنظمة RFID في نفس نطاق التردد ، فإن مسافات الاتصال الخاصة بهم مختلفة تمامًا نظرًا لأن مسافة الاتصال تعتمد عادةً على تصميم الهوائي ، وقوة الإخراج للقارئ ، واستهلاك الطاقة في شريحة العلامات ، وحساسية القارئ المتلقي ، وما إلى ذلك لا يمكننا ببساطة أن نفترض أن مسافة العمل لنظام RFID في نطاق تردد معين أكبر من نظام RFID في نطاق تردد آخر

ثالثًا ، على الرغم من أن نظام RFID المثالي لديه مسافة عمل طويلة ومعدل انتقال مرتفع وانخفاض استهلاك الطاقة ومع ذلك ، في الواقع ، لا يوجد مثل هذا نظام RF المثالي ، ولا يمكن تحقيق معدل نقل البيانات المرتفع إلا على مسافة قريبة نسبيًا على العكس من ذلك ، إذا كنت ترغب في زيادة مسافة الاتصال ، فأنت بحاجة إلى تقليل معدل نقل البيانات لذلك إذا كنا نريد اختيار تقنية RFID مع مسافة اتصال طويلة ، فيجب علينا التضحية بمعدل الاتصال غالبًا ما تكون عملية اختيار نطاق التردد عملية حل وسط

رابعًا ، بالإضافة إلى النظر في مسافة الاتصال ، عندما نختار نظام RF ، فإننا عادةً ما ننظر في عوامل مثل سعة الذاكرة وميزات الأمان وفقًا لمتطلبات التطبيق هذه ، يمكن تحديد نطاق تردد RFID المناسب ومحلوله من الحلول الحالية ، تتمتع أنظمة UHF و Microwave RFID بأكبر مسافة تشغيل (يمكن أن تصل إلى 3 إلى 10 أمتار) ولديها معدل اتصال أسرع ، ولكن من أجل تقليل استهلاك الطاقة وتعقيد شريحة العلامات ، فإنها لا تنفذ آليات أمان معقدة ، وتقتصر على آليات أمان بسيطة مثل حماية القفل للكتابة علاوة على ذلك ، يتم تخفيف طاقة الموجة الكهرومغناطيسية في نطاق التردد هذا بشدة في الماء ، لذلك فهي ليست مناسبة لتتبع الحيوانات (التي تحتوي على أكثر من 50 ٪ من الماء في الجسم) والأدوية التي تحتوي على سوائل إن مسافة قراءة وكتابة أنظمة التردد المنخفض والتردد العالي صغيرة ، وعادة ما لا تزيد عن متر واحد يتم استخدام نطاق التردد العالي عن طريق البطاقات الذكية الناضجة التي لا تتواصل ، والتي يمكن أن تدعم سعة الذاكرة الكبيرة وخوارزميات الأمان المعقدة كما ذكرنا سابقًا ، نظرًا لمعدل الاتصال ومتطلبات الأمان ، فإن مسافة العمل للبطاقات الذكية التي لا تتواصل بشكل عام حوالي 10 سم تزيد مواصفات ISO15693 في نطاق التردد العالي من مسافة الاتصال عن طريق تقليل معدل الاتصال مع هوائيات كبيرة الحجم وقراء وكتاب الطاقة العالية ، يمكن أن تصل مسافة العمل إلى أكثر من متر واحد يحتوي نطاق التردد المنخفض على أدنى معدل اتصال بسبب تردده المنخفض في الناقل ، والذي يقل أكثر من 100 مرة من التردد العالي 13 56 ميجا هرتز ، وعادة ما لا يدعم قراءة علامات متعددة

3 تحليل الحالة

3 1 إدارة تتبع الحيوانات

تقليديًا ، يستخدم تتبع الحيوانات وإدارتها تقنية RFID منخفضة التردد ، وهناك معايير دولية للترميز وواجهة الإشارة المكانية المعايير الدولية المقابلة هي ISO11784 و ISO11785 نظرًا لأن تقنيات RFID عالية التردد والتردد المنخفضة لها مزايا وعيوبها الخاصة ، فهناك حاليًا نقاش حول نطاق التردد لتتبع الحيوانات وإدارتها الأسباب الرئيسية لدعم استخدام حلول تكنولوجيا التردد المنخفض هي:

