5 Fatos:Tecnologia RFID ativa e sistemas de localização em tempo real

Quando se trata de rastrear e monitorar ativos a qualquer hora, de qualquer lugar, a corrida é para implementar uma solução de posicionamento interno que incorpore a identificação de radiofrequência ativa (RFID) na tecnologia de sistema de localização em tempo real (RTLS).

Por quê? Porque o RFID ativo é realmente durável e confiável, com um alcance de leitura relativamente longo e capacidade de armazenamento de dados robusta. Além disso, é geralmente acessível e requer pouca ou nenhuma intervenção humana.

Simplificando, RFID é uma forma de comunicação sem fio que usa ondas de frequência de rádio de baixa potência para receber e transmitir dados. E embora existam dois tipos básicos - RFID passivo e ativo - focaremos nossa discussão principalmente no último, dada sua maior versatilidade para rastreamento de localização em tempo real.

Claro, antes de investir em qualquer tecnologia, é sempre uma boa ideia aprender mais sobre ela. Então, para você começar, compilamos uma lista de cinco fatos interessantes sobre RFID.

1) A tecnologia RFID possui uma história que remonta ao advento da tecnologia de radar durante a Segunda Guerra Mundial.

Embora o conceito de ondas de rádio tenha surgido em 1800 com a primeira teoria sobre energia eletromagnética, a tecnologia RFID entrou em cena pela primeira vez durante a Segunda Guerra Mundial com o uso de radar para alertar sobre aviões se aproximando a quilômetros de distância. Mas em sua forma inicial, essa tecnologia não tinha como identificar a quem esses aviões pertenciam.

Determinados a vencer esse desafio, os britânicos lançaram um projeto secreto de pesquisa e desenvolvimento que resultou na primeira identificação de amigo ou inimigo ativa (IFF) sistema. Muito parecido com a tecnologia RFID de hoje, ele usava transmissão de ondas de rádio para identificar aeronaves amigáveis ​​- uma invenção pioneira que ainda é usada por operações militares e civis de controle de tráfego aéreo.

Seguindo em frente, os anos 1950 e 60 viram mais do que alguns avanços nos sistemas de comunicação de radar e radiofrequência, incluindo pesquisas sobre o uso de energia de RF para identificar objetos remotamente. E em 1973, o inventor americano Mario Cardullo teria recebido a primeira patente nos EUA para uma etiqueta RFID ativa com memória regravável.

Mais ou menos na mesma época, os Laboratórios Nacionais de Los Alamos começaram a trabalhar em um sistema para rastrear com segurança o transporte de materiais nucleares - uma invenção que foi retrabalhada para rastrear gado, a pedido do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.

Esses desenvolvimentos pavimentaram o caminho para o emprego da tecnologia RFID ao longo das décadas de 1980 e 90 para realizar atividades remotas, como cobrança de pedágios e monitoramento de vagões.

Conforme a Internet das Coisas (IoT) começou a decolar no final dos anos 1990, o mesmo aconteceu com o uso generalizado de RFID ativo para sistemas de localização em tempo real, com mais de 1.000 patentes apresentadas até 2000. E de acordo com a Zion Market Research, O mercado de equipamentos RFID deve crescer, atingindo mais de US $ 25 bilhões em 2022.

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2) Embora os sistemas RFID ativos possam diferir em termos de tipos de dispositivos e complexidade, todos eles têm pelo menos três componentes de hardware:leitores, antenas e etiquetas.

A melhor maneira de entender como funciona um sistema RFID ativo é pensar em seus componentes de hardware dentro do contexto do corpo humano.

Leitores RFID ativos

O leitor - ou interrogador, como às vezes é chamado - é o cérebro da operação, na medida em que transmite e recebe ondas de rádio para se comunicar com uma etiqueta RFID ativa.

Ao fazer isso, ele normalmente usa uma ou mais antenas, junto com um aplicativo de software - comumente referido como middleware - que transfere informações do leitor para o sistema onde são processadas. Na maior parte, os leitores RFID vêm em um de dois fatores de forma distintos:fixo e móvel.

Como o nome indica, corrigido os leitores permanecem em um local, onde geralmente são montados em paredes, em portais ou em alguma outra estrutura adequada para a zona de leitura.

