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Introdução da tecnologia RFID Projeto e aplicação do sistema de gerenciamento de estação de rádio RFID
Identificação por radiofrequência (Identificação por radiofrequência, RFID) é um tipo de tecnologia de identificação automática que usa radiofrequência sem fio para comunicação de dados bidirecional sem contato e usa radiofrequência para ler a mídia de gravação (etiquetas eletrônicas ou cartões de radiofrequência). Escrever, para cumprir o propósito de identificação e troca de dados, é considerada uma das tecnologias de informação mais promissoras do século XXI. [21]
A tecnologia de identificação por radiofrequência usa troca rápida de informações sem contato e tecnologia de armazenamento de ondas de rádio, combina comunicação sem fio com tecnologia de acesso a dados e, em seguida, se conecta ao sistema de banco de dados para alcançar comunicação bidirecional sem contato, alcançando assim o propósito de identificação e usado para troca de dados. Conecte um sistema extremamente complexo em série. No sistema de identificação, a leitura e escrita e a comunicação das etiquetas eletrônicas são realizadas por meio de ondas eletromagnéticas. De acordo com a distância de comunicação, ela pode ser dividida em campo próximo e campo distante. Por esse motivo, o modo de troca de dados entre o dispositivo de leitura / gravação e a etiqueta eletrônica também é dividido em modulação de carga e modulação de retroespalhamento. [2]
Processo de desenvolvimento
1940-1950: Devido ao desenvolvimento e progresso da tecnologia de radar, a tecnologia RFID foi derivada, e a base teórica do RFID nasceu em 1948. [3]
1950-1960: As pessoas começaram a explorar a tecnologia RFID, mas não deixaram a pesquisa de laboratório. [3]
1960-1970: Teorias relacionadas continuaram a se desenvolver e o sistema começou a ser usado na prática. [3]
1970-1980: A tecnologia RFID foi continuamente atualizada, a pesquisa de produtos se aprofundou gradualmente e os testes RFID começaram a acelerar ainda mais. E percebi a aplicação de sistemas relacionados. [3]
1980-1990: A tecnologia RFID e produtos relacionados foram desenvolvidos e aplicados no mercado, e surgiram aplicações em vários campos. [3]
1990-2000: As pessoas começaram a prestar atenção à padronização de RFID, e os sistemas RFID podem ser vistos em muitas áreas da vida. [3]
Após 2000: As pessoas geralmente reconhecem a importância das questões de padronização e os tipos de produtos RFID foram enriquecidos e desenvolvidos ainda mais. Se as etiquetas eletrônicas ativas, passivas ou semiativas começaram a se desenvolver, os custos de produção relacionados diminuíram ainda mais e os campos de aplicação aumentaram gradualmente. [3]
Hoje, a teoria técnica de RFID foi ainda mais enriquecida e desenvolvida. As pessoas desenvolveram etiquetas eletrônicas de chip único, leitura de etiquetas multi-eletrônicas, legível e gravável sem fio, e a tecnologia RFID que se adapta a objetos em movimento de alta velocidade continuou a se desenvolver, e produtos relacionados também foram desenvolvidos. Em nossas vidas e começou a ser amplamente utilizado. [3]
princípio de trabalho
O princípio básico de funcionamento da tecnologia RFID não é complicado: depois que a etiqueta entra no leitor, ela recebe o sinal de radiofrequência enviado pelo leitor e usa a energia obtida pela corrente induzida para enviar as informações do produto armazenadas no chip (Passivo Tag, tag passiva ou tag passiva)), ou a tag envia ativamente um sinal de uma determinada frequência (tag ativa, tag ativa ou tag ativa), o leitor lê e decodifica a informação, e então a envia para o sistema de informação central para processamento de dados relevantes. [4]
Um sistema RFID completo é composto por um leitor e uma etiqueta eletrônica, que é um transponder e um sistema de software aplicativo. Seu princípio de funcionamento é que o leitor emite energia das ondas de rádio de uma freqüência específica para o circuito de transmissão enviar os dados internos. Nesse momento, o Reader recebe e interpreta os dados em sequência e os envia ao programa aplicativo para o processamento correspondente. [4]
Com base nos métodos de comunicação e detecção de energia entre o leitor de cartão RFID e a etiqueta eletrônica, ele pode ser dividido em dois tipos: acoplamento indutivo e acoplamento retroespalhado. Geralmente, RFID de baixa frequência adota principalmente o primeiro método, enquanto a frequência mais alta adota principalmente o segundo método. [4]
O leitor pode ser um dispositivo de leitura ou leitura / gravação de acordo com a estrutura e tecnologia utilizada, e é o centro de controle e processamento de informações do sistema RFID. O leitor geralmente consiste em um módulo de acoplamento, um módulo transceptor, um módulo de controle e uma unidade de interface. O leitor e a etiqueta geralmente usam comunicação half-duplex para troca de informações, e o leitor fornece energia e tempo para a etiqueta passiva por meio do acoplamento. Em aplicações práticas, as funções de gerenciamento, como coleta, processamento e transmissão remota de informações de identificação de objeto, podem ser realizadas por meio de Ethernet ou WLAN. [4]
componente
O sistema RFID completo consiste em três partes: Leitor, Etiqueta e sistema de gerenciamento de dados. [5]
1. Sobre o leitor
O leitor é um dispositivo que lê as informações na tag ou grava as informações que a tag precisa armazenar na tag. Dependendo da estrutura e da tecnologia utilizada, o leitor pode ser um dispositivo de leitura / gravação, que é o centro de controle e processamento de informações do sistema RFID. Quando o sistema RFID está funcionando, o leitor envia energia de radiofrequência em uma área para formar um campo eletromagnético, e o tamanho da área depende da potência de transmissão. O tag na área de cobertura do leitor é acionado para enviar os dados nele armazenados, ou modificar os dados nele armazenados de acordo com as instruções do leitor, podendo se comunicar com a rede de computadores por meio da interface. A composição básica do leitor geralmente inclui: antena transceptora, gerador de frequência, loop de fase bloqueada, circuito de modulação, microprocessador, memória, circuito de demodulação e composição de interface periférica. [5]
(1) Antena do transceptor: envia o sinal de radiofrequência para a etiqueta e recebe o sinal de resposta e as informações da etiqueta retornadas pela etiqueta. [5]
(2) Gerador de frequência: Gera a frequência de operação do sistema. [5]
(3) Loop de bloqueio de fase: Gere o sinal de portadora necessário. [5]
(4) Circuito de modulação: carregue o sinal enviado para o tag para a portadora e envie-o pelo circuito de radiofrequência. [5]
(5) Microprocessador: Gera o sinal a ser enviado à tag, decodifica o sinal retornado pela tag e envia os dados decodificados de volta ao programa de aplicação. Se for um sistema criptografado, uma operação de descriptografia é necessária. [5]
(6) Memória: armazena programas e dados do usuário. [5]
(7) Circuito de desmodulação: demodula o sinal retornado pela etiqueta e entrega-o ao microprocessador para processamento. [5]
(8) Interface periférica: comunique-se com o computador. [5]
2. Sobre etiquetas eletrônicas
A etiqueta eletrônica é composta por antena transceptora, circuito AC / DC, circuito de demodulação, circuito de controle lógico, circuito de memória e modulação. [5]
(1) Antena do transceptor: Receba o sinal do leitor e envie os dados necessários de volta ao leitor. [5]
(2) Circuito CA / CC: Utilize a energia do campo eletromagnético emitida pelo leitor, produzida pelo circuito regulador de tensão para fornecer uma fonte de alimentação estável para outros circuitos. [5]
(3) Circuito de desmodulação: Remova a portadora do sinal recebido e demodule o sinal original. [5]
(4) Circuito de controle lógico: decodifique o sinal do leitor e envie o sinal de volta de acordo com os requisitos do leitor. [5]
(5) Memória: Como local para operação do sistema e armazenamento de dados de identificação. [5]
(6) Circuito de modulação: Os dados enviados pelo circuito de controle lógico são carregados na antena e enviados ao leitor após o circuito de modulação. [5]
classificação
A tecnologia de identificação por radiofrequência pode ser dividida em três categorias com base no modo de fonte de alimentação de suas etiquetas, a saber, RFID passivo, RFID ativo e RFID semi-ativo. [6]
1. RFID passivo.
Entre os três tipos de produtos RFID, o RFID passivo é o mais antigo e maduro, e sua aplicação também é a mais extensa. No RFID passivo, a etiqueta eletrônica completa a troca de informações recebendo o sinal de microondas transmitido pelo leitor de identificação de radiofrequência e obtendo energia por meio da bobina de indução eletromagnética para se alimentar por um curto período de tempo. Como o sistema de alimentação é omitido, o volume de produtos RFID passivos pode chegar à ordem de centímetros ou até menor, e sua própria estrutura é simples, o custo é baixo, a taxa de falhas é baixa e a vida útil é longa. Mas, como preço, a distância efetiva de reconhecimento do RFID passivo é geralmente curta e geralmente usada para reconhecimento de contato de curto alcance. RFID passivo funciona principalmente nas bandas de frequência mais baixas de 125KHz, 13.56MKHz, etc. Suas aplicações típicas incluem: cartões de ônibus, cartões de identificação de segunda geração, cartões de refeição de cantina, etc. [6]
