Technologia RFID – co to jest i jak działa?

RFID, czyli Radio Frequency Identification to technologia identyfikacji zdalnej z wykorzystaniem fal radiowych. Pierwsze koncepcje rozwiązań do odczytu danych na odległość pojawiły się już w latach 40. XX wieku. Dziś technologię RFID stosuje się do zarządzania zapasami, śledzenia towarów w łańcuchach dostaw. Kolejny obszar, w którym systemy RFID są bardzo przydatne to kontrola dostępu.

Technologia RFID umożliwia bezdotykowy odczyt oraz przesyłanie danych, a także ich elektroniczną aktualizację. „Sercem” RFID jest tag, czyli znacznik w chipach przechowujących wszystkie informacje. Aby je odczytać, potrzebny jest czytnik RFID, który pozwala wysyłać i odbierać sygnał radiowy.

Czym są i do czego służą znaczniki RFID?

Tagi RFID, czyli znaczniki, to małe nośniki danych, które przechowują i wysyłają dane za pomocą fal radiowych. To urządzenia, które mogą przybierać najróżniejsze kształty i rozmiary. Tag RFID w swojej najbardziej podstawowej formie jest zwyczajną, przezroczystą etykietą. Tym, co odróżnia ją od tej tradycyjnej, jest niewielki, wbudowany chip razem z anteną RFID.

Znaczniki RFID — czym są i do czego służą tagi?

Tagi RFID, czyli znaczniki, to małe nośniki danych, które przechowują i wysyłają dane za pomocą fal radiowych. To urządzenia, które mogą przybierać najróżniejsze kształty i rozmiary. Tag RFID w swojej najbardziej podstawowej formie jest zwyczajną, przezroczystą etykietą. Tym, co odróżnia ją od tej tradycyjnej, jest niewielki, wbudowany chip razem z anteną RFID.

Tag może być umieszczany w specjalnej obudowie lub na różnych obiektach lub urządzeniach. Mogą się też znajdować w pomieszczeniach. Można je także przekazywać z rąk do rąk w formie karty RFID.

Jak wygląda znacznik RFID? Składa się on z:

• Układu scalonego, który zawiera mikroprocesor oraz pamięć przechowującą odpowiednią ilość danych;
• Anteny odbierającej i emitującej sygnał radiowy;
• Obudowy, w której znajduje się tag (może przybierać różne formy);

Omawiając tagi RFID, nie można pominąć również sposobów, w jakie możemy je podzielić na konkretne kategorie. W istocie możemy wyróżnić dwie: rodzaj znacznika ze względu na sposób, w jaki zapisują dane oraz ze względu na sposób jego zasilania.

Rodzaje tagów RFID: różna pamięć, zapis danych i sposoby zasilania chipa

Tagi RFID, jako nośnik danych, posiada własną pamięć. Współczesne czytniki oferują 4 rodzaje pamięci. Są to:

• Pamięć EPC (EPC Memory) – przechowuje ona Elektroniczny Kod Produktu. Czym on jest? Otóż jest to pamięć, którą można edytować i zapisać dowolny numer HEX. Maksymalna długość tego numeru odpowiada pamięci tagu RFID (zwykle 96 bitów).
• Pamięć użytkownika (User Memory) – używana jest wtedy, gdy brakuje pamięci EPC. Jest więc pamięcią dodatkową, wykorzystywaną po przekroczeniu 96 bitów. Z reguły posiada 512 bitów do zapisywania danych w tagu.
• Pamięć TID (TID Memory) – tagi posiadają również pamięć TID, której zadaniem jest przechowywanie unikalnych numerów danych transponderów. Numer TID jest nadawany przez producenta i nie można go zmienić.
• Pamięć bezpieczeństwa – to system, który zapewnia bezpieczeństwo danych. W tym banku pamięci znajdują się bowiem 2 hasła o 32-bitowej pamięci. Pierwsze hasło umożliwia dostęp do blokowania i udostępniania informacji poufnych. Drugie hasło natomiast niszczy tag, uniemożliwiając w ten sposób jego działanie.

