Princip fungování a výkon technologie RFID v náročných podmínkách

Technologie radiofrekvenční identifikace (RFID) patří do percepční vrstvy v Internetu věcí. Percepční vrstva je nejnižší vrstvou v architektuře Internetu věcí, která je zodpovědná především za sběr a vnímání informací. Shromažďuje, převádí a přenáší informace z fyzického světa do platformy Internetu věcí prostřednictvím různých senzorů a percepčních zařízení. Jako důležitá technologie pro snímání informací RFID automaticky identifikuje cílové objekty a získává relevantní data prostřednictvím bezdrátových rádiofrekvenčních signálů bez lidského zásahu a může fungovat v různých náročných prostředích. Technologie RFID je proto klíčovou součástí percepční vrstvy Internetu věcí.

1. Specifická aplikace radiofrekvenční identifikace (RFID) technologie ve vnímací vrstvě internetu věcí

Konkrétní případy použití technologie radiofrekvenční identifikace (RFID) ve vnímací vrstvě internetu věcí zahrnují řadu oblastí a je v internetu věcí široce používána a důležitá.

Řízení logistiky: Technologie RFID se široce používá v řízení logistiky. Například v logistickém parku Airport Aviation Logistics Park používá společnost Sinotrans Air Transport Development Company zařízení RFID k rychlé distribuci zboží, což výrazně zlepšuje efektivitu logistických operací. Technologie RFID se navíc používá také k monitorování a řízení přepravy, skladování, nakládky a vykládky zboží v reálném čase, aby byla zajištěna efektivita a transparentnost logistického procesu.

Inteligentní správa nástrojů: Technologie RFID může být použita pro inteligentní správu nástrojů, která dokáže automaticky identifikovat a sledovat nástroje prostřednictvím systému radiofrekvenční identifikace, čímž se zlepšuje efektivita a přesnost správy.

Inteligentní skříň na zdravotnický spotřební materiál: V lékařství se technologie RFID používá v inteligentních skříňkách na zdravotnický spotřební materiál, které dokáží identifikovat a sledovat zdravotnický spotřební materiál pomocí štítků, aby bylo zajištěno racionální používání a správa zásob spotřebního materiálu.

Chytré obchody a bezobslužné maloobchodní skříně: Technologie RFID se používá také v chytrých obchodech a bezobslužných maloobchodních skříních, které dokáží identifikovat zboží zakoupené zákazníky prostřednictvím RFID maloobchodní štítky k dosažení samoobslužné pokladny a správy zásob.

Systém dohledu nad bezpečností parkovišť autobusů: Technologie RFID se používá také v systému dohledu nad bezpečností parkovišť autobusů a kombinuje systém řízení vjezdu a výjezdu vozidel s inteligentním systémem video dohledu stanice za účelem zlepšení bezpečnosti a efektivity řízení parkoviště.

Průmyslový internet věcí a inteligentní dopravní systémy: V průmyslovém internetu věcí a inteligentních dopravních systémech se technologie RFID používá k řešení konfliktů čtení a zápisu a problémů se sběrem dat a ke zlepšení efektivity a přesnosti čtení a zápisu. Například směrovací protokol „Internet Bicycle“ založený na síti Delay Tolerant Network (DTN) se používá ke sběru dat v senzorové síti veřejného systému sdílení jízdních kol.

2. Interakce mezi vrstvou vnímání a dalšími vrstvami v architektuře IoT

V architektuře IoT je interakce mezi vrstvou vnímání a dalšími vrstvami (jako je síťová vrstva a aplikační vrstva) následující:

Vrstva vnímání shromažďuje informace z reálného světa, jako je teplota, vlhkost, světlo, zvuk, poloha, video atd., prostřednictvím různých senzorů a zařízení pro sběr dat. Poté, co jsou informace převedeny do standardního datového formátu, jsou zpracovány vestavěným systémem a přeneseny do uzlů základnových stanic a přístupových bran přístupové vrstvy prostřednictvím bezdrátové komunikační sítě a nakonec dosáhnou uživatelského terminálu. Síťová vrstva se nachází mezi vrstvou vnímání a aplikační vrstvou a je zodpovědná za přenos dat shromážděných vrstvou vnímání do aplikační vrstvy k analýze a správě. Síťová vrstva se skládá především ze tří částí: agregační sítě, přístupové sítě a nosné sítě. Agregační síť využívá bezdrátové komunikační technologie (jako je TPUNB, LoRa, ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi atd.) k realizaci agregace dat vnímání v rozsahu; přístupová síť využívá architekturu 6LoWPAN a M2M k realizaci přístupu dat vnímání z agregační sítě do nosné sítě; nosná síť využívá technologie IPv6 a M2M k uspokojení potřeb velkého počtu adres a realizaci inteligentního propojení mezi stroji a zařízeními.

