5 faits :technologie RFID active et systèmes de localisation en temps réel

Lorsqu'il s'agit de suivre et de surveiller des actifs à tout moment et de n'importe où, la précipitation est de mettre en œuvre une solution de positionnement intérieur qui intègre l'identification par radiofréquence (RFID) active dans la technologie du système de localisation en temps réel (RTLS).

Pourquoi? Car la RFID active est en effet durable et fiable, avec une portée de lecture relativement longue et une capacité de stockage de données robuste. En plus de cela, il est généralement abordable et nécessite peu ou pas d'intervention humaine.

En termes simples, la RFID est une forme de communication sans fil qui utilise des ondes radioélectriques de faible puissance pour recevoir et transmettre des données. Et bien qu'il existe deux types de base - RFID passif et actif - nous concentrerons notre discussion principalement sur ce dernier, étant donné sa plus grande polyvalence pour le suivi de localisation en temps réel.

Bien sûr, avant d'investir dans une technologie, c'est toujours une bonne idée d'en savoir plus à son sujet. Donc, pour vous aider à démarrer, nous avons compilé une liste de cinq faits intéressants sur la RFID.

1) La technologie RFID revendique une histoire riche qui remonte à l'avènement de la technologie radar pendant la Seconde Guerre mondiale.

Bien que le concept d'ondes radio ait émergé dans les années 1800 avec la première théorie sur l'énergie électromagnétique, la technologie RFID a fait son apparition pendant la Seconde Guerre mondiale avec l'utilisation de radars pour avertir des avions s'approchant à des kilomètres de distance. Mais dans sa forme la plus ancienne, cette technologie n'avait aucun moyen d'identifier à qui appartenaient ces avions.

Déterminés à relever ce défi, les Britanniques ont lancé un projet secret de recherche et développement qui a abouti au premier identifier un ami ou un ennemi actif. système (IFF). Tout comme la technologie RFID d'aujourd'hui, elle utilise la transmission par ondes radio pour identifier les avions amis - une invention pionnière qui est toujours utilisée par les opérations de contrôle du trafic aérien militaire et civil.

À l'avenir, les années 50 et 60 ont vu plus que quelques progrès dans les systèmes de communication radar et radiofréquence, y compris la recherche sur l'utilisation de l'énergie RF pour identifier à distance des objets. Et en 1973, l'inventeur américain Mario Cardullo aurait reçu le premier brevet américain pour une étiquette RFID active avec mémoire réinscriptible.

À peu près à la même époque, les laboratoires nationaux de Los Alamos ont commencé à travailler sur un système de suivi sûr et sécurisé du transport de matières nucléaires - une invention qui a été retravaillée pour le suivi du bétail, à la demande du département américain de l'Agriculture.

Ces développements ont ouvert la voie à l'utilisation de la technologie RFID tout au long des années 80 et 90 pour accomplir des activités à distance telles que la collecte des péages routiers et la surveillance des wagons de chemin de fer.

Alors que l'Internet des objets (IoT) commençait à prendre son envol à la fin des années 1990, l'utilisation généralisée de la RFID active pour les systèmes de localisation en temps réel, avec plus de 1 000 brevets déposés en 2000. Et selon Zion Market Research, le monde Le marché des équipements RFID devrait exploser, atteignant plus de 25 milliards de dollars US d'ici 2022.

---

Lecture connexe :technologies de localisation des actifs et processus de sélection

---

2) Bien que les systèmes RFID actifs puissent différer en termes de types d'appareils et de complexité, ils ont tous au moins trois composants matériels :des lecteurs, des antennes et des étiquettes.

La meilleure façon de comprendre le fonctionnement d'un système RFID actif est de penser à ses composants matériels dans le contexte du corps humain.

Lecteurs RFID actifs

Le lecteur - ou interrogateur comme on l'appelle parfois - est le cerveau de l'opération, en ce qu'il émet et reçoit des ondes radio pour communiquer avec une étiquette RFID active.

Ce faisant, il utilise généralement une ou plusieurs antennes, ainsi qu'une application logicielle - communément appelée middleware - qui transfère les informations du lecteur au système où elles sont traitées. Pour la plupart, les lecteurs RFID se présentent sous l'un des deux formats distincts :fixe et mobile.

Comme leur nom l'indique, fixe les lecteurs restent à un endroit, où ils sont généralement montés sur des murs, dans des portails ou sur une autre structure adaptée à la zone de lecture.

Parce qu'ils ont généralement besoin d'antennes externes pour lire avec précision les balises actives, ils intègrent des ports externes pour connecter une ou plusieurs antennes supplémentaires, en fonction de la zone de couverture requise.

Par contre, mobile Les lecteurs RFID sont notamment des dispositifs portables compacts, dans lesquels l'antenne est soit intégrée soit fixée à l'extérieur. Connus pour leur flexibilité, ils peuvent être montés ou transportés à peu près n'importe où, tout en communiquant avec un ordinateur hôte ou un appareil intelligent.

Étiquettes RFID actives

Les balises à piles servent de cœur de tout système RFID actif. Lorsqu'ils sont fixés à un objet, ils diffusent en continu leurs propres signaux, un peu comme le cœur pompe le sang à travers le corps pour maintenir le fonctionnement de ses organes.

Cela dit, les balises actives utilisent ces signaux pour suivre l'emplacement de l'élément en temps réel, tout en enregistrant des informations à très grande vitesse. C'est pourquoi elles fonctionnent particulièrement bien pour surveiller les éléments de valeur en déplacement.

Dans l'état actuel des choses, ces étiquettes sont disponibles dans une variété de tailles et de formes et ont généralement une autonomie de quelques années. Ils ont également une longue portée de lecture (plus de 300 pieds); ne nécessitent pas de ligne de vue ; et peut générer des données au-delà du simple positionnement, telles que la température et l'humidité ambiantes. Mais à la baisse, le coût peut varier considérablement d'environ 5 $ à 20 $ par étiquette.

Antennes RFID actives

Et enfin, les antennes RFID sont analogues aux artères et aux veines du corps qui transportent le sang vers et depuis le cœur. Dans cette optique, ils sont utilisés pour transmettre le signal d'interrogation du lecteur afin de « réveiller » l'étiquette, qui renvoie ensuite un signal d'identification unique au lecteur via l'antenne.

Les antennes sont disponibles en différentes tailles et conceptions, en fonction de divers facteurs. Pour commencer, les conditