مقاله سامانه شناسایی RFID و کاربرد آن در پدافند غیرعامل

بخشی از مقاله

سامانه شناسايي RFID و کاربرد آن در پدافند غيرعامل
مقدمه
در اصل پيشينه RFID به نيمه دوم دهه ١٩٤٠ ميلادي و ارتش آلمان بر مي گردد .ارتش آلمان براي شناسايي هواپيماهاي خودي از ديگر هواپيماها به خصوص در شب که ديد چشمي محدود است از اين فناوري استفاده مي کرد. در سال ١٩٦٤، لئون تره مين يک وسيله مخبره صوتي جاسوسي براي شوروي سابق اختراع کرد اين وسيله مخابره امواج بين دو وسيله را ممکن مي ساخت . اين فناوري را پدر فناوري RFID مي دانند. نقطه عطف در تاريخچه فناوري RFID مقاله اي بود که هري استوک من در اکتبر ١٩٤٨ منتشر کرد. اين مقاله اهميت کاربرد امواج راديويي را بيشتر از پيش روشن ساخت و پيشرفت در آينده را منوط به استفاده از اين فناوري دانست . (کاشاني، ١٣٨٤ : ٥)

اصولاً به هر سيستمي که قادر به خواندن و تشخيص اطلاعات افراد يا کالاها باشد سيستم شناسايي يا Identification System گفته ميشود. بطور کلي شناسايي خودکار و نگهداري داده ها روشي است که طي آن تجهيزات خواه سخت افزاي يا نرم افزاري قادر به خواندن و تشخيص داده ها بدون کمک گرفتن از يک فرد هستند.
بارکدها، کدهاي دو بعدي، سيستم هاي انگشت نگاري ، سيستم شناسايي با استفاده از فرکانس راديويي، سيستم شناسايي با استفاده از قرنيه چشم و صدا و ... از جمله اين راهکارها ميباشند. يکي از جديد ترين مباحث مورد توجه دانشمندان جهت شناسايي افراد يا کالاها استفاده از سيستم شناسايي با استفاده از فرکانس راديويي يا RFID ميباشد.
RFID که مخفف سه واژ] Identidication Radio Frequency است ؛ امروزه توسط فروشگاه هاي زنجيره اي بزرگي چون «وال مارت » و «مک دونالد» و نيز سازمان هاي مهمي چون «وزارت دفاع ايالت متحده آمريکا» استفاده شده و امتحان خود را به خوبي پس داده است . (بهنام ، پيشعلي ١٣٨٧) واژگان کليديRFID :، کاربرد RFID ، فرکانس راديويي RFID چيست ؟

تصوّر کنيد که وارد يک فروشگاه زنجيره اي شد ايد و اقلام مورد نياز خود را داخل چرخ دستي قرار داده ايد. صندوق دار با استفاده از بار کد بايد تک تک اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن را توسط بارکد خوان (Barcode Reader) يکي يکي به داخل رايانه وارد کند تا فاکتور اقلام انتخابي شما صادر گردد. بسياري از اوقات بدليل آنکه تعداد کالاهاي خريداري شده بسيار زياد مي باشند؛ صفهاي طولاني اي در فروشگاه هاي زنجيره اي تشکيل م شود. تازه ، گاهي اوقات نيز مخدوش شدن علائم بار کد، از خواندن اطلاعات جلوگيري ميکند، که اين خود موجب مشکلات بيشتري مي شود.
با اين فناوري جديد يعني RFID شما سبد کالاي خود را برمي داريد و بدون اينکه مجبور به ايستادن در صفهاي طولاني شويد و يا حتي بدون اينکه مجبور باشيد اقلام خريداري شده را به صندوقدار يا نگهبان نشان دهيد، از در خارج ميشويد. چرا؟ چون برچسب روي کالا ديگر بارکد نيست بلکه از نوع RFID ميباشد و خودش با فرستان علائم راديويي کليه اطلاعات جاري خود از قبيل تعداد، قيمت ، وزن ، ... را به کامپيوترهاي موجود در درهاي خروجي مخابره مي کند .