Aplikační vrstva je nejvyšší vrstvou architektury IoT a je zodpovědná za převod zpracovaných dat do skutečných aplikací. Vrstva vnímání interaguje s vrstvou platformy prostřednictvím rozhraní a odesílá data z vrstvy vnímání do vrstvy platformy ke zpracování. Současně musí modul také zpracovávat instrukce z aplikační vrstvy, převádět instrukce na specifické operační instrukce a odesílat je do vrstvy vnímání. Aplikační vrstva se zabývá především správou a zpracováním dat a kombinuje tato data s průmyslovými aplikacemi. V projektu výstavby inteligentního zdravotnického systému aplikační vrstva shromažďuje, analyzuje a zpracovává data z různých nemocničních scénářů, aby dosáhla vzájemného vnímání a propojení mezi uzly IoT a nemocničním vybavením.

3. Princip práce a výkon RFIDtechnologie v náročných podmínkách

Princip fungování a výkon technologie RFID v náročných podmínkách lze analyzovat z několika hledisek.

Jádrem technologie RFID je její bezkontaktní metoda identifikace. Když… průmyslové RFID štítky Když se předměty dostanou do RF pole čtečky, anténa přijme RF signál vyzařovaný čtečkou, generuje indukovaný proud, aktivuje čip ve štítku a tím provede čtení informací. Tato bezkontaktní identifikace umožňuje RFID systému normální fungování v náročných podmínkách, jako je tma, prach a olejové skvrny, a není ovlivněn přírodními faktory, jako je světlo, prach, déšť a sníh.

Systémy RFID mají silné schopnosti proti rušení. RFID štítky s ochranou proti rušení mohou správně fungovat i v přítomnosti krytu nebo v náročném prostředí (jako je prach, olejové skvrny atd.). Kromě toho RFID štítek mohou fungovat ve speciálních prostředích, jako je vysoká teplota, vysoká vlhkost a vysoké elektromagnetické rušení, ačkoli jejich výkon může být v těchto extrémních podmínkách ovlivněn, což může vést k selhání rozpoznávání nebo nestabilitě.

Technologie RFID má také schopnost rychlého skenování a identifikace na velké vzdálenosti. Dokáže identifikovat více štítků současně, což výrazně zlepšuje efektivitu sběru dat, a dokáže identifikovat v místech, kam nedosáhne přímá viditelnost. Díky této funkci se RFID dobře osvědčuje při použití v průmyslových zařízeních pro aplikace, jako je identifikace přístrojů.

Kromě toho, robustní RFID štítkyjsou obvykle vyrobeny z kovové fólie, mají dlouhou životnost a jsou antimagnetické, vodotěsné, odolné vůči vysokým teplotám a mají nízké mechanické opotřebení. Díky těmto vlastnostem Robustní RFIDštítky pro stabilní a dlouhodobý provoz v náročných podmínkách.

Je však třeba poznamenat, že ačkoli technologie RFID funguje dobře ve většině náročných prostředí, její výkon může být omezen za určitých extrémních podmínek, jako jsou extrémně vysoké teploty nebo vysoká vlhkost. Proto je při výběru aplikačního scénáře pro technologii RFID stále třeba zvážit specifické podmínky prostředí.

Princip fungování technologie RFID v náročných podmínkách spočívá především v dosažení automatické identifikace a sběru dat prostřednictvím bezkontaktního přenosu rádiofrekvenčního signálu.

4. Výhody a nevýhody radiofrekvenční identifikace (RFID) Technologie ve percepční vrstvě internetu věcí

Aplikace technologie radiofrekvenční identifikace (RFID) ve vnímací vrstvě internetu věcí má značné výhody a nevýhody. Následuje podrobné zhodnocení výhod a omezení technologie RFID ve vnímací vrstvě internetu věcí:

a. Výhody

Technologie RFID je bezkontaktní technologie automatické identifikace, která přenáší a identifikuje informace prostřednictvím rádiofrekvenčních signálů bez fyzického kontaktu, díky čemuž funguje efektivně v různých prostředích.

Systémy RFID dokáží rychle číst informace ze štítků a identifikovat více štítků současně, což je velmi užitečné v situacích, kdy je třeba rychle zpracovat velké množství položek.

Robustní UHF RFID štítky může ukládat velké množství dat, včetně informací o produktech, informací o poloze atd., což usnadňuje sledování a správu položek.

Přístup k datům RFID štítků je obvykle chráněn heslem a vysoce zabezpečený, což je činí vhodnými pro aplikace vyžadující vysokou bezpečnost.

RFID pevné štítkyjsou malé a lehké, lze je zapustit nebo připevnit k různým předmětům a mají dlouhou životnost.

Systémy RFID dokáží číst na velkou vzdálenost, což je velmi výhodné pro aplikace, které potřebují pokrýt velkou oblast.

b. Nevýhody

Přestože náklady na RFIDPevný štítek postupně klesá, celkové náklady na RFID systémy jsou stále vysoké, včetně investic do hardwarového vybavení a softwarových systémů, což představuje pro malé a střední podniky značný výdaj.

Během identifikace dávek mohou RFID systémy vykazovat chyby v identifikaci, zejména pokud jsou štítky husté nebo je prostředí složité.

Technologie RFID má problémy se standardizací mezi různými dodavateli a aplikacemi, což může vést k problémům s kompatibilitou a interoperabilitou.

Ačkoli RFID štítky s ochranou proti přetíženíjsou chráněny heslem, stále existuje riziko prolomení, zejména v aplikačních scénářích s extrémně vysokými bezpečnostními požadavky.

Přestože je spotřeba energie samotného RFID štítku nízká, v některých aplikačních scénářích, jako jsou senzorové sítě, které potřebují fungovat po dlouhou dobu, je stále třeba zohlednit celkovou spotřebu energie RFID systému.

Technologie RFID má významné výhody ve vnímací vrstvě internetu věcí, jako je bezkontaktní identifikace, rychlé čtení, velké úložiště dat, vysoká bezpečnost, malá velikost, dlouhá životnost a dlouhá čtecí vzdálenost. Vysoké systémové náklady, chyby rozpoznávání, problémy se standardizací, bezpečnostní nedostatky a spotřeba energie jsou však také výzvami, kterým je třeba věnovat pozornost a řešit je.

5. Kromě toho RFID, jaké další klíčové technologie existují ve vnímací vrstvě internetu věcí?

Kromě RFID existuje v percepční vrstvě internetu věcí mnoho dalších klíčových technologií. Mezi tyto technologie patří zejména:

Technologie senzorů: Senzory jsou základní technologií percepční vrstvy a slouží k vnímání fyzikálních, chemických, biologických a dalších informací, k převodu těchto informací na elektrické signály a jejich přenosu do síťové vrstvy. Technologie senzorů využívá senzory a víceskokové samoorganizující se senzorové sítě k společnému vnímání a shromažďování informací o vnímaných objektech v oblasti pokrytí sítě.

Technologie rozpoznávání čárových kódů: Čárové kódy zahrnují jednorozměrné a dvourozměrné kódy. Jedná se o ekonomickou a praktickou technologii automatického rozpoznávání s výhodami rychlého zadávání, vysoké spolehlivosti, velkého množství sběru informací a flexibility a praktičnosti. Je široce používána v různých oblastech.

Kódování EPC: Kód EPC (elektronický produktový kód) má velmi velkou kódovací kapacitu, která splňuje požadavek „jeden objekt, jeden kód“ v internetu věcí a lze jej číst na velkou vzdálenost. Jeho cílem je vytvořit globální jazyk pro výměnu informací prostřednictvím jednotného a standardizovaného kódovacího systému.

Technologie GPS: Technologie GPS se používá k lokalizaci a sledování polohy objektů a je důležitou součástí percepční vrstvy.

Samoorganizující se sítě a senzorové sítě: Tyto technologie se používají k dosažení samoorganizace a spolupráce mezi zařízeními percepční vrstvy za účelem zlepšení efektivity sběru a přenosu informací.

Bezdrátová komunikační technologie: jako například Bluetooth, infračervené rozhraní, ZigBee, TPUNB, LoRa atd., pro bezdrátový přenos dat.

Kamera: používá se pro snímání a monitorování obrazu, je jedním z důležitých nástrojů percepční vrstvy.