Технологии бесконтактной идентификации (технологии радиочастотной идентификации RFID)

Диапазон 13,56 МГц осваивается последние годы достаточно интенсивно, большинство новых разработок делается именно для него. Карты Московского метро работают именно на этой частоте.

Диапазон 2,45 ГГц представлен в мире всего несколькими производителями. В этом диапазоне при минимальной мощности и размерах антенны можно получить наибольшую дальность.

Идентификатор может быть только для чтения (как большинство карт в системах доступа) или для чтения/записи. Карты только для чтения обычно содержат фиксированный код длиной от 3 до 5 байт, «прошиваемый» на заводе при изготовлении.

Идентификатор, предназначенный для перезаписи, помимо серийного номера, программируемого на заводе, имеет также область энергонезависимой памяти размером от нескольких байт до нескольких килобайт, которая может перепрограммироваться в процессе эксплуатации идентификатора. Естественно, что для работы в разных режимах используются и разные считыватели. Перезаписываемые карты и считыватели существуют во всех трех частотных диапазонах. Перезаписываемые карты бывают как с открытым протоколом, так и с криптографией. Последние используются преимущественно в расчетно-платежных системах.

Дальность работы пары «карта — считыватель» зависит от нескольких факторов:

-мощность считывателя. Чем выше излучаемая антенной считывателя мощность, тем на большей дальности идентификатор может получить достаточную для питания чипа энергию. В диапазоне СВЧ (2,45 ГГц) на излучаемую мощность накладываются жесткие санитарные нормы;

-размеры считывателя. При антенне большего размера можно получить и большую дальность (это справедливо, в первую очередь, для низкочастотных диапазонов);

-частотный диапазон. С ростом частоты при одной и той же мощности в антенне считывателя получается большая дальность. В диапазоне 125 кГц даже при большой антенне практически очень сложно получить дальность более 1 метра. Именно от этого частотного диапазона пошло деление считывателей на три группы: малой дальности [short range) — до 15 сантиметров, средней дальности (middle range) — до 35…40 сантиметров, и большой дальности (longe range) — до 60…100 сантиметров. Максимальный линейный размер считывателя каждой из групп равен в среднем 60…120 мм, 250…400 мм и 800…1000 мм.

Говоря о дальности, выше мы подразумевали пассивные идентификаторы, то есть идентификаторы, которые не содержат собственного источника питания. Встраивание в идентификатор литиевой батарейки позволяет примерно удвоить рабочую дальность. Но, как обычно это бывает, в природе за все надо платить. В активном идентификаторе приходится платить за батарейку, которая, к тому же, имеет хоть и большой, но ограниченный срок службы (до 5…6 лет), после чего идентификатор просто выбрасывают. Да и габариты (в первую очередь толщина) карты с батарейкой намного больше.

2. Области применения RFID-технологий

Для маркировки книг в библиотеках

Радиочастотные метки специального исполнения легко размещаются на библиотечных материалах и выполняют не только функцию идентификации, но функцию защиты от краж. С помощью RFID-ридера можно легко идентифицировать книги на полках, что используется для быстрого проведения инвентаризации библиотечного фонда, а также для поиска определенных библиотечных материалов. RFID-технологии позволяют создать информационную систему управления библиотекой,  
с помощью которой можно выполнять считывание и запись RFID-меток на библиотечных материалах, активизировать противокражную функцию RFID-меток, идентифицировать бесконтактные карты читателей. Первыми библиотеками, в 1999 г. начавшими использовать RFID-технологии, стали Rockefeller University и Farmington Library, крупнейшими системами являются общенациональная сеть библиотек Сингапура и библиотека  
г. Мюнхена (Германия).

В фармацевтической промышленности и здравоохранении

В ряде стран, включая США, Италию, Испанию и Турцию, RFID-технологии используются в фармацевтической промышленности  
и здравоохранении для контроля за производством и оборотом лекарственных средств, а также обработкой медицинских проб в целях защиты от подделки и снижения числа ошибок персонала при выдаче лекарств.

В последнее время достаточно актуальной стала проблема борьбы  
с фальсифицированными товарами. Особенно остро эта проблема стоит  
в фармацевтической промышленности, поскольку возникает прямая угроза здоровью и жизни людей.

Фармацевтические компании пытаются повысить уровень защиты от фальсифицированных медикаментов путем имплантации RFID-метки  
в каждую упаковку с лекарственными средствами. В каждой упаковке производимой продукции размещается защищенная специальным образом RFID-метка, которая содержит информацию о производителе медикамента. Сканирование всех упаковок при поступлении товара в аптечную сеть позволяет выявить упаковки фальсифицированных лекарственных средств,  
у которых отсутствует RFID-метка или информация о производителе неверна. А информация о сроке годности, содержащаяся в такой же RFID-метке, предотвратит реализацию медикамента с истекшим сроком годности. В здравоохранении RFID-технологии применяются в целях снижения числа ошибок персонала при выдаче лекарств. Так, пациенты снабжаются ручными браслетами с интегрированными в них RFID-метками, в которых закодированы имя пациента и номер истории его болезни, хранящейся  
в электронной базе данных. Кроме того, в RFID-метки заносится вся информация о необходимых для лечения данных: группа крови, сведения об аллергии, прописанные лекарства и др. Использование подобной базы данных предотвращает ошибки, связанные с плохим почерком, утерей выписок, долгим поиском нужной информации.

В сельском хозяйстве для идентификации животных

RFID-технологии применяются на  таких предприятиях содержания  животных, как молочнотоварные фермы, конезаводы, пушные зверопитомники, зоопарки и т.д. Кроме контроля нахождения  
и передвижения животных, рациона их питания и здоровья RFID-технологии могут применяться для отслеживания происхождения животных, контроля эпидемий и т.д.

Например, имеется практика использования радиочастотной идентификации животных (домашних и сельскохозяйственных) в Австралии, Канаде. В Австралии правительство страны разработало программу стимулирования использования высоких технологий в сельском хозяйстве, которая называется National Livestock Identification Scheme. Сельскохозяйственным животным в ухо вживляют ярлык с RFID-меткой,  
с помощью которого фиксируются все их передвижения, получаемые ими лекарства, генетическая информация и другие данные.

В спорте

Сравнительно новым, но весьма перспективным можно считать применение технологии радиочастотной идентификации в спортивных мероприятиях.

Например, при проведении в 2004 г. марафона в Бостоне был использован "Champion-Chip" - это небольшая RFID-метка, прикрепляемая  
к обуви марафонца. В момент пересечения бегуном расположенных по маршруту специальных ковриков, в которые встроены антенны считывателей, фиксировался его результат. При проведении лондонского марафона результаты соревновавшихся в нем 33000 бегунов фиксировались  
с использованием RFID-меток. При пересечении спортсменом антенн считывателей, расположенных через каждые 5 км вдоль трассы марафона, его время и местонахождение записывалось в централизованную базу данных.

Также RFID-технология нашла эффективное применение и на многих горнолыжных курортах. С ее помощью успешно решается задача автоматизации расчетов за пользование бугельными подъемниками. Лыжнику выдается RFID-метка в виде браслета, которая крепится на запястье и содержит информацию о количестве оплаченных подъемов.  
А проходы на подъемники оборудуются считывателями, связанными  
с автоматическими турникетами. При приближении лыжника к проходу считыватель идентифицирует метку, обновляет в ней информацию  
о количестве оставшихся оплаченных подъемов и открывает автоматический турникет. Такая система позволяет значительно уменьшить очереди  
у подъемников.

В торговле

В розничной сети RFID-технологии набирают все большее распространение. RFID-технологии помогают розничным предприятиям во всем мире удовлетворять запросы самых взыскательных покупателей  
и, таким образом, увеличивать продажи. Эта технология постепенно изменяет индустрию розничной торговли, обеспечивая продавцов информацией о состоянии и движении товаров в реальном времени, повышая производительность работы склада и предотвращая убытки.

RFID-метки располагают непосредственно на каждом товаре, что позволяет просканировать все покупки, не вынимая товар из корзины или тележки. Это значительно увеличивает пропускную способность кассовых узлов. Одной из особенностей использования технологии радиочастотной идентификации являются так называемые смарт-полки. Они оборудованы считывающими устройствами, подключенными к центральной информационной системе. Такие полки распознают перемещение или замену расположенных на них товаров и передают эту информацию центральной информационной системе. Преимуществом такой системы является то, что она может автоматически формировать запросы на пополнение или обновление ассортимента товара.

На производстве

Проблема автоматического отслеживания товара на любом этапе его продвижения от производителя к потребителю всегда была актуальной. Задача управления цепочками поставок включает в себя такие этапы, как получение, хранение, инвентаризация, перемещение товара, определение местонахождения отдельных позиций. RFID-технологии предоставляют широкие возможности для управления технологическим процессом  
в производстве. Современные системы радиочастотной идентификации позволяют производить на одной производственной линии несколько вариантов продукта, идентифицируя и четко распознавая состояние продукта на каждом этапе сборки.

На складах

Наиболее давним и эффективным является применение RFID-технологий на этапе поступления товаров. RFID-считыватели, размещенные в дверных проемах складов, считывают информацию с RFID-меток, прикрепленных к контейнерам или палетам, в момент их провоза автопогрузчиком. RFID-метка может содержать информацию  
о характеристиках товара, поставщике, сопроводительных документах (заказ, накладная) и др.

В нефтедобывающей отрасли

Компания Weatherford International Ltd., мировой поставщик продукции и услуг для разработки нефтяных и газовых скважин, в настоящее время использует технологию радиочастотной идентификации для отслеживания буровых труб, предназначенных для морских буровых установок. Организация - производитель системы идентификации, специализирующаяся в разработке RFID-решений Weatherford International Ltd., обеспечивает отслеживание многих тысяч единиц оборудования, передаваемого в лизинг различным компаниям по всему миру, а также оказывает услуги по техническому контролю и обслуживанию этих активов во время их использования на объектах заказчиков с целью более эффективного отслеживания их поставки, проверки и технического обслуживания. RFID-метки, используемые для маркировки буровых труб, могут автоматически считываться даже когда они находятся в нефтяных скважинах.

С помощью RFID-технологий подрядчик более эффективно обеспечивает доставку нужного оборудования на платформу и облегчает его обнаружение для соответствующего технического обслуживания. RFID-система, используемая в нефтедобывающей промышленности, предлагает автоматизированное решение для отслеживания времени проверки  
и технического обслуживания каждой единицы оборудования, а также контроля степени износа в результате интенсивного использования.

Для контроля за автотранспортными средствами

Автотранспортные идентификаторы могут применяться в гаражах, на автостоянках, в автобусных и грузовых парках, пунктах проката автомобилей и т.д. Они могут использоваться для управления подъемом шлагбаума при въезде в гараж или на автостоянку в различных учреждениях, промышленных предприятиях, банках и пр. RFID-метки крепятся на днище, борте, лобовом стекле автомобиля и в дальнейшем могут считываться встроенными в дорогу или наружными считывателями. Считывание данных  
с RFID-метки производится на определенном расстоянии от считывателя без непосредственного контакта.

Например, итальянская компания, осуществляющая перевозки пассажиров общественным транспортом в Турине, ввела в действие систему контроля за движением принадлежащих ей 900 автобусов и 300 трамваев. На каждом автобусе и трамвае устанавливается небольшая радиочастотная метка. При возвращении автобуса с маршрута центральный компьютер (обычный ПК) по сигналу, считанному с метки, автоматически регистрирует дату и время прибытия. При выходе на маршрут регистрация повторяется, при этом водитель видит свой идентификационный номер, номер автобуса (трамвая) и маршрута, отображаемые на большом экране у ворот парка. Водителю не требуется останавливаться или проезжать в непосредственной близости от считывателя: RFID-метки позволяют считывать с них информацию на расстоянии до 6 метров. Система позволяет оптимально планировать загрузку водителей автобусов и трамваев и контролировать своевременность выхода на маршрут и возвращения с маршрута.

RFID-технология завоевывает все  более широкие рынки, внедряясь  
в самые различные области деятельности, где требуется быстрая и надежная идентификация предметов. Перспективы применения радиочастотной идентификации самые широкие: от учета изделий на производстве  
и ценностей в учреждениях культуры до защиты лекарств и паспортов от подделок. RFID-метки обещают стать самой популярной и массовой технологией в мире.

3. Технологии бесконтактной идентификации в Беларуси

В соответствии с Указом Президента Республики Беларусь от 22 июля 2010 г. N 378 "Об утверждении приоритетных направлений научно-технической деятельности в Республике Беларусь на 2011 - 2015 годы" развитие технологий радиочастотной идентификации определено одним из приоритетных направлений научно-технической деятельности в Республике Беларусь на 2011 - 2015 гг. и отражено в Стратегии проведения научных исследований на период до 2015 г.