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Introducción a la tecnología RFID Diseño y aplicación del sistema de gestión de estaciones de radio RFID
La identificación por radiofrecuencia (identificación por radiofrecuencia, RFID) es un tipo de tecnología de identificación automática que utiliza radiofrecuencia inalámbrica para la comunicación de datos bidireccional sin contacto y utiliza radiofrecuencia para leer medios de grabación (etiquetas electrónicas o tarjetas de radiofrecuencia). Escribir, para lograr el propósito de identificación e intercambio de datos, se considera una de las tecnologías de la información más prometedoras del siglo XXI. [21]
La tecnología de identificación por radiofrecuencia utiliza tecnología de almacenamiento y intercambio rápido de información sin contacto por ondas de radio, combina la comunicación inalámbrica con la tecnología de acceso a datos y luego se conecta al sistema de base de datos para lograr una comunicación bidireccional sin contacto, logrando así el propósito de identificación y uso para el intercambio de datos. Conecte un sistema extremadamente complejo en serie. En el sistema de identificación, la lectura y escritura y comunicación de etiquetas electrónicas se realizan mediante ondas electromagnéticas. Según la distancia de comunicación, se puede dividir en campo cercano y campo lejano. Por esta razón, el modo de intercambio de datos entre el dispositivo de lectura / escritura y la etiqueta electrónica también se divide en modulación de carga y modulación de retrodispersión. [2]
Proceso de desarrollo
1940-1950: Debido al desarrollo y progreso de la tecnología de radar, se derivó la tecnología RFID y la base teórica de RFID nació en 1948. [3]
1950-1960: La gente comenzó a explorar la tecnología RFID, pero no abandonó la investigación de laboratorio. [3]
1960-1970: continuaron desarrollándose teorías relacionadas y el sistema comenzó a utilizarse en la práctica. [3]
1970-1980: La tecnología RFID se actualizó continuamente, la investigación de productos se profundizó gradualmente y las pruebas RFID comenzaron a acelerarse aún más. Y se dio cuenta de la aplicación de sistemas relacionados. [3]
1980-1990: La tecnología RFID y los productos relacionados se desarrollaron y aplicaron en el mercado, y aparecieron aplicaciones en varios campos. [3]
1990-2000: La gente comenzó a prestar atención a la estandarización de RFID y los sistemas RFID se pueden ver en muchas áreas de la vida. [3]
Después de 2000: la gente generalmente reconoce la importancia de los problemas de estandarización y los tipos de productos RFID se han enriquecido y desarrollado aún más. Ya sea que las etiquetas electrónicas activas, pasivas o semiactivas hayan comenzado a desarrollarse, los costos de producción relacionados han disminuido aún más y los campos de aplicación han aumentado gradualmente. [3]
Hoy en día, la teoría técnica de RFID se ha enriquecido y desarrollado aún más. La gente ha desarrollado etiquetas electrónicas de un solo chip, lectura de etiquetas multi-electrónica, lectura y escritura inalámbricas, y la tecnología RFID que se adapta a objetos en movimiento de alta velocidad ha continuado desarrollándose, y también se han desarrollado productos relacionados. En nuestras vidas y comenzó a ser ampliamente utilizado. [3]
principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento básico de la tecnología RFID no es complicado: después de que la etiqueta ingresa al lector, recibe la señal de radiofrecuencia enviada por el lector y utiliza la energía obtenida por la corriente inducida para enviar la información del producto almacenada en el chip (pasivo Etiqueta, etiqueta pasiva o etiqueta pasiva)), o la etiqueta envía activamente una señal de una determinada frecuencia (etiqueta activa, etiqueta activa o etiqueta activa), el lector lee y decodifica la información y luego la envía al sistema de información central para procesamiento de datos relevantes. [4]
Un sistema RFID completo está compuesto por un lector y una etiqueta electrónica, que es un llamado transpondedor y un sistema de software de aplicación. Su principio de funcionamiento es que el lector emite energía de ondas de radio de una frecuencia específica al circuito de control que envía los datos internos. En este momento, el lector recibe e interpreta los datos en secuencia y los envía al programa de aplicación para su procesamiento correspondiente. [4]
Según los métodos de comunicación y detección de energía entre el lector de tarjetas RFID y la etiqueta electrónica, se puede dividir aproximadamente en dos tipos: acoplamiento inductivo y acoplamiento de retrodispersión. Generalmente, la RFID de baja frecuencia adopta principalmente el primer método, mientras que la frecuencia más alta adopta principalmente el segundo método. [4]
