برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

اصولاً به هر سیستمی كه قادر به خواندن و تشخیص اطلاعات افراد یا كالاها باشد سیستم شناسایی یا Identification System گفته میشود.
بطور كلی شناسایی خودكار و نگهداری داده ها (AIDC) روشی است كه طی آن تجهیزات خواه سخت افزای یا نرم افزاری قادر به خواندن و تشخیص داده ها بدون كمك گرفتن از یك فرد هستند.
باركدها، كدهای دو بعدی، سیستم های انگشت نگاری ، سیستم شناسایی با استفاده از فركانس رادیویی، سیستم شناسایی با استفاده از قرنیه چشم و صدا و ... از جمله این راهكارها در این مقال میباشند. یكی از جدید ترین مباحث مورد توجه دانشمندان جهت شناسایی افراد یا كالاها استفاده از سیستم شناسایی با استفاده از فركانس رادیویی یا RFID میباشد.
RFID كه مخفف سه واژه Radio Frequency Identification است؛ امروزه توسط فروشگاه های زنجیره ای بزرگی چون "وال مارت" و "مک دونالد" و نیز سازمانهای مهمی چون "وزارت دفاع ایالت متحده آمریكا" استفاده شده و امتحان خود را به خوبی پس داده است.

RFID چیست ؟

تصور كنید كه وارد یك فروشگاه زنجیره ای شده اید و اقلام مورد نیاز خود را داخل چرخ دستی (trolley) قرارداده اید. صندوق دار با استفاده از بار كد میبایستی كه تك تك اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن را توسط باركد خوان (Barcode Reader) یكی یكی به داخل رایانه وارد كند تا فاكتور اقلام انتخابی شما صادر گردد. بسیاری از اوقات بدلیل آنكه تعداد كالاهای خریداری شده بسیار زیاد میباشند؛ صفهای طولانی ای در فروشگاه های زنجیره ای تشكیل میشود.تازه ، گاهی اوقات نیز مخدوش شدن علائم بار كد، از خواندن اطلاعات جلوگیری میكند ، كه این خود موجب مشكلات بیشتری میشود.
با این فن آوری جدید یعنی RFID شما سبد كالای خود را برمیدارید و بدون اینكه مجبور به ایستادن در صفهای طولانی شوید و یا حتی بدون اینكه مجبور باشید اقلام خریداری شده را به صندوقدار یا نگهبان نشان دهید، از در خارج میشوید.
چرا؟ چون برچسب روی كالا دیگر باركد (Barcode) نیست بلكه از نوع RFID میباشد و خودش با فرستان علائم رادیویی كلیه اطلاعات جاری خود از قبیل تعداد، قیمت، وزن، ... را به كامپیوترهای موجود در درهای خروجی مخابره میكند.
این برچسبها دارای دو بخش تراشه و آنتن هستند و دارای عملكرد بسیار ساده ای می باشند؛ تراشه اطلاعات را از طریق آنتن منتشر میكند و حسگرهایی در اطراف قرار دارند ،این اطلاعات را دریافت میكنند.
از جمله مهمترین محاسن آن كاهش سرقت یا دزدی و محاسبه سریعتر تعداد كالاهای موجود در انبار بدون نیاز و كمك به نیروهای انسانی است.
اما تنها اشكال این فن آوری گران بودن آن است، اگر چه روزگاری میرسد كه تمامی اشیاء و كالاها این برچسب ها را مثل باركد خواهند داشت.
بطور كلی RFID یا سیستم شناسایی با استفاده از فركانس رادیویی سامانه ی شناسایی بی سیمی است كه قادر به تبادل داده ها بوسیله برقراری اطلاعات بین یك Tag كه به یك كالا ، شئ یا .. متصل شده است و یك بازخوان (Reader) می باشد.
اصولاً سامانه های RFID از سیگنالهای الكترونیكی و الكترو مغاطیسی برای خواندن و نوشتن داده ها بدون تماس بهره گیری می كنند.
Tag ها وسیله شناسایی متصل شده به كالایی است كه ما میخواهیم آن را رد یابی كنیم وبازخوان ها (Reader) ها وسایلی هستند كه حضور برچسب ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آنها را بازیابی میكنند.
با توجه به اینكه این سیستمها بر مبنای تغییرات امواج مغناطیسی و یا فركانس های رادیویی كار میكنند، جهت تقویت سیگنالهای موجود در محیط گاهی اوقات از آنتن (تقویت كننده سیگنال) نیز استفاده میشود.


تجهیزات مورد نیاز

بطور كلی فن آوری RFID از تجهیزات ذیل جهت پیاده سازی بهیه خود كمك میگیرد:
1. انواع برچسب Tag
2. انواع خواننده بر چسب Reader
3. انواع نویسنده اطلاعات Printer
4. آنتن- تقویت كننده سیگنال
5. نرم افزار مدیریت اطلاعات
6. بانك اطلاعاتی، ساختار شبكه اطلاعاتی


TAG چیست؟

همانطور كه گفته شد Tag ها وسیله شناسایی متصل شده به كالا، شئ، فردی هستند كه ما میخواهیم آنرا رد یابی كنیم.
اما اینكه هر یك از كالاها دارای اشكال و ظواهر گوناگون و نیز دارای محیطهای فیزیكی گوناگونی است، این ضرورت را ایجاب میكند تا Tag ها را با توجه به ویژگیهای فیزیكی (ظاهریشان) دسته بندی كنیم.
بطور كلی بعضی از ویژگیهای ظاهری Tagها بصورت زیر میباشد:
الف- Tag هایی كه دارای كفه پلاستیكی از جنس PVC میباشند و معمولاً در وسط آنها یك سوراخ دیده میشود كه بسیار با دوام بوده و میتوان از آنها بارها و بارها استفاده كرد.
ب- Tag هایی كه شبیه كارتهای اعتباری هستند ومعمولاً به آنها كارتهای هوشمند بدون تمـاس (Contact less Smart Cards) گفته میشود.
ج- Tag هایی كه بصورت لایه های كاغذی بر روی برچسب ساخته میشوند كه به آنها برچسب های هوشمند (Smart Labels) گفته میشود.
د- Tag هایی كه در محیطهای قابل فرسایش (مثلاً آب یا مایع) به خوبی كار میكنند. اینگونه Tag ها در كپسولهای شیشه ای قرار دارند.
ه- Tag های كوچك كه در داخل اشیاء عمومی مثل لباس، ساعت، دستبند و .... كارگذاشته میشود. اغلب ممكن است به شكل یك كلیه یا دسته کلید بنظر برسند.
در صورتیكه بخواهیم Tag ها را با در نظر گرفتن منبع انرژی تامین كننده شان دسته بندی كنیم به 4 دسته اصلی تقسیم بندی می شوند:
1.Tag های غیر فعال Passive Tags
که انرژی و برق مورد نیاز خود را از Reader ها بوسیله یکسری از روش های تراگسیل بدست می آورند.
2.Tag های فعال Active Tags
كه انرژی مورد نیازشان توسط یك باطری داخلی و جهت برقراری ارتباط دارای یك پردازنده، یك
حافظه و حسگر می باشند.
3.Tag هایی نیمه غیر فعال Semi-Passive Tags
كه علاوه بر استفاده از باطری داخلی شان، میتوانند از انرژی منتقل شده توسط Readerها نیزبهره
مند شوند.

4.Tag های دو طرفه Two way Tags
كه علاوه براستفاده از باطری داخلی شان میتوانند بدون كمك گرفتن از Readerها دیگر اقسام هم شكل خود را نیز شناسایی كرده و با آنها به گفتگو بپردازند.


