ما هو RFID وكيف يعمل؟

نمت تقنية تحديد الهوية باستخدام الترددات الراديوية (RFID) بشكل كبير في جميع قطاعات الصناعة إلى الحد الذي يتوقع أن يصل فيه سوق RFID إلى $16T14.69 مليار دولار في عام 2026 بمعدل نمو سنوي مركب 9.3%. في هذه المرحلة، من الواضح أن هذه التكنولوجيا ستكون حول المستهلكين لفترة طويلة بأشكال مختلفة. لذلك، تقدم هذه المدونة الدليل النهائي حول ماهية تقنية RFID وكيفية عملها.

ما هو RFID (تحديد الهوية بالترددات الراديوية)؟

التعرف على الترددات اللاسلكية، والمعروف أيضًا باسم RFID، هو تقنية لاسلكية تستخدم بشكل خاص كوسيلة للاتصال عن قرب. وللتحديد الدقيق، فإن RFID هي طريقة كهرومغناطيسية مشتركة بين الترددات اللاسلكية حيث يتم وضع علامات RFID مع ترميز البيانات الرقمية على الأشياء أو الأنظمة بحيث يمكن لقارئات RFID اكتشافها بشكل فريد لمختلف التطبيقات.

يعد RFID متعدد الاستخدامات في تطويره ونشره. تعتمد غالبية تطبيقات RFID على الاستخدام المبتكر لعلامات RFID وقارئات RFID. هذه العلامات هي في الأساس أجهزة إلكترونية صغيرة يمكنها تخزين بيانات بسيطة. تنقل قارئات RFID الطاقة الكهرومغناطيسية إلى العلامات للكشف عن وجودها من خلال قراءة معلوماتها الفريدة.

يمكن أن يكون RFID مفيدًا لتتبع الأجسام المختلفة، والتحكم في المشغلات، والتحكم في الوصول، وتبادل المعلومات، وغيرها من الحلول المماثلة. علاوة على ذلك، يمكن أن تعمل علامات RFID مع أو بدون بطاريات بأحجام ومواد مختلفة. تتوفر علامات RFID أيضًا في جميع أنحاء العالم من خلال جهات تصنيع متنوعة، مما يضمن طول عمر المنتجات المصممة باستخدام RFID.

RFID مقابل الباركود: كيف يكون RFID أفضل من سابقه

في كثير من الأحيان، تتعامل بعض التطبيقات الصناعية مع علامات RFID كملصقات ذكية. ومع ذلك، قبل الاعتماد غير العادي لـ RFID، كانت الرموز المطبوعة مثل الرموز الشريطية ورموز الاستجابة السريعة تخدم العديد من تطبيقات RFID الحالية. غالبًا ما تخدم الرموز الشريطية غرض نقل كمية صغيرة من المعلومات من خلال الليزر الضوئي.

جعلت الرموز المطبوعة السجلات اليدوية والملصقات مطلقة لأنها قللت من الأخطاء والتكاليف وجلبت الكفاءة التكنولوجية للتتبع والمخزونات. يتفاعل كل عنصر يمر عبر سلاسل التوريد تقريبًا مع الرموز الشريطية، وكان سوق الرموز الشريطية $16T6.79 مليار في 2020، على الرغم من أن تكييف الرموز الشريطية رخيصة حقًا.

تشبه الترقية من الباركود الشريطي إلى نظام التعريف بالترددات اللاسلكية إلى حد كبير الطريقة التي حولت بها الباركود إلى تسجيل يدوي. تعد أنظمة RFID أكثر دقة وتعقيدًا وسرعة وملاءمة من الباركود - مواكبة للتوقعات المتزايدة في مجال البيع بالتجزئة والصناعة. فيما يلي تحليل مفصل للاختلافات بين علامات RFID والباركود:

ومع ذلك، فإن هذه المقارنة لا تعني بالضرورة أن تقنية RFID هي انتقال كامل للرموز الشريطية أو رموز الاستجابة السريعة. بدلاً من ذلك، يمكن أن تخلق هذه التقنيات معًا فرصًا للتطبيقات المثالية حيث يمكن لكليهما إضافة قيمة فريدة.