اين برچسب ها داراي دو بخش تراشه و آنتن هستند و داراي عملکرد بسيار ساده اي ميباشند؛ تراشه اطلاعات را از طريق آنتن منتشر ميکند و حسگرهايي که در اطراف قرار دارند، اين اطلاعات را دريافت ميکنند. از جمله مهمترين محاسن اين کاربردکاهش سرقت يا دزدي و محاسبه سريعتر تعداد کالاهاي موجود در انبار بدون نياز و کمک به نيروهاي انساني است . اما تنها شکال اين فن آوري گران بودن آن است ، اگر چه روزگاري مي رسد که همه اشياء و کالاها اين برچسب ها را مثل بارکرد خواهند داشت .
تعريف سامانه شناسايي از طريق فرکانس راديويي
به طور کلي RFID سامانه ي شناسايي بي سيمي است که قادر به تبادل داده ها به وسيله برقراري اطلاعات بين يک Tag که به يک کالا، شيء يا ... متصل شده است و يک بازخوان (Reader) مي باشد. تگ هاي RFID از يک ريزتراشه متصل به آنتن تشکيل شده اند.آنتن ، نوعي کوئل سيمي است .
اين ساختار بسته به نوع کاربرد معمولا توسط لايه اي محافظ پوشانده شده است . تگ RFID، با نام Inlay نيز شناخته مي شود. ( نشريه بنادر و ١٣٨٩)دريا ١٣٩٠
قرائت گر، بسته به نوع مورد استفاده مي تواند اطلاعات جزئي و يا شکل ساده يک داده نظير کد شناسايي را بخواند. RFID مشابه سيستم بارکد است . با اين تفاوت که خواندن اطلاعات بارکد منوط به استقرار آن در ديد مستقيم اسکنر است ، اما تگ RFID از طريق امواج راديويي خوانده مي شود و نيازي به ديد مستقيم قرائت گر نيست . قرائت گر RFID مي تواند هزار تگ را در يک ثانيه بخواند.
سيگنال هاي راديويي مي توانند از ميان مواد غيرفلزي، محيط هاي باراني و مه آلود يا برفي و حتي
محيط هاي کثيف و سطوح رنگ زده ، عبور کنند.اين ويژگي باعث مي شود تا تگ هاي RFID
درمقايسه با بارکدها از مزيت هاي ويژه اي برخوردار شوند.
گران ترين تگ RFID فعال و خواندني-نوشتني ممکن است داراي چند ريزتراشه بوده و حافظه اي در حدود يک مگا بايت داشته باشد. بيشتر تگ ها گران هستند. تگ هاي غيرفعال فقط مي توانند ٣٢ تا
١٢٨ کاراکتر را درون خود ذخيره کنند. بنابراين ، کد شناسايي اساساً تنها داده اي است که يک تگ فقط خواندني در خود جاي مي دهد. هنگامي که عدد خوانده شد، جزئيات اطلاعات ذخيره شده مربوط به اين کد، از درون پايگاه داده ، قابل دسترسي است . اين عمل مشابه سيستم بارکدهاست .
اصولا سامانه هاي RFID از سيگنال هاي الکترونيکي و الکترومغناطيسي براي خواندن و نوشتن داده ها بدون تماس بهره گيري مي کنند. تگها وسيله شناسايي متصل شده به کالايي است که ما مي خواهيم آن را رديابي کنيم و بازخوان ها (Reader)ها وسايلي هستندکه حضور برچسب ها را در محيط تشخيص داده و اطلاعات ذخيره شده در آنها را بازيابي مي کنند.
با توجه به اينکه اين سيستم ها بر مبناي تغييرات امواج مغناطيسي و يا فرکانس هاي راديويي کار ميکنند، جهت تقويت سيگنال هاي موجود در محيط گاهي اوقات از آنتن (تقويت کننده سيگنال ) نيز استفاده ميشود.
تجهيزات مورد نياز

به طور کلي فن آوري RFID از تجهيزات ذيل جهت پياده سازي بهينه خود کمک مي گيرد.
١ – انواع برچسب Tag
٢ – انواع خوانده برچسب Reader
٣ – انواع نويسنده اطلاعات Printer
٤ – آنتن – تقويت کننده سيگنال
٥ – نرم افزار مديريت اطلاعات
٦ – بانک اطلاعاتي، ساختار شبکه اطلاعاتي ( اميد ديلمي، همايش ارگان هاي دريايي ١٣٨٩) تگ چيست ؟
همانطور که گفته شد Tag ها وسيله شناسايي متصل شده به کالاء ، فردي هستند که ما مي خواهيم آن را رديابي کنيم . اما اينکه هر يک از کالاها داراي اشکال و ظواهر گوناگون و نيز داراي محيط هاي فيزيکي گوناگوني است ، اين ضرورت را ايجاب مي کند تا تگ ها را با توجه به ويژگي هاي فيزيکي دسته بندي کنيم . (بهاره صفري، وب سايت ويکي پديا)
به طور کلي بعي از ويژگي هاي ظاهري تگ ها به صورت زير مي باشد:
الف – تگ هايي که داراي کفه پلاستيکي از جنس PVC مي باشند و معمولا در وسط آنها يک سوراخ ديده مي شود که بسيار با دوام بوده و مي توان از آنها بارها و بارها استفاده کرد.
ب – تگ هايي که شبيه کارت هاي اعتباري هستند و معمولا به آنها کارتهاي هوشمند بدون تماس گفته مي شود.
ج – تگ هايي که به صورت لايه هاي کاغذي بر روي برچسب ساخته مي شوند که به آنها برچسب هاي هوشمند (Smart Labeis) گفته مي شود.
د – تگ هايي که در محيط هاي قابل فرسايش (مثلا آب يا مايع ) به خوبي کار مي کنند. اينگونه تگ ها در کپسول هاي شيشه اي قرار دارند.
ه – تگ هاي کوچک که در داخل اشياء عمومي مثل لباس ، ساعت ، دستبند و .... کار گذاشته مي شود. اغلب ممکن است به شکل يک کليد يا دسته کليد به نظر برسند.
Reader چيست ؟
قبلا اشاره شد که Reader وسيله الکترونيکي هست که حضور Tag ها را در محيط تشخيص داده و اطلاعات ذخيره شده در آنها را بازيابي مي کند.
سه دسته عمده Reader عبارت است :
١ – مدل ثابت
٢ – مدل دستي
٣ – مدل کارت (صفار و کياني ، ١٣٩٠) مزاياي RFID
مزاياي استفاده از فن آوري RFID به شرح ذيل مي باشد:
١ – کاهش هزينه ها (کاهش فعاليت هاي دستي و افزايش سرعت )
٢ – اتوماسيون (بدون توقيف )
٣ – کاهش خطا
٤ – کنترل فرآيندهاي غيرقابل رويت
٥ – امکان به روزرساني برچسب ها بدون دخالت دست
٦ – امنيت
٧ – يکپارچگي (صفار و کياني – ١٣٩٠)

کاربردهاي سامانه
کاربردهاي RFID شامل سه دسته عمده زير است :
• رديابي اشياء مواد اوليه و قطعات در زنجيره توليد يک کالا
• رديابي کالاها در حين توليد
• کاربردهاي امنيتي و ضد سرقت
مديريت بار مسافران
شناسايي و کنترل بار و اثاثيه مسافران با استفاده از فرکانس هاي راديويي RFID
در دسامبر سال ٢٠٠٤ همايشي با شرکت اعضاء ياتا و با هدف زمينه سازي کاربردي IT در شرکت هاي هواپيمايي در خاورميانه برگزار گرديد که البته عمده توجه خود را بر تسهيل امور صنعت هواپيمايي معطوف نمود. پروژه سوم تائيد شده در اين مجمع با عنوان شناسايي و کنترل بار و اثاثيه مسافران با استفاده از فرکانس هاي راديويي به اعضاء معرفي گرديد.