(1) توجد المعايير الدولية ومتطلبات التوافق في الواقع

(2) إذا تم استخدام محلول أندينا واحد ، فإن مسافة القراءة والكتابة لنظام التردد المنخفض عادة ما تكون أكبر من 20 ٪ إلى 30 ٪ من نظام التردد العالي نظرًا لأن معدل بيانات نظام التردد المنخفض منخفض ، يمكن أن يكون استهلاك الطاقة لرقاقة العلامة أقل من الميكرووات

(3) على الرغم من أن معدل نقل البيانات لنظام التردد المنخفض منخفض ، بالنظر إلى قوة إشارةه ، فإن كفاءة القراءة ليست منخفضة في التطبيقات الفعلية

(4) يمكن لنظام التردد المنخفض اختراق الأنسجة الحيوانية وهو الخيار الوحيد للتردد للعلامات الإلكترونية القابلة للزرع

أسباب دعم حل تقنية التردد العالي هي كما يلي:

-(1) يمكن تنفيذ طريقة الترميز الحيوانية للمعيار الدولي ISO11784 في حلول النطاق عالي التردد والتردد الفائق لا يوجد فرق في التطبيق ومستوى النظام

-(2) بسبب اختلاف التردد ، يجب أن تكون علامات التردد المنخفضة الجرح مع محث متعرج لتشكيل هوائي علامة ، وتكلفة صنع العلامات أعلى من علامات التردد العالي للحصول على علامة عالية التردد بحجم بطاقة الائتمان ، عادة ما تحتاج فقط إلى الجرح حوالي 3 مرات ، ويمكن استخدام عملية طباعة منخفضة التكلفة التكلفة الإجمالية لعلامات التردد العالية أقل هذه حقيقة معترف بها

-(3) إذا تم تنفيذها بشكل معقول ، يمكن لنظام التردد العالي أيضًا تحقيق مسافة قراءة وكتابة مماثلة لتلك الخاصة بنظام التردد المنخفض بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لقارئ التردد العالي التحكم في نطاق العمل من خلال هوائي البوابة ، والذي يفضي إلى جمع البيانات الدقيقة والسريعة.

-(5) أصبح استخدام ترددات التردد العالي معيارًا موحدًا عالميًا ، ولا يواجه استخدام أنظمة التردد العالي مشاكل التوافق في جميع أنحاء العالم المحرر يفضل استخدام حلول تقنية التردد العالي في تتبع وإدارة الحيوانات مثل الخنازير التي لا تتطلب زرع RFID السبب الرئيسي يعتمد على اعتبارات تكلفة النظام هامش الأسعار والربح للمنتجات الزراعية في بلدي منخفض للغاية تكلفة استهلاك الأجهزة في تتبع وإدارة الحيوانات مثل الخنازير تأتي بشكل أساسي من العلامات من أجل تقليل هذا الجزء من التكلفة ، ينبغي استخدام تقنية التردد العالي في الوقت نفسه ، بالنظر إلى أن وحدات الإنتاج مثل زراعة الخنازير عادة لا تحتوي على اتصالات عريضة النطاق ، فقد لا تخزن العلامات الإلكترونية معلومات التسمية فحسب ، بل أيضًا بعض البيانات ذات الصلة يمكن أن تصل مساحة التخزين الشائعة في حلول التردد العالي إلى أكثر من 1 كيلو بت ثانياً ، تعتمد البنية التحتية الحالية لـ RFID في بلدي على تكنولوجيا التردد العالي ، واستخدام الأنظمة الفنية المتوافقة له مزايا في تكلفة التثبيت والموثوقية من منظور الرقائق ، وتغليف العلامات ، ومعدات القراءة والكتابة ، وتكامل النظام والجوانب الأخرى ، يوجد في بلدي المئات من الموردين من تقنية التردد العالي ، والتي لا مثيل لها بتكنولوجيا التردد المنخفض بالإضافة إلى ذلك ، في التطبيقات مثل إدارة الخنازير ، لا يلزم العلامات الإلكترونية القابلة للزرع ، ويمكن استخدام علامات الأذن الحيوانية بطبيعة الحال ، يختلف حل تقنية التردد العالي المستخدم في إدارة تتبع الحيوانات عن نظام تردد الراديو التقليدي عالي التردد من الضروري تنفيذ أعمال البحث والتطوير في تقليل تأثير البيئة على مسافة التشغيل وتطوير معدات القراءة والكتابة الخاصة ، بحيث يمكن لتكنولوجيا التردد العالي تلبية متطلبات النظام من حيث مسافة التشغيل والموثوقية

3 2 إدارة المخدرات

حتى اليوم ، في عام 2006 ، لا يزال الخبراء يعتقدون أن التتبع والإدارة على مستوى العناصر في قطاع السلع الاستهلاكية هو هدف سيستغرق تحقيقه من 3 إلى 5 سنوات ومع ذلك ، فإن استخدام تقنية تحديد الترددات الراديوية لتحقيق إدارة عنصر واحد للعقاقير ذات القيمة العالية نسبيًا هو بالفعل حقيقة واقعة تتطلب إدارة الغذاء والدواء في الولايات المتحدة (FDA) تتبع وإدارة العمليات الكاملة للأدوية الفردية في عام 2007 ، من المواد الخام إلى خزائن الطب المنزلي بالنسبة للإدارة الفردية لإدارة الأدوية ، يبدو أن استخدام تكنولوجيا التردد العالي له مزايا أكثر شمولاً ، على وجه التحديد:

(1) يحقق كل من التردد العالي والتردد العالي فائقة نقل الطاقة والإشارة من خلال الحقول الكهرومغناطيسية ، في حين أن التردد العالي للغاية يحقق انتقال الطاقة والإشارة من خلال الحقول الكهربائية يعمل النظام بشكل عام في الحقل البعيد بالنسبة للعناصر الفردية القريبة جدًا ، سيؤدي فصل العلامة إلى تفويت العلامة (العنصر) يعمل نظام التردد العالي في الحقل القريب (أي أن المجال الكهرومغناطيسي لا يزال مرتبطًا داخل النظام ولا تنبعث من الأمواج الكهرومغناطيسية) تنتقل الطاقة والإشارة عبر المجال المغناطيسي يمكن تحديد العلامات الموجودة داخل النظام بدقة (بالطبع ، تكون مسافة العمل فقط داخل 1 متر) ، ولديها قدرة تداخل مضادة للأحجار الكهرومغناطيسية بشكل أفضل

(2) تأثير السوائل والمعادن بالمقارنة مع التردد العالي الفائق ، فإن توهين الإشارات عالية التردد في الماء أصغر ، وهو أكثر ملاءمة للحاويات التي تحتوي على السوائل ، وجزء كبير من الأدوية في شكل سائل

(3) سعة التخزين يمكن أن تصل سعة تخزين علامات التردد العالي إلى 8K بايت ، لذلك يمكن تخزين مزيد من المعلومات على العلامة لتحقيق "قاعدة بيانات الهاتف المحمول" بدلاً من مجرد رقم إلكتروني لا يوجد مثل هذه العلامة الإلكترونية ذات السعة الكبيرة في حل التردد الفائق الحالي

(4) التردد العالي 13 56 ميجا هرتز هو نطاق تردد ISM المستخدمة عالميًا ، ولا توجد مشكلة توافق ومع ذلك ، فإن التردد العالي للغاية غير متوفر في جميع مناطق العالم حتى الآن إن نطاق التردد العالي للغاية في بلدي في طور صياغة

4 ملخص

لتلخيص ، كل نطاق تردد من تقنية RFID له خصائصه الخاصة حتى بالنسبة لأنظمة RFID في نفس نطاق التردد ، فإن مسافة الاتصال تختلف اختلافًا كبيرًا لا يمكننا ببساطة أن نفترض أن مسافة العمل لنظام RFID في نطاق تردد معين أكبر من نظام RFID في نطاق تردد آخر عند اختيار نظام RFID فعليًا ، من الضروري النظر في التكلفة الإجمالية لنظام RFID ، وكذلك عوامل مثل سعة الذاكرة وميزات الأمان ، وتحديد نطاق تردد RFID المناسب بناءً على هذه العوامل.