ما هي بعض الفوائد الرئيسية لتقنية RFID؟

يطبق RFID مجالاً كهرومغناطيسيًا للكشف عن الأشياء الموجودة في الغرفة وتحديدها وتتبعها. وهو يوفر مجموعة من المزايا مقارنة بالحلول اليدوية أو الرموز الشريطية، كما هو مذكور أعلاه. فيما يلي بعض فوائد نشره:

1. كونك غير مكلف

يمكن أن تكون علامات RFID أرخص بالنسبة لمعظم التطبيقات ويمكن أن تخدم أي حل لفترة طويلة جدًا دون الحاجة إلى أي صيانة. ولذلك، فإن حلول تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية غير مكلفة في التنفيذ، بل إن بعضها يمكن أن يخدم الاحتياجات التي يمكن التخلص منها.

2. عامل الشكل

علامات RFID صغيرة جدًا ورفيعة وبالتالي يمكن أن تتناسب مع مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام اعتمادًا على التطبيقات. وتتيح هذه المرونة لمصممي العلامات التجارية والمنتجات تسهيل استخدام تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو اللاسلكية على غيرها من التقنيات اللاسلكية.

3. القراءات المتزامنة

يمكن قراءة علامات RFID في الحال إذا كانت ضمن نطاق قارئ RFID, هوائي قارئ RFID يمكن أن تبث موجات الراديو وتكتشف أي ملصقات RFID نشطة/سلبية تمامًا، حتى 100s من العلامات في المرة الواحدة. ولذلك، مما يجعل من تقنية RFID خيارًا مثاليًا للتطبيقات الصناعية الضخمة.

4. التفرّد

كل علامة RFID فريدة من نوعها، لذا فهي تقضي على أي فرصة للتزوير في معظم تطبيقات المستخدم. ويساعد هذا المعرف الفريد الجهة المنفذة على تتبع المستخدمين والأشياء وتراخيص الدخول والمشتريات ودورة حياة المنتج.

5. تأمين السجلات

مع RFID، يتم إجراء معظم عمليات تحديد الهوية والتسجيل من خلال برنامج وسيط، وبالتالي فإنه يلغي أي مجال للتلاعب اليدوي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأطراف المصرح لها فقط الوصول إلى معلومات RFID.

6. الأتمتة

يمكن لقارئات RFID قراءة علامات RFID في أي اتجاه بدون خط رؤية مشترك mmunication. يتيح ذلك وضع قارئات RFID بطريقة تسمح باكتشاف أي علامات RFID على مقربة منها تلقائيًا، مما يجعلها مثالية للتصنيع وسلسلة التوريد وشركات البيع بالتجزئة.

7. متينة في أي بيئة

يمكن لعلامات RFID تحمل أي نوع من البيئات دون المساس بقدرتها وأدائها. ولذلك، يمكن أن تصبح حلول تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية خياراً موثوقاً للبيئات المتقلبة والخطرة حيث قد تكون للتقنيات الأخرى قيود.

علاوة على ذلك، لا تقتصر مزايا حلول RFID على هذه الحلول. كما أن تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو اللاسلكية سهلة الاستخدام، ويمكن أن تقدم مجموعة متنوعة من المواصفات لخدمة التطبيقات المختلفة. هذه المزايا تجعل من RFID خيارًا مغريًا للتطبيقات الصناعية والاستهلاكية.

مفهوم عمل نظام تحديد الهوية بموجات الراديو اللاسلكية

تعمل حلول RFID على مبدأ الموجات الراديوية الكهرومغناطيسية، ويختلف عملها قليلاً مقارنة بالتقنيات اللاسلكية الأخرى. تعمل أنظمة RFID على سير العمل الأساسي كما هو موضح أدناه:

• قارئ RFID يبث إشارات لاسلكية إلى المناطق المحيطة
• تكتشف أي علامة RFID محيطة إشارات الراديو والطاقة الصادرة من تلك الموجات الكهرومغناطيسية.
• ترسل علامات RFID التي تعمل بالطاقة إشارة لاسلكية فريدة إلى قارئ RFID.
• يقوم قارئ RFID باكتشاف أي موجات راديو فريدة من نوعها لفك تشفير البيانات منها للحصول على تعريفات فريدة.
• يقوم قارئ RFID بتسجيل أو تسجيل هذا الاكتشاف في تطبيق برمجي أو قاعدة بيانات أساسية حسب حل النظام الخاص بالمستخدم.