مهمترين بخش هاي بررسي شده درباره اين پروژه در ذيل ارائه شده است :
هدف از بکارگيري فرکانس هاي راديويي جهت شناسايي و کنترل بار و اثاثيه مسافران ، ترويج و توسعه فناوري RFID به منظور بهبود مديريت و سازماندهي فرآيندهاي مختلف اداره بار نظير جداسازي، دسته بندي و حمل نقل اثاثيه مسافران و جلوگيري از خسارات احتمالي يا مفقود شدن اين محموله ها مي باشد.در عين حال بکارگيري سيستم RFID موجب کاهش هزينه هاي شرکت هاي هواپيمايي و ارتقاء سطح خدمات ارائه شده به مشتريان مي گردد.
استفاده از RFID در مديريت بار مسافران سبب کاهش خسارات احتمالي يا فقدان بار و اثاثيه مسافران مي گردد و در عين حال فرودگاه ها، سيستم هاي سريعتر و ارزانتري را در مديريت و سازماندهي هندلينگ بار در اختيار خواهند داشت . از سوي ديگر هزينه هاي شرکت هاي هواپيمايي در امور هندلينگ بار نيز به ميزان قابل توجهي کاهش پيدا مي کند و در عين حال امنيت محموله ها و اثاثيه مسافران ارتقاء و زمان مورد نياز براي انجام امور شناسايي و کنترل بار و اثاثيه به حداقل خواهد رسيد.
مراحل طرح اجرايي RFID براي کنترل و شناسايي اثاثيه مسافران از سوي ايکائو به شرح ذيل مي
باشد:
١ – تشخيص و تعيين فرودگاه هاي مورد نظر و بررسي شبکه هاي ورودي، خروجي و عبوري.
٢ – مديريت و سازماندهي ذينفعان و همکاران اجراي طرح ، شامل شرکت هاي هواپيمايي، فرودگاه ها و شرکت هاي هندلينگ بار
٣ – ارزيابي و تخمين هزينه هاي نصب و راه اندازي کامل سيستم
٤ – ارائه مدل اقتصادي مناسب برنامه ريزي براي تامين منابع مالي مورد نياز به گونه اي که منافع همه همکاران و ذينفعان اجراي طرح در نظر گرفته شود.
اين سيستم به راحتي با چسباندن Tag بر روي بار مسافران و قرار دادن يک سري آنتن و در نهايت
Reader در اطراف و نيز قفسه هاي نگهداري بار مسافران به راحتي قابل اجرا مي باشد.
مديريت دام و گوشت
شايد به جرات بتوان گفت که يکي از قديمي ترين کاربردهاي استفاده از فناوري RFID در رديابي و کنترل حرکت حيوانات اهلي، مخصوصا گاوهاي شيرده بوده است . امروزه بصورت يک جريان کاملا متداول ، حيوانات همزي و اهلي بوسيله کپسول هاي قابل تزريق و يا تگ هايي که به گوش حيوانات متصل مي شوند، به اين فناوري مجهز مي گردند .اين تگ ها به جهت شناسايي حيوانات اهلي گم شده ، مرتب کردن ، مراقبت کردن و نگهداري پيشينه درماني حيوانات اهلي بکار برده مي شود.البته اين فناوري در سالهاي اخير در صنايع کشاورزي و دارويي نيز کاربرد وسيعي پيدا کرده است . اطلاعات مربوط به حيوانات اهلي، مواد غذايي و دارويي در مواقع بحراني براي سلامت جوامع بشري بسيار مفيد مي تواند باشد.(بهنام پيشعلي زنجيره عرضه ١٣٨٧).
کنترل ورود و خروج وسائط نقليه
يکي ديگر از کاربردهاي بسيار شايع در استفاده از فناوريRFID ، کنترل ورود و خروج وسائط نقليه در محل هايست که امنيت ورود و خروج ماشين ها بسيار مهم و ضروري به نظر مي رسد.اين سيستم با چسباندن يک تگ بر روي وسيله نقليه و قراردادن کليه اطلاعات مربوط به اين وسيله در حافظه آن امکان پذير مي گردد.