Tagi RFID można podzielić również ze względu na sposób zapisywania danych:

• RO (Read Only) — tego rodzaju tagi nie służą do zapisywania danych. Można ich użyć zaledwie do odczytu informacji i z tego powodu są najprostszymi tagami RFID. Do czego zatem można je wykorzystać? Sprawdzą się w przypadku, gdy chcemy stwierdzić obecność (lub jej brak) oznakowanego wcześniej przedmiotu.
• WORM (Write Once Read Many) — to szczególny rodzaj tagów, którego nie możemy edytować czy nawet usunąć. Zapis informacji jest więc w tym przypadku jednorazowy.
• RW (Rewritable) — inaczej niż w przypadku ich poprzedników, takie znaczniki można dowolnie modyfikować wedle własnych potrzeb.
• WORM (Write Once Read Many) — to szczególny rodzaj tagów, którego nie możemy edytować czy nawet usunąć. Zapis informacji jest więc w tym przypadku jednorazowy.
• RW (Rewritable) — inaczej niż w przypadku ich poprzedników, takie znaczniki można dowolnie modyfikować wedle własnych potrzeb.

Znaczniki RFID mogą mieć także różne sposoby zasilania, które pozwala im przesyłać i odbierać dane:

• Tagi pasywne — najtańsze tagi RFID dostępne na rynku. Dlaczego? Powód jest prosty: nie posiadają one własnego zasilania. W związku z tym nie mogą samodzielnie emitować sygnału. Skąd więc czerpią energię niezbędną do aktywacji chipa? Dostarcza ją pole elektromagnetyczne czytnika RFID, które jest emitowane przez antenę. Tagi te mają zasięg od kilku centymetrów do 12 metrów, lecz swoje niedostatki nadrabiają długim czasem użytkowania.
• Tagi semi-aktywne — posiadają co prawda własne źródło zasilania, ale są w stanie zasilać jedynie chipy. Nie mogą więc emitować własnych fal. Są pewnym kompromisem pomiędzy znacznikami aktywnymi i pasywnymi. Posiadają jednocześnie większą czułość od tagów pasywnych oraz dłuższą żywotność baterii niż tagi aktywne.
• Tagi aktywne — trzeci i ostatni rodzaj tagów RFID, które posiadają wbudowane źródło zasilania. W odróżnieniu od pozostałych takie znaczniki mogą samodzielnie aktywować chip oraz emitować fale. Tagi aktywne są najlepszym wyborem do pracy w trudnych warunkach. Zawdzięczają to o wiele pojemniejszej pamięci oraz silniejszemu sygnałowi. Istnieje jednak pewien szkopuł: odbywa się to kosztem słabej żywotności baterii, która wynosi od 2 do 10 lat.

Czytnik RFID: jak daleki zasięg odczytu? To zależy od częstotliwości

Niezbędną częścią całego systemu są czytniki RFID. Czytnik to urządzenie, które jest wyposażone w antenę, czyli moduł transmisji radiowej. Anteny RFID emitują fale radiowe oraz odbierają sygnał płynący ze znaczników, który następnie przekazują do czytnika. Dzięki niemu czytniki mogą się komunikować z tagami RFID – wysyłać i odczytywać dane.

Aby wszystkie elementy systemu mogły się ze sobą komunikować (czyli wysyłać i odbierać sygnał), muszą nadawać na konkretnej częstotliwości. Technologia RFID wykorzystuje też różne częstotliwości. Jakie są standardy częstotliwości technologii RFID?

• LF (Low Frequency) — standard niskiej częstotliwości, który korzysta z zakresu pomiędzy 30 a 300 kHz (najczęściej jest to 125 kHz). Korzystając z tej częstotliwości, można odebrać sygnał z tagów RFID oddalonych o maksymalnie 10 cm.
• HF (High Frequency) — standard wysokiej częstotliwości w granicach od 3 do 30 MHz. Standard ISO determinuje wykorzystywanie wartości 13,56 MHz, ponieważ dzięki temu można odczytać dane z odległości do 15 cm.
• UHF (Ultra-High Frequency) — standard ultra wysokiej częstotliwości, wahający się między wartościami od 300 MHz do 3 GHz. Nie należy jednak dać się zwieść tym liczbom, ponieważ w systemach i urządzeniach częstotliwość mieści się zwykle w granicach od 860 do 960 MHz. W zależności od tego, czy mamy do czynienia z tagami pasywnymi, czy aktywnymi, częstotliwość UHF może odbierać sygnał z odległości (odpowiednio) do 15 metrów lub nawet 60 metrów.

