Seminarski rad

Seminarski rad

SAOBRAAJNI FAKULTETU TRAVNIKU

RFID - TEHNOLOGIJASEMINARSKI RAD

Predmet: Inteligentni transportni sistemi

Mentor: Student:

Travnik, 2015.

SADRAJ

1.UVOD32.RFID TEHNOLOGIJA42.1. Opis RFID sustava52.2.RFID tehnologije u intermodalnom transportu mogunosti - prijedlozi62.3.Komunikacija izmeu itaa i transpondera82.4.Testiranje RFID-A u stvarnim uvjetima rada93.FUNKCIONIRANJE RFID SISTEMA103.1.Anti - Collision104.FREKVENCIJE RFID UREAJA134.1.Aktivni transponderi, semi-pasivni i pasivni transponderi144.2.Zapisivanje i itanje na tag/transponder145.EAS (ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE)156.PREDNOSTI I NEDOSTACI RFID TEHNOLOGIJE167.BUDUNOST RFID TEHNOLOGIJE178.ZAKLJUAK18POPIS LITERATURE19POPIS SLIKA20POPIS TABELA20

1. UVOD

Inteligentni transportni sistemi u saobraaju sve se vie nastoje uvesti u veinu razvijenih zemalja da bi se u konanici olakalo odvijanje saobraaja te naravno poboljala sigurnost odvijanja saobraaja. Naime, veina razvijenijih zemalja ve je uvelike uhodana sa koritenjem ITS-a, i to ne samo u saobraaju. ITS je novija tehnologija koja se koristi u raznim grana i aspektima kako bi unaprijedila i ubrzala razne sloene procese.Bar kod je danas jo uvijek najzastupljenija tehnologija za oznaavanje artikala koja omoguuje jednoznanu identifikaciju artikala i ubrzava njihov protok od proizvoaa do krajnjeg kupca. Ta tehnologija ima samo jednu ozbiljnu manu, a to je da je potrebno doi u neposrednu blizinu proizvoda kako bismo mogli bar kod oitati itaem. Za dananji nain poslovanja koji tei to veoj mobilnosti i to brem protoku proizvoda i usluga to je ozbiljan nedostatak. Zbog toga se razvijaju razne tehnologije koje tee uklanjanju toga nedostatka i ubrzanju procesa. Radiofrekvencijska identifikacija (RFID) jedna je od tehnologija budunosti za koju se smatra da e u sljedeem desetljeu postepeno istisnuti bar kod, koji je u prethodnih dvadesetak godina dominantna tehnologija na ovom podruju.Radiofrekventna identifikacija ili Radio Frequency Identifikation- RFID je tehnologija koja koristi tehniku fekvencijskih radiovalova za razmjenjivanje podataka izmeu itaa (reader) i ureaja koji se zove transmitter (tag)/transponder. Tag sadri silikonski mikroip i antenu. Antena odailje radiovalove te na taj nain alje podatke s mikroipa koji se putem itaa unose u raunalo. Transponder se nalazi na proizvodnoj ambalai i sadri jedinstveni serijski broj. RFID tehnologija se preteno koristi za identifikaciju ambalairanih proizvoda koje treba transportirati, skladititi ili periodino popisivati i predstavlja vrstu elektronske pametne ambalae(smart packaging).

2. RFID TEHNOLOGIJA

Radiofrekvencijska identifikacija (RFID) zamiljena je kao jednostavna zamjena bar kodova gdje bi se identifikacija proizvoda vrila beinim putem, preko radio valova. Koritenjem takvog sustava uklanjaju se odreena ogranienja koja postoje kod koritenja bar kodova kao to su npr. potreba za izravnom vidljivou koda od strane itaa, mala udaljenost na kojoj se moe oitavati, problemi s istroenou ili oteenjima naljepnica s oznakama bar kodova, sporost kod oitavanja vee koliine proizvoda i sl.Poveani udio robe koji se dnevno transportira intermodalnim saobraajem u zadnjih se deset godina udvostruio. Primjeuje se da su dananje luke, eljeznike postaje, kamionski terminali, prihvatnih kapaciteta, ili sredstva prijevoza raznih grana, dosegle svoj maksimum ili e ga uskoro dosegnuti na dananjem stupnju razvoja, te se glavni odgovor u ubrzanju protoka robe nalazi u optimizaciji rada pri manipulaciji s teretom. Kao rjeenje tog problema nudi se RFID (eng. Radio-frequency Identification ) tehnologija identifikacije tereta.RFID tehnologija predstavlja metodu automatske identifikacije koja omoguuje daljinski prijenos podataka putem radiovalova.RFID sustav ine tri osnovne komponente: RFID transponder; RFID ita i Middleware.

