Načelo delovanja in zmogljivost tehnologije RFID v zahtevnih okoljih
Tehnologija radiofrekvenčne identifikacije (RFID) spada v zaznavno plast interneta stvari. Zaznavna plast je najnižja plast v arhitekturi interneta stvari, ki je v glavnem odgovorna za zbiranje in zaznavanje informacij. Zbira, pretvarja in prenaša informacije iz fizičnega sveta na platformo interneta stvari prek različnih senzorjev in zaznavnih naprav. Kot pomembna tehnologija zaznavanja informacij RFID samodejno identificira ciljne objekte in pridobiva ustrezne podatke prek brezžičnih radiofrekvenčnih signalov brez človeškega posredovanja ter lahko deluje v različnih zahtevnih okoljih. Zato je tehnologija RFID ključna komponenta zaznavne plasti interneta stvari.
1. Posebna uporaba radiofrekvenčne identifikacije (RFID) tehnologija v zaznavni plasti interneta stvari
Specifični primeri uporabe tehnologije radiofrekvenčne identifikacije (RFID) v zaznavni plasti interneta stvari vključujejo več področij in se v internetu stvari pogosto uporablja in je pomembna.
Upravljanje logistike: Tehnologija RFID se pogosto uporablja v upravljanju logistike. Na primer, v letališkem logističnem parku letališča podjetje Sinotrans Air Transport Development Company uporablja opremo RFID za hitro distribucijo blaga, kar znatno izboljša učinkovitost logističnih operacij. Poleg tega se tehnologija RFID uporablja tudi za spremljanje in upravljanje prevoza, skladiščenja, nakladanja in razkladanja blaga v realnem času, da se zagotovi učinkovitost in preglednost logističnega procesa.
Pametno upravljanje orodij: Za pametno upravljanje orodij se lahko uporablja tehnologija RFID, ki lahko samodejno prepozna in sledi orodjem prek sistema radiofrekvenčne identifikacije, s čimer se izboljša učinkovitost in natančnost upravljanja.
Pametna omara za medicinski potrošni material: Na področju medicine se tehnologija RFID uporablja za pametne omare za medicinski potrošni material, ki lahko identificirajo in sledijo medicinskemu potrošnemu materialu z oznakami, da se zagotovi racionalna uporaba in upravljanje zalog potrošnega materiala.
Pametne trgovine in brezpilotne prodajne omare: Tehnologija RFID se uporablja tudi v pametnih trgovinah in brezpilotnih prodajnih omarah, ki lahko identificirajo blago, ki ga stranke kupijo prek RFID oznake za maloprodajo za dosego samopostrežne blagajne in upravljanja zalog.
Sistem za nadzor varnosti parkirišč za avtobuse: Tehnologija RFID se uporablja tudi v sistemu za nadzor varnosti parkirišč za avtobuse, ki združuje sistem za upravljanje vstopov in izstopov vozil ter inteligentni sistem video nadzora postaje za izboljšanje varnosti in učinkovitosti upravljanja parkirišča.
Industrijski internet stvari in inteligentni transportni sistemi: V industrijskem internetu stvari in inteligentnih transportnih sistemih se tehnologija RFID uporablja za reševanje konfliktov branja in pisanja ter težav z zbiranjem podatkov ter za izboljšanje učinkovitosti in natančnosti branja in pisanja. Na primer, usmerjevalni protokol "Internet Bicycle", ki temelji na omrežju, odpornem na zakasnitev (DTN), se uporablja za zbiranje podatkov v senzorskem omrežju sistema javne izposoje koles.
2. Interakcija med zaznavno plastjo in drugimi plastmi v arhitekturi interneta stvari
V arhitekturi interneta stvari (IoT) je interakcija med zaznavno plastjo in drugimi plastmi (kot sta omrežna plast in aplikacijska plast) naslednja:
Zaznavna plast zbira informacije iz resničnega sveta, kot so temperatura, vlažnost, svetloba, zvok, lokacija, video itd., prek različnih senzorjev in naprav za zajem podatkov. Ko so informacije pretvorjene v standardno podatkovno obliko, jih vgrajeni sistem obdela in prek brezžičnega komunikacijskega omrežja prenese do vozlišč baznih postaj in dostopnih prehodov dostopne plasti, kjer končno dosežejo uporabniški terminal. Omrežna plast se nahaja med zaznavno plastjo in aplikacijsko plastjo ter je odgovorna za prenos podatkov, ki jih zbere zaznavna plast, v aplikacijsko plast za analizo in upravljanje. Omrežna plast v glavnem vključuje tri dele: agregacijsko omrežje, dostopovno omrežje in nosilno omrežje. Agregacijsko omrežje uporablja brezžično komunikacijsko tehnologijo (kot so TPUNB, LoRa, ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi itd.) za realizacijo agregacije podatkov o zaznavanju razdalje; dostopovno omrežje uporablja arhitekturo 6LoWPAN in M2M za realizacijo dostopa do podatkov o zaznavanju iz agregacijskega omrežja do nosilnega omrežja; nosilno omrežje pa uporablja tehnologijo IPv6 in M2M za zadovoljevanje potreb velikega števila naslovov in realizacijo inteligentne povezave med stroji in opremo.
