بخشی از مقاله
بررسی کاربردهاي تکنولوژي RFID در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی
چکیده
در عصر جدید با پیشرفت تکنولوژي همه ي صنایع می کوشند تا با بکار گرفتن ابزارها و تکنولوژیهاي جدید روند کاري خود را بهبود ببخشند و هزینه هاي خود را به حداقل رسانده وکارایی و بهره وري خود را ارتقا دهند.فناوري رادیوشناسه
(RFID) با اینکه سابقه ي چندانی ندارد ولی توانسته به سرعت پیشرفت کند و بسیاري از سیستمهاي رایج نظیر بارکد را از دور خارج نماید.در این مقاله پس از بیان مفاهیم و تاریخچه RFID به معرفی این فناوري و اجزاي تشکیل دهنده آن و تشریح نحوه عملکرد آن پرداخته و سپس با بررسی حوزه هاي کاربرد RFID در خصوص کاربردهاي این تکنولوژي در صنایع نفت ،گاز و پتروشیمی بحث می شود.
واژگان کلیدي : تکنولوژي رادیو شناسه ، صنعت نفت ، گاز و پتروشیمی
-1 مقدمه :
در سیستم برچسب هوشمند تعدادي برچسب با اندازه ها و خصوصیت هاي متنوع داریم که بر اشیاء یا موجودات مختلفی قرار می گیرند و اطلاعاتی راجع به آنها براي ما فراهم می کنند. این برچسب ها محتوي ریز تراشه هاي الکترونیکی و آنتن هاي بسیار کوچکی هستند که انتقال اطلاعات ریز تراشه ها توسط آنتن مذکور انجام می شود.این برچسب ها علاوه بر وضعیت کنونی جاندار یا شیء می توانند اطلاعات مختلفی در رابطه با آن را نگهداري کنند.
یک شبکه منطقی سیستمی متشکل از سازمانها، مردم ، فرایندهاي موجود ، اطلاعات و داده ها می باشد. ارتباط بین این شبکه بصورت فیزیکی و مجازي از اهمیت فراوانی برخوردار می باشد به منظور هماهنگ سازي بخش هاي مختلف و انتفال اطلاعات از نقطه اي به نقطه دیگر به روشی براي مدیریت کردن نیاز است که بتوان از کلیه منابع موجود در سازمان براي تحقق اهداف سازمان استفاده نمود.
استفاده از RFID در صنعت نفت بازدهی قابل توجهی دارد ، استفاده از این تکنولوژيتقریباً در هر صنعت گاز و نفت بکار برده می شود . تکنولوژي RFID در اکتشاف ، تولید ، استخراج از منابع اولیه خام ، فرایند پالایش و بطور گسترده در حمل و نقل و توزیع کاربرد فراوانی دارد.
-2 پیشینه تحقیق :
بررسی پیشینه تکنیک RFID چالش برانگیز است ، اما با بررسی تاریخ می توانیم درهایی از آینده بگشاییم . سال
1800 نقطه عطفی بمنظور درك بنیادین انرژي الکترومغناطیس می باشد. در سال 1846 یک محقق انگلیسی به نام میشل فارادي عنوان نمود که نور و امواج بخش هایی از انرژي مغناطیسی هستند . در همان سال یک فیزیکدان به نام ماکسول تئوري پیرامون حرکت الکتریسته و انرژي مغناطیسی در امواج متقاطع و با سرعت مساوي نور منتشر کرد. در سال 1887 هرتز فیزیکدان آلمانی ثابت کرد امواج متقاطع بلندي وجود دارند که می توانند در سرعت نور حرکت نموده و منعکس شوند، این انعکاس و قطبی شدن همچون نور می باشد . در سال Emst.F.W 1906
موفق به اثبات وجود امواج پیوسته و ارسال سیگنال هاي
رادیویی گردید که این موفقیت شروع ارتباطات رادیویی مدرن بود. در اوایل قرن بیستم خصوصاًو در کشاکش جنگ جهانی دوم تولد رادار در آزمایشگاههاي علمی به خصوص توسط متفقین به عنوان تکنیکی براي تعیین اهداف ، پیگیري و توسعه یافت. این مطالعات ادامه یافت تا سال
1960 که مقدمات شکوفایی RFID بوسیله همیلتون با تئوري الکترومغناطیس بوجود آمد . سنسورها و نقاط کنترلی نیز بعد از سال 1960 پدید آمدند. دهه 90، دورانی با اهمیت در سیر پیشرفت و شکوفایی RFID به شمار می آید. در این دهه براي اولین بار قابلیت پروتکلی چندگانه براي دریافت عوارض پدید آمد. ابزار فوق براي اولین بار در جهان در سال 1991 در ایالت اوکلاهاماي آمریکا و براي کنترل سرعت و اخذ عوارض وسائل نقلیه در نقاط متعدد بزرگراه هاي آن ایالت نصب گردید . بعد از آن در سال
1992 در منطقه هاستون نیز قرائت گرهاي مربوطه جهت ایجاد یک سیستم یکپارچه با همسایه جنوبی نصب شد. در اروپا نیز کاربردهاي متعددي از تکنولوژي REID در صنعت و اقتصاد ایجاد گردید. در این دهه این سیستم براي کنترل استارت تعدادي از خودروها مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم باکاربري هایی همچون کارت هاي بازي ، توزیع سوخت ، اطلاعات وسائل نقلیه و... کاربردي گسترده یافت.
توسعه این فناوري در شرکت هاي بزرگی همچون CGA،Alcatel، Bosch و ... ادامه یافت در این دهه با برخی از کاربردهاي RFID از قبیل پرداخت عوارض و راههاي ارتباطی در کشورهاي دیگري چون استرالیا ، چین ، برزیل ، هنگ کنگ و... گسترش یافت .در سال 2002 ورود RFID
راهبرد توسعه ملی فناوري اطلاعات در کشور کره جنوبی و چند کشور دیگر گردید.سال 2005 از RFID و با تزریق تراشه آن زیر پوست انسان براي شناسایی افراد استفاده شد.
در سال 2006 کتاب هاي کتابخانه مرکزي شهر مونیخ مجهز به برچسب RFID شد و از کتابخانه هوشمند بهره برداري شد.
در سال هاي اخیر این تکنولوژي در بسیاري از عرصه هاي صنعتی حاضر بوده ، پیشرفت هاي شگرفیخصوصاً در ساخت پردازشگرهاي خودکار و وسایل ارتباطی پدید آمده است.
سه نمونه از بزگترین شرکتهایی که در زمینه RFID فعالیت
2
Suica Card ،
می کنند و به عنوان رهبران تکنولوژي رادیو فرکانسی در
جهان شناخته می شوند عبارتند از شرکت
Oyster Card و Octopus Card در میان این شرکتها
شرکت Oyster Card از بقیه رقبا پیشگام تر است . تکنولوژي RFID در حال حاضر در دنیا در حال شکل گرفتن است ، گرچه آسیا یکی از پیشگامان این عرصه بوده است اما چیزي که مردم مشتاقانه منتظر آن هستند کاربردهاي تحت وب کارت هوشمند این تکنولوژي است . البته شرکت ژاپنی Suica Card تا حدودي در این زمینه موفق بوده و پوسترهاي تبلیغاتی خود را در این زمینه منتشر کرده است ، امااین کافی نیست و جهان چشم انتظار مواردي دیگر است.
