5 feiten:actieve RFID-technologie en realtime locatiesystemen

Als het gaat om het altijd en overal volgen en bewaken van activa, is er haast bij de implementatie van een indoor positioning-oplossing die actieve radiofrequentie-identificatie (RFID) in realtime locatiesysteemtechnologie (RTLS) integreert.

Waarom? Want actieve RFID is inderdaad duurzaam en betrouwbaar, met een relatief groot leesbereik en robuuste dataopslagcapaciteit. Bovendien is het over het algemeen betaalbaar en vereist het weinig tot geen menselijke tussenkomst.

Simpel gezegd, RFID is een vorm van draadloze communicatie die gebruikmaakt van laagvermogen radiofrequentiegolven om gegevens te ontvangen en te verzenden. En hoewel er twee basistypen zijn - passieve en actieve RFID - zullen we onze discussie vooral op de laatste concentreren, gezien de grotere veelzijdigheid voor realtime locatiebepaling.

Voordat u in een technologie investeert, is het natuurlijk altijd een goed idee om er meer over te weten te komen. Om u op weg te helpen, hebben we een lijst samengesteld met vijf interessante feiten over RFID.

1) RFID-technologie claimt een legendarische geschiedenis die teruggaat tot de komst van radartechnologie tijdens de Tweede Wereldoorlog.

Hoewel het concept van radiogolven in de 19e eeuw ontstond met de eerste theorie over elektromagnetische energie, kwam RFID-technologie voor het eerst op het toneel tijdens de Tweede Wereldoorlog met het gebruik van radar om te waarschuwen voor vliegtuigen die van kilometers afstand naderden. Maar in zijn vroegste vorm kon deze technologie niet identificeren van wie deze vliegtuigen waren.

Vastbesloten om deze uitdaging aan te gaan, lanceerden de Britten een geheim onderzoeks- en ontwikkelingsproject dat resulteerde in de eerste actieve identificeer vriend of vijand (IFF) systeem. Net als de huidige RFID-technologie, maakte het gebruik van radiogolftransmissie om bevriende vliegtuigen te identificeren - een baanbrekende uitvinding die nog steeds wordt gebruikt door militaire en civiele luchtverkeersleidingsoperaties.

In de jaren vijftig en zestig zagen we meer dan een paar vorderingen in radar- en radiofrequentiecommunicatiesystemen, waaronder onderzoek naar het gebruik van RF-energie om objecten op afstand te identificeren. En in 1973 zou de Amerikaanse uitvinder Mario Cardullo het eerste Amerikaanse patent hebben gekregen voor een actieve RFID-tag met herschrijfbaar geheugen.

Rond dezelfde tijd begonnen de Los Alamos National Laboratories te werken aan een systeem voor het veilig en betrouwbaar volgen van het transport van nucleair materiaal - een uitvinding die op verzoek van het Amerikaanse ministerie van Landbouw werd herwerkt voor het volgen van vee.

Deze ontwikkelingen maakten de weg vrij voor het gebruik van RFID-technologie in de jaren tachtig en negentig om activiteiten op afstand uit te voeren, zoals het innen van tolgelden en het bewaken van treinwagons.

Toen het Internet of Things (IoT) eind jaren negentig een vlucht begon te nemen, nam ook het wijdverbreide gebruik van actieve RFID voor realtime locatiesystemen toe, met meer dan 1.000 ingediende patenten in 2000. En volgens Zion Market Research, de wereldwijde De markt voor RFID-apparatuur zal naar verwachting groeien en in 2022 meer dan $ 25 miljard USD bereiken.

Gerelateerde literatuur:assetlocatietechnologieën en het selectieproces

2) Hoewel actieve RFID-systemen kunnen verschillen wat betreft apparaattypes en complexiteit, hebben ze allemaal ten minste drie hardwarecomponenten:lezers, antennes en tags.

De beste manier om te begrijpen hoe een actief RFID-systeem werkt, is door de hardwarecomponenten ervan te beschouwen in de context van het menselijk lichaam.

Actieve RFID-lezers

De lezer - of ondervrager zoals het soms wordt genoemd - is het brein van de operatie, in die zin dat het radiogolven verzendt en ontvangt om te communiceren met een actieve RFID-tag.

Daarbij gebruikt het meestal een of meer antennes, samen met een softwaretoepassing - gewoonlijk middleware genoemd - die informatie van de lezer overbrengt naar het systeem waar het wordt verwerkt. RFID-lezers hebben meestal twee verschillende vormfactoren:vast en mobiel.

Zoals hun naam al aangeeft, vast lezers blijven op één locatie, waar ze meestal op muren, in portalen of op een andere structuur worden gemonteerd die geschikt is voor de leeszone.