El lector puede ser un dispositivo de lectura o lectura / escritura según la estructura y tecnología utilizada, y es el centro de control y procesamiento de la información del sistema RFID. El lector generalmente consta de un módulo de acoplamiento, un módulo transceptor, un módulo de control y una unidad de interfaz. El lector y la etiqueta generalmente utilizan comunicación semidúplex para el intercambio de información, y el lector proporciona energía y sincronización a la etiqueta pasiva a través del acoplamiento. En aplicaciones prácticas, las funciones de gestión, como la recopilación, el procesamiento y la transmisión remota de información de identificación de objetos, pueden realizarse a través de Ethernet o WLAN. [4]
componente
El sistema RFID completo consta de tres partes: lector, etiqueta y sistema de gestión de datos. [5]
1. Sobre el lector
El lector es un dispositivo que lee la información en la etiqueta o escribe la información que la etiqueta necesita almacenar en la etiqueta. Dependiendo de la estructura y la tecnología utilizada, el lector puede ser un dispositivo de lectura / escritura, que es el centro de control y procesamiento de información del sistema RFID. Cuando el sistema RFID está funcionando, el lector envía energía de radiofrecuencia en un área para formar un campo electromagnético, y el tamaño del área depende de la potencia de transmisión. La etiqueta en el área de cobertura del lector se activa para enviar los datos almacenados en él, o modificar los datos almacenados en él de acuerdo con las instrucciones del lector, y puede comunicarse con la red informática a través de la interfaz. La composición básica del lector suele incluir: antena transceptora, generador de frecuencia, bucle de bloqueo de fase, circuito de modulación, microprocesador, memoria, circuito de demodulación y composición de la interfaz periférica. [5]
(1) Antena transceptora: envíe la señal de radiofrecuencia a la etiqueta y reciba la señal de respuesta y la información de la etiqueta devuelta por la etiqueta. [5]
(2) Generador de frecuencia: Genera la frecuencia de funcionamiento del sistema. [5]
(3) Bucle de bloqueo de fase: genera la señal portadora requerida. [5]
(4) Circuito de modulación: cargue la señal enviada a la etiqueta a la portadora y envíela por el circuito de radiofrecuencia. [5]
(5) Microprocesador: Genera la señal que se enviará a la etiqueta, decodifica la señal devuelta por la etiqueta y envía los datos decodificados al programa de aplicación. Si es un sistema encriptado, se requiere una operación de desencriptación. [5]
(6) Memoria: almacena programas y datos de usuario. [5]
(7) Circuito de demodulación: demodula la señal devuelta por la etiqueta y la entrega al microprocesador para su procesamiento. [5]
(8) Interfaz periférica: comunicarse con la computadora. [5]
2. Acerca de las etiquetas electrónicas
La etiqueta electrónica está compuesta por antena transceptora, circuito AC / DC, circuito de demodulación, circuito de control lógico, circuito de modulación y memoria. [5]
(1) Antena del transceptor: Reciba la señal del lector y envíe los datos requeridos al lector. [5]
(2) Circuito CA / CC: utiliza la energía del campo electromagnético emitida por el lector, emitida por el circuito regulador de voltaje para proporcionar una fuente de alimentación estable para otros circuitos. [5]
(3) Circuito de demodulación: elimine la portadora de la señal recibida y demodule la señal original. [5]
(4) Circuito de control lógico: decodifica la señal del lector y devuelve la señal de acuerdo con los requisitos del lector. [5]
(5) Memoria: como ubicación para el funcionamiento del sistema y el almacenamiento de datos de identificación. [5]
(6) Circuito de modulación: Los datos enviados por el circuito de control lógico se cargan en la antena y se envían al lector después del circuito de modulación. [5]
clasificación
La tecnología de identificación por radiofrecuencia se puede dividir en tres categorías según el modo de suministro de energía de sus etiquetas, a saber, RFID pasiva, RFID activa y RFID semiactiva. [6]
1. RFID pasivo.
Entre los tres tipos de productos RFID, la RFID pasiva es la más temprana y madura, y su aplicación también es la más extensa. En RFID pasiva, la etiqueta electrónica completa el intercambio de información al recibir la señal de microondas transmitida por el lector de identificación por radiofrecuencia y obtener energía a través de la bobina de inducción electromagnética para alimentarse por un corto tiempo. Debido a que se omite el sistema de suministro de energía, el volumen de productos RFID pasivos puede alcanzar el orden de centímetros o incluso más pequeño, y su propia estructura es simple, el costo es bajo, la tasa de fallas es baja y la vida útil es larga. Pero como precio, la distancia de reconocimiento efectiva de la RFID pasiva suele ser corta y generalmente se utiliza para el reconocimiento de contactos de corto alcance. La RFID pasiva funciona principalmente en las bandas de frecuencias más bajas de 125 KHz, 13.56 MHz, etc. Sus aplicaciones típicas incluyen: tarjetas de bus, tarjetas de identificación de segunda generación, tarjetas de comedor, etc. [6]