قبل از رسيدن وسيله نقليه به درب ورودي يا خروجي، ماشن از محلي که در آن يک آنتن جهت دريافت اطلاعات تگ چسبيده شده بر روي وسيله نقليه وجود دارد، عبور مي کند. دستگاه قرائت گر، اطلاعات موجود بر روي تگ را از آنتي بازخواني مي کند و در صورتي که اطلاعات موجود بر روي تگ نشانگر مجوز ورود و يا خروج باشد، گيت ورودي يا خروجي باز مي شود.
در صورتي که هيچ گونه برچسبي بر روي ماشين وجود نداشته باشد يا در صورتيکه اطلاعات موجود بر روي تگ نشانگر مجوز عدم خروج يا ورود باشد، افراد امنيتي مستقر در محل درب ورودي يا خروجي گيت جهت بازرسي وسيله نقليه اقدام مي نمايند.(ابرار اقتصادي ١٣٨٣) مديريت کتابخانه ها و کتاب ها
از جمله کاربردهاي جالب فناوريRFID ، کاربرد وسيع آن در کتابخانه هاي بزرگ مي باشد. با چسباندن يک تگ (که کليه مشخصات کتاب در آن ذخيره شده است )، بر روي کتاب و قراردادن
يکسري از آنتن ها و قرائت گرها در محل کتابخانه مي توان از مزاياي زير بهره جست : الف - جلوگيري از سرقت کتاب هاي موجود
ب - اجراي سيستم خودکار بازگشت و حتي خروج کتاب ها از کتابخانه
ج - پيگيري و کنترل چيدمان صحيح کتاب ها در قفسه هاي مروبط به خودشان (نورالله کرجي ١٣٨٧) کاربرد فناوري RFIDدر مباحث پزشکي
فناوري RFID در مباحث پزشکي کاربردهاي بسيار گسترده اي دارد. اين فناوري بسيار جالب از هنگام ورود بيمار توسط يک دستبند که کليه اطلاعات بيمار در آن قرار مي گيرد در يک بيمارستان مجهز آغاز مي شود .
ثبت و يا ذخيره سازي اطلاعات بيمار از قبيل نام و آدرس ، تاريخ پذيرش و بستري و نيز نوع بيماري، پزشک معالج ، نوع عمل جراحي و غيره در پايين آوردن اشتباهات و خسارات جبران ناپذير در بيمارستان نقش حياتي دارد .همچنين فرار و يا دزديده شدن بيمار از بيمارستان با همين فناوري تقريبا غير ممکن به نظر مي رسد.
جلوگيري از جابجا شدن اطفالي که تازه به دنيا آمده اند از جمله کاربردهاي بسيار حساس اين فناوري به شمار مي آيد .همچنين در محل هاي نگهداري دارو، با چسباندن برچسب داروها مي توان از ميزان مصرف ، تاريخ مصرف داروها به راحتي باخبر شد.(بهاره صفوي ١٣٩٠).
کاربردهاي امنيتي و اقتصادي
برخي کاربردهاي امنيتي و اقتصادي RFID عبارت است از: ـ برچسب هاي هوشمند ـ برچسب هاي امنيتي
ـ مديريت خط توليد و انبارها
ـ چيپ هاياستفاده شده درکليدهاي خودرو براي مقاصد امنيتي ـ سيستم هاي ضدسرقت
ـ استفاده در صنايع دارويي براي جلوگيري از ورود مواد اوليه تقلبي به خط توليد ـ استفاده در رويدادهاي ورزشي ـ دريافت عوارض جاده اي ـ کنترل موجودي انبارها
فرکانس هاي راديويي
استفاده ازاين فناوري در خط توليد، منحصر به زدن برچسب يا تگ به کالاي موردنظراست . اين تگ طي مراحل خط توليد و اسمبل کردن کالا، بايد قادر به تحمل شرايط بد محيطي مسير توليد (گرما، سرما، تميزکردن سطح تگ زده شده و .....) باشد.