Readerچیست؟

قبلاً اشاره شد كه Reader ها وسایل الكترونیكی هستند كه حضور Tag ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آنها را بازیابی میكنند.
سه دسته عمده Reader ها بصورت:
1.مدل ثابت Fixed Type
2.مدل دستی Hand held Type
3.مدل كارت PC Card Type


مزایای استفاده از فن آوری RFID

مزایا استفاده از این تكنولوژی به شرح ذیل میباشد:
1.كاهش هزینه ها (كاهش فعالیت های دستی و افزایش سرعت)
2.اتوماسیون (بدون توقف)
3.كاهش خطا
4.كنترل فرایندهای غیر قابل رویت
5.امكان به روز رسانی بر چسب ها بدون دخالت دست
6.امنیت
7.یكپارچگی

كاربری در RFID

- مدیریت بار مسافران :
شناسایی و كنترل بار و اثاثیه مسافران با استفاده از فركانسهای رادیویی RFID

در دسامبر سال 2004 همایشی با شركت اعضاء یاتا و با هدف زمینه سازی كاربردی IT در شركتهای هواپیمایی در خاور میانه برگزار گردید كه البته عمده توجه خود را بر تسهیل امور صنعت هواپیمایی معطوف نمود. پروژه سوم تائید شده در این مجمع با عنوان شناسایی و كنترل بار و اثاثیه مسافران با استفاده از فركانسهای رادیویی RFID به اعضاء معرفی گردید.
پروژه سوم، شناسایی و كنترل بار و اثاثیه مسافران با استفاده از مهمترین بخشهای بررسی شده درباره این پروژه در ذیل ارائه شده است:
هدف از بكارگیری فركانسهای رادیویی جهت شناسایی و كنترل بار و اثاثیه مسافران، ترویج و توسعه فناوری RFID به منظور بهبود مدیریت و سازماندهی فرآیندهای مختلف اداره بار نظیر جداسازی، دسته بندی و حمل و نقل اثاثیه مسافران و جلوگیری از خسارات احتمالی یا مفقود شدن این محموله ها می باشد.
در عین حال بكارگیری سیستم RFID موجب كاهش هزینه های شركتهای هواپیمایی و ارتقاء سطح خدمات ارائه شده به مشتریان میگردد.
اما منظور از برچسب های شناسایی و كنترل با فناوری RFID چیست؟
این برچسبها در شكلهای استانداردی ارائه میگردند و یك تراشه كه توانایی شناسایی فركانس های رادیویی را دارا میباشد، داخل این برچسب ها جا سازی گردیده است.
در عین حال این تراشه ها ظرفیت ذخیره داده های جدیدتر را نیز دارا میباشند. استفاده از RFID در مدیریت بار مسافران سبب كاهش خسارات احتمالی یا فقدان بار و اثاثیه مسافران میگردد و در عین حال فرودگاهها، سیستمهای سریعتر و ارزانتری را در مدیریت و سازماندهی هندلینگ بار در اختیار خواهند داشت. از سوی دیگر هزینه های شركتهای هواپیمایی در امور هندلینگ بار نیز به میزان قابل توجهی كاهش پیدا میكند و در عین حال امنیت محموله ها و اثاثیه مسافران ارتقاء و زمان مورد نیاز برای انجام امور شناسایی و كنترل بار و اثاثیه به حداقل خواهد رسید.

مراحل طرح اجرایی RFID برای كنترل و شناسایی اثاثیه مسافران از سوی ایكائو بشرح ذیل میباشد:
1.تشخیص و تعیین فرودگاههای مورد نظر و بررسی شبكه های ورودی، خروجی و عبوری
2.مدیریت و سازماندهی ذینفعان و همكاران اجرای طرح، شامل شركتهای هواپیمایی، فرودگاهها و شركت های هندلینگ بار
3.ارزیابی و تخمین هزینه های نصب و راه اندازی كامل سیستم
4.ارائه مدل اقتصادی مناسب برنامه ریزی برای تامین منابع مالی مورد نیاز به گونه ای كه منافع تمامی همكاران و ذینفعان اجرای طرح در نظر گرفته شود.
این سیستم به راحتی با چسباندن Tag بر روی بار مسافران و قراردادن یك سری آنتن و در نهایت Reader در اطراف ونیز قفسه های نگهداری بار مسافران به راحتی قابل اجرا میباشد.