Slika 1. RFID sustav

Tabela 1. RFID frekvencijeFrekvencija

Karakteristike sustavaPrimjeri primjene

Low (LF)100500 KHz(uglavnom 125134 KHzKratki domet itanja (to 45cm)Mala brzina itanjaUglavnom jeftinije izvedbeMogunost itanja krozKontrola pristupaIdentifikacija ivotinjaPraenje pivskih bavicaKontrola invetaraProtuprovalni sistemautomobila

High (HF)(uglavnom 13.56 MHz13.56 MHz frekvencijaprihvaena u cijelom svijetuKratki te srednji dometitanja (90304 cm)Srednja brzina itanjaMoe itati kroz tekuinu

Kontrola pristupaPametne karticeElektronini nadzor artikalaKontrola knjiga u knjiniciPraenje paleta i kontenjeraPracenje prtljaga u zracnom prometu

Ultra High (UHF)4001,000 MHz(uglavnom 850950 MHz)Veliki domet itanja (304914 cm)Velika brzina itanjaTekoe itanja kroztekuinuNe radi dobro u vlanomokruenju

Upravljanje predmetimaMenadment lanca opskrbe

Microwave2.46.0 GHz(uglavnom 2.45 or 5.8 GHz)Srednji domet itanja (304+cm)Sline karakteristike kaoUHF tag, ali s brimPraenje vlakova iautomobila

2.1. Opis RFID sustava

Osnovni segmenti RFID sustava su RFID oznaka (tag), RFID ita i raunalo. RFID tag je nositelj podataka o proizvodu, poput bar koda. Sastoji se od memorijskog ipa i odailjaa koji komunicira s RFID itaem.

Slika 2. Princip rada RFID sistemaRFID tagovi mogu biti aktivni i pasivni. Pasivni tagovi energiju crpe iz elektromagnetskog polja koje emitira RFID ita. Aktivni tagovi su skuplji i koriste se rijetko, uglavnom za prijenose na veim udaljenostima. Oni imaju vlastiti izvor napajanja.RFID ita sastoji se od antene i upravljakog ureaja. Antena razmjenjuje podatke sa RFID tagovima, a upravljaki ureaj obrauje podatke i komunicira sa raunalom. Raunalo inicira proces i daje nalog itau da emitira radio signal. Antena RFID itaa emitira radio signale koji aktiviraju RFID tag. Ovisno o primljenom signalu, RFID tag alje podatke prema itau ili prima podatke od itaa i zapisuje ih u svoju memoriju.

2.2.RFID tehnologije u intermodalnom transportu mogunosti - prijedlozi

Intermodalna transportna jedinica sadrava jedinstveni identifikacijski broj. Runo pisani brojevi, kao i njihova kontrola tijekom transportnog puta, podloni su grekama. Transpondersadri jedinstveni identifikacijski broj zvanEPC (eng. Electronic Product Code), koji govori o bitnim informacijama za proizvoaa, ili drugih zainteresiranih za lokaciju dobara ili opreme koja se transportira.

Slika 3. Primjer EPC kodaImplemetacijom aktivnih transpondera sa senzorima te GPS- om, omoguava se trenutno nadgledanje kljunih informacija pri transportu: pozicija; temperatura; kemijska sredstva; pritisak zraka; zvuk; pokret i dr.

Osnovni trokovi pri implementiranju RFID tehnologije Pri implementaciji RFID tehnologije javlja se pitanje isplativosti. Naime, cijene komponenata su sljedee: Pasivni transponder od 20 do 40 centi (ovisno o frekvenciji, anteni, veliini memorije, pakiranju i sl.); Aktivni transponder od 10 do 50 USD (ovisno o vrsti pakiranja, ipa i baterije); RFID itai od 500 do 3000 USD (ovisno o mogunostima koje prua); RFID Middleware ovisno o aplikaciji.

Arhitektura RFID tehnologije u intermodalnom transportuU implemetaciji navedene tehnologije izvodi se arhitektura koja omoguava automatski upload podataka o tome gdje se kontejner nalazi te u kakvom je stanju. Odgovarajua implemetacija RFID sustava u intermodalnom transportu, odnosno praenju kontejnera, omoguava veu konkurentnost kompanije koja ga implementira.

Slika 4. Prijedlog arhitekrure implementirane RFID tehnologijeu intermodalnom transportu

2.3.Komunikacija izmeu itaa i transpondera

Ukljuivanjem itaa on poinje emitirati signal odreene frekvencije. Odgovarajui transponder u frekvencijskom polju itaa detektira signal, koristi dobivenu energiju da bi probudio mikroip i proslijedio dobivenu energiju. Kada je transponder dekodirao signal kao valjan, odgovara itau te inicira svoju prisutnost utjeui na itako polje.

Slika 5. Princip izmjene radio frekventih valova izmeu itaa i transpondera

2.4.Testiranje RFID-A u stvarnim uvjetima rada

Jedna od prvih kompanija na svijetu koja je uvela i testirala RFID tehnologiju pri intermodalnom transportu je brodarska kua Horizon Lines u rujnu 2006.godine to je rezultiralo time da je odabrana za top 100 logistikih IT posluitelja.Upravo zbog ulaganja u istraivanje i razvoj na podruju intermodalnog transporta, te nastojanju unaprjeenja RFID tehnologije, kompanija Horizon Lines uspjela je znatno smanjiti ukupne trokove poslovanja, a osobito one pri obraivanju podataka transporta.

3. FUNKCIONIRANJE RFID SISTEMA

Transponder se aktivira kada prolazi kroz radio frekventno podruje koje je generirano uz pomo antene i itaa. Tranponder zatim odailje programirani odgovor u obliku traenih informacija. Antena koja je povezana sa itaem i koja stvara radio frekvencijsko polje detektira odgovor. ita zatim alje u raunalo podatke koje sadri mikroip.

Slika 6. RFID princip

3.1.Anti - Collision

Postoji jo jedna veoma bitna znaajka RFID sistema a to je Anti-Collision sustav (sustav protiv sudaranja, ineterferencije) podataka ime se omoguava oitavanje skupine tagova u jednom itakom polju sprijeavajui mijeanje radiovalova jednoga s drugim. Takoer se sprjeava oitavanje istih tagova vie puta. Kada je tag selektiran, ita je u mogunosti izvesti niz operacija kao to je itanje serijskog broja ili u sluaju read/write taga zapisati jo podataka. Nakon zavretka komunikacije s tagom, ita ga moe ili ukloniti s liste ili ga staviti na stand-by na neko vrijeme. Proces se nastavlja odvijati pod anti-collision algoritmom sve dok svi tagovi ne budu selektirani i provjereni. Ova znaajka nije omoguena na svim RFID tagovima ali je veoma bitna ako se misli koristiti za svakodnevnu inventuru, utovar, otpremanje na razliite destinacije gdje se u isto vrijeme vri oitavanje vie razliitih tagova odjednom. Antena je putem radio-frekvencijskih valova vezana za odailja signala koji se naziva ita. Kada se ita primakne frekvencijskom podruju antene, on postaje aktivan te alje podatke anteni koji su programirani, uneseni u njegovu memoriju. Zatim ita prima signal antene, dekodira signal, te alje informaciju u raunalo. Kod nekih sistema jedna antena prima i odailje signale dok u drugim jedna odailje a druga antena prima signale.

Slika 7. RFID transponder / antena, mikroip

ita ili interogator ima zadatak komunicirati sa transponderima te prenositi podatke dalje do raunala. itai se meusobno se razlikuju po kompleksnosti ovisno o tipu transpondera s kojima trebaju komunicirati i o funkcijama koje moraju zadovoljiti. Funkcije itaa mogu biti i provjera i ispravljanje greaka.Kad je signal transpondera primljen i dekodiran, prema Command Response (naredba-odgovor) protokolu, ita e na ponovljeno slanje signala odgovoriti instrukcijom transponderu da prestane emitirati. Obiljeja itaa su: radna frekvencija (HF ili UF), podrka za razne protokole tagova (ISO, EPC), razliite regulative svjetskih regija, mogunost umreavanja vie itaa, mogunost upravljanja viestrukim antenama itd.

Slika 8. RFID ita / interogator

Antene itaa su najkompliciraniji dio RFID-a kada je u pitanju dizajniranje antene. Za krai frekvencijski domet (manje od 10 cm) antene su integrirane u itau a za dui domet npr. od 3 do 5 m, antene su uglavnom eksterne te su vezane na nekoj udaljenosti za ita. Antene itaa mogu raditi kontinuirano ili na zahtjev. Kontinuirano e raditi u sluaju kada su tagirani proizvodi prisutni svakodnevno ili kad viestruki transponderi prolaze kroz detekcijsko podruje. Na zahtjev e raditi kada je potrebno, npr. kada neki senzori to zahtijevaju te se mogu aktivirati optiki, pritiskom ili nekom drugom vrstom neposrednih senzora.

4. FREKVENCIJE RFID UREAJA

Postoje niskofrekventni (LF) RFID ureaji koji rade na frekvenciji ispod 300Hz, 125-134 khz, domet oitanja manje od 0.5m, visokofrekventni (HF) 13,56 MHz, oitanje 1m, te ultra visokofrekventni (UHF) oitavaju iznad 300MHz, 850-950 MHz, i 2,45GHz, oitanje od 4 do 5 m. U praksi koritenje ureaja razliitih frekvencija znai mogunost oitavanja na veoj ili manjoj udaljenosti. Niskofrekventni (LF) ureaji relativno sporo prenose podatke i esto nisu u mogunosti oitati vie tagova odjednom. Primjenjuju se uglavnom kod obiljeavanja kunih ljubimaca, imobilizacije vozila, kontrolu pristupa. Transponderi niske frekvencije troe manje energije i imaju veu sposobnost emitiranja signala kroz razne materijale, na malim udaljenostima. Viskofrekventni (HF) ureaji se najvie i najee upotrebljavaju, jeftiniji su od niskofrekventnih. Koriste se kod kontrole pristupa, kontrole prtljage, plaanja, knjinicama, transportu, itd. UHF transponderi (ultra visoke frekvencije) imaju vei domet i bri protok podataka, uz veu potronju energije i slabiju transmisiju kroz materijale. Zbog tih svojstava, pogodniji su za skeniranje transportnih pakiranja na ulazu ili izlazu iz skladita. Kod UHF transpondera ne smije biti prepreke izmeu itaa i transpondera. Vea frekvencija znai bri prijenos podataka to je izrazito bitno kod prelaenja transpondera velikom brzinom kroz oitavaku zonu.Svaka drava upravlja frekvencijskim podrujima u skladu s regulativom triju postojeih podruja: Europa i Afrika predstavljaju Regiju 1, Sjeverna i Juna Amerika Regiju 2, a Australija i Azija Regiju 3. Postoji inicijativa za postizanje odreenog stupnja slaganja u pogledu koritenja frekvencijskih podruja do 2010. godine ali ih je trenutno za primjenu RFID tehnologije vrlo malo dostupno na globalnoj razini.

Slika 9. Savitljivi tag u obliku naljepnice Slika 10. Transponderi razliitih frekvencija

4.1.Aktivni transponderi, semi-pasivni i pasivni transponderi

Aktivni transponderi se napajaju putem interne baterije, a pasivni putem indukcije. Aktivni transponderi mogu odailjati na prilino velike udaljenosti ak do nekoliko kilometara. Pasivni tagovi se napajaju putem itaa koji odailje radio signal male snage putem vlastite antene. Transponder zatim prima signal putem svoje antene te napaja mikroip koristei energiju koju primi i nakratko se povezuje sa itaem radi vjerodostojnosti i izmjene podataka. Kod pasivnih je vijek trajanja gotovo neogranien dok je za radni vijek aktivnih dogovorno trajanje baterije. Semi-pasivni transponder ima bateriju kojom napaja ip, ali za komunikaciju koristi energiju itaa.

