ثلاث دقائق ستجعلك تفهم تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID).

تشير تقنية RFID في الواقع إلى تقنية الترددات الراديوية. وتعتمد هذه التقنية بشكل أساسي على مبدأ المجال المغناطيسي أو الكهرومغناطيسي لتحقيق اتصال ثنائي الاتجاه بين الأجهزة عبر الترددات الراديوية، مما يتيح تبادل البيانات. وتتمثل أبرز ميزات هذه التقنية في إمكانية التواصل بين الأجهزة دون تلامس. ومن بين التطبيقات النموذجية لتقنية RFID: معلومات RFID، وأنظمة الدفع الإلكتروني، والخدمات اللوجستية، والمكتبات. وتشمل نطاقات ترددات الموجات الراديوية الشائعة الاستخدام في تقنية RFID: التردد المنخفض، والتردد العالي، والتردد فائق العلو، ونطاقات ترددات الميكروويف. يتكون نظام RFID بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: القارئ، والملصق الإلكتروني، ونظام إدارة البيانات.

قارئ RFID: يُعرف أيضًا باسم قارئ، ويُستخدم بشكل أساسي لقراءة المعلومات الموجودة في البطاقة الإلكترونية، أو لكتابة المعلومات المطلوبة للبطاقة فيها. وبحسب الاستخدام، تُقسم القراء إلى قارئات للقراءة فقط وقارئات للقراءة والكتابة، وهي بمثابة مركز التحكم في المعلومات ومعالجتها في نظام RFID. عند تشغيل نظام RFID، يُرسل القارئ طاقة ترددات لاسلكية في منطقة محددة لتكوين مجال كهرومغناطيسي، ويعتمد حجم هذه المنطقة على قوة الإرسال. يتم تنشيط البطاقات الموجودة في منطقة تغطية القارئ، فترسل البيانات المخزنة فيها، أو تُعدّلها وفقًا لتعليمات القارئ، كما يمكنها التواصل مع شبكة الحاسوب عبر واجهة خاصة.

علامة RFID: تُستخدم البطاقة الإلكترونية بشكل أساسي لتخزين بيانات معينة. وفي الوقت نفسه، تستقبل الإشارة من قارئ البطاقات وترسل البيانات المطلوبة إليه. وعادةً ما تُثبّت البطاقة الإلكترونية على المنتج.

نظام إدارة البيانات: تتمثل المهمة الرئيسية في معالجة بيانات العلامات الإلكترونية المرسلة من جهاز القراءة لتحليلها، وفي الوقت نفسه إنجاز الوظائف المطلوبة من المستخدم. على سبيل المثال، مخطط سير النظام التالي:

كيف تعمل أنظمة تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID)

عندما يكون جهاز تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) ضمن نطاق قارئ البطاقات، يُصدر القارئ طاقة موجات راديوية بتردد محدد، ويستقبل الجهاز إشارة التردد الراديوي المرسلة من القارئ، مُولِّدًا تيارًا كهربائيًا. باستخدام الطاقة المُولَّدة من هذا التيار، يُرسل الجهاز المعلومات المُخزَّنة في شريحته. تُعرف هذه الأجهزة عادةً بالأجهزة السلبية، بينما تُرسل الأجهزة النشطة إشارة بتردد معين إلى القارئ، وتُعرف هذه الأجهزة بالأجهزة النشطة. بعد أن يستقبل القارئ المعلومات المُسترجعة من الجهاز، يقوم بفك تشفيرها، ثم يُرسلها إلى برنامج التطبيق أو نظام إدارة البيانات المُناسب لمعالجتها.

تصنيف RFID

يمكن تقسيم تقنية RFID إلى ثلاث فئات وفقًا لطريقة تزويد الطاقة لعلاماتها، وهي RFID السلبي، وRFID النشط، وRFID شبه النشط.

1. تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو السلبية

يستمد نظام تحديد الهوية بموجات الراديو السلبية (RFID) طاقته من خلال ملف الحث الكهرومغناطيسي، حيث يزود نفسه بالطاقة لفترة وجيزة لإتمام عملية تبادل المعلومات. يتميز هذا النظام ببساطة تركيبه، وانخفاض تكلفته، وقلة أعطاله، وطول عمره الافتراضي. مع ذلك، فإن مسافة التعرف الفعالة لنظام RFID السلبي قصيرة عادةً، ويُستخدم بشكل عام للتعرف عن قرب. يعمل نظام RFID السلبي بشكل أساسي في نطاق الترددات المنخفضة مثل 125 كيلوهرتز و13.56 ميجاهرتز. تشمل التطبيقات الشائعة لأنظمة RFID السلبية: بطاقات الحافلات، وبطاقات الهوية من الجيل الثاني، وبطاقات وجبات الطعام في المقاصف.

2. تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو النشطة

بدأ البحث والتطوير لأنظمة تحديد الهوية بموجات الراديو النشطة (RFID) متأخرًا، لكنها طُبقت في مجالات متنوعة. على سبيل المثال، تستخدم شركة ETC نظام RFID نشطًا. يعمل هذا النظام إما بمصدر طاقة خارجي أو ببطارية داخلية، ويرسل إشارات بشكل مستمر إلى القارئ، مما يتيح له مدى إرسال أطول وسرعة نقل بيانات أعلى. تستطيع بطاقات RFID النشطة إنشاء اتصال بيانات مع القارئ ضمن نطاق 100 متر، وبمعدل قراءة يصل إلى 1700 مرة في الثانية. يعمل نظام RFID النشط بشكل أساسي في نطاقات الترددات العالية جدًا ونطاقات ترددات الميكروويف مثل 900 ميجاهرتز و2.45 جيجاهرتز و5.8 جيجاهرتز، ويتميز بقدرته على تحديد عدة بطاقات في الوقت نفسه. هذه الخصائص تجعل أنظمة RFID النشطة شائعة الاستخدام في تطبيقات RFID واسعة النطاق وعالية الأداء.

3. تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو شبه النشطة

نظرًا لأن مسافة التعرف الفعالة لأنظمة RFID السلبية قصيرة، بينما مسافة التعرف الفعالة لأنظمة RFID النشطة طويلة بما يكفي، إلا أنها تتطلب مصدر طاقة خارجيًا أو بطارية داخلية، كما أنها كبيرة الحجم، فقد تم تطوير أنظمة RFID شبه النشطة لحل هذه المعضلة. تُعرف تقنية RFID شبه النشطة أيضًا بتقنية التنشيط بتردد منخفض. في الظروف العادية، تكون علامات RFID شبه النشطة في حالة خمول، حيث يتم تزويد الجزء المسؤول عن تخزين البيانات بالطاقة فقط، مما يقلل استهلاك الطاقة ويضمن استمرارها لفترة طويلة. عند دخول العلامة نطاق قارئ RFID، يقوم القارئ أولًا بتنشيطها بدقة ضمن نطاق ضيق باستخدام إشارة منخفضة التردد (125 كيلوهرتز) لتفعيلها، ثم ينقل المعلومات إليها عبر موجات الميكروويف بتردد 2.4 جيجاهرتز. أي أنه يتم وضع عدة قارئات منخفضة التردد في مواقع مختلفة لتنشيط منتجات RFID شبه النشطة، مما يتيح تحديد الموقع وجمع البيانات ونقلها.

لتحقيق إدارة الأصول باستخدام تقنية RFID، يُمكن استخدام تقنية NB-IoT أو Lora لنقل البيانات التي يجمعها قارئ RFID إلى محطة Lora الأساسية في الوقت الفعلي، ثم تحميلها إلى النظام الخلفي. حاليًا، تُجري بعض الشركات تجارب على استخدام RFID للتعرف على الهوية، بينما تُستخدم تقنية NB-IoT أو Lora لنقل البيانات. في حال تطوير النظام داخليًا، يتطلب الأمر ربط الأجهزة والبيانات، ثم تطوير النظام الخلفي. تتوفر حلول أجهزة متطورة في السوق، ولكن يجب تطوير البرمجيات الخلفية داخليًا. عادةً ما تُوفر شركات الأجهزة حزم تطوير البرمجيات (SDKs). تُستخدم تقنية RFID على نطاق واسع في جميع جوانب الحياة الاجتماعية، بما في ذلك الخدمات اللوجستية، وتجارة التجزئة، والتصنيع، وصناعة الملابس، والعلاج الطبي، والتعرف على الهوية، ومكافحة التزييف، وإدارة الأصول، والنقل، والأغذية، والسيارات، والقطاع العسكري، والمدفوعات المالية، وغيرها. تُعد تقنية RFID اتجاهًا واعدًا للتطوير.