-3 مفهوم، تعاریف و کاربرد تکنولوزي RFID در
صنعت نفت :
1-3 اجزا اصلی سیستم RFID
بطور کلی فناوري RFID از تجهیزات و اجزاي اصلی ذیل جهت پیاده سازي تشکیل یافته است :
تگ یا برچسب 1
قرائت گر یا برچسب خوان 2
آنتن
نرم افزار مدیریت اطلاعات و بانک اطلاعاتی
ساختار و الگوریتم این سیستم بدین صورت است که امواج رادیویی اطلاعات را بین ارسال کننده و دستگاه دریافت اطلاعات جابجا می کنند . به قطعه ارسال کننده اطلاعات ، برچسب و به قطعه دریافت کننده اطلاعات ، قرائت گر یا برچسب خوان گفته می شود. آنتن جهت انتقال سیگنال رادیویی بین برچسب خوان و برچسب استفاده می شود که هم براي برچسب و هم براي برچسب خوان بکار می رود. نرم افزار مدیریت اطلاعات نیز به منظور پردازش داده هاي جمع آوري شده وجود دارد. این نرم افزار خاص کهمعمولاً بر روي یک سرور محلی می باشد این امکان را می دهد تا داده هاي رد و بدل شده با برچسب خوان جمع آوري و مورد پردازش قرار گیرند و در صورت نیاز در بانک اطلاعاتی ذخیره و بازیابی شوند.( ( 2
2-3 تعریف اجزا سیستم
-1 برچسب یا تگ :
برچسب شامل یک میکرو چیپ وصل شده به یک آنتن است و بر حسب نیاز و کاربرد و اندازه هاي مختلفی براي فرکانس هاي مشخص و محدوده کاري معینی طراحی می گردد. برچسبمعمولاً بر روي اشیایی که بایستی ردیابی گردند، قرار می گیرد. اگر بخواهیم برچسب ها بر حسب منبع انرژي که استفاده می کنند تقسیم نماییم سه نوع اصلی از آنها را خواهیم داشت. برچسب هاي فعال، 3
غیر فعال 4و نیمه غیر فعال . 5
برچسب هاي فعال و غیر فعال تفاوت هاي بسیاري دارند اما می توان عنوان کرد که برچسب هاي فعال انرژي مورد نیاز خود را از باطري همراه خود دریافت می کنند در حالی که برچسب هاي غیر فعال در خود داراي منبع انرژي نبوده و براي بکار افتادن باید از طریق انرژي امواج الکترومغناطیس منتشر شده و از برچسب خوان استفاده نمایند.
برچسب هاي RFID هرکدام داراي یک کد منحصر بفرد می باشند بطوري که هیچ دو برچسبی در دنیا تولید نخواهند شد که کد یا ID یکسانی داشته باشند و کلیه تولید کنندگان برچسب تحت نظر انجمن بین الملل مبادرت به ثبت آنها می نمایند
.
-2 قرائت گر یا برچسب خوان :
این جزمعمولاً به یک سیستم کامپیوتري متصل است و مانند اسکنر بارکد عمل می کند . در بعضی انواع آن باطري تعبیه شده که بتوان از آن بصورت موبایل براي عملیات خواندن برچسب ها استفاده نمود . قرائت گر ارتباط بین نرم افزار مدیریت اطلاعات و بانک اطلاعاتی و برچسب ها را برقرار می نماید. به عبارت دیگر پل ارتباطی بین سیگنالهاي فرستاده شده از آنتن ها و سیستم نرم افزاري کامپیوتري ، دستگاهی است به نام قرائت گر یا داده خوان. این دستگاه بین کابل ارتباطی آنتن و کامپیوتر نصب می شود و براي سیستم هاي مختلف فرکانسی متفاوت هستند. این دستگاه امکان خواندن اطلاعات و نوشتن را دارد این بدین معنی است که در صورت استفاده از برچسب هاي فعال که داراي حافظه براي ذخیره سازي اطلاعات هستند این فعالیت
بوسیله دستگاه داده خوان انجام می گردد.(.(2
-3 آنتن :
آنتن برچسب را فعال کرده و اطلاعات آنرا با انتشار پالسهاي رادیویی انتقال می دهد. به عبارت دیگر عامل ایجاد کننده ارتباط بین قرائت گر و برچسب کالا در سیستم ردیابی RFID، آنتن است. این وسیله که نقش ارسال و دریافت امواج رادیویی در فرکانس تعریف شده را براي سیستم دارد ، می بایستی در محل مناسب و در جهت درست نصب شود. در سیستم براي انواع موج HF و UHF
آنتن هاي متفاوتی وجود دارد.لازم به ذکر است که انتخاب آنتن هاي مناسب و همچنین تعیین تعداد ، ظرفیت ، محل و زاویه پوشش دهی آن ها از درجه اهمیت فراوانی برخوردار است.
