RFID метка: классификация, принципы работы и особенности применения

Радиочастотная метка (тег, транспондер) — электронное устройство, которое принимает от RFID-считывателя сигнал, обрабатывает его и отправляет обратно (сканеру). Содержит уникальный номер объекта, на который нанесена, дополнительные сведения о нем и пароль для доступа к ячейке памяти (в зависимости от типа и модификации). Согласно ГОСТ Р 17363-2010*, объем — от 256 бит. RFID-метки используются для идентификации и прослеживания перемещений ТМЦ (товарно-материальных ценностей), транспорта, включая контейнеры, животных и людей.

В статье подробно расскажем о RFID-метках и как они устроены: о видах, принципах работы и особенностях применения.

Поможем выбрать RFID-метки для вашего бизнеса!

Классификация RFID чипов — виды и области применения

Рассмотрим структуру современной радиометки. Она включает:

  • RFID-чип с памятью — для записи и хранения данных, идентифицирующих объект, животного или человека.
  • Интегральную схему RFID-метки — тип полупроводника, требующий питания или от миниатюрной батарейки, или непосредственно от RFID-сканера (под воздействием радиоволн).
  • Антенну — модуль, который принимает сигнал, посылаемый сканером.
  • Корпус с подложкой и креплениями к объекту — объединяет и защищает упомянутые компоненты. Изготавливается из полиэфиров, полимеров, бумаги, стирола, ПВХ и других материалов.

На радиометку записываются:

  • уникальный код, идентифицирующий объект, — EPC или UII;
  • дополнительная информация — аналоги штриховых кодов формата EAN-128 или стандарта ANSI MH 10.8.2;
  • пароль для доступа к памяти тега или его сброса.

EPC (electronic product code) — электронный код продукции и метод нумерации конкретных изделий, упаковок, документации или ячеек для их хранения по стандарту ISO/IEC 18000-6. Используется EPCglobal GS1 — международной организацией, стандартизирующей и продвигающей маркировку товаров.

UII (unique item identifier) — уникальный идентификатор объекта. Применяется для маркировки товарно-материальных ценностей RFID-метками по стандартам ISO/IEC.

На теги записываются следующие сведения, зашифрованные по ANSI MH 10.8.2:

  • период хранения;
  • номера сопроводительного документа, поставки, упаковочного листа;
  • код уполномоченного работника;
  • дата изготовления;
  • серийный номер;
  • количество товарных единиц, собранных в единую упаковку;
  • вес нетто;
  • номер контейнера, транспортного средства и другие.

Классификация RFID-меток

Существует несколько классификаций радиочастотных тегов:

  • по схеме источника питания (активные, пассивные и полуактивные RFID-метки);
  • диапазону рабочих частот;
  • дальности действия;
  • типу памяти;
  • конструкции;
  • классу пылевлагозащиты.

RFID-метки со встроенным источником питания (батарейкой) называются активными. Оборудованы собственным приемопередатчиком. «Умеют» фиксировать радиосигналы, испускаемые RFID-считывателем, находящимся на дистанции до 300 м. Оптимальны для прослеживания железнодорожных контейнеров, автомобилей и других транспортных средств. Активные RFID-теги оборудованы дополнительными аппаратными опциями — температурными датчиками, сенсорами влажности, вибраций и атмосферного давления. Выпускаются в 2 форм-факторах:

  • транспондеры — детекторы, которые активизируются в момент фиксации радиоволны, поступающей с RFID-сканера. Радиометка контроля доступа «просыпается», только когда приближается к соответствующей зоне. Это экономит ресурс батарейки и способствует продлению срока эксплуатации устройства;
  • маячки — используются для периодического обмена сигналами с RFID-сканером. Интервалы между «коннектами» можно устанавливать и изменять по собственному усмотрению. Маячки оптимальны для прослеживания места нахождения объектов, передвижения животных и людей в реальном времени.

Активные RFID-метки, как правило, стоят дороже пассивных, крупнее по размерам, уступают по прочности, но почти не имеют ограничений по сферам применения. Срок службы — около 5 лет.

Пассивные RFID-метки — устройства без собственного источника питания. Получают энергию от RFID-сканера. Идеальны для прослеживания объектов на небольших дистанциях. Подходят для контроля ТМЦ, запасов и идентификации сотрудников компании. Относительно недорогие, миниатюрные и легко встраиваются в браслеты и бейджи. Работают на дистанции до 5–10 м.

Полуактивные (или полупассивные — BAP) — поддерживают функции и активных, и пассивных тегов. Получают питание от встроенной батарейки. Функционируют на расстоянии до 10 м. Корректная работа полупассивных радиометок частично зависит от энергии RFID-считывателя.

Еще одна классификация радиометок — по диапазону рабочих частот. Существуют три типа, заострим на них внимание.

Низкочастотные теги — LF (low frequency): 30–300 кГц. Стандартный диапазон — 125–134,2 кГц. Функционируют на расстоянии от 1–2 см до 2 м (в зависимости от размеров). Устойчивы к воздействию жидкостей и металлов. Регламентируются стандартами ISO 14223 и IEC 18000-2. Сигналы на этих частотах проходят сквозь тела и воду — теги оптимальны для идентификации животных и закрепляются на ошейниках. Подходят для применения на транспорте, в автопроме (иммобилайзеры, двери без ключей), на парковках, в системах контроля управления доступом (СКУД) — легко встраиваются в значки, браслеты и смарт-карты. Отвечают требованиям ISO 14223/18000-2, DIN 30745 и других. Минусы: относительная низкая скорость информационного обмена, чувствительность к помехам, дороговизна. Еще один недостаток — RFID-сканер «умеет» распознавать только один LF-тег за раз.

Высокочастотные теги — HF (high frequency): 3–30 МГц. Стандартный диапазон — 13,56 МГц. Функционируют на расстоянии от 20 см до 2 м (это зависит от мощности антенны). HF RFID-чипы сходны с NFC. Области применения:

  • библиотечное дело и архивы (контроль и поиск объектов);
  • торговля и логистика (адресное хранение);
  • гостиничное дело и гостеприимство (управление дверными замками).

Функционируют по стандартам ISO 14443, который подходит для работы со смарт-картами MIFARE, ISO 15693/18092 и ECMA-340.

Ультравысокочастотные — UHF (ultra high frequency): от 300 МГц до 3 ГГц. Стандартный диапазон — 860—960 МГц. Работают в радиусе до 300 м.

Достоинства:

  • высокая скорость информационного обмена;
  • самый большой радиус считывания;
  • относительная дешевизна.

Минусы: чувствительность к волновым шумам и помехам, которые вызывают жидкости, металлы. Плохо переносят влагу и высокие температуры.

Сферы применения:

  • торговля (операции с запасами и поставками);
  • фармацевтика (прослеживание медицинских препаратов и ТМЦ);
  • транспорт и логистика (контроль авиационных и железнодорожных контейнеров);
  • производство (автоматизация бизнес-процессов и обязательная маркировка меховых изделий) и другие.

Функционируют по стандартам EPC Global, ISO/IEC 18000-6, Ubiquitous ID.

Виды RFID-меток по дальности действия:

  • ближняя — до 20 см;
  • средняя — от 20 см до 5 м;
  • дальняя — от 5 до 300 м.

Расстояние, с которого RFID-сканер распознает тег, зависит от множества факторов:

  • рабочего диапазона частот;
  • настроек считывающего устройства;
  • характеристик антенн транспондера и RFID-сканера (вида, поляризации, размеров, усиления, мощности);
  • материала и его толщины;
  • климата в помещении или на улице;
  • поверхности, на которую нанесена радиометка, или ткани, в которую встроена.

Пассивные LF-метки в частотном диапазоне 125–134,2 кГц довольно «слабые». Функционируют на дистанции от 10 до 30 см. Расстояние можно «разогнать» максимум до 2 м, если прикрепить пассивный HF-тег к металлу. Мощность антенны RFID-считывателя должна быть не менее 1 Вт. Пассивные UHF RFID-метки считываются на расстоянии от 1 до 12 м. Увеличение до 50 м возможно, если их модифицировать.

Дальность считывания стандартной активной UHF RFID-метки в диапазоне 860–960 МГц — до 100 м. Возможности UHF-тегов, функционирующих на других частотах, выше:

  • 2,45 ГГц — до 150 м;
  • 433 МГц — до 500 м.

По типу памяти RFID-метки разделяются на три вида:

R/W — чтение и запись. Транспондеры для динамического хранения информации. Подлежат перезаписи.

WORM — одноразовая запись и многократное чтение. Сведения, занесенные в память, изменить нельзя, но считывать можно много раз.