Na jaką odległość możliwy jest odczyt lub zapis? Wszystko zależy od celu zastosowania systemu RFID oraz możliwości samego tagu (znajdującego się w nim chipa). To one determinują bowiem możliwości całego systemu. Tym samym odległość waha się w granicach od kilkudziesięciu centymetrów do kilkunastu metrów. Różnica pomiędzy najbliższym a najdalszym możliwym dystansem jest więc spora. Co więcej, cały system zbudowany jest w taki sposób, aby możliwe było jednoczesne odczytywanie wielu różnych tagów. Jedynym warunkiem jest znajdowanie się ich w zasięgu czytników RFID i mocy zainstalowanych w nich anten.

Zastosowanie technologii RFID

Gdzie można wykorzystać możliwości bezdotykowego odczytu danych, które oferuje nam technologia RFID? Terminale magazynowe oraz czytniki mobilne, działające na podstawie RFID, przyspieszają pracę w magazynach i przemyśle. Świetnie sprawdzają się w:

• Logistyce i magazynach — dzięki technologii RFID możliwe jest szybsze oraz dokładniejsze kompletowanie towarów. Bardzo często do kontroli opakowań zwrotnych używane są etykiety identyfikacyjne RFID. Korzystają z tego przede wszystkim firmy transportowe.
• Produkcji i przemyśle — identyfikacja wszystkich wyrobów, maszyn, materiałów czy narzędzi jest dużo łatwiejsza dzięki RFID. Technologia ta bowiem pomaga w zautomatyzowaniu procesów.
• Handlu — powszechnym rozwiązaniem są bramki RFID wraz z pasywnymi znacznikami. Pozwalają one monitorować stan w magazynach oraz lokalizować asortyment w poszczególnych strefach magazynów.
• Budownictwie i remontach — system RFID może monitorować stan sprzętu, materiałów i narzędzi. Dzięki temu maleją koszty ich eksploatacji. Pracownicy bowiem korzystają z nich tylko wtedy, gdy jest to konieczne.

Zalety technologii RFID

1. Bezpośredni kontakt tagu z czytnikiem nie jest konieczny do odczytania danych
2. Możliwość szybkiego i równoczesnego odczytu danych z wielu znaczników jednocześnie
3. Większa odporność znaczników na zniszczenia i trudne warunki pracy, np. na zabrudzenia
4. Wielokrotne użycie jednego znacznika do oznaczenia różnych obiektów
5. System automatyzuje procesy i przyspiesza pracę
6. Znaczniki mogą być przymocowane do obiektów w dyskretny sposób

Zastosowanie technologii RFID

Gdzie można wykorzystać możliwości bezdotykowego odczytu danych, które oferuje nam technologia RFID? Terminale magazynowe oraz czytniki mobilne, działające na podstawie RFID, przyspieszają pracę w magazynach i przemyśle. Świetnie sprawdzają się w:

• Użycie nośnika danych
• Trwałość nośników
• Sposób skanowania
• Skanowanie nośników
• Szybkość odczytu
• Koszty wdrożenia
• Łatwość wdrożenia

W przeciwieństwie do kodów kreskowych technologię RFID można wykorzystać wszędzie tam, gdzie potrzeba wielokrotnie zapisywać i aktualizować dane. Co więcej, czytniki RFID mogą odczytywać dane z dużo większej odległości, niż skanery optyczne – nawet z kilku metrów. W dodatku mogą obsłużyć wiele tagów na raz i robią to szybciej, niż skanery (nawet 500 odczytów na sekundę).

Etykieta RFID jest też dużo bardziej odporna na warunki atmosferyczne. Jednak aby wdrożyć RFID, potrzeba większych środków oraz specjalistycznej wiedzy.

Przyszłość RFID w logistyce i produkcji

System RFID odpowie na Twoje potrzeby automatyzacji procesów logistycznych i większej efektywności działań. Znaczniki znacząco ułatwiają odczytywanie informacji i znajdują zastosowanie w wielu aspektach zarządzania magazynem czy produkcją. Technologia i system RFID powoli stają się nowym standardem, który stanowi punkt wyjścia do wdrożenia rozwiązań Przemysłu 4.0. oraz internetu rzeczy (IoT).

GS1 POLSKA rekomenduje użycie technologii RFID do zapisu danych w identyfikatorach GS1 (np. GTIN czy GLN). Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej o RFID, polecamy wpis, w którym omawiamy znaczniki EPC RFID.