ما هي الأنواع المختلفة لأنظمة RFID؟

يمكن أن تساعد الأنواع المختلفة من أنظمة RFID في زيادة فهم التطبيقات المختلفة لـ RFID. بشكل رئيسي، يمكن أن يساعد استخدام الترددات المختلفة في عمل حلول RFID في خصائصها الفريدة. في حين أن كل بلد لديه ترددات تشغيلية قياسية مختلفة، إليك فكرة عامة:

• تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية منخفضة التردد:

تلبي حلول تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية منخفضة التردد، التي تتراوح من 30 كيلو هرتز إلى 500 كيلو هرتز، احتياجات الإرسال قصيرة المدى مثل التفاعلات عند النقر. ويمكنها أن تخدم احتياجات الكشف عن الترددات اللاسلكية الفريدة من بضع بوصات إلى أقدام، اعتمادًا على تكويناتها. تعمل أنظمة الترددات المنخفضة المتوسطة النموذجية بتردد 125 كيلو هرتز.

• تحديد الهوية بالترددات الراديوية عالية التردد:

تعمل أنظمة تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية عالية التردد عادةً عند 13.56 MHz ويمكن أن يتراوح مداها بين 3 MHz إلى 30 MHz. يمكن أن تدعم أنظمة تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية عالية التردد تطبيقات ذات نطاق أعلى قليلاً من أنظمة الترددات المنخفضة حتى عدة أقدام.

• تقنية تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية فائقة التردد

تُستخدم غالبًا لتتبع الأصول الصناعية، وتعمل أنظمة الترددات الفائقة العالية الترددات بشكل عام على تردد 4331 MHz ويمكن أن يتراوح ترددها من 300 MHz إلى 960 MHz، والتردد الأساسي هو 433 MHz، 860-960 MHz. يمكنها القراءة عبر غرف تتجاوز 25 قدمًا.

• تحديد الهوية بالموجات الدقيقة

يمكن لأنظمة تحديد الهوية بالموجات الدقيقة أو أنظمة تحديد الهوية بالموجات اللاسلكية فائقة الترددات اللاسلكية أن يصل مداها إلى عدة مئات من الأقدام حسب ترددات النظام، في أي مكان بين 2.45 GHz و5.8 GHz.

تختلف هذه الترددات لأنظمة تحديد الهوية بموجات الراديو حسب معايير وسياسات كل بلد. وتوفر البيانات المذكورة أعلاه فكرة عامة عن الترددات المختلفة ونطاقها المشترك، والتطبيقات المحتملة لنظم تحديد الهوية بالترددات اللاسلكية.

بنية نظام تحديد الهوية بموجات الراديو اللاسلكية ولبنات البناء

تتكون أنظمة RFID بشكل أساسي من مكونين رئيسيين هما علامات RFID (ملصقات RFID) وقارئات RFID. كل قارئ RFID هو في الأساس جهاز إرسال واستقبال RFID مع هوائي لنقل طاقة التردد اللاسلكي. يمكن بعد ذلك استخدام هذه الطاقة للكشف عن علامات RFID بناءً على طبيعة العلامات.

هناك نوعان من قارئات RFID، بما في ذلك قارئات ثابتة وقارئات متنقلة. كلاهما يخدم تطبيقات مختلفة حسب الحاجة إلى قابلية النقل. في حين أن أنواع العلامات والقارئات هي الأجزاء الرئيسية الحاسمة، إلا أن هناك مجالاً رئيسياً آخر هو الحل البرمجي الذي يُستخدم كواجهة مستخدم لتسجيل بيانات تحديد الهوية بموجات الراديو وحتى تصورها حسب احتياجات المستخدم.

للتعمق أكثر، هناك بعض العناصر الأكثر أهمية التي يمكن أن تشارك في أداء حل RFID. تتضمن بعض هذه المعلمات نوع العلامات، وتواتر التشغيل، وبيئة العمل، والدقة المطلوبة، وعلامات RFID الأخرى في المنطقة المجاورة، وما إلى ذلك. يمكن للشريك أو المورد الهندسي المناسب أن يساعدك في معرفة عناصر النظام هذه وإنشاء بنية النظام الصحيحة.