4.2.Zapisivanje i itanje na tag/transponder

Read only klasa O je najjednostavniji oblik RFID-a gdje se podaci kao to je serijski broj proizvoda zapisuju te se ne mogu vie aurirati ve se mogu samo itati. Write once, read only (WORM) - klasa 1 je oblik RFID-a kod kojega se tagovi proizvode bez ikakvih podataka te je korisnik u mogunosti unijeti podatke samo jednom ime tag postaje Read only dokument, znai takoer samo za itanje. Read / Write je napredniji oblik RFID-a koji ima mogunost da korisnik po potrebi mijenja koliko god puta eli sadraj samoga zapisa.5. EAS (ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE)

Neki RFID tagovi ne sadre nikakve posebne informacije ve slue kako bi se razni proizvodi osigurali od krae. Oni zapravo i nisu RFID jer uistinu zapravo samo sadre dijeli informacije te se nazivaju EAS (Electronic Article Surveillance). EAS tagovi nemaju jedinstveni serijski broj ve samo prikazuju prisutnost kada prolaze kroz signalno frekvencijsko polje.

Slika 11. RFID tagovi na lijekovima

Slika 12. Tag sa mikroipom na bolnikoj narukvici

Slika 13. RFID oznake za prtljagu

6. PREDNOSTI I NEDOSTACI RFID TEHNOLOGIJE

RFID tehnologija ima neke velike prednosti ali i nedostatke u odnosu na bar kod. Proizvodi oznaeni RFID tagovima mogu se oitavati i u sluajevima kada nisu izravno dostupni itau. ita podatke moe oitavati sa udaljenosti ak i do 10 metara. Brzina oitavanja vrlo je velika, tako da se u jednoj sekundi moe oitati vie stotina tagova. Za razliku od bar kodova koji se vrlo lako mogu otetiti i time izgubiti informaciju, RFID tagovi su vrlo otporni na fizika oteenja. U RFID tagove odgovarajue vrste mogu se naknadno zapisivati informacije (npr. da je odreeni komad proizvoda rezerviran ili ve plaen, informacije o uvjetima garancije i sl.).Za razliku od tehnologije bar koda koja je jeftina, RFID tehnologija znatno je skuplja. Poto se bazira na radio valovima, pati od svih nedostatak radio komunikacije: radio valovi se loe ponaaju u vlanim uvjetima, u prisutnosti vee koliine metala u okruenju kao i u prisutnosti "elektronike buke".Mnotvo podataka koji se ele kodirati u RFID tagove poskupljuje njihovu izradu jer je potrebno izraivati sve vee memorijske ipove. Posljedica toga je poveanje vremena potrebnog za oitavanja i prijenos podataka. Kod naknadnog zapisivanja informacija u RFID tagove potrebno je osigurati sigurnosne mehanizme kako bi se sprijeilo zapisivanje krivih informacija od strane neovlatenih osoba.

7. BUDUNOST RFID TEHNOLOGIJE

S razvojem RFID tehnologije javljale su se nove ideje za koritenje. Jedna od ideja razvijena na samom poetku bila je da se minijaturni RFID tagovi implantiraju ivim biima ispod koe u svrhu njihove identifikacije.Tehnologija bioipa razvijena je 1983. godine u svrhu praenja i promatranja ivotinja. Danas se koristi u dvadesetak zemalja svijeta u preko 300 zoolokih vrtova, mnogim biolokim laboratorijima, i promatranju ivotinja u divljini, a mnogi ljudi svoje kune ljubimce oznaavaju bioipovima.Kod ljudi bi univerzalni bioip zamijenio sve postojee kartice koje osoba danas koristi (osobnu iskaznicu, vozaku dozvolu, putovnicu, zdravstvenu iskaznicu, kreditne kartice,). Odgovarajui ita oitavao bi specifini skup informacija za koje je "ovlaten" (npr. ita u banci oitavao bi informacije o stanju bankovnih rauna, medicinski ita oitavao bi informacije o zdravstvenom osiguranju,).Primjena bioipova na ljudima ostala je u domeni znanstvene fantastike sve do 2001. kada je kompanija Verichip razvila prvi komercijalni bioip namijenjen koritenju na ljudima. Verichip je minijaturni RFID tag veliine zrna rie, namijenjen ugradnji ispod koe. Verichip se u blizini itaa aktivira i emitira ID broj koji korisniku omoguuje pristup razliitim informacijama. Kompanija Verichip stvara mreu partnera koji nosiocima Verichipa omoguuju pristup razliitim povjerljivim informacijama.

8. ZAKLJUAK

Tehnologija radiofrekvencijske identifikacije ima potencijalno jako velik broj primjena. Radi se o vrlo novoj tehnologiji tako da se sve posljedice njezinog koritenja jo uvijek ne mogu u potpunosti sagledati niti procijeniti. S poveanjem koritenja moi e se bolje sagledati prednosti i nedostaci te se iskristalizirati one primjene koje e u najveoj mjeri iskoristiti sve njezine prednosti.Uslijed obrade navedene tematike uoile su se sljedee prednosti RFID tehnologijeu intermodalnom transportu: svaka intermodalna manipulativna jedinica ima jedinstveni identifikacijski broj; omoguava se itanje i pisanje podatakas transponderas udaljenosti od vie metara; moe se istovremeno itati vie identifikacijskih brojeva transpondera, mogunost enkripcije podataka na transponderu; automatizacijom posredstvom rfid-a ubrzavaju se manipulativni procesi te se smanjuje ljudsko djelovanje; transponder je otporan na refleksiju svjetla, a ne ometa ga niti potpun nedostatak svjetla; smanjuje se postotak krijumarenja putem intermodalnog transporta; poveava se nacionalna sigurnost; mogunost pravovremenog otkrivanja krae i tete na teretu; mogunost on-line praenja trenutnog poloaja tereta i dr.

POPIS LITERATURE

1. Zelenika R., Meunarodna pedicija, Ekonomski fakultet, Rijeka, 1996.

2. Zelenika, R.: Meunarodna pedicija Osnovni i specijalni poslovi Poslovna politika, Istarska naklada, Pula, 1985.

Internet izvori: www.foi.hr/CMS_library/studiji/dodiplomski/IS/kolegiji/mt/materijali/spedicija.ppt http://www.ues.rs.ba/lat/saobracajni-fakultet https://prijemni.infostud.com/Saobracajni-fakultet/Beograd/94/testovi http://forum.klix.ba/prijemni-za-saobracajni-fakultet-t77029.html http://www.mycity.rs/Fakulteti-i-studiranje/saobracajni-fakultet-sta-za-prijemni.html

POPIS SLIKA

Slika 1. RFID sustav................................................................................................................. 4Slika 2. Princip rada RFID sistema........................................................................................... 6Slika 3. Primjer EPC koda........................................................................................................ 6Slika 4. Prijedlog arhitekrure implementirane RFID tehnologijeu intermodalnom transportu. 8Slika 5. Princip izmjene radio frekventih valova izmeu itaa i transpondera....................... 9Slika 6. RFID princip.............................................................................................................. 10Slika 7. RFID transponder / antena, mikroip......................................................................... 11Slika 8. RFID ita / interogator.............................................................................................. 12Slika 9. Savitljivi tag u obliku naljepnice............................................................................... 14Slika 10. Transponderi razliitih frekvencija.......................................................................... 14Slika 11. RFID tagovi na lijekovima...................................................................................... 15Slika 12. Tag sa mikroipom na bolnikoj narukvici............................................................. 15Slika 13. RFID oznake za prtljagu......................................................................................... 15POPIS TABELA

Tabela 1. RFID frekvencije.................................................................................................... 5

RFID - TEHNOLOGIJA2