Omdat ze over het algemeen externe antennes nodig hebben om actieve tags nauwkeurig te lezen, bevatten ze externe poorten voor het aansluiten van een of meer extra antennes, afhankelijk van het vereiste dekkingsgebied.

Aan de andere kant, mobiel RFID-lezers zijn bijzonder compacte, draagbare apparaten, waarin de antenne ofwel is geïntegreerd ofwel extern is bevestigd. Ze staan ​​bekend om hun flexibiliteit en kunnen vrijwel overal worden gemonteerd of gedragen, terwijl ze nog steeds communiceren met een hostcomputer of smart device.

Actieve RFID-tags

Op batterijen werkende tags dienen als het hart van elk actief RFID-systeem. Wanneer ze aan een object zijn bevestigd, zenden ze continu hun eigen signalen uit - net zoals het hart bloed door het lichaam pompt om zijn organen te laten functioneren.

Dat gezegd hebbende, gebruiken actieve tags deze signalen om de locatie van het activum in realtime te volgen, terwijl ze informatie met zeer hoge snelheden opnemen - daarom werken ze vooral goed voor het bewaken van waardevolle activa onderweg.

Zoals het er nu uitziet, zijn deze tags er in verschillende maten en vormen en hebben ze meestal een batterijduur van een paar jaar. Ze hebben ook een groot leesbereik (meer dan 300 voet); hebben geen zichtlijn nodig; en kan gegevens genereren die verder gaan dan eenvoudige positionering, zoals omgevingstemperatuur en vochtigheid. Maar aan de andere kant kunnen de kosten sterk variëren van ongeveer $ 5 tot wel $ 20 per tag.

Actieve RFID-antennes

En tot slot zijn RFID-antennes analoog aan de slagaders en aders van het lichaam die bloed van en naar het hart vervoeren. Met dat in gedachten worden ze gebruikt voor het verzenden van het ondervragingssignaal van de lezer om de tag te "wekken", die vervolgens via de antenne een uniek identificatiesignaal terugstuurt naar de lezer.

Antennes zijn er in verschillende maten en uitvoeringen, afhankelijk van verschillende factoren. Om te beginnen zijn de omgevingscondities (temperatuur en/of vochtigheid) van cruciaal belang, evenals waar de antenne zal worden gemonteerd (binnen of buiten). Evenzo is het leesbereik belangrijk. Door bijvoorbeeld de antenne te vergroten, kunt u het leesbereik vergroten.

3) Er zijn drie soorten actieve RFID:beaconing, transponding en intelligent.

Actieve RFID is er in drie onderscheidende typen, die zich op hun beurt lenen voor verschillende gebruikssituaties. Hier zijn de basisprincipes van elk type...

Beaconing-technologie

Verreweg het meest voorkomende type, beaconing RFID is een relatief eenvoudig systeem, waarbij op batterijen werkende tags een gecodeerd identificatiebericht afbakenen met een snelheid van ergens tussen elke 100 milliseconden tot elke vijf seconden.

Het maakt voor het grootste deel gebruik van Bluetooth Low Energy (BLE)-technologie, gezien de lage kosten en energiezuinigheid - hoewel er een paar eigen technologieën op de markt zijn die net zo goed werken.

Wat de kosten betreft, variëren de prijzen van tags van $ 5 (voor standaard beaconing) tot $ 100 (voor de zware variant), terwijl de kosten voor gegevensoverdracht variëren, afhankelijk van de status van de lezer. Beaconing RFID-systemen zijn het meest kosteneffectief wanneer de lezer gegevens alleen verzendt wanneer de tag beweegt, waardoor de hoeveelheid informatie die wordt uitgezonden, wordt verlaagd.

Transponeren

Geautomatiseerde tolheffingssystemen zijn een goed voorbeeld van het transponeren van actieve RFID. In wezen werken deze systemen af ​​van een passieve lezer, een antenne en een actieve, batterijgevoede transponder of tag die aan het voertuig is bevestigd en die geen radiosignalen uitzendt, maar wel ontvangt.

Dus wanneer de auto een inzamelbaan inrijdt, zendt de passieve lezer een signaal uit dat de actieve transponder "wekt", die vervolgens een uniek serieel identificatienummer uitzendt naar een gecentraliseerde computer waar het wordt opgeslagen om de betaling te registreren.

Deze hybride functionaliteit verlengt niet alleen de levensduur van de batterij tot ongeveer 10 jaar of meer, maar vereist ook minimale infrastructuur. En hoewel dit type actieve RFID de standaard voor tolheffing is geworden, kan het ook werken voor andere oplossingen voor het lokaliseren van activa die geen lange leesafstanden of constante tracking vereisen.

