RFID метка: классификация, принципы работы и особенности применения

Статью проверил эксперт:
Попов Александр
Product manager DataMobile

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:

Рейтинг статьи

Добавить комментарий

Пожалуйста, оцените по 5 бальной шкале
Будьте в курсе!
Узнавайте первыми о наших новостях
Читайте также
Программа для инвентаризации: зачем она нужна и как ее выбрать Программа для инвентаризации: зачем она нужна и как ее выбрать

Программы для автоматизации инвентаризации продукции и основных средств на предприятии. Преимущества использования, этапы внедрения и необходимое для работы оборудование.

Программа автоматизации адресного хранения на складе: необходимые функции и готовые решения Программа автоматизации адресного хранения на складе: необходимые функции и готовые решения

Как выбрать программу для автоматизации адресного хранения. Организация адресного склада с программой DataMobile. Разработка ПО адресного хранения под индивидуальные особенности бизнеса.

Сферы применения RFID-технологии в бизнесе и не только Сферы применения RFID-технологии в бизнесе и не только

Популярные сферы применения RFID-технологии. Оборудование и программное обеспечение, которые понадобятся для работы с радиометками. Автоматизация склада с ПО DataMobile RFID.