2. RFID activo.
La RFID activa no existe desde hace mucho tiempo, pero ya ha jugado un papel indispensable en varios campos, especialmente en el sistema de cobro de peaje electrónico continuo de las carreteras. La RFID activa se alimenta mediante una fuente de alimentación externa y envía señales de forma activa al lector de identificación por radiofrecuencia. Su volumen es relativamente grande. Pero también tiene una mayor distancia de transmisión y una mayor velocidad de transmisión. Una etiqueta RFID activa típica puede establecer contacto con un lector de identificación por radiofrecuencia a una distancia de 100 metros, con una velocidad de lectura de 1,700 lecturas / seg. La RFID activa funciona principalmente en bandas de frecuencia más alta, como 900MHz, 2.45GHz, 5.8GHz, y tiene la función de identificar simultáneamente múltiples etiquetas. La larga distancia y la alta eficiencia de la RFID activa la hacen indispensable en algunas aplicaciones de identificación por radiofrecuencia que requieren un alto rendimiento y un gran alcance. [6]
3. RFID semiactivo.
La RFID pasiva en sí no suministra energía, pero la distancia de identificación efectiva es demasiado corta. La RFID activa tiene una distancia de reconocimiento lo suficientemente larga, pero requiere una fuente de alimentación externa y es relativamente grande. La RFID semiactiva es el producto de un compromiso para esta contradicción. La RFID semiactiva también se denomina tecnología de activación de activación de baja frecuencia. En circunstancias normales, los productos RFID semiactivos están en estado inactivo y solo suministran energía a la parte de la etiqueta que contiene los datos, por lo que el consumo de energía es pequeño y se puede mantener durante mucho tiempo. Cuando la etiqueta ingresa al rango de reconocimiento del lector RFID, el lector primero activa la etiqueta con una señal de baja frecuencia de 125 KHz en un rango pequeño para que ingrese al estado de trabajo, y luego le transmite información a través del microondas de 2.4GHz. En otras palabras, primero use señales de baja frecuencia para un posicionamiento preciso y luego use señales de alta frecuencia para transmitir datos rápidamente. Su escenario de aplicación general es: en un amplio rango cubierto por una señal de alta frecuencia, se colocan múltiples lectores de baja frecuencia en diferentes posiciones para activar productos RFID semiactivos. Esto no solo completa el posicionamiento, sino que también realiza la recolección y transmisión de información. [6]
Caracteristicas
En términos generales, la tecnología de identificación por radiofrecuencia tiene las siguientes características: [6]
1. Aplicabilidad: la tecnología RFID se basa en ondas electromagnéticas y no requiere contacto físico entre las dos partes. Esto le permite establecer una conexión independientemente del polvo, la niebla, el plástico, el papel, la madera y diversos obstáculos, y una comunicación completa directamente. [6]
2. Alta eficiencia: la velocidad de lectura y escritura del sistema RFID es extremadamente rápida y un proceso de transmisión RFID típico suele ser inferior a 100 milisegundos. Los lectores de RFID de alta frecuencia pueden incluso identificar y leer el contenido de múltiples etiquetas al mismo tiempo, mejorando enormemente la eficiencia de la transmisión de información. [6]
3. Singularidad: cada etiqueta RFID es única. A través de la correspondencia uno a uno entre la etiqueta RFID y el producto, se puede rastrear claramente la circulación posterior de cada producto. [6]
4. Sencillez: la etiqueta RFID tiene una estructura simple, una alta tasa de reconocimiento y un equipo de lectura simple. Especialmente con la popularidad gradual de la tecnología NFC en los teléfonos inteligentes, el teléfono móvil de cada usuario se convertirá en el lector RFID más simple. [6]
Pros y contras
Advantage
La tecnología de identificación por radiofrecuencia se puede utilizar ampliamente en muchas industrias y campos, y debe tener su "excelente".