الأنواع المختلفة لعلامات RFID واستخداماتها

يتوفر في السوق عدد قليل من علامات RFID التي تخدم احتياجات فريدة من نوعها. غالبًا ما يتم وضع علامات RFID في فئات بناءً على تشغيلها، وتردد RFID، والمواد، وما إلى ذلك. فيما يلي تفصيل لبعض أنواع علامات RFID بناءً على تشغيلها:

• علامات تعريف الترددات اللاسلكية النشطة:

علامات RFID النشطة هي نوع من علامات RFID التي تحمل مصدر طاقة لنفسها داخل الجهاز. تأتي علامات RFID النشطة مزودة بمصدر طاقة، وبالتالي لا تعتمد على إشارات الراديو الخاصة بالمستقبل للتشغيل والبث. هذه العلامات باهظة الثمن، وعادةً ما تحتاج أنظمة RFID عالية التردد إلى مصدر طاقة مدمج.

• علامات تعريف الترددات اللاسلكية السلبية:

علامات RFID السلبية هي أكثر أنواع علامات RFID المتوفرة في السوق. هذه العلامات رخيصة ومتوافقة وأصغر في التنفيذ. يمكن لعلامات RFID السلبية أن تنجز المهمة لتطبيقات القرب حيث يكون النطاق المنخفض كافياً. وهي تعتمد على إشارات الراديو الخاصة بالمستجوب لتشغيلها.

• بطاقات تعريف الترددات اللاسلكية شبه السلبية (بطاقات تعريف الترددات اللاسلكية الهجينة):

علامات RFID شبه السلبية هي الأرضية الوسطى لعلامات RFID النشطة والسلبية. على عكس علامات RFID السلبية، تحمل هذه العلامات بطارية لمدى أطول. ومع ذلك، فهي لا تحتوي على جهاز إرسال مدمج مثل علامات RFID النشطة. لذلك، فإن نطاقها أقل من علامات RFID النشطة. يمكن أن تكون مناسبة للاستشعار، تتبع، وتطبيقات الإنذار.

بالإضافة إلى هذه الأنواع الثلاثة، يمكن أيضًا تقسيم علامات RFID بناءً على تطبيقها والمواد المستخدمة، كما هو موضح أدناه:

• مقاوم للسوائل:

يمكن استخدام علامات RFID في كثير من الأحيان للتطبيقات التي تتعرض فيها للسوائل، سواء لتتبع عينات المختبر أو للغسيل. على هذا النحو، من المهم استخدام الحماية المناسبة لبطاقات RFID التي يمكن أن تتحمل التعرض للسوائل وتعمل بشكل مثالي.

• مقاوم لدرجات الحرارة:

تمامًا مثل السوائل أو الحرارة أو البيئات الباردة هي جزء من التفاعل عند التعامل مع الآلات/المعدات الصناعية. يمكن صنع علامات RFID من المواد المناسبة لتحمل البيئات القاسية وحتى الحريق. يمكن للمواد المقاومة للحرارة مثل النايلون أو التفلون أو السيراميك أن تكون ممتازة لحماية شرائح RFID.

• أسطح معدنية:

تُستخدم علامات RFID المتينة من الدرجة الصناعية للعمل فوق الأسطح المعدنية. وغالباً ما تستخدم هذه العلامات التردد فوق العالي UHF بحيث لا يتعارض السطح المعدني مع أداء نظام RFID. غالبًا ما تكون هذه العلامات مصنوعة من مواد صلبة ويمكنها تحمل التركيب.

• علامات مرنة:

كما يوحي الاسم، يمكن للعلامات المرنة أن تدعم منتجات المنسوجات أو منتجات الأزياء بالتجزئة حيث تكون العلامة مصنوعة من مادة مماثلة ويمكن أن تنحني وتمتزج مع الشيء بشكل مثالي. وغالباً ما تُستخدم العلامات المرنة في الأجهزة القابلة للارتداء والأحداث الرياضية التنافسية.

• قابل للطباعة:

بالنسبة للسلاسل اللوجستية وسلاسل التوريد، تعد علامات RFID القابلة للطباعة هي النوع الأكثر فائدة حيث يمكن للمصنعين طباعة ملصقات RFID الخاصة بهم بتكاليف أرخص والحصول على إمكانية التتبع المثالية للعنصر. تُصنع هذه العلامات في الغالب من الورق أو البلاستيك، وهي رخيصة الثمن.