- مدیریت دام و گوشت

شاید به جرات بتوان گفت كه یكی از قدیمیترین كاربردهای استفاده از فن آوری RFID در ردیابی و كنترل حركت حیوانات اهلی مخصوصاً گاوهای شیرده بوده است. امروزه بصورت یك جریان كاملاً متداول، حیوانات همزی و اهلی بوسیله كپسولهای قابل تزریق و یا Tag هایی که به گوش حیوانات متصل می شود؛ به این فن آوری مجهز می شوند.
این Tag ها به جهت شناسایی حیوانات اهلی گم شده، مرتب كردن، مراقبت كردن و نگهداری پیشینه درمانی حیوانات اهلی بكار برده میشود.
البته این فن آوری درسالهای اخیر در صنایع كشاورزی و دارویی كاربرد وسیعی پیدا كرده است. اطلاعات مربوط به حیوانات اهلی، مواد غذایی و دارویی در مواقع بحرانی برای سلامتی جوامع بشری بسیار مفید میتواند باشد.

- كنترل ورود و خروج وسایط نقلیه

یكی دیگر از كاربردهای بسیار شایع استفاده از فن آوری RFID كنترل ورود و خروج وسایط نقلیه در محلهایی است كه امنیت ورود و خروج ماشینها بسیار مهم و ضروری بنظر میرسد.
این سیستم با چسباندن یك Tag برروی وسیله نقلیه و قراردادن كلیه اطلاعات مربوط به این وسیله در حافظه آن امكان پذیر میشود.
قبل از رسیدن وسیله نقلیه به درب ورودی یا خروجی ؛ ماشین از محلی كه در آن یك آنتن جهت دریافت اطلاعات Tag چسبیده شده بر روی وسیله نقلیه وجود دارد؛ عبور میكند. دستگاه Reader اطلاعات موجود بر روی Tag را از آنتن بازخوانی میكند و در صورتی كه اطلاعات موجود بر روی Tag نشانگر مجوز ورود یا خروج باشد، گیت ورودی یا خروجی باز میشود.
در صورتی كه هیچ گونه برچسبی بر روی ماشین وجود نداشته باشد و یا در صورتیكه اطلاعات موجود بر روی Tag نشانگر مجوز عدم خروج یا ورود باشد، افراد امنیتی مستقر در محل درب ورودی یا خروجی گیت جهت بارزسی وسیله نقلیه اقدام میكند.

- مدیریت كتابخانه ها و كتاب ها

ازجمله كاربردهای جالب فن آوری RFID كاربرد وسیع آن در كتابخانه های بزرگ میباشد.
با چسباندن یك Tag (كه كلیه مشخصات كتاب در آن ذخیره سازی شده است) بر روی كتاب و قراردادن یكسری از آنتن ها و Reader ها در محل كتابخانه میتوان از مزایای ذیل بهره جست:
الف- جلوگیری از سرقت کتاب های موجود
ب- اجرای سیستم خودكار بازگشت و حتی خروج كتابها از كتابخانه
ج- پیگیری و كنترل چیدمان صحیح كتابها در قفسه های مربوط به خودشان

- كاربرد فن آوری RFID در مباحث پزشكی

فن آوری RFID در مباحث پزشكی كاربردهای بسیار گسترده ای دارد. این فن آوری بسیار جالب از هنگام ورود بیمار توسط یك دستبند كه كلیه اطلاعات بیمار در آن قرار میگیرد در یك بیمارستان مجهز آغاز میشود.
ثبت و یا ذخیره سازی اطلاعات بیمار از قبیل نام و آدرس، تاریخ پذیرش و بستری و نیز نوع بیماری ،پزشك معالج ،نوع عمل جراحی و .... در پایین آوردن اشتباهات و خسارات جبران ناپذیر در بیمارستان نقش حیاتی دارد.
همچنین فرارو یادزدیده شدن بیمار از بیمارستان با همین فن آوری تقریباً غیر ممكن بنظر می رسید.
جلوگیری ازجابجا شدن اطفالی كه تازه بدنیا آمده اند از جمله كابردهای بسیار حساس این فن آوری میباشد. همچنین در محل های نگهداری دارو، با چسباندن برچسب داروها میتوان از میزان مصرف، تاریخ مصرف داروها به راحتی باخبر شد.