Aplikacijska plast je zgornja plast arhitekture interneta stvari in je odgovorna za pretvorbo obdelanih podatkov v dejanske aplikacije. Zaznavna plast komunicira s platformsko plastjo prek vmesnika in pošilja podatke iz zaznavne plasti v platformsko plast v obdelavo. Hkrati mora modul obdelati tudi navodila iz aplikacijske plasti, jih pretvoriti v specifična operativna navodila in jih poslati zaznavni plasti. Aplikacijska plast v glavnem izvaja upravljanje in obdelavo podatkov ter te podatke združuje z industrijskimi aplikacijami. V projektu gradnje pametnega medicinskega sistema aplikacijska plast zbira, analizira in obdeluje podatke iz različnih bolnišničnih scenarijev, da doseže medsebojno zaznavanje in povezavo med vozlišči interneta stvari in bolnišnično opremo.
3. Načelo delovanja in delovanje RFIDtehnologija v zahtevnih okoljih
Načelo delovanja in učinkovitost tehnologije RFID v zahtevnih okoljih je mogoče analizirati z več vidikov.
Jedro tehnologije RFID leži v njeni metodi brezkontaktne identifikacije. Ko industrijske RFID oznake Ko predmet vstopi v RF polje čitalnika, antena sprejme RF signal, ki ga oddaja čitalnik, ustvari induciran tok, aktivira čip v oznaki in tako izvede branje informacij. Ta brezkontaktna identifikacija omogoča RFID sistemu normalno delovanje v težkih okoljih, kot so tema, prah in oljni madeži, in nanj ne vplivajo naravni dejavniki, kot so svetloba, prah, dež in sneg.
RFID sistemi imajo močne zmogljivosti proti motnjam. RFID oznake za zahtevne pogoje delovanja lahko delujejo pravilno tudi v prisotnosti pokrova ali v zahtevnih okoljih (kot so prah, oljni madeži itd.). Poleg tega RFID ostra oznaka lahko delujejo v posebnih okoljih, kot so visoka temperatura, visoka vlažnost in visoke elektromagnetne motnje, čeprav so lahko ti ekstremni pogoji vplivali na njihovo delovanje, kar je povzročilo neuspeh pri prepoznavanju ali nestabilnost.
Tehnologija RFID omogoča tudi hitro skeniranje in identifikacijo na dolge razdalje. Hkrati lahko identificira več oznak, kar močno izboljša učinkovitost zbiranja podatkov, in identificira na mestih, kjer neposredna vidna linija ne more doseči. Zaradi te funkcije se RFID dobro obnese pri uporabi v industrijskih obratih za aplikacije, kot je identifikacija instrumentov.
Poleg tega, robustne RFID oznakeso običajno izdelani iz kovinske folije, imajo dolgo življenjsko dobo, so antimagnetni, vodoodporni, odporni na visoke temperature in imajo nizko mehansko obrabo. Te lastnosti omogočajo Robustni RFIDoznake za stabilno delovanje dlje časa v zahtevnih okoljih.
Vendar je treba opozoriti, da čeprav tehnologija RFID dobro deluje v večini zahtevnih okolij, je njena zmogljivost lahko omejena v nekaterih ekstremnih pogojih, kot so izjemno visoke temperature ali visoka vlažnost. Zato je treba pri izbiri scenarija uporabe tehnologije RFID še vedno upoštevati specifične okoljske pogoje.
Načelo delovanja tehnologije RFID v zahtevnih okoljih je predvsem doseganje samodejne identifikacije in zbiranja podatkov z brezkontaktnim prenosom radiofrekvenčnega signala.
4. Prednosti in slabosti radiofrekvenčne identifikacije (RFID) Tehnologija v zaznavni plasti interneta stvari
Uporaba tehnologije radiofrekvenčne identifikacije (RFID) v zaznavni plasti interneta stvari ima pomembne prednosti in slabosti. Sledi podrobna ocena prednosti in omejitev tehnologije RFID v zaznavni plasti interneta stvari:
a. Prednosti
RFID tehnologija je brezkontaktna tehnologija samodejne identifikacije, ki prenaša in identificira informacije prek radiofrekvenčnih signalov brez fizičnega stika, zaradi česar deluje učinkovito v različnih okoljih.