أكثر تطبيقات RFID شيوعًا

لقد توسعت تطبيقات RFID بسرعة كبيرة في بعض التطبيقات والقطاعات. وفيما يلي بعض الأمثلة على هذه التطبيقات:

• إدارة المخزون

لطالما كانت إدارة المخزون قطاعًا يهيمن عليه الرمز الشريطي حيث جعلت الرموز الشريطية حفظ السجلات اليدوية زائدة عن الحاجة وغير فعالة. وبالمثل، يمكن أن يجعل نظام RFID الآن إدارة المخزون أكثر كفاءة من خلال القراءات والنتائج المتزامنة. يمكن للشركات الآن الحصول على معلومات في الوقت الفعلي عن كل نوع من المخزون المتوفر في المخزون بدقة.

• تتبع الأصول الداخلية في الوقت الحقيقي

يشير تتبع الأصول الداخلية في الوقت الحقيقي إلى القدرة على العثور على شيء أو معدات معينة أو حتى شخص داخل المنشأة. لا يمكن أن يكون تتبع الأصول الداخلية ممكنًا إلا إذا كان الحل التكنولوجي الدقيق والميسور التكلفة مثل RFID.

• إدارة سلسلة التوريد

يمكن أن تتحول خدمات إدارة جودة سلسلة التوريد بشكل كبير مع تطبيق RFID. يمكن أن يتتبع RFID المنتج الذي يمر بمراحل مختلفة من إدارة سلسلة التوريد للعثور على أي ثغرات في الإنتاجية أو مجالات للتحسين.

• حلول الدفع

تعد حلول الدفع القائمة على RFID من بين أكثر تطبيقات RFID شيوعًا واستخدامًا على نطاق واسع. ويمكن استخدام بطاقة تحديد الهوية بموجات الترددات اللاسلكية لربط المستخدم وقياس إنفاقه أو معاملاته.

• حلول التسوق بالتجزئة

تُعد حلول التسوق بالتجزئة مثل الكشف عن تكلفة عربة التسوق، والدفع الآلي، والحماية من التزوير، والكشف عن السرقة، من أهم تطبيقات RFID للمستهلكين. يمكن أتمتة هذه الحلول بالكامل بمساعدة حل RFID المناسب.

مقارنة تقنية RFID بالتقنيات اللاسلكية الأخرى

يعد RFID من بين عدد قليل جدًا من طرق الاتصال اللاسلكي عن قرب أو اللاسلكي قصير المدى المتاح في السوق، وهو قريب فقط من NFC. تقنيات لاسلكية أخرى مثل بلوتوثأو UWB (النطاق العريض جدًا) أو Wi-Fi مختلفة تمامًا في تنفيذها وطريقة عملها مقارنةً بمحدد الهوية اللاسلكي.

يتمثل الفرق الرئيسي بين تقنية تحديد الهوية اللاسلكية وهذه التقنيات في أن تقنية تحديد الهوية اللاسلكية تُستخدم فقط لتحديد الهوية والترخيص والتحكم والتتبع. ومن ناحية أخرى، تركز التقنيات اللاسلكية على الاتصال المشترك في الوقت الحقيقي1TP14 وتبادل البيانات ثنائي الاتجاه.

تتطلب مثل هذه التقنيات اللاسلكية بعيدة المدى طاقة أكبر بكثير، وتكلفة استثمارية أكبر بكثير، وتوفر نطاق اتصال مشترك واسع النطاق مقارنةً بمعظم حلول تحديد الهوية اللاسلكية غير المكلفة والصغيرة والموفرة للطاقة. ومع ذلك، فإن مقارنة تقنية RFID بالبلوتوث أو الواي فاي ليست مقارنة بين تقنيتي RFID وWi-Fi، حيث يمكن أن تتعايش هذه التقنيات وتقدم أفضل ما في كل منصة تكنولوجية.

الخاتمة

من الآمن أن نفترض أن مثل هذا النمو في تقنية RFID يجعلها واحدة من أبرز التقنيات اللاسلكية الموجودة وأطولها أمداً. وقد جعلت هذه الشعبية واعتماد تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو اللاسلكية من السهل تطبيقها مع وجود الكثير من الموارد والموردين. اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجاتك وأفكارك في مجال RFID.