Intelligente RFID

Intelligente RFID is ook een soort hybride die beaconing en transponerende actieve RFID combineert. In dit scenario zijn intelligente actieve RFID-tags ontworpen om met vastgestelde intervallen wakker te worden en hun omgeving te scannen op nabije vaste referentiepuntbakens, die ze gebruiken om hun locaties te berekenen (de "intelligente" functie). Vervolgens sturen de tags deze gegevens terug naar de lezer.

Deze intelligente actieve RFID-systemen zijn om een ​​aantal dwingende redenen aanzienlijk kosteneffectiever dan RFID-bakens. (Bij Link Labs waren we zelfs zo onder de indruk van deze voordelen dat we ons AirFinder realtime locatiesysteem hebben omgezet van bakens naar intelligente RFID om de kosten voor onze klanten te verlagen.)

Om te beginnen zijn deze systemen locatienauwkeuriger en minder belastend voor de infrastructuur, terwijl ze ook weinig tot geen IT-integratie vereisen. Evenzo zijn de enige gegevens die ze via de backend verzenden de locatie van activa en veranderingen in de toestand. Natuurlijk verlengt de verminderde gegevensbelasting de levensduur van de batterij van de tag aanzienlijk.

4) Een RFID-systeem zendt op drie basisfrequenties binnen het elektromagnetische spectrum:laag, hoog en ultrahoog.

Lage frequentie (LF) RFID

Deze RFID-systemen werken in een algemeen frequentiebereik tussen 30 en 300 KHz, met een leesbereik van maar liefst 10 centimeter.

Dat vertaalt zich in een bijzonder kort leesbereik, beperkte geheugenopslag en een lagere datatransmissiesnelheid dan die systemen met transmissies met een hogere frequentie. Aan de andere kant presteren LF RFID-tags echter beter rond metaal en/of vloeistoffen.

Tegen relatief lage gemiddelde kosten per tag - $ 0,75 tot $ 5,00 - wordt laagfrequente RFID voornamelijk gebruikt voor het volgen van dieren (denk aan uitgestrekte boerderijen) en toegangscontrole (zoals sleutelkaarten); hoewel het kan worden ingezet voor andere toepassingen die geen groter leesbereik vereisen.

Hoge frequentie (HF) RFID

Met een algemeen frequentiebereik tussen 3 en 30 MHz en een leesbereik van ongeveer 30 centimeter, lenen HF RFID-systemen zich goed voor elektronische ticketing en betalingsoverdracht, evenals voor andere soorten smartcards.

Zo wordt Near Field Communication (NFC)-technologie, gebaseerd op HF RFID, vaak gebruikt voor algemene toepassingen als hotelsleutelkaarten. Terzijde:we hebben meer geschreven over de verschillen tussen RFID en NFC voor de locatie van activa.

Bovendien gebruikt HF, net als LF, magnetische koppeling om te communiceren tussen RFID-tags en lezers. Dus door hierop te vertrouwen als hun stroombron, blijven HF-tags over het algemeen functioneren gedurende de levensduur van hun toepassing, tenzij ze door slijtage worden beschadigd.

En om ze nog aantrekkelijker te maken, zijn deze tags ook relatief goedkoop, ongeveer $ 0,35 tot $ 10,- per tag, en meestal klein van formaat.

Ultrahoge frequentie (UHF) RFID

UHF actieve RFID-systemen hebben een frequentiebereik tussen 400 MHz en 3 GHz, met veel hogere leesbereiken van 30 tot 100+ meter, samen met snellere gegevensoverdrachtsnelheden. Bovendien hebben ze vrij lage infrastructuurkosten en een grote geheugencapaciteit.

Even belangrijk is dat hun tags worden gevoed door interne batterijen en proactief bakens met vooraf bepaalde intervallen, die worden gedetecteerd door RFID-lezers en worden doorgegeven aan het hostsysteem voor verwerking.

Aan de andere kant kosten UHF RFID-tags meer tegen een gemiddelde prijs van $ 25 tot $ 50 per tag, en zijn ze behoorlijk gevoelig voor interferentie van metalen, vloeistoffen en elektromagnetische signalen - hoewel innovatief ontwerp sommige van deze problemen verzacht. Tegelijkertijd hebben deze tags, omdat ze op batterijen werken, een beperkte levensduur van drie tot vijf jaar.

Actieve UHF RFID-toepassingen worden vaak gebruikt voor het volgen van mobiele activa (bijv. vrachtcontainers, grote apparatuur en voertuigen), evenals activa zoals bouwgereedschappen en materialen die zijn opgeslagen in grote gebieden, zoals opstelplaatsen.

5) RFID-technologie heeft de afgelopen twee decennia een lange weg afgelegd in vorm, functie en toepassing.

Naarmate IoT-apparaten steeds alomtegenwoordiger worden, wordt actieve RFID-technologie steeds geavanceerder, met name met betrekking tot realtime tracking en tracing van activa. Door 24/7/365 zichtbaarheid van activa te behouden, verbeteren organisaties van alle soorten en maten niet alleen hun bedrijfsresultaten, ze redden ook levens, verminderen gevaarlijke gebeurtenissen en verminderen de aansprakelijkheid.

Dat gezegd hebbende, zijn er de afgelopen twee decennia meer dan een paar vorderingen gemaakt in actieve RFID-technologie, waaronder:

• Actieve RFID-tags die innovatieve sensortechnologieën bevatten voor het bewaken van omgevingsfactoren zoals temperatuur, vochtigheid en trillingen
• Steeds kleinere slimme RFID-tags die ook dunner en lichter zijn, met meer geheugen
• Minder dure RFID-lezers met hogere leessnelheden (1.000 tot 1.200 tags per seconde) en gevoeligheid, samen met meer connectiviteitsopties voor het overdragen van gegevens
• Een verscheidenheid aan gespecialiseerde antennes, met minder gewicht en minder volume
• Cloudgebaseerde applicaties en services voor het beheren van de gegevensstroom, waardoor oplossingen worden gecreëerd waarvoor weinig of geen IT-ondersteuning nodig is
• Realtime locatiesystemen die veel energiezuiniger en data-efficiënter zijn, met minder infrastructuurvereisten.

Natuurlijk wordt met al deze ontwikkelingen actieve RFID ingezet in innovatieve Bluetooth RTLS-oplossingen - zoals AirFinder - in meerdere industrieën om een ​​verscheidenheid aan waardevolle activa te beheren. Hier zijn een paar voorbeelden:

RTLS voor gezondheidszorg en noodbeheer

Ziekenhuizen gebruiken RTLS-oplossingen die gebruikmaken van een combinatie van actieve RFID-tags en BLE-sensorbakens om de patiëntenzorg sterk te verbeteren, door de locatie en toestand van medische behandelingsapparatuur bij te houden terwijl deze tussen kamers en verdiepingen beweegt.

En met de introductie van onze AirFinder SuperTag - die zowel binnen als buiten naadloos zicht biedt - kunnen we nu hetzelfde voordeel bieden voor mobiele veldhospitalen die de broodnodige medische noodhulp bieden in rampgebieden en tijdens grote epidemieën.

Veiligheid in de horeca

Gezien de noodzaak om horecamedewerkers te allen tijde veilig te houden in de faciliteiten waar ze werken, combineert AirFinder RFID-technologie met Bluetooth en echografie om lichtgewicht, gemakkelijk draagbare paniekknopsystemen voor hotels te produceren. Ze zijn ontworpen om in elke kamer te worden aangesloten op een eenvoudig plug-in-apparaat en sturen snel een noodsignaal dat de exacte locatie van de medewerker registreert.

Vracht volgen in transporthubs

Hoewel er veel gebruiksscenario's zijn voor RFID RTLS-oplossingen in transporthubs, zijn enkele van de meest populaire toepassingen het volgen van de locatie van een kritiek stuk vracht en het bewaken van grote hoeveelheden pallets die onderweg zijn. Evenzo kunnen deze oplossingen worden ingezet om de bewakingsketen te handhaven en ervoor te zorgen dat klimaatgevoelige activa niet worden verplaatst naar gebieden waar hoge temperaturen of vochtigheid ze kunnen beschadigen.

Activabeheer produceren

Net als de transportsector implementeren productieactiviteiten van alle soorten en maten actieve RFID RTLS met een grotere frequentie voor een willekeurig aantal kritieke functies.

Zeker, ze gebruiken deze oplossingen voor het beheer van productiemiddelen en het volgen van de realtime locatie van zowel apparatuur als werknemers in en door het gebouw. Hetzelfde geldt voor pallets die worden gebruikt voor de opslag van grondstoffen en andere roerende voorraden. Evenzo monitoren ze omgevingsfluctuaties in temperatuur en beweging die een impact kunnen hebben op dure apparatuur.

Laatste gedachten…

Als integraal onderdeel van IoT heeft actieve RFID-technologie RTLS-oplossingen beslist eenvoudiger, kosteneffectiever en betrouwbaarder gemaakt. Maar zoals u zich misschien kunt voorstellen, zullen deze systemen in de toekomst blijven verbeteren, aangezien de RFID-markt exponentieel groeit. Dus hoewel we hopen dat u nu een basiskennis hebt, aarzel niet om contact met ons op te nemen voor meer informatie over alles wat met RFID te maken heeft.