RFID sistemi lahko hitro preberejo podatke z oznak in hkrati prepoznajo več oznak, kar je zelo uporabno v primerih, ko je treba hitro obdelati veliko število artiklov.
Robustne UHF RFID oznake lahko shrani veliko količino podatkov, vključno s podatki o izdelku, podatki o lokaciji itd., kar olajša sledenje in upravljanje artiklov.
Dostop do podatkov RFID oznak je običajno zaščiten z geslom in zelo varen, zaradi česar so primerne za aplikacije, ki zahtevajo visoko varnost.
RFID trde oznakeso majhne velikosti in lahke, jih je mogoče vgraditi ali pritrditi na različne predmete in imajo dolgo življenjsko dobo.
RFID sistemi lahko dosežejo branje na dolge razdalje, kar je zelo koristno za scenarije uporabe, ki morajo pokriti veliko območje.
b. Slabosti
Čeprav so stroški RFIDTrda oznaka Čeprav se postopoma zmanjšuje, so skupni stroški sistemov RFID še vedno visoki, vključno z naložbo v strojno in programsko opremo, kar predstavlja precejšen strošek za mala in srednje velika podjetja.
Med identifikacijo serij lahko pride do napak pri identifikaciji v sistemih RFID, zlasti kadar so oznake gosto razporejene ali je okolje kompleksno.
Tehnologija RFID ima težave s standardizacijo med različnimi prodajalci in aplikacijami, kar lahko povzroči težave z združljivostjo in interoperabilnostjo.
Čeprav RFID ostre oznakeso zaščiteni z geslom, še vedno obstaja tveganje vdora, zlasti v primerih uporabe z izjemno visokimi varnostnimi zahtevami.
Čeprav je poraba energije same RFID oznake nizka, je treba v nekaterih scenarijih uporabe, kot so senzorska omrežja, ki morajo delovati dlje časa, še vedno upoštevati skupno porabo energije RFID sistema.
Tehnologija RFID ima pomembne prednosti na področju zaznavanja interneta stvari, kot so brezkontaktna identifikacija, hitro branje, veliko shranjevanje podatkov, visoka varnost, majhna velikost, dolga življenjska doba in dolga razdalja branja. Vendar pa so visoki sistemski stroški, napake pri prepoznavanju, težave s standardizacijo, varnostne pomanjkljivosti in poraba energije prav tako izzivi, ki jim je treba posvetiti pozornost in jih rešiti.
5. Poleg tega RFID, katere druge ključne tehnologije so prisotne v zaznavni plasti interneta stvari?
Poleg RFID obstaja v zaznavni plasti interneta stvari še veliko drugih ključnih tehnologij. Te tehnologije vključujejo predvsem:
Senzorska tehnologija: Senzorji so osrednja tehnologija zaznavne plasti, ki se uporablja za zaznavanje fizikalnih, kemičnih, bioloških in drugih informacij ter pretvorbo teh informacij v električne signale in njihov prenos v omrežno plast. Senzorska tehnologija uporablja senzorje in večskočna samoorganizirajoča se senzorska omrežja za skupno zaznavanje in zbiranje informacij o zaznanih objektih v območju omrežne pokritosti.
Tehnologija prepoznavanja črtnih kod: Črtne kode vključujejo enodimenzionalne in dvodimenzionalne kode. Gre za ekonomično in praktično tehnologijo samodejnega prepoznavanja s prednostmi hitrega vnosa, visoke zanesljivosti, velike količine zbiranja informacij ter prilagodljivosti in praktičnosti. Široko se uporablja na različnih področjih.
Kodiranje EPC: Koda EPC (elektronska koda izdelka) ima zelo veliko zmogljivost kodiranja, ki lahko izpolni zahtevo "en objekt, ena koda" v internetu stvari in jo je mogoče brati na dolge razdalje. Njen cilj je vzpostaviti globalni jezik za izmenjavo informacij prek enotnega in standardiziranega sistema kodiranja.
GPS tehnologija: GPS tehnologija se uporablja za lociranje in sledenje lokacije objektov in je pomemben del zaznavne plasti.
Samoorganizirajoča se omrežja in senzorska omrežja: Te tehnologije se uporabljajo za doseganje samoorganizacije in sodelovanja med napravami zaznavne plasti za izboljšanje učinkovitosti zbiranja in prenosa informacij.
Brezžična komunikacijska tehnologija: kot so Bluetooth, infrardeči vmesnik, ZigBee, TPUNB, LoRa itd., za brezžični prenos podatkov.
Kamera: uporablja se za zajemanje in spremljanje slik, je eno pomembnih orodij zaznavne plasti.