حمایت شركت مایکروسافت

در این بین خبرگزاریهای IT در سراسر دنیا خبر از حمایت (پشتیبانی) شركت مایكروسافت از این فن آوری را میدهند.
مایكروسافت بعد از ماهها تاخیر، نسخه های جدید محصولات طراحی نرم افزار خود را عرضه كرد. شركت مایكروسافت اعلام كرد:
در طول نیم سال اول 2006 نرم افزارهایی را مخصوص برنامه ریزی و كنترل داده های حاصل از دستگاه های RFID عرضه خواهد كرد.
این نرم افزار ها به سیستم عامل Windows Server این امكان را میدهد كه داده ها را از دستگاه های RFID جمع آوری و پردازش كنند.
دیگر برنامه های Microsoft كه شامل BizTalk و پایگاه داده ها SQL SERVER است ؛قادر خواهند بود داده های مربوط به فن آوری RFID را ذخیره سازی كنند.
البته مایكروسافت BizTalk 2006 را كه قادر است داده ها را به درون نرم افزار های OFFICE قراردهد، در سه ماه اول 2006 عرضه خواهد كرد.


بررسی کننده RFID

بررسی کننده RFID را می توان به منزله کامپیوترهای کوچکی در نظر گرفت که از سه بخش اساسی زیر تشکیل می گردد :

  • یک آنتن

  • یک ماژول الکترونیک RF که مسئول برقراری ارتباط با تگ RFID است .

  • یک ماژول کنترل کننده الکترونیکی که مسئولیت ارتباط با کنترل کننده را برعهده دارد .

یک بررسی کننده RFID به عنوان یک پل بین تگ RFID و کنترل کننده عمل می نماید و دارای وظایف زیر است :

  • خواندن محتویات داده یک تگ RFID

  • نوشتن داده در تگ ( در خصوص تگ های هوشمند )

  • رله و یا باز انتشار داده برای کنترل کننده و بالعکس

  • تامین انرژی مورد نیاز تگ ( در خصوص تگ های غیرفعال )

علاوه بر انجام عملیات فوق ، بررسی کننده های پیچیده تر RFID قادر به انجام سه عملیات مهم دیگر نیز می باشند .

  • مقابله با تصادم : حصول اطمینان از ارتباطات همزمان با چندین تگ

  • تائید تگ ها : پیشگیری از سوء استفاده احتمالی و دستیابی غیرمجاز به سیستم

  • رمزنگاری :  حصول اطمینان از یکپارچگی داده

در شکل 2 ، چندین نمونه بررسی کننده ( کدخوان ) RFID  نشان داده شده است .



شکل 2 : چندین نمونه دستگاه بررسی کننده ( کدخوان ) RFID


مقابله با تصادم

هدف از پیاده سازی الگوریتم های ضد تصادمی، حصول اطمینان از توانائی بررسی کننده جهت برقراری ارتباط همزمان با چندین تگ می باشد . 
فرض کنید در محدوده تحت پوشش یک بررسی کننده صدها تگ وجود داشته باشد و تمامی آنان بخواهند در یک لحظه اطلاعات خود را ارسال نمایند . بدیهی است به منظور پیشگیری از بروز تصادم ، می بایست ازالگوریتم هائی خاص استفاده گردد . 
برای پیاده سازی الگوریتم های ضد تصادمی در بررسی کننده ها از سه روش مختلف استفاده می گردد :

  • سه بعدی

  • فرکانسی

  • زمانی

از تمامی روش های اشاره شده  به منظور برقراری یک سلسله مراتب و یا سنجش تصادفی و با هدف پیشگیری از بروز تصادم در زمان ارسال اطلاعات استفاده می گردد . 