2. RFID ativo.
O RFID ativo não existe há muito tempo, mas já desempenhou um papel indispensável em vários campos, especialmente no sistema eletrônico de cobrança ininterrupta de pedágio em rodovias. RFID ativo é alimentado por uma fonte de alimentação externa e envia sinais ativamente para o leitor de identificação de radiofrequência. Seu volume é relativamente grande. Mas também tem uma distância de transmissão mais longa e uma velocidade de transmissão mais alta. Uma etiqueta RFID ativa típica pode estabelecer contato com um leitor de identificação por radiofrequência a uma distância de 100 metros, com uma taxa de leitura de 1,700 leituras / s. RFID ativo funciona principalmente em bandas de frequência mais altas, como 900 MHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz, e tem a função de identificar simultaneamente várias etiquetas. A longa distância e a alta eficiência do RFID ativo tornam-no indispensável em algumas aplicações de identificação por radiofrequência que requerem alto desempenho e um grande alcance. [6]
3. RFID semi-ativo.
O RFID passivo em si não fornece energia, mas a distância de identificação efetiva é muito curta. O RFID ativo tem uma distância de reconhecimento longa o suficiente, mas requer uma fonte de alimentação externa e é relativamente grande. O RFID semi-ativo é o produto do compromisso para essa contradição. RFID semi-ativo também é chamado de tecnologia de ativação de baixa frequência. Em circunstâncias normais, os produtos RFID semi-ativos estão em um estado dormente e fornecem energia apenas para a parte da etiqueta que contém os dados, então o consumo de energia é pequeno e pode ser mantido por um longo tempo. Quando a etiqueta entra na faixa de reconhecimento do leitor RFID, o leitor primeiro ativa a etiqueta com um sinal de baixa frequência de 125 KHz em uma pequena faixa para fazê-la entrar no estado de funcionamento e, em seguida, transmite informações a ela por meio do microondas de 2.4 GHz. Em outras palavras, primeiro use sinais de baixa frequência para um posicionamento preciso e, em seguida, use sinais de alta frequência para transmitir dados rapidamente. Seu cenário de aplicação geral é: em uma grande faixa coberta por um sinal de alta frequência, vários leitores de baixa frequência são colocados em diferentes posições para ativar produtos RFID semi-ativos. Isso não apenas completa o posicionamento, mas também realiza a coleta e transmissão de informações. [6]
Funcionalidades
De modo geral, a tecnologia de identificação por radiofrequência tem as seguintes características: [6]
1. Aplicabilidade: a tecnologia RFID se baseia em ondas eletromagnéticas e não requer contato físico entre as duas partes. Isso permite que ele estabeleça uma conexão independente de poeira, névoa, plástico, papel, madeira e vários obstáculos e complete a comunicação diretamente. [6]
2. Alta eficiência: A velocidade de leitura e gravação do sistema RFID é extremamente rápida e um processo de transmissão RFID típico é geralmente inferior a 100 milissegundos. Os leitores RFID de alta frequência podem até mesmo identificar e ler o conteúdo de várias etiquetas ao mesmo tempo, melhorando muito a eficiência da transmissão de informações. [6]
3. Exclusividade: Cada etiqueta RFID é única. Por meio da correspondência um a um entre a etiqueta RFID e o produto, a circulação subsequente de cada produto pode ser claramente rastreada. [6]
4. Simplicidade: A etiqueta RFID possui uma estrutura simples, uma alta taxa de reconhecimento e um equipamento de leitura simples. Especialmente com a popularidade gradual da tecnologia NFC em telefones inteligentes, o telefone móvel de cada usuário se tornará o leitor RFID mais simples. [6]
Prós e contras
Advantage
A tecnologia de identificação por radiofrequência pode ser amplamente utilizada em muitas indústrias e campos, e deve ter sua "excelente".