R/O — только чтение. Теги с собственной уникальной идентификацией. Передают записанные на них данные. Сравнительно недорогие, с небольшим объемом памяти.

Классификация тегов по конструкции:

  • RFID-этикетки. Одноразовые и наносятся только на гладкие поверхности. Подходят для маркировки инвентаря и мебели.
  • Корпусные. Радиометки, выпускаемые в противоударном корпусе высокой прочности. Наносятся на металл. Подходят для маркировки инструмента, контейнеров, газовых баллонов и стеллажных ячеек.
  • RFID-браслеты. «Заточены» под ношение на запястье. Метки вшиваются в пластиковый корпус браслета и защищены от ударов, пыли и влаги. Используются как пропуски, ключи от камер хранения. Применяются в медицинских учреждениях для контроля посетителей и пациентов.
  • RFID-брелоки. Бесконтактные теги, вшитые в спецкорпус. Применяются в СКУД — как ключи от въездных ворот, входных дверей — офисных или домашних.
  • Смарт-карты. Пластиковые бесконтактные устройства, используемые в СКУД, транспортной сфере и гостиничном бизнесе.
  • Вшивные, например, КИЗ. «Невидимые» RFID-чипы. Вшиваются в ткань изделия. Задействованы для обязательной маркировки меха.
  • Имплантаты. Вживляются под кожу человека или животного. Применяются в системах безопасности — для обеспечения быстрого доступа к оружию и инкассаторского инвентаря, в сельском хозяйстве — для идентификации поголовья.

Это интересно! В России создана одна из самых маленьких RFID-меток в мире: чип диаметром 12 мм и толщиной 3 мм поддерживает работу в UHF-диапазоне на расстоянии от 20 см до 2 м.

Помимо вышеперечисленных, существуют теги с форм-фактором монеты, диска или колбы (могут выпускаться в стеклянном корпусе). Для маркировки изделий и экипировочного инвентаря используются радиометки, устойчивые к воздействию влаги и высоких температур. Они выдерживают стирку и глажку.

Транспондеры классифицируются и по стандарту пылевлагозащиты:

  • IP66 — не «боятся» крупных водяных брызг;
  • IP67 — выдерживают краткосрочное погружение в воду на 1 м;
  • IP68 — не теряют функциональности при погружении в жидкости на глубину более метра;
  • IP69K (европейский стандарт) — полностью водонепроницаемы.

Примечание. Можно ли проверить товар на подлинность с помощью RFID-метки и как это сделать? Да, например, через приложение Original! Софт позволяет сохранять историю проверок и получать информацию по защите от подделок.

Как работает RFID метка

Давайте разберемся, как работает RFID-метка и как ее считать. Алгоритм очень прост:

  1. РФИД-метка, нанесенная на объект, попадает в зону «видимости» RFID-считывателя, который создает электромагнитное поле, и «ловит» посылаемый им сигнал.
  2. Антенна пропускает электроны — РФИД-чип (RFID-chip) получает питание, радиометка (tag) активизируется и реагирует на обращение сканера.
  3. С помощью радиоволн тег передает данные RFID-сканеру. Это называется обратным рассеиванием (backscatter). Связь с приемопередатчиком обеспечивает антенна.
  4. RFID-считыватель принимает сигнал от транспондера — встроенный приемопередатчик реагирует на изменения электромагнитных волн.

Радиочастотная технология получила применение в торговой, логистической и сельскохозяйственной отраслях, на транспорте, в библиотечном деле, гостиничном бизнесе, индустрии развлечений и сфере безопасности (контроль доступа). Она используется для обязательной маркировки товаров — КИЗ (контрольно-идентификационные знаки) с радиометками наносят на меховые изделия и автошины (добровольно). Среди преимуществ:

  • Возможность многоразового применения — на перезаписываемых RFID-метках можно менять данные не менее 10 000 раз. Это делает устройство практически вечным.
  • Доступность — теги изготавливаются из различных материалов и выпускаются в нескольких видах, формах, размерах. RFID-наклейку можно нанести не только на товар, но и на пластиковую карту, значок, браслет, ошейник (для животного), смарт-плакат и другие объекты.
  • Разнообразие — у транспондеров множество областей применения (самые популярные перечислены выше).
  • Универсальность — на тег записываются и уникальный код объекта, и дополнительные сведения о нем (срок годности, вес нетто, автомобильный и серийный номера и другие).
  • Легкость использования — не нужен физический контакт с меткой: достаточно, чтобы транспондер попал в поле зрения RFID-сканера. Считать данные можно сразу с нескольких объектов, включая те, что находятся в движении. Принцип работы RFID-метки позволяет использовать любой материал, который пропускает радиоволны.
  • Надежность — тег практически невозможно подделать. Он долго служит и устойчив к воздействию факторов окружающей среды — влаги, температурных перепадов, прямых солнечных лучей. Доступ к отделу памяти можно защитить паролем.
  • Рабочие характеристики — RFID-сканер моментально считывает информацию с метки в радиусе до 300 м, при этом ее ориентация (расположение в пространстве) не имеет значения.

