RFID w przemyśle

System RFID tworzą znaczniki (tagi, transpondery) oraz czytniki (patrz rys. 1). Te pierwsze zbudowane są z układu elektronicznego z pamięcią, w której zapisywane są informacje identyfikujące dany produkt oraz anteny nadającej i odbierającej sygnały radiowe.

Komponenty te są przytwierdzane do wykonanej z tworzywa sztucznego płytki lub taśmy montowanej na lub wbudowywanej w monitorowany obiekt (na przykład opakowanie, paletę, kartę zbliżeniową).

Informacje ze znaczników są prezentowane na ekranie czytnika lub za jego pośrednictwem są przesyłane do centralnego systemu. Następnie, w zależności od zastosowania, są na przykład zapisywane w bazie danych lub dalej analizowane z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania.

ZNACZNIKI PASYWNE

Rys. 1. Komponenty systemu RFID

Znaczniki RFID dzieli się na grupy ze względu na sposób zasilania, częstotliwość transmisji oraz funkcjonalność. W pierwszym przypadku wyróżnia się trzy rodzaje tagów - pasywne, pasywno-aktywne oraz aktywne (patrz tabela 1). Znaczniki pasywne nie mają baterii.

W zamian energię do zasilania układu scalonego i przesyłania informacji zwrotnej czerpią z pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez czytnik. Ma to ogromny wpływ na właściwości transponderów tego typu. Tagi pasywne działają wyłącznie w obecności czytnika i tylko wówczas, gdy emituje on wystarczająco silny sygnał.

Z tego powodu do nawiązania transmisji wymagana jest odpowiednia odległość między znacznikiem i czytnikiem. Dlatego tagi tego typu w porównaniu do pozostałych mają mały zasięg, a w warunkach niekorzystnych (interferencje, sąsiedztwo wody, metali) mogą działać nieprawidłowo.

Ponadto zwykle mają pamięć o małej pojemności. Jednocześnie transpondery pasywne są lekkie, łatwo można je też wbudować w znakowany obiekt. Są też tanie. Ponieważ nie wymagają wymiany zużytej baterii, charakteryzuje je bardzo długa żywotność.

Z tych powodów są wykorzystywane głównie do znakowania pojedynczych produktów występujących w dużych ilościach, na przykład towarów w sklepach. Niski koszt tych znaczników sprawia też, że są one używane częściej niż pozostałe.

RFID w kopalni

Jednym z etapów wydobycia kopalin jest umieszczenie ładunków wybuchowych w otworach w ścianie chodnika. Po eksplozji skały należy przewieźć do miejsca składowania z użyciem specjalistycznego sprzętu. W celu poprawy wydajności tego procesu w pewnej kopalni w Skandynawii wdrożono system RFID.

Składa się on z tagów zamontowanych w chodnikach, w miejscach, z których maszyny wywożą skały. Znaczniki są również zainstalowane w szybach, przy których skały są wyładowywane. W transponderach zapisane są unikalne numery identyfikujące poszczególne chodniki oraz szyby.

Każda z maszyn jest wyposażona w czytnik RFID, który skanuje znaczniki w chodnikach i szybach w celu uzyskania informacji o swojej aktualnej lokalizacji. Po otrzymaniu instrukcji od pokładowego komputera przesyłanej z centralnego systemu kierujący maszyną wjeżdża w odpowiedni tunel, mijając kolejne znaczniki RFID.

Informacja o tym jest zapisywana w komputerze. Po skończonej pracy i opuszczeniu chodnika dane z pokładowego komputera są przesyłane do centralnego systemu. Dzięki temu wiadomo, gdzie skały już zostały zebrane. Pozwala to oszacować wydajność wydobycia oraz lepiej rozplanować dalsze prace.

W kopalni tej początkowo działał system wykorzystujący tagi aktywne. Niedawno jednak zastąpiono je znacznikami pasywnymi EPC Gen 2 działającymi w paśmie UHF. Zdecydowano się na tę zmianę, ponieważ nowe znaczniki są tańsze w eksploatacji oraz zgodne z międzynarodowym standardem.

TAGI AKTYWNE I PASYWNO-AKTYWNE

Tabela 1. Wybrane właściwości znaczników aktywnych, pasywnych i aktywno-pasywnych

Znaczniki aktywne wyposażone są w baterie. Dzięki temu mogą nawiązywać łączność z czytnikiem lub innymi tagami, mają też większy zasięg niż te pasywne. Jest to przydatne m.in. w znakowaniu obiektów, które mogą się zgubić, na przykład w czasie transportu.

Znaczniki aktywne ponadto są odporniejsze na interferencje, mają też zwykle pamięć o większej pojemności oraz mikroprocesor o większej mocy obliczeniowej. To ostatnie pozwala zrealizować szybszą transmisję oraz zastosować szyfrowanie danych.

Transpondery aktywne są też często wyposażane na przykład w czujniki. Niestety są droższe niż pasywne, a wszelkie dodatkowe funkcje jeszcze zwiększają ich cenę. W związku z koniecznością wymiany baterii mają również ograniczoną żywotność. Zalety oraz wady znaczników obu typów łączą w sobie transpondery pasywno-aktywne.

Tagi tego rodzaju są wyposażone w baterię, która jest wykorzystywana tylko do zasilania układu scalonego. Energię potrzebną do nawiązania łączności znaczniki pobierają z czytnika.

Tagi RFID klasyfikuje się również pod względem zakresu częstotliwości nadawanego i odbieranego sygnału radiowego. Parametr ten wpływa na jakość transmisji, zwłaszcza w warunkach niesprzyjających propagacji fal radiowych oraz na konstrukcję anteny, a przez to na wymiary znacznika.

RFID w samolotach

Jeden z producentów samolotów pracuje nad systemem RFID do identyfikacji podzespołów tych pojazdów. Jego głównym komponentem będą znaczniki zgodne ze standardem EPC Gen 2, w których zapisywane będą najważniejsze dane na temat każdej części.

Mogą to być m.in. informacje o tym, kiedy ostatnio i dlaczego była ona naprawiana oraz jak długo jest już eksploatowana. W czasie rutynowych przeglądów dane te będą odczytywane oraz aktualizowane przez obsługę naziemną. Usprawni to proces konserwacji podzespołów oraz ograniczy błędy, które występują, gdy analogiczne informacje są rejestrowane manualnie.

Wykorzystywane będą dwa rodzaje znaczników: "zwykłe" o pojemności do 64 kB oraz specjalne, o wymiarach umożliwiających ich zamocowanie na komponentach małych lub o kształcie niepozwalającym na zamontowanie standardowych tagów.

Obsługa wyposażona będzie natomiast w podręczne czytniki z możliwością odczytu i zapisu danych, które bezprzewodowo będą przesyłać dane ze znaczników do centralnego systemu. W tym ostatnim zainstalowane zostanie specjalne oprogramowanie. Posłuży ono do opracowania wizualizacji danych z transponderów na ekranie czytnika.

Przykładowo wyświetlany może być plan samolotu z podświetlonymi na czerwono częściami, które wymagają natychmiastowej wymiany, przeglądu lub naprawy. Obecnie system, którym objęto komponenty silnika oraz elementy wirujące, wyposażenia kokpitu i podwozia, jest w fazie testów. Sprawdzany jest głównie wpływ na bezpieczeństwo lotów oraz wytrzymałość znaczników na ekstremalne warunki, w jakich będą eksploatowane.