Como geralmente precisam de antenas externas para ler com precisão os tags ativos, eles incorporam portas externas para conectar uma ou mais antenas adicionais, dependendo da área de cobertura necessária.

Por outro lado, celular Os leitores RFID são dispositivos portáteis especialmente compactos, nos quais a antena é integrada ou conectada externamente. Conhecidos por sua flexibilidade, eles podem ser montados ou carregados em praticamente qualquer lugar, enquanto ainda se comunicam com um computador host ou dispositivo inteligente.

Tags RFID ativas

Tags operadas por bateria funcionam como o coração de qualquer sistema RFID ativo. Quando fixados em um objeto, eles transmitem continuamente seus próprios sinais - da mesma forma que o coração bombeia sangue pelo corpo para manter seus órgãos funcionando.

Dito isso, as tags ativas usam esses sinais para rastrear a localização do ativo em tempo real, enquanto registram informações em velocidades muito altas - é por isso que funcionam especialmente bem para monitorar ativos valiosos em movimento.

Na forma como estão agora, essas etiquetas vêm em uma variedade de tamanhos e formatos e normalmente têm uma vida útil da bateria de alguns anos. Eles também têm um longo alcance de leitura (mais de 300 pés); não requer linha de visão; e pode gerar dados além do simples posicionamento, como temperatura ambiente e umidade. Mas, por outro lado, o custo pode variar muito, de cerca de US $ 5 a US $ 20 por etiqueta.

Antenas RFID ativas

E, finalmente, as antenas RFID são análogas às artérias e veias do corpo que transportam sangue de e para o coração. Com isso em mente, eles são usados ​​para transmitir o sinal de interrogação do leitor para "acordar" a etiqueta, que então envia um sinal de identificação exclusivo de volta ao leitor por meio da antena.

As antenas vêm em diferentes tamanhos e designs, dependendo de uma variedade de fatores. Para começar, as condições ambientais (níveis de temperatura e / ou umidade) são fundamentais, assim como onde a antena será montada (interna ou externa). Da mesma forma, o alcance de leitura é importante. Por exemplo, ao aumentar o tamanho da antena, você pode aumentar o alcance de leitura.

3) Existem três tipos de RFID ativo:beaconing, transponding e inteligente.

O RFID ativo vem em três tipos distintos que, por sua vez, se prestam a diferentes casos de uso. Aqui estão os princípios básicos de cada tipo ...

Tecnologia de Beaconing

De longe, o tipo mais comum de beaconing RFID é um sistema relativamente simples, no qual etiquetas alimentadas por bateria sinalizam uma mensagem de identificação criptografada a uma velocidade de cerca de 100 milissegundos a cada cinco segundos.

Na maior parte, ele usa a tecnologia Bluetooth Low Energy (BLE), devido ao seu baixo custo e eficiência de energia - embora existam algumas tecnologias proprietárias no mercado que funcionam tão bem.

Conforme os custos vão, as etiquetas variam de preço de $ 5 (para balizamento básico) a $ 100 (para a variedade de serviço pesado), enquanto as despesas associadas à transmissão de dados variam, dependendo do estado do leitor. Os sistemas de RFID de balizamento são mais econômicos quando o leitor transmite dados apenas quando a etiqueta se move, o que diminui a quantidade de informação sendo transmitida.

Transponder

Os sistemas automatizados de cobrança de pedágio são um ótimo exemplo de transponder RFID ativo. Em essência, esses sistemas funcionam com um leitor passivo, uma antena e um transponder ativo alimentado por bateria ou etiqueta afixada ao veículo que não transmite, mas recebe sinais de rádio.

Assim, quando o carro para em uma via de coleta, o leitor passivo emite um sinal que “acorda” o transponder ativo, que então transmite um número de identificação de série exclusivo para um computador centralizado onde é armazenado para registrar o pagamento.

Essa funcionalidade híbrida não apenas estende a vida útil da bateria para cerca de 10 anos ou mais, mas também requer uma infraestrutura mínima. E embora este tipo de RFID ativo tenha se tornado o padrão de cobrança de pedágio, ele também pode funcionar para outras soluções de localização de ativos que não requerem longos intervalos de leitura ou rastreamento constante.