Поможем выбрать версию DataMobile для вашего бизнеса!

Как работает автоматизация с DataMobile RFID

Автоматизировать работу с радиочастотными метками помогает DataMobile RFID. Специализированный софт устанавливается на терминалы сбора данных со встроенными RFID-считывателями. Функционирует в связке с нашим основным ПО DataMobile, начиная с версии Стандарт Pro.

Возможности DataMobile RFID:

  • быстрая идентификация объектов — можно считывать несколько сотен меток в течение секунды;
  • приемка и отгрузка товарных партий — без нарушения сохранности упаковки;
  • легкое выявление пересортицы при сверки фактической поставки с сопроводительной документацией;
  • проведение инвентаризации ТМЦ по план-факту — чтобы списать объект, чипированный радиометкой, достаточно сделать два движения на экране ТСД;
  • считывание RFID-меток 1 класса 2 поколения (EPC Class 1 Gen 2).

Наше ПО совместимо с 1С и любыми другими товароучетными системами.

Чтобы расширить функциональность DataMobile RFID, можно добавить модуль Маркировка. Решение помогает:

  • сверять идентификаторы в разрезе Data Matrix с учетом GTIN — «серийников» продукции и SN — кодов товарных единиц;
  • скорректировать отгрузочные документы со штрихкодами Data Matrix непосредственно на терминале сбора данных;
  • обеспечить учет и контроль товаров по GTIN.

DataMobile RFID имеет функцию обнаружения предмета по транспондеру. На экране ТСД появляется шкала дальности, цветовой индикатор «показывает» насколько близко пользователь находится к нужному объекту. Достоинства DataMobile RFID:

  • параметрические настройки — чтобы организовать рабочий процесс, достаточно расставить флажки напротив нужных опций, программировать ничего не требуется;
  • интуитивный интерфейс — вы не потратите много времени на инструктаж работников компании по использованию нашего решения;
  • легкая масштабируемость — переход с текущей версии на старшую возможен в любой удобный момент после доплаты разницы в цене.

Всем нашим клиентам бесплатно предоставляется техническая поддержка. Обновления софта выходят регулярно и с учетом вступивших в силу законодательных изменений, регламентирующих ЕГАИС или обязательную маркировку товаров. Приобретать и устанавливать сторонние программы для работы согласно новым правилам не придется.

Как устроена RFID-этикетка

Самый распространенный вид радиометок — RFID-наклейки. Они мягкие и сравнительно недорогие, их легко нанести на любую поверхность. Наклейки просты в производстве — их можно распечатать самостоятельно на RFID-принтере. Структура RFID-этикетки включает несколько слоев:

  • пленку (film);
  • жесткое покрытие (covering material);
  • клей (cohesive clue);
  • RFID-вкладыш (inlay);
  • двусторонний клей (double-sided adhesive);
  • защитную бумагу (release paper).

Пленка — это верхний слой наклейки. Для ее изготовления используется один из материалов:

  • БОПП (BOPP) — биаксиально-ориентированный полипропилен. Бесцветный, без вкуса и запаха, нетоксичный, высокопрочный, с хорошими растяжением и ударной вязкостью. Жесткий и прозрачный. Пленка из этого материала накапливает статическое электричество (метка может «бить током» или не считываться).
  • ПЭТ (PET) — полиэтилентерефталат. Прозрачный, блестящий, устойчивый к воздействию коррозии и высоких температур (до +150 °С). Не выдерживает воздействия щелочи, накапливает статическое электричество.
  • ПВХ (PVC) — поливинилхлорид. Прочный и пластичный. Устойчив к воздействию температуры до +80 °С. Недостаток: не экологичен.
  • ПЭ (PE)— полиэтилен. Гибкий и экологичный (пригоден для вторичной переработки). Предотвращает загрязнение, коррозию и царапины на поверхности этикетки в процессе создания упаковки. Минус — невысокая термоустойчивость: до 60–70 °С.

Покрытие — это носитель этикетки, который должен хорошо впитывать краску. Изготавливается из следующих материалов:

  • ПЭТ (PET). Наклейки хорошо переносят открытый воздух — они качественные и прочные. Выпускаются, как правило, в листах толщиной 0,1 или 0,125 мм или в рулонах. Покрытие из ПЭТ более термостойкое, чем из ПВХ.
  • ПВХ (PVC). Похож на ПЭТ, но дешевле. Гибкий и мягкий. RFID-наклейки с таким покрытием подходят для маркировки часов и украшений, электроники, металлических деталей и инструментов.
  • Бумага (Coated paper). Один из самых распространенных материалов покрытия. Водопроницаемый, не маслостойкий, не устойчивый к повреждениям, но дешевый и практичный. Подходит для товаров с небольшим сроком хранения.
  • Термобумага (Thermal paper). Обрабатывается чувствительным покрытием и подходит для печати на термопринтере. Материал, как правило, не выдерживает длительного хранения. Водопроницаемый, не маслостойкий, не устойчивый к повреждениям.

Клей — с его помощью этикетка прикрепляется к объекту. Хороший клей нанесен равномерным и тонким слоем, у него низкая скорость затвердевания. По технологии нанесения на поверхность клей разделяется на масляный, водный и термопластичный, по параметрам — на перманентный, подлежащий повторному использованию, низкотемпературный и съемный.

RFID-наклейки можно крепить на металл, картон, стекло и пластик. При выборе этикет-ленты учитывайте:

  • материал изготовления объекта, его размеры и форму;
  • условия окружающей среды и свойства клея — он должен плотно схватываться с маркируемой поверхностью.

RFID-вкладыш — основная часть наклейки. Это и есть сама радиометка.

Защитная (антиадгезионная) бумага — нижний слой этикетки. У него маслянистая поверхность, которая служит для изоляции клея от других элементов наклейки. Способствует легкому отделению лицевой стороны. Изготавливается из таких материалов:

  • пергамина (glassine) — прочного, плотного с однородной текстурой, толщиной 65 или 90 мм, как правило, синего или белого цвета;
  • крафт-бумаги или картона (kraft paper) — непрозрачного, желто-белого;
  • ПЭТ (transparent PET) — прозрачного.

С помощью RFID-принтера можно записать данные на радиочастотную метку, а саму этикетку распечатать с QR-кодом, картинкой или текстом.

Стоимость RFID-метки

При выборе этикеток учитывайте, что стоимость RFID-метки формируют несколько факторов:

  • радиус действия;
  • вид тега;
  • тип памяти;
  • скорость обмена данными;
  • уровень защищенности от пыли и влаги.

Поставщики, как правило, делают скидки при покупке крупной партии. Ориентируйтесь на форм-фактор — это важно. Конструкция, размер, дизайн и форма тега должны соответствовать характеристикам объекта, на который вы будете его наносить. Если у вас остались вопросы, обращайтесь — мы поможем сделать правильный выбор!

RFID-оборудование на любой бюджет!


Ссылки на материалы, законы, постановления, использованные в статье:

Будьте в курсе!
Узнавайте первыми о наших новостях
Читайте также
Принтер для штрих кодов: особенности работы и критерии выбора устройства для печати маркировки Принтер для штрих кодов: особенности работы и критерии выбора устройства для печати маркировки

Какие бывают принтеры для печати штрих кодов на самоклеящихся этикетках. Какие этикетки используются для маркировки товаров. Как выбрать принтер для печати штрих кодов на самоклейке.

Point Mobile: обзор терминалов сбора данных для автоматизации бизнеса Point Mobile: обзор терминалов сбора данных для автоматизации бизнеса

Все о терминалах сбора данных Point Mobile: линейки, характеристики, сферы применения. Как выбрать ТСД и аксессуары для него. Автоматизация бизнес-процессов с помощью ПО DataMobile и терминалов Point Mobile.

Как выбрать ТСД: чем заменить оборудование ушедших с рынка брендов Как выбрать ТСД: чем заменить оборудование ушедших с рынка брендов

Какой терминал сбора данных выбрать в условиях санкций. Критерии выбора, особенности ТСД. Обзор популярных моделей терминалов сбора данных, которыми можно заменить оборудование брендов, ушедших с рынка.