Em termos de suas manifestações externas, a portadora da tecnologia de identificação por radiofrequência geralmente tem as características de resistência à prova d'água, antimagnética e de alta temperatura para garantir que a tecnologia de identificação por radiofrequência seja estável na aplicação. No que diz respeito ao seu uso, a identificação por radiofrequência apresenta vantagens na atualização em tempo real de dados, armazenamento de informações, vida útil, eficiência no trabalho e segurança. A identificação por radiofrequência pode atualizar os dados existentes de forma mais conveniente sob a premissa de reduzir os recursos humanos, materiais e financeiros, tornando o trabalho mais conveniente; a tecnologia de identificação por radiofrequência armazena informações com base em computadores, etc., até vários megabytes, e pode armazenar uma grande quantidade de informações, Para garantir o bom andamento do trabalho; a tecnologia de identificação por radiofrequência tem uma longa vida útil, desde que o pessoal preste atenção à proteção ao usá-la, ela pode ser reutilizada; a tecnologia de identificação por radiofrequência mudou a inconveniência do processamento de informações no passado e atingiu vários objetivos ao mesmo tempo. A identificação melhora muito a eficiência do trabalho; e a identificação por radiofrequência também é equipada com proteção por senha, que não é fácil de ser falsificada e possui alta segurança. A tecnologia semelhante à tecnologia de identificação por radiofrequência é a tecnologia de código de barras tradicional. A tecnologia de código de barras tradicional é inferior à tecnologia de identificação por radiofrequência em termos de atualização de dados, armazenamento de informações, vida útil, eficiência no trabalho e segurança, e não se adapta bem ao nosso país. As necessidades atuais de desenvolvimento social também são difíceis de atender às necessidades das indústrias e campos relacionados. [7]
Desvantagem
(1) Maturidade tecnológica insuficiente. A tecnologia RFID surgiu há pouco tempo e não está muito madura em tecnologia. Devido às características retro-refletivas das etiquetas eletrônicas RFID UHF, é difícil aplicá-las a produtos como metais e líquidos. [8]
(2) Custo alto. Em comparação com as etiquetas de código de barras comuns, o preço das etiquetas eletrônicas RFID é mais alto, dezenas de vezes maior do que as etiquetas de código de barras comuns. Se usado em grandes quantidades, o custo será muito alto, o que reduz muito o entusiasmo do mercado em usar a tecnologia RFID. [8]
(3) A segurança não é forte o suficiente. O problema de segurança enfrentado pela tecnologia RFID se manifesta principalmente na leitura ilegal e adulteração maliciosa de informações de etiquetas eletrônicas RFID. [8]
(4) Os padrões técnicos não são uniformes. [8]
Campo de aplicação
1. logística
O armazenamento logístico é uma das áreas de aplicação de RFID com maior potencial. Gigantes da logística internacional, como UPS, DHL, Fedex, etc., estão experimentando ativamente a tecnologia RFID para melhorar suas capacidades logísticas em grande escala no futuro. Os processos aplicáveis incluem: rastreamento de carga no processo de logística, coleta automática de informações, aplicativos de gerenciamento de armazém, aplicativos portuários, pacotes postais, entrega expressa, etc. [9]
2. Transporte
Tem havido muitos casos de sucesso em gerenciamento de táxi, gerenciamento de hub de ônibus e identificação de locomotiva ferroviária. [9]
3. identificação
A tecnologia RFID é amplamente utilizada em documentos de identificação pessoal devido à sua leitura rápida e difícil de falsificar. Como o desenvolvimento do projeto de passaporte eletrônico, carteira de identidade de segunda geração do meu país, carteira de estudante e outros documentos eletrônicos diversos. [9]
4. Anti-falsificação
O RFID tem características difíceis de falsificar, mas como aplicá-lo ao combate à falsificação ainda requer uma promoção ativa por parte do governo e das empresas. Os campos aplicáveis incluem o antifalsificação de valores (tabaco, álcool, medicamentos) e o antifalsificação de bilhetes. [9]
5. Gestão de ativos
Pode ser aplicado na gestão de todos os tipos de ativos, incluindo objetos de valor, itens com grande quantidade e alta similaridade ou mercadorias perigosas. À medida que o preço das etiquetas diminui, o RFID pode gerenciar quase todos os itens. [9]
6. comida
Pode ser aplicado no manejo de frutas, vegetais, alimentos frescos e alimentos. A aplicação neste campo requer inovação no design da etiqueta e no modo de aplicação. [9]
7. Estatísticas de informação
Com o uso da tecnologia de identificação por radiofrequência, as estatísticas de informação se tornaram uma tarefa simples e rápida. O software de consulta da plataforma de gerenciamento de informações de arquivo envia o sinal de inventário estatístico e o leitor lê rapidamente as informações de dados e informações de armazenamento relacionadas dos arquivos e retorna de forma inteligente as informações adquiridas e as informações no banco de dados de informações central para revisão. Por exemplo, para arquivos que não podem ser correspondidos, o gerente usará o leitor para conduzir a verificação no local, ajustar as informações do sistema e as informações no local e, em seguida, preencher as estatísticas de informações. [10]
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