تائید تگ ها

در سیستم هائی که نیازمند یک سطح خاص از امنیت می باشند ، بررسی کننده می بایست با استفاده از مکانیزم هائی خاص ، هویت کاربران سیستم را تائید نماید .  در چنین سیستم هائی فرآیند تائید کاربران در دو سطح و یا لایه مجزا پیاده سازی می گردد . بخشی از فرآیند بر روی کنترل کننده و بخش دیگر ، بر روی بررسی کننده انجام می شود .
برای تائید کاربران از دو روش عمده استفاده می گردد .

  • متقارن

  • مشتق از کلید

در روش های فوق ، یک تگ RFID یک کد کلید را در اختیار بررسی کننده قرار می دهد تا در ادامه در اختیار یک الگوریتم گذاشته شود .در صورت تائید ( بر اساس خروجی الگوریتم ) ، امکان ارسال داده در اختیار تگ RFID گذاشته می شود .


 رمزنگاری و رمزگشائی داده

رمزنگاری داده یکی دیگر از اقدامات امنیتی است که می بایست به منظور پیشگیری از تهاجم خارجی به سیستم ، پیاده سازی گردد . به منظور حفاظت از یکپارچگی داده ارسالی و پیشگیری از رهگیری و استراق سمع داده از رمزنگاری استفاده می گردد . بررسی کننده رمزنگاری و رمزگشائی  را پیاده سازی می نماید .


مکان استقرار و اندازه بررسی کننده

در سیستم های  RFID ، لازم نیست که تگ ها در معرض دید دستگاه های کد خوان قرار بگیرند ( بر خلاف سیستم های کد میله ای ) . مهمترین مزیت ویژگی فوق ، آزادی عمل طراحان برای اتخاذ تصمیم در خصوص مکان استقرار بررسی کننده است . برخی از بررسی کننده ها را می توان بطور ثابت به درب ها متصل نمود ، برخی دیگر را می توان از سقف آویزان کرد و در بررسی کننده های کوچکتر قابل حمل دستی ، این امکان در اختیار کاربر گذاشته می شود تا با استقرار در یک مکان راه دور ، اقدام به خواندن اطلاعات نماید ( در مکان هائی که امکان نصب بررسی کننده ثابت وجود ندارد ) .
در اغلب موارد می توان اینگونه دستگاه های بررسی کننده قابل حمل را به کامپیوتر به صورت بی سیم و یا باسیم متصل نمود . 
 


کنترل کننده RFID

کنترل کننده های RFID به منزله مغز متفکر یک سیستم RFID عمل می نمایند. از این دستگاه ها به منظور اتصال شبکه ای چندین بررسی کننده و تمرکز در پردازش اطلاعات استفاده می گردد . کنترل کننده در هر شبکه ، اغلب یک کامپیوتر شخصی و یا یک ایستگاه کاری است که بر روی آن بانک اطلاعاتی و یا سیستم نرم افزاری اجراء شده است ( و یا شبکه ای از این ماشین ها ).
کنترل کننده بر اساس اطلاعات دریافتی قادر به انجام عملیات مختلفی با توجه به نوع سیستم RFID می باشد  : 

  • نگهداری و بهنگام سازی موجودی کالا و اعلام اتوماتیک به واحد تدارکات ( در مواردی که موجودی یک کالا از سقف تعیین شده کاهش پیدا می نماید ) .

  • ردیابی جابجائی اشیاء در یک سیستم و حتی تغییر مسیر آنان ( نظیر سیستم تسمه نقاله در یک برنامه صنعتی )

  • بررسی هویت و اعطاء مجوزها

  • به روز رسانی حساب کاربران

  • و ...

در شکل 3 یک سیستم RFID به همراه اجزا اصلی آن در یک محیط عملیاتی نشان داده شده است .



شکل 3 : یک سیستم RFID به همراه اجزا اصلی آن در یک محیط عملیاتی


منبع: http://www.softestan.ir

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :