RFID-считыватель — оборудование для регистрации радиочастотных меток (тегов). Обеспечивает возможность идентификации и прослеживания объектов, животных и людей. Поддерживает чтение и запись данных с радиометки и на нее.
В статье расскажем, какими бывают RFID-считыватели и как они работают. Также подробно рассмотрим сферы применения и подскажем, как выбрать подходящее устройство.
Классификация RFID-сканеров
Основная классификация RFID-считывателей проводится по рабочим частотам. Различают такие диапазоны:
- LF (low frequency — низкие частоты — ЛЧ) — 125–134 кГц. Используются при бесконтактном обмене данными на дистанции до 30 см.
- HF (high frequency — высокие частоты — ВЧ) — 13,56 МГц. Дальность действия — около 1 м, реже (зависит от модели) — до 2 м. HF RFID-считыватели регистрируют тонкие, миниатюрные и сравнительно дешевые пассивные метки, получившие широкое распространение в сферах торговли и складского хранения.
- UHF (ultra high frequency — ультравысокие частоты — УВЧ) — 433 и 860–960 МГц (принятые в Европе), 902–928 МГц (разрешенные в США), 2,4 ГГц (микроволновой RFID-диапазон). Считывание тегов возможно на дистанции до 15 м.
- SHF (super high frequency — сверхвысокие частоты — СВЧ) — 3–30 ГГц. Что такое РФИД-сканер с функцией считывания СВЧ-меток? Оборудование с максимальным радиусом действия — до 300 м (и больше). Основная сфера применения — сельское хозяйство. Устройства используются для идентификации и прослеживания чипированных животных.
Важно знать! UHF-метки EPC Class 1 Gen 2, функционирующие согласно стандарту ISO 18 000, получили наибольшее распространение. Они используются в торговле, логистике, складском хранении и на производстве. Это единственные теги, поддерживающие LLRP (low level reader protocol), — протокол взаимодействия между RFID-устройствами путем обмена низкоуровневым сообщениями, способными изменять их статус.
RFID-сканеры также классифицируются:
- по отсутствию или наличию антенн: одной или нескольких — встроенных или внешних;
- по поддерживаемым стандартам — ISO, IEC, EPC и другим (указываются в инструкциях по эксплуатации — в разделах со спецификациями);
- по интерфейсам подключения к компьютеру или управляющим системам — USB, RS-232, RS-485, Ethernet, Bluetooth, Wi-Fi и другим.
Конструктивные особенности и режимы работы мы подробно рассмотрим в следующем разделе.
Виды RFID-считывателей
Все устройства, считывающие радиочастотные метки, можно четко разделить по типам конструкции и, как следствие, рабочим режимам, которые напрямую от нее зависят. Среди них:
- модули в составе терминалов сбора данных;
- насадки для ТСД и смартфонов;
- автономное стационарное оборудование — от настольных USB-сканеров радиометок до сложных промышленных RFID-систем (порталов и тоннелей).
Ручные мобильные считыватели RFID-меток
Так часто называют терминалы сбора данных, оборудованные модулями RFID-считывателей. Они выполняют чтение и запись (зависит от модели) данных с радиометки и на нее. Подходят для решения торговых и складских задач. Выпускаются в корпусах, защищенных от пыли и влаги:
- начального класса — по стандарту IP54–IP64;
- корпоративного — IP64–IP67;
- сверхзащищенного — от IP67.
Морозостойкие RFID-устройства (например, с подогревом экрана и сканирующего элемента) могут использоваться в холодильниках и морозильниках. Некоторые мини-компьютеры с RFID-приемниками выпускаются в противоударных корпусах. Они не теряют функциональности при падениях с высоты 1,8–3 м (зависит от модели). Дополнительные аксессуары — резиновые бамперы и текстильные защитные чехлы — повышают выносливость ТСД со средней ударопрочностью. Лимит высоты удается поднять в среднем с 1,2–1,5 м до 1,5–1,8 м.
Ручные мобильные компьютеры, оборудованные RFID-модулями, функционируют на базе процессоров, практически не уступающих десктопным, — двух-, четырех- и восьмиядерных, с частотой 1,2–2,5 ГГц. Они оснащаются двумя чипами памяти: оперативной — объемом до 6 ГБ и энергонезависимой (flash) — до 64 ГБ (зависит от модели). Работают под управлением операционных систем Android, Windows CE, ориентированных на корпоративное применение, и (реже) Windows Embedded Handheld, «заточенной» под промышленные нужды. RFID-модуль в составе ТСД выполняет считывание радиометок, как правило, на меньших расстояниях, чем стационарный. Радиус связи с радиометкой составляет 1–6 м. Исключение — терминалы сбора данных со встроенными RFID-считывателями дальнего действия, способными работать с метками на дистанции до 15 м. Терминалы сбора данных, оборудованные RFID-модулями, питаются от съемных АКБ. Время автономной эксплуатации мини-компьютера — в среднем от 8 ч (смена) до 24 ч и зависит от мощности аккумулятора — 4 000–8 000 мАч.
Важно! Многие корпоративные и промышленные терминалы сбора данных на Android оборудованы NFC-приемниками, которые выполняют функции RFID-сканеров. Они «умеют» распознавать радиометки, работающие в HF-диапазоне, — на частоте 13,56 МГц. Не стоит путать их с мобильными компьютерами со встроенными или внешними RFID-ридерами (насадками), считывающими UHF-метки.
Ручные считыватели радиометок
Проводные или беспроводные (получающие питание от АКБ) миниатюрные внешние устройства. Ручные RFID-считывателя по структурной схеме напоминают обычные сканеры штрихкодов, но в отличие от них работают только с метками. Могут снабжаться сразу несколькими антеннами различных частотных диапазонов, например, UHF и HF. Дальность считывания — от 10 см до нескольких м (в зависимости от типа тега). Используются для инвентаризации чипированных ТМЦ и учета драгоценностей, шин и меховых изделий, промаркированных КИЗ (контрольно-идентификационными знаками).
RFID-планшеты
Подвид промышленных, сверхзащищенных и ударопрочных ручных мобильных компьютеров со встроенными RFID-считывателями. Это универсальные устройства с функцией регистрации радиометок в диапазоне UHF. Исполнение корпуса позволяет использовать их в агрессивной среде — под дождем, снегопадом, в запыленных и грязных помещениях. Планшеты с RFID-считывателями ориентированы на применение на производстве и способны выполнять множество дополнительных операций:
- фото- и видеосъемку;
- сканирование 1D- и 2D-штрихкодов;
- считывание данных со смарт-карт, в том числе бесконтактных;
- распознавание отпечатков пальцев и другое.
Насадки для смартфонов и ТСД
Узкоспециализированные портативные внешние модули, выполняющие функцию регистрации радиометок в UHF-диапазоне. К смартфонам, как правило, подключаются через аудиоразъем, к ТСД — по Bluetooth. Конструкция большинства моделей предусматривает возможность крепления на корпусах совместимых мобильных устройств. RFID-насадки разработаны в целях повышения уровня складской автоматизации. Невзирая на небольшие размеры, оборудуются встроенными UHF-антеннами. Дальность считывания RFID-меток — до 6 м. На качестве работы могут сказываться как условия окружающей среды (ветер, дождь, туман), так и уровень помех и шумов, исходящих от радиоустройств, находящихся поблизости.
Важно! Именно насадка превращает терминал сбора данных или смартфон на базе Android с поддержкой NFC в RFID-считыватель ультравысокочастотных меток.
Стационарные RFID-считыватели
Высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее максимальные скорость и дальность (300 м и более) регистрации тегов. Функционирует на базе процессора, фиксирующего даже слабые ответные сигналы меток в условиях сильных радиочастотных помех. Может подключаться к источникам питания по Ethernet-кабелю. Соединяется с ПК, POS-системами и ПАК (программно-аппаратными комплексами) через проводные интерфейсы USB, RS-232, RS-485, Wiegand.
Стационарные считыватели РФИД-меток оборудуются разъемами для установки антенн через внешние коммутаторы. Количество портов (2–8) зависит от модели. Обмен данными обеспечивает только одна из нескольких антенн. Переключения между ними выполняются «автоматом». Порядок работы и мощность для каждого выхода можно отрегулировать с помощью настроек.
Стационарное оборудование для считывания RFID-меток может выпускаться как в обычных, так и в пылевлагозащищенных и ударопрочных корпусах и поставляться в герметичных контейнерах. Выбор конструкции следует обосновывать условиями среды, в которых планируется применять РФИД-считыватель. Большинство стационарных моделей оборудовано спецразъемом с 4–8 цифровыми линиями управления периферийной техникой и различными событиями — открытием и закрытием ворот, дверей и шлагбаумов; приемом и обработкой световых сигналов и другими.
Интеграция с ПК, серверами и ПАК обеспечивается специализированным софтом, выпускаемым производителями РФИД-оборудования. Фирменное ПО включает:
- API (application programming interface) —интерфейсы прикладного программирования;
- SDK (software development kit) — набор средств для разработки приложений;
- тестовые утилиты, с помощью которых можно проверить корректность функционирования RFID-считывателя и внести необходимые настройки.
Примечание. Большинство стационарных UHF RFID-ридеров поддерживает USB-соединение и функционирует по низкоуровневому (LLRP — low level reader protocol) протоколу обмена данными согласно стандарту ISO/IEC 24791-5.
Настольные стационарные USB-считыватели RFID-меток
Миниатюрные модели, предназначенные для регистрации одиночных тегов или небольшого количества меток на сравнительно коротких дистанциях — от 2 до 15 м. Выпускаются в корпусах со встроенными антеннами. К управляющему и внешнему оборудованию подключаются через интерфейс USB. Монтируются на местах работы с книгами и документацией в архивах и библиотеках, меховой продукцией в ателье, украшениями в ювелирных мастерских.
RFID-ворота
Порталы, выполняющие антикражную функцию. Основное предназначение — минимизация эпизодов воровства в магазинах, библиотеках, музеях, производственных цехах и на складах. Помимо этого, RFID-ворота обеспечивают возможность идентификации транспортных средств, сотрудников и клиентов компании, гостей выставок и развлекательных мероприятий, посетителей различных учреждений, например, медицинских. Приемопередатчики, покрывающие сигналами проходные или проездные зоны регистрации RFID-меток, встраиваются в корпуса порталов.
Ворота оборудованы промышленными RFID-считывателями со встроенными или внешними коммутаторами, поддерживающими подключение 2–32 антенн. Радиус покрытия сигналом, исходящим от RFID-ворот, — около 3 м. При выборе меток учитывайте дальность их действия, свойства объекта и материал поверхности, на которую их нужно нанести, радиочастотную мощность антенны считывателя.
Наиболее распространены портальные RFID-системы, включающие:
- пару ворот, расположенных по обеим сторонам прохода или проезда, со встроенными или внешними подключенными антеннами;
- промышленный RFID-сканер;
- блок питания с силовым кабелем;
- сигнализацию со световыми и звуковыми индикаторами;
- «бесперебойник», обеспечивающий автономное питание.
Метки размещаются по бокам движущихся объектов (например, вилочных погрузчиков). Чтобы увеличить дальность регистрации радиометок со строго горизонтальной ориентацией, RFID-ворота оборудуют антеннами с линейной поляризацией. На выходе из торгового зала магазина или на складе, по которому товары перемещаются в невысоких палетах, устанавливают порталы до 160 см в высоту.
На конструкции RFID-ворот, которые размещаются в производственных помещениях, антенны закрепляются с помощью специальных кронштейнов. Модуль, считывающий радиометки, размещается рядом — в защитном боксе. На скорость движения чипированных объектов через контрольную зону влияет количество тегов, которое оборудование способно считать за один раз, и требования к точности их идентификации. Медленная транспортировка лучше, чем остановки, способные спровоцировать эффект интерференции (провал электромагнитного поля). При наложении волн, отраженных от окружающих объектов, друг на друга их амплитуды уменьшаются (или увеличиваются) и RFID-тег не считывается. Большую рабочую мощность обеспечивает бокс, защищающий регистрационную зону стенками-экранами с максимально возможного количества сторон, включая верхнюю. В качестве материала используется фольгированный утеплитель.
Потолочные RFID-сканеры
Устанавливаются за подвесными потолками на широких проходах/проездах и на объектах, представляющих культурную или историческую ценность. Позволяют не вмешиваться в интерьер или конструкцию здания/помещения. Работают так же, как и портальные RFID-считыватели. При небольших потоках движения чипированных объектов или посетителей с RFID-браслетами или бейджами через регистрационную зону, антенны тоже размещаются сверху (под потолком).
Как правило, используются «накладки» с круговой поляризацией. Они обеспечивают считывание радиометок в любой ориентации. Компоненты с линейной поляризацией встречаются реже, но выигрывают по дальности действия. Их недостаток — требование к ориентации тегов: постоянная, строго горизонтальная. Стандартные одноэлементные патч-антенны обеспечивают коэффициент усиления сигнала в пределах 8 дБ при направленности излучения около 60° (имеются в виду углы наблюдения).
RFID-тоннели
Специализированное оборудование, предназначенное для регистрации большого количества радиометок (несколько сотен), сконцентрированных в зоне объемом до 1 кубометра. Форм-фактор конструкции — бокс, оборудованный антеннами и защитными экранами, которые предотвращают регистрацию радиометок, находящихся снаружи тоннеля. Внутрь помещаются чипированные объекты, содержащие жидкости и металлы, например, упаковки с парфюмерией или ювелирными украшениями. Дальность действия RFID-тоннеля составляет до 20–25 см от антенны, как правило, петлевой ближнепольной — в этом случае она эффективней патч-версии.
Комплексная автоматизация с RFID-считывателем и DataMobile
Мы разработали DataMobile — профессиональное программное обеспечение для ТСД и мобильных устройств. Софт предназначен для автоматизации товароучета. С его помощью вы сможете:
- моментально отсканировать большое количество штрихкодов;
- организовать систему адресного хранения ТМЦ (товарно-материальных ценностей) на складе;
- формировать упаковочные листы;
- работать всем коллективом над одним документом;
- собрать товары в единую онлайн- или офлайн-поставку;
- выполнять мобильную печать и другое.
DataMobile — универсальный, легко масштабируемый софт с параметрическими настройками и поддержкой баз данных большого объема. Организовать рабочий процесс любой сложности можно всего в несколько кликов: отметить флажками нужные опции, ничего программировать не нужно. Для перехода с текущей версии на старшую достаточно компенсировать разницу в цене. Обработка более чем 300 000 номенклатур не вызывает сложностей — DataMobile не зависает, не закрывается, работает без сбоев и ошибок.
Вы можете дополнить модулем RFID любую версию основного ПО DataMobile, начиная со Стандарт Pro. Решение предназначено для работы с радиометками. DataMobile RFID расширяет опции основного софта:
- выполняет моментальную регистрацию чипированных ТМЦ, считывая сотни меток в течение секунды;
- обеспечивает возможность быстрой ревизии товаров при приемке партии, исключая нарушения сохранности упаковки;
- помогает автоматизировать инвентаризацию ТМЦ с радиометками.
В тандеме с модулем Маркировка решение DataMobile RFID обеспечивает возможность сверки идентификаторов в разрезе Data Matrix с учетом GTIN (международного кода продукции) и SN («серийника» товарной единицы).
Модуль RFID можно использовать для поиска чипированного объекта. На дисплее ТСД отображается шкала дальности. Цветной индикатор показывает, насколько далеко или близко находится нужный актив.
DataMobile легко интегрировать с 1С и другими «товароучетками» за счет открытых форматов обмена данными. Мы выпускаем регулярные обновления и учитываем все изменения в законодательстве РФ, которые связаны с обязательной маркировкой товаров. Инсталлировать стороннее ПО для работы по новым правилам не придется. К услугам наших клиентов — бесплатная служба технической поддержки.
Считыватели RFID меток — сферы применения
Сфера применения считывателя RFID-меток зависит как от его вида, так и от типа конструкции. Для удобства восприятия мы представили сведения в таблице.
|
Виды RFID-считывателей |
Тип конструкции |
Сферы применения |
|
Мобильные |
В составе ручных мини-компьютеров |
Торговля, производство, логистика, транспорт, ювелирное дело, меховая индустрия, медицина и фармотрасль. Используются для автоматизации товароучета на складах и в торговых залах. Промышленные устройства, которые выпускаются в сверхзащищенных корпусах, могут эксплуатироваться в агрессивных условиях среды — в пыльных и грязных локациях, под дождем и снегопадом, в холодильниках и морозильниках |
|
В составе планшетных компьютеров |
||
|
Насадки |
Розничная торговля, логистика, небольшое производство. Плюсы — компактность и сравнительно невысокая цена RFID-считывателя. Минусы — ограниченные радиус действия и количество регистрируемых радиометок (один тег за раз) |
|
|
Стационарные |
Настольные USB-сканеры RFID-меток |
Розничная торговля, меховая индустрия, ювелирная отрасль, библиотечное дело, архивное хранение. Применяются для идентификации, учета и прослеживания товаров на небольшом производстве и в торговых залах магазинов, книг и документации в читальнях |
|
RFID-ворота |
Транспорт, безопасность (СКУД — системы контроля управления доступом), логистика, торговля, библиотечное дело, архивное хранение. Применяются для минимизации краж. Обеспечивают идентификацию, прослеживание и учет объектов и людей, движущихся через регистрационную зону: проездную, входную или выходную |
|
|
Потолочные RFID-сканеры |
Транспорт, безопасность, логистика, торговля, библиотечное дело, архивное хранение, культура и искусство, индустрия развлечений, складское хозяйство, производство. Используются для идентификации, учета и прослеживания движущихся объектов и людей в зонах с широкими проходами, помещениях, зданиях и пространствах, представляющих культурную и историческую ценность |
|
|
RFID-тоннели |
Производство, логистика, транспорт. Применяются для учета большого количества тегов, нанесенных на мелкие объекты, которые собраны в единую упаковку. Преимущества: повышенная устойчивость к воздействию шумов и радиопомех, возможность работы с чипированными объектами, содержащими жидкость/металлы или помещенными в гофротару |
Несколько советов по выбору устройства для считывания радиочастотных меток
При выборе стационарного оборудования не забудьте проверить, сколько антенных портов на нем предустановлено. Ориентируйтесь на нужное количество регистрационных зон, предварительно рассчитав необходимую дальность считывания тегов и определив примерную площадь покрытия (сигналом). Стационарные RFID-сканеры поставляются с двумя, четырьмя или восемью портами. Некоторые модели совместимы с внешними мультиплексорами — антенными концентраторами, которые содержат:
- несколько сигнальных и управляющих входов;
- один выход, на который можно передавать сигнал с одного из входов.
Мультиплексор используется для подключения до 32 RFID-антенн (к одному сканеру).
Не менее важно учитывать способ коммуникации считывателя тегов с RFID-системой. Постарайтесь сразу определиться с подходящим интерфейсом подключения к компьютеру или ПАК: проводной — RS-232, RS-485, Ethernet (лучше использовать экранированный кабель), Wiegand или USB или беспроводной — Bluetooth, Wi-Fi. Загрузите, установите и настройте специализированное программное обеспечение — для синхронизации сканера с компьютером, ПАК или POS-системой. Для ТСД с функцией чтения радиочастотных меток отлично подойдет DataMobile с модулем RFID.
Обратите внимание на аппаратные опции, расширяющие функциональность RFID-считывателя:
- Мультимедиа интерфейс (и порт) HDMI. Позволяет подключить монитор напрямую к устройству, считывающему радиочастотные метки.
- GPS-приемник. Незаменим при сборке крупной RFID-системы, ориентированной на регистрацию тегов с больших дистанций, например, при учете поголовья животных. GPS-координаты привязываются к метке и обеспечивают возможность прослеживания места его перемещения.
- Видеокамера. Часто встраивается в промышленные планшеты и ТСД, оборудованные RFID-сканерами. Помогает документировать статусы отмеченных объектов. Так, на RFID-планшете можно работать с ТМЦ, к которым привязаны и фото, и радиометки, и геотеги.
- Сканер штрихкодов. Встраивается во все ТСД — обратите внимание на его характеристики. Это поможет эффективно организовать товароучет.
- 3G/4G-модем. Мини-компьютеры с функцией считывания RFID-меток и поддержкой мобильных сетей и интернета можно использовать для выездной работы.
- GPIO (general-purpose input/output) — интерфейс ввода/вывода общего назначения для прямых взаимодействий между системными компонентами (например, процессором компьютера и RFID-сканером). Обеспечивает возможность подключения дополнительных элементов и управления ими, например, световыми блоками или детекторами движения. Регистрацию определенного тега (или факт его отсутствия) можно запрограммировать как отправную точку запуска цепочки событий. Например, чтение метки может сопровождаться звуковой или световой индикацией (включением сирен или сигнальных огней). К input-модулям относятся детекторы движения. Output-компоненты — световые блоки и сигнализация.
Еще один важнейший параметр, который следует учитывать при выборе считывателя радиочастотных меток, — тип питания. Всего их четыре:
- Сетевой адаптер с силовым кабелем. С его помощью RFID-считыватель подключается к бытовой электророзетке. Учитывайте длину шнура.
- АКБ. Съемная литий-ионная батарея — один из штатных компонентов ТСД и промышленных планшетов. Обращайте внимание на емкость — чем она выше, тем больше время автономной работы.
- PoE (Power over Ethernet). Питание считывателя радиочастотных меток обеспечивает управляющая система по LAN-кабелю, длина которого может доходить до 300 м.
- In-Vehicle. Кабель для подключения к источникам питания, находящимся в салоне транспортного средства. RFID-ридеры в комплекте с такими шнурами используются внутри контейнеров, грузовиков, штабелеров. Это отличное решение для идентификации и прослеживания движущихся чипированных объектов, собранных в единую упаковку.
Наши специалисты помогут выбрать оборудование с учетом всех нюансов, они быстро подберут решение, максимально отвечающее потребностям вашего бизнеса.
