مقاله امکان سنجی بکارگیری تکنولوژی RFID در هوشمندسازی بزرگراه ها در کشور

بخشی از مقاله

چکيده
تحولات سريع در فن آوري و ظهورآن در عصر ارتباطات و اطلاع رساني، تاثيرات چشمگيري بر جوامع گذاشته است . با مروري ساده بر وضعيت حمل و نقل برون شهري کشور طي ساليان اخير مشخص مي گردد، عليرغم سرمايه گذاري کلان و ساخت راههاي جديد، همچنان مشکلاتي از قبيل تراکم ، تصادف ، آلودگي هاي زيست محيطي وغيره روبه افزايش است .
واقعيت هاي موجود در تحليل وضعيت حمل و نقل کشور نشان مي دهد که مشکلات و ناهنجاري ها موجود در سيستم حمل و نقل آنقدر عميق است که رفع آنها و دستيابي به حمل و نقل ايمن و سريع نيازمند مطالعات گسترده و صرف هزينه مي باشد، که با توجه به واقعيت هاي امروز جامعه ، به نظر مي رسد کنترل عوامل مؤثر در اين نابساماني ها با استفاده از روشهاي سنتي ميسر نباشد. ايده بکارگيري سيستم هاي حمل و نقل هوشمند (ITS) است که ميتواند افق تازه اي براي دستيابي به تحرک مستمر در جامعه ارتباطي و اطلاعاتي ما ايجاد کند. رديابي وسايل نقليه و تعيين موقعيت آنها و پي آيند آن راهبري و کنترل حرکت وسايل نقليه در محيط هاي شهري از اصول برنامه ريزي و مديريت شهري است . لذا دراين مقاله به ارزيابي، امکان سنجي و ارائه راهکارهاي بکارگيري از سيستم هاي نوين RFID به عنوان يک تکنولوژي دقيق تر و ارزان تر از ساير تکنولوژي هاي موجود نظير GPS در هوشمندسازي بزرگراه ها و ناوگان حمل و نقلي زميني پرداخته شده است . RFID تکنولوژي ارزاني است که در کشورهاي پيشرفته حتي در سيستم هاي فروشگاهي نيز کاربرد پيدا کرده است و مي توان در کنترل سيستم هاي شهري و حمل و نقلي نيز استفاده نمود. فناوري برچسب هوشمند يا RFID بيانگر سيستم هايي است که از امواج راديويي براي انتقال اطلاعات مربوط به هويت يک شيء استفاده مي کند. اين فناوري موفق شده است تا قابليت و کارايي خود را به عنوان يک ابزار مقرون به صرفه و دقيق در بهبود عملکرد و کاهش زمان و هزينه هاي نيروي انساني و منابع در بسياري از موارد ثابت نمايد. مطالعات و تحقيقات انجام شده در اين مقاله بيانگر آن است که بالغ بر ٧٦ درصد از اولويت گذاري در بکارگيري RFID مربوط به ناوگان حمل و نقل بار عمومي،ناوگان مسافر بري درون شهري و خودرو هاي شخصي است . يکي از معضلات بکارگيري سيستم هاي RFID در کشور، عدم برنامه ريزي مناسب و نبود زيرساخت هاي الزامي در اين فن آوري است .
کلمات کليدي: بزرگراه هاي هوشمند، تکنولوژي RFID، سيستم هاي حمل و نقل زميني .
١. مقدمه
واقعيت هاي موجود در تحليل وضعيت حمل و نقل کشور نشان مي دهد که مشکلات و ناهنجاري ها موجود در سيستم حمل و نقل آنقدر عميق است که رفع آنها و دستيابي به حمل و نقل ايمن و سريع نيازمند مطالعات گسترده و صرف هزينه مي باشد. سيستم هاي حمل و نقل هوشمند مجموعه سيستم هايي است که با استفاده از ابزارهاي خودکار و برنامه ريزي بر روي آنها، برخي از عمليات کنترلي (کنترل جريان که در مقررات ترافيکي يا عوارضي و غيره ) و آمارگيري، اطلاع رساني به رانندگان ، برداشت اطلاعات وغيره را براي رفع مشکلات حمل و نقل ترافيک انجام مي دهد. به عبارتي سيستمهاي حمل و نقل هوشمند ابزارهاي چند وجهي پيچيده اي هستند که از ترکيب فن آوريهاي پيشرفته در کنار يکديگر به وجود ميآيد و براي بهبود اوضاع حمل و نقل و ايجاد راه حل هايي جهت ارتقاع سطح ايمني و در نهايت کاهش تعداد و شدت تصادفات به کار برده مي شود و استفاده از سيستمهاي حمل و نقل به معني استفاده و به کارگيري تکنولوژيهاي نوين (از قبيل الکترونيک ، ارتباطات و سيستمهاي کنترل ) به منظور ارتقاع سطح ايمني، کارآيي و ارزاني در حمل و نقل مي باشد. فناوري برچسب هوشمند يا RFID بيانگر سيستم هايي است که از امواج راديويي براي انتقال اطلاعات مربوط به هويت يک شيء استفاده مي کند. اين فناوري موفق شده است تا قابليت و کارايي خود را به عنوان يک ابزار مقرون به صرفه در بهبود عملکرد و کاهش زمان و هزينه هاي نيروي انساني و منابع در بسياري از موارد ثابت نمايد. با توجه به مشکلاتي که امروزه در شهرهاي پرجمعيت وجود دارد و همچنين افزايش ترافيک شهري و افزايش تصادفات بر اثر سرعت غير مجاز، استفاده از RFID مي تواند گام موثري جهت کاهش تصادفات و کنترل ترافيک شهري باشد. برچسبهاي RFID نصب شده بر روي اتومبيل قادر هستند که هر نوع اطلاعاتي نظير رنگ ، پلاک، سريال موتور، نام و اطلاعات حساب صاحب خودرو و ديگر اطلاعات مهم را در حافظه خود ذخيره کنند. اصولا يکي از اهداف اصلي سيستم هاي حمل و نقل هوشمند ارتقاء سطح ايمني است ، لذا در اين تحقيق ضمن مطالعه دقيق عملکرد بهينه سيستم هاي کنترل هوشمند بر ايمني جاده هاي برون شهري به نقش و جايگاه ايمني ايجاد شده و احداث بزرگراه هاي هوشمند جاده اي پرداخته مي شود. بزرگراه هاي هوشمند داراي کليه عملگرهاي هوشمند انتقال اطلاعات و ارائه خدمات بين کاربر جاده يعني راننده و مرکز مديريت و کنترل مي باشند. همچنين با توجه به نوين بودن تکنولوژي هوشمند جاده اي و عدم احداث چنين بزرگراه هايي در کشور، نياز به مطالعه امکان سنجي و ارائه پيشنهادات ساختاري در اين زمينه براي کشور خواهيم بود. اين موضوع تحت پيشنهاد بهسازي و طرح توسعه آتي براي جاده هاي استان تهران مورد ارزيابي قرار مي گيرد تا بتواند عملکرد بهينه بزرگراه هاي هوشمند جاده اي نمايان گردد.
با مروري ساده بر وضعيت حمل و نقل برون شهري کشور طي ساليان اخير مشخص مي گردد، عليرغم سرمايه گذاري کلان و ساخت راههاي جديد، همچنان مشکلاتي از قبيل تراکم ، تصادف ، آلودگيهاي زيست محيطي و غيره روبه افزايش است . از طرف ديگر برنامه هاي دولت در خصوص توسعه اقتصادي، ضرورت وجود حمل و نقل منظم ، کارا، ايمن و سريع را بيش از پيش اجتناب نا پذير مي سازد. واقعيت هاي موجود در تحليل وضعيت حمل و نقل کشور نشان مي دهد که مشکلات و ناهنجاري ها موجود در سيستم حمل و نقل آنقدر عميق است که رفع آنها و دستيابي به حمل و نقل ايمن و سريع نيازمند مطالعات گسترده و صرف هزينه مي باشد، که با توجه به واقعيت هاي امروز جامعه ، به نظر مي رسد کنترل عوامل مؤثر در اين نابساماني ها با استفاده از روشهاي سنتي ميسر نباشد. مشکلات ساختاري شبکه جاده اي کشور تنها با تعيين و اصلاح چند نقطه حادثه خيز رفع نمي گردد. مطالعات کشورهاي توسعه يافته نشان داده است ، استفاده از تکنولوژي هاي جديد در ساماندهي وضعيت ترافيک ، افزايش سطح ايمني، کنترل تخلفات رانندگي وغيره نقش بسيار مؤثري دارد.
٢. ادبيات تحقيق
فناوري RFID از دهه ٧٠ ميلادي متولد شده است . اکنون با پيشرفت فناوري در زمينه سيستم هاي اطلاعاتي، ظهور ريزپردازنده هاي قدرتمند و نسبتا ارزان مي توان با هزينه هاي کمتري RFID را پياده سازي کرد و چون دنياي تجاري امروز نياز حياتي تري نيز به اين گونه سيستم ها دارد، مي توان آن را راحتر در حوزه تجارت گسترش داد. فناوري RFID در يک تعريف کلي شناسايي يک شخص ويا يک شي حامل تگ شناسه با استفاده از فرکانس راديويي در فرکانس هاي متنوعي مي باشد که از حدود سال ١٩٧٠ مورد استفاده بوده است . مهم ترين مشخصه RFID اين است که در يک سيستم مهم نيست که شي مورد شناسايي در حرکت ، سکون ، در محيط گردوخاک ، باراني و يا آفتابي باشد يعني شرايط در عملکرد سيستم تاثيري ندارد و برخلاف بارکد که اشيا بصورت تک به تک خوانده مي شوند در اين تکنولوژي اطلاعات تعداد زيادي از اشياء بصورت يکباره خوانده مي شود. به صورت اختصار، از کشف RFID تا پيشرفت RFID به صورت زير مي باشد:
▪ سال ١٨٤٦: کشف انرژي الکترومغناطيسي توسط فارادي
▪ سال ١٩٣٥: ساخت رادار
▪ سال ١٩٧٣: ساخت سيستم RFID براي برچسب هاي منفع
▪ سال ١٩٧٩: کاربرد RFID براي حيوانات
▪ سال ١٩٨٧: کاربرد RFID براي جمع آوري عوارض خودروها
▪ سال ١٩٩٤: کاربرد RFID براي خودروها در تمام امريکا
▪ سال ٢٠٠٣: کاربرد RFID براي شناسايي کانتينرها در جنگ عراق و همچنين سيستم زنجيره تامين محصولات تجاري قبل از توليد تا تحويل به مشتري .
و امروزه تکنولوژي RFID مي تواند گامي موثر و تحولي نو در سيستم هاي کنترلي ترافيک و حمل و نقلي مي باشد.
به مجموعه اي از فن آوريها که در آنان براي شناسايي خودکار افراد و اشياء از امواج راديويي استفاده مي گردد، RFID گفته ميشود که از طريق ذخيره شماره سريال منتسب به يک فرد و يا شي درون يک ريزتراشه که به آن يک آنتن متصل شده است ، صورت مي گيرد. RFID يکي از متداولترين روش هاي شناسايي خودکار است ، سيستم شناسايي که از فرکانس راديويي استفاده مي کند و قادر به تبادل داده ها به وسيله برقراري اطلاعات بين برچسب و قرائتگر مي باشد. اصولا سامانه هاي RFID از سيگنال هاي الکترونيکي و الکترو مغاطيسي براي خواندن و نوشتن داده ها بدون تماس بهره گيري مي کنند.به مجموعه اي از فناوري ها که از آنان براي شناسايي اشياء، انسان و حيوانات توسط ماشين استفاده مي گردد، شناسايي خودکار و AI گفته ميشود. هدف اکثر سيستم هاي شناسايي خودکار، افزايش کارآيي، کاهش خطا، ورود اطلاعات و آزاد سازي زمان کارکنان براي انجام کارهاي مهمتر نظير سرويس دهي بهتر به مشتريان است . تاکنون فناوريهاي مختلفي به منظور شناسايي خودکار طراحي و پياده سازي شده است . کدهاي ميله اي، کارت هاي هوشمند، تشخيص صدا و برخي فناوريهاي بيومتريک برگرفته شده از اين نوع تکنولوژي ها بر شمرده مي شوند.
در به کارگيري تکنولوژي RFID مشکلات زيادي وجود دارد. در يک مطالعه پيمايشي که از بيش از ٣٥٠ کارشناس فناوري اطلاعت در آوريل ٢٠٠٤ نظرخواهي شد سه ريسک عمده استفاده از RFID در کسب و کار عبارتند از:
١- استانداردهاي تکنيکي هنوز نهايي نشده اند.
٢- بازگشت سرمايه گذاري و مزاياي تجاري آن هنوز روشن نيست .
٣- هنوز در حوزه وسيعي از صنايع گوناگون مورد توافق قرار نگرفته است .
در جدول ١ مشکلات اصلي و چالش هاي عمده پيش رو به همراه استراتژي هاي لازم براي آن ارائه گرديده است .
جدول ١- مشکلات چالشها و استراتژيها
٣.اهداف تحقيق
در اين تحقيق ضمن اشاره و بيان ميزان اهميت انجام تحقيق بر روي سيستم هاي نوين و هوشمند مورد استفاده در سيستم هاي حمل و نقل زميني در دنيا، به ضرورت بکارگيري آنها در کشور مي پردازد. اين مقاله با تحليل و بررسي نحوه بکارگيري و توسعه تکنولوژي هاي راداري RFID در جاده ها و سيستم هاي حمل و نقل ، نحوه استفاده از RFID، مقايسه با GPS٤ از نظر دقت و مقرون بصرفه بودن آن ، نحوه بکارگيري سيستم RFID، شرح اجزاي اصلي سيستم و در نهايت ارائه يک راهکار اساسي براي عملي کردن سيستم RFID در کشور با اولويت اجرا در سيستم هاي حمل و نقلي به جهت هوشمند سازي و ايمن تر کردن ناوگان حمل و نقل مي پردازد .
٤. معرفي تکنولوژي RFID و مقايسه آن با ساير تکنولوژي هاي ديگر
به مجموعه اي از فن آوريها که در آنان براي شناسايي خودکار افراد و اشياء از امواج راديويي استفاده مي گردد، RFIDگفته ميشود که از طريق ذخيره شماره سريال منتسب به يک فرد و يا شي درون يک ريزتراشه که به آن يک آنتن متصل شده است ، صورت مي گيرد. RFID يکي از متداولترين روش هاي شناسايي خودکار است .سيستم شناسايي که از فرکانس راديويي استفاده مي کند و قادر به تبادل داده ها به وسيله برقراري اطلاعات بين برچسب و قرائتگر مي باشد. اصولا سامانه هاي RFID از سيگنال هاي الکترونيکي و الکترو مغاطيسي براي خواندن و نوشتن داده ها بدون تماس بهره گيري مي کنند RFID با استفاده از ارتباطات مبتني بر فرکانس هاي راديويي امکان شناسايي خودکار، رديابي و مديريت اشياء، انسان و حيوانات فراهم مي کند. عملکرد RFID وابسته به دو دستگاه تگ و کدخوان است که جهت برقراري ارتباط بين يکديگر از امواج راديويي استفاده مي نمايند. به مجموعه اي از فن آوريها که در آنان براي شناسايي خودکار افراد و اشياء از امواج راديويي استفاده مي گردد، RFIDگفته ميشود.
سيستم RFID روي جاده ها براي حمايت از برنامه هاي هوشمند وابسطه به وسايل نقليه طراحي شده است . اين سيستم از نشانه هاي RFID، خوانندگان RFID، واحدهاي پردازش اطلاعات IPU و واحدهاي اشتراک گذاري اطلاعات ISU تشکيل شده است . نشان هاي RFID در سطوح جاده اي مستقر شده و دستگاه هاي