-4 نرم افزار مدیریت اطلاعاتی :
براي ایجاد ارتباط بین کدهاي خوانده شده و بانک اطلاعاتی موجود نیاز به یک نرم افزار است که داراي قابلیت ارتباط دهی بین کدهاي خوانده شده از روي برچسب ها و بانک اطلاعاتی باشد. بنابراین به توجه به نیاز سیستم اطلاعات تحت ردیابی و نیز بانک اطلاعاتی موجود ، نرم افزار مورد نیاز براي هر سازمان طراحی خواهد شد.نرم افزار ها و میان افزار ها مهمترین بخش سیستم RFID هستند.
در زیر جزئیات این تکنولوژي و فرایند بر اساس اجزا تشکیل دهنده ارائه شده است.
شکل شماره -1 نمایی از اجزا تشکیل دهنده RFID
3-3 مقایسه این سیستم با سیستم هاي قبلی:
در سیستم قبلی یا سیستم بارکد ما داراي محدودیتهاي
هستیم که می توان به وابستگی شدید و مستقیم آن به
حضور نیروي انسانی تمام وقت براي رفع الزامات سیستم بارکدینگ اشاره نمود فناوري RFID می تواند جایگزین مناسبی براي بارکدها باشد در حقیقت RFID چیزي فراتر از بارکد می باشد زیرا این سیستم یک سیستم پویا و اتوماتیک است و قابلیت حمل حجم زیادي از اطلاعات را دارا می باشدو نیز نیازي به وجود خط دید مستقیم براي جمع آوري اطلاعات و داده ها را ندارد.
در خصوص کارایی دو سیستم می توان گفت که RFID
قابلیت خواندن چندین برچسب بطور همزمان را دارد در حالیکه سیستم بارکد قابلیت خواندن یک بارکد در هر زمان را دارا می باشد.
از نظر انعطاف پذیري سیستم RFID قابلیت خواندن و نوشتن مجدد را دارند و عملیات خواندن در حرکت نیز مقدور است در حالی که در سیستم بارکد اطلاعات ثابت و برچسب ها یکبار مصرف می باشند و براي قرائت اطلاعات بارکد باید ساکن باشد.
براي درك بهتر این مفایسه تصور کنید که وارد یک فروشگاه زنجیره اي می شوید و اقلام مورد نیاز خود را خریداري کرده و در داخل سبد قرار می دهید و براي پرداخت هزینه این اقلام به صندوق دار مراجعه می کنید در این صورت صندوقدار می بایستی تک تک اقلام خریداري شده توسط شما را بوسیله بارکد خوان وارد سیستم رایانه اي خود کند تا فاکتور اقلام انتخابی شما را صادر نماید در بسیاري از مواقع چون تعداد کالاهاي خریداري شده بسیار زیاد است ، صف طولانی در فروشگاه تشکیل می شود ، البته گاهی نیز مخدوش شدن علائم بارکد ، از خواندن بارکد جلوگیري می کند که این خود موجب مشکلات زیادي می شود. با فناوري RFID شما سبد کالاهاي خود را بر می دارید و بدون اینکه مجبور به ایستادن در صف هاي طولانی شوید یا حتی بدون اینکه مجبور باشید اقلام خریداري شده را به صندوق دار یا نگهبان نشان دهید از درب فروشگاه خارج شوید چرا که با استفاده از Tag هایی که بر روي کالا چسبانده می شود ، اطلاعات از طریق آنتن موجود در فروشگاه به Reader ارسال شده و ضمن صادر شدن فاکتور خرید حتی می توان مقدار مبالغ خریداري شده شما بدون اینکه کارت اعتباري خود را از جیب خارج نمایید از حساب شما کسر گردد.