En términos de sus manifestaciones externas, el portador de la tecnología de identificación por radiofrecuencia generalmente tiene las características de resistencia al agua, antimagnética y a altas temperaturas para garantizar que la tecnología de identificación por radiofrecuencia sea estable en la aplicación. En cuanto a su uso, la identificación por radiofrecuencia tiene ventajas en la actualización de datos en tiempo real, almacenamiento de información, vida útil, eficiencia laboral y seguridad. La identificación por radiofrecuencia puede actualizar los datos existentes de manera más conveniente bajo la premisa de reducir los recursos humanos, materiales y financieros, haciendo el trabajo más conveniente; la tecnología de identificación por radiofrecuencia almacena información basada en computadoras, etc., hasta varios megabytes, y puede almacenar una gran cantidad de información, para garantizar el buen progreso del trabajo; La tecnología de identificación por radiofrecuencia tiene una larga vida útil, siempre que el personal preste atención a la protección cuando la use, se puede reutilizar; La tecnología de identificación por radiofrecuencia ha cambiado los inconvenientes del procesamiento de la información en el pasado y ha logrado múltiples objetivos al mismo tiempo. La identificación mejora enormemente la eficiencia del trabajo; y la identificación por radiofrecuencia también está equipada con protección por contraseña, que no es fácil de falsificar y tiene alta seguridad. La tecnología similar a la tecnología de identificación por radiofrecuencia es la tecnología tradicional de códigos de barras. La tecnología tradicional de códigos de barras es inferior a la tecnología de identificación por radiofrecuencia en términos de actualización de datos, almacenamiento de información, vida útil, eficiencia laboral y seguridad, y no se puede adaptar bien a nuestro país. Las necesidades actuales de desarrollo social también son difíciles de satisfacer las necesidades de las industrias y campos relacionados. [7]
Desventaja
(1) Madurez tecnológica insuficiente. La tecnología RFID ha aparecido hace poco tiempo y no está muy madura en tecnología. Debido a las características retrorreflectantes de las etiquetas electrónicas UHF RFID, es difícil aplicarlas a productos básicos como metales y líquidos. [8]
(2) Alto costo. En comparación con las etiquetas de código de barras ordinarias, el precio de las etiquetas electrónicas RFID es más alto, que es decenas de veces el de las etiquetas de código de barras ordinarias. Si se usa en grandes cantidades, el costo será demasiado alto, lo que reduce en gran medida el entusiasmo del mercado por usar la tecnología RFID. [8]
(3) La seguridad no es lo suficientemente fuerte. El problema de seguridad que enfrenta la tecnología RFID se manifiesta principalmente en la lectura ilegal y la manipulación maliciosa de la información de las etiquetas electrónicas RFID. [8]
(4) Las normas técnicas no son uniformes. [8]
campo de aplicación
1. logística
El almacenamiento logístico es una de las áreas de aplicación más potenciales de RFID. Los gigantes de la logística internacional como UPS, DHL, Fedex, etc. están experimentando activamente con la tecnología RFID para mejorar sus capacidades logísticas a gran escala en el futuro. Los procesos aplicables incluyen: seguimiento de carga en el proceso logístico, recopilación automática de información, aplicaciones de gestión de almacenes, aplicaciones portuarias, paquetes postales, entrega urgente, etc. [9]
2. Transporte
Ha habido muchos casos de éxito en la gestión de taxis, gestión de centros de autobuses e identificación de locomotoras de ferrocarril. [9]
3. Identificación
La tecnología RFID se usa ampliamente en documentos de identificación personal debido a su lectura rápida y difícil de falsificar. Como el desarrollo del proyecto de pasaporte electrónico, la tarjeta de identificación de segunda generación de mi país, la tarjeta de estudiante y otros documentos electrónicos diversos. [9]
4. Lucha contra la falsificación
La RFID tiene las características de que es difícil de falsificar, pero cómo aplicarla a la lucha contra la falsificación aún requiere una promoción activa por parte del gobierno y las empresas. Los campos aplicables incluyen la lucha contra la falsificación de objetos de valor (tabaco, alcohol, medicamentos) y la lucha contra la falsificación de billetes. [9]
5. Gestión de activos
Se puede aplicar a la gestión de todo tipo de activos, incluidos los de valor, artículos de gran cantidad y alta similitud o mercancías peligrosas. A medida que el precio de las etiquetas disminuye, RFID puede administrar casi todos los artículos. [9]
6. Comida
Puede aplicarse al manejo de frutas, verduras, alimentos frescos y alimentos. La aplicación en este campo requiere innovación en el diseño de etiquetas y en el modo de aplicación. [9]
7. Estadísticas de información
Con el uso de la tecnología de identificación por radiofrecuencia, las estadísticas de la información se han convertido en una tarea sencilla y rápida. El software de consulta de la plataforma de gestión de información de archivo envía la señal de inventario estadístico, y el lector lee rápidamente la información de datos y la información de almacenamiento relacionada de los archivos, y devuelve de forma inteligente la información adquirida y la información en la base de datos de información central para su revisión. Por ejemplo, para los archivos que no se pueden comparar, el administrador utilizará el lector para realizar una verificación en el sitio, ajustar la información del sistema y la información del sitio y luego completar las estadísticas de información. [10]
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