RFID inteligente

RFID inteligente também é um tipo híbrido que combina beaconing e transponding RFID ativo. Nesse cenário, as etiquetas RFID ativas inteligentes são projetadas para despertar em intervalos estabelecidos, examinando seu ambiente em busca de balizas de ponto de referência fixo próximo, que usam para calcular suas localizações (a função “inteligente”). Em seguida, as tags enviam esses dados de volta ao leitor.

Esses sistemas RFID ativos inteligentes são significativamente mais econômicos do que RFID beacon por alguns motivos convincentes. (Na verdade, no Link Labs, ficamos tão impressionados com esses benefícios que convertemos nosso sistema de localização em tempo real AirFinder de beacon para RFID inteligente como uma forma de reduzir o custo para nossos clientes.)

Para começar, esses sistemas são mais precisos em termos de localização e têm menos infraestrutura, embora também exijam pouca ou nenhuma integração de TI. Da mesma forma, os únicos dados que eles transmitem por meio do back-end são a localização do ativo e as alterações de condição. Naturalmente, a redução da carga de dados aumenta muito a vida útil da bateria da tag.

4) Um sistema RFID transmite em três frequências básicas dentro do espectro eletromagnético:baixa, alta e ultra-alta.

RFID de baixa frequência (LF)

Esses sistemas RFID operam em uma faixa de frequência geral entre 30 e 300 KHz, com uma faixa de leitura de até 10 centímetros.

Isso se traduz em um alcance de leitura particularmente curto, armazenamento de memória limitado e uma taxa de transmissão de dados mais lenta do que aqueles sistemas com transmissões de frequência mais alta. Por outro lado, no entanto, as etiquetas LF RFID têm melhor desempenho em metal e / ou líquidos.

A um custo médio relativamente baixo por etiqueta - US $ 0,75 a US $ 5,00 - o RFID de baixa frequência é usado principalmente para rastreamento de animais (pense em fazendas extensas) e controle de acesso (como cartões-chave); embora possa ser implantado para outros aplicativos que não requerem um maior alcance de leitura.

RFID de alta frequência (HF)

Com uma faixa de frequência geral entre 3 e 30 MHz e uma faixa de leitura de cerca de 30 centímetros, os sistemas RFID HF se prestam bem à emissão de bilhetes eletrônicos e transferência de pagamentos, bem como outros tipos de cartões inteligentes.

Por exemplo, a tecnologia Near Field Communication (NFC), baseada em HF RFID, é freqüentemente usada para aplicações comuns como cartões-chave de hotéis. Como observação lateral, escrevemos mais sobre as diferenças entre RFID e NFC para localização de ativos.

Além do mais, como o LF, o HF usa acoplamento magnético para se comunicar entre as etiquetas RFID e os leitores. Portanto, contando com isso como sua fonte de alimentação, as tags de HF geralmente continuam funcionando durante a vida útil de sua aplicação, a menos que sejam danificadas pelo uso e desgaste.

E para torná-las ainda mais atraentes, essas tags também são relativamente baratas, em torno de US $ 0,35 a US $ 10,00 por tag, e geralmente de tamanho pequeno.

RFID de frequência ultra-alta (UHF)

Os sistemas RFID UHF ativos têm uma faixa de frequência entre 400 MHz e 3 GHz, com faixas de leitura muito mais altas de 30 a 100+ metros, junto com taxas de transferência de dados mais rápidas. Além disso, eles têm um custo de infraestrutura bastante baixo e uma grande capacidade de memória.

Tão importante quanto, suas etiquetas são alimentadas por baterias internas e sinalizam proativamente em intervalos predeterminados, que são detectados por leitores RFID e repassados ​​ao sistema host para processamento.

No lado negativo, entretanto, as etiquetas RFID UHF custam mais a um preço médio de US $ 25 a US $ 50 por etiqueta e são muito sensíveis à interferência de metais, líquidos e sinais eletromagnéticos - embora o design inovador esteja mitigando alguns desses problemas. Ao mesmo tempo, por serem alimentados por bateria, essas tags têm uma vida útil limitada de três a cinco anos.

Os aplicativos RFID UHF ativos são comumente usados ​​para rastrear ativos móveis (por exemplo, contêineres de carga, grandes equipamentos e veículos), bem como ativos como ferramentas de construção e materiais que são armazenados em grandes áreas, como pátios de depósito.

5) A tecnologia RFID percorreu um longo caminho nas últimas duas décadas em forma, função e aplicação.

À medida que os dispositivos IoT se tornam cada vez mais onipresentes, a tecnologia RFID ativa está se tornando cada vez mais sofisticada, especialmente com respeito ao rastreamento e rastreamento de ativos em tempo real. Na verdade, ao manter a visibilidade dos ativos 24/7/365, organizações de todos os tipos e tamanhos não estão apenas melhorando seus resultados financeiros, mas também salvando vidas, mitigando eventos perigosos e reduzindo passivos.

Dito isso, houve mais do que alguns avanços na tecnologia RFID ativa nas últimas duas décadas, incluindo:

• Etiquetas RFID ativas que incorporam tecnologias de sensor inovadoras para monitorar fatores ambientais como temperatura, umidade e vibração
• Etiquetas RFID inteligentes cada vez menores que também são mais finas e leves, com mais memória
• Leitores RFID menos caros com taxas de leitura aumentadas (1.000 a 1.200 tags por segundo) e sensibilidade, junto com mais opções de conectividade para transferência de dados
• Uma variedade de antenas especializadas, com menos peso e volume
• Aplicativos e serviços baseados em nuvem para gerenciar o fluxo de dados, criando assim soluções que requerem pouco ou nenhum suporte de TI
• Sistemas de localização em tempo real que são muito mais eficientes em termos de energia e dados, com menos requisitos de infraestrutura.

É claro que, com todos esses avanços, o RFID ativo está sendo implantado em soluções Bluetooth RTLS inovadoras - como o AirFinder - em vários setores para gerenciar uma variedade de ativos valiosos. Aqui estão alguns exemplos:

RTLS para Saúde e Gerenciamento de Emergências

Os hospitais estão usando soluções RTLS que aproveitam uma combinação de etiquetas RFID ativas e beacons de sensores BLE para melhorar muito o atendimento ao paciente, acompanhando a localização e a condição do equipamento de tratamento médico conforme ele se move entre quartos e andares.

E com a introdução de nosso AirFinder SuperTag - que fornece visibilidade perfeita tanto interna quanto externamente - podemos agora oferecer o mesmo benefício para hospitais de campo móveis que fornecem suporte médico de emergência muito necessário em zonas de desastre e durante grandes epidemias.

Segurança da indústria hoteleira

Dada a necessidade de manter os funcionários de hospitalidade seguros em todos os momentos dentro das instalações onde trabalham, o AirFinder combina a tecnologia RFID com Bluetooth e ultrassom para produzir sistemas de botão de pânico para hotéis leves e fáceis de usar. Projetados para funcionar com um dispositivo plug-in simples em cada sala, eles enviam rapidamente um sinal de socorro, que registra a localização exata do funcionário.

Rastreamento de carga em centros de transporte

Embora existam muitos casos de uso para soluções RFID RTLS em centros de transporte, alguns dos mais populares envolvem o rastreamento da localização de uma peça crítica de carga, bem como o monitoramento de grandes lotes de paletes em movimento. Da mesma forma, essas soluções podem ser implantadas para manter a cadeia de custódia, bem como garantir que ativos sensíveis ao clima não sejam movidos para áreas onde altas temperaturas ou umidade podem danificá-los.

Gerenciamento de ativos de manufatura

Como a indústria de transporte, as operações de manufatura de todos os tipos e tamanhos estão implementando RFID RTLS ativo com maior frequência para qualquer número de funções críticas.

Para ter certeza, eles estão empregando essas soluções para gerenciamento de ativos de manufatura e rastreando a localização em tempo real de equipamentos e funcionários dentro e através do edifício. O mesmo vale para paletes usados ​​para armazenar matérias-primas e outros estoques móveis. Da mesma forma, eles estão monitorando as flutuações ambientais de temperatura e movimento que podem ter um impacto em equipamentos caros.

Considerações finais…

Como um componente integral da IoT, a tecnologia RFID ativa definitivamente tornou as soluções RTLS mais fáceis, econômicas e mais confiáveis. Mas, como você pode imaginar, esses sistemas continuarão a melhorar no futuro, pois o mercado de RFID está crescendo a uma taxa exponencial. Portanto, embora esperemos que agora você tenha um entendimento básico, não hesite em nos contatar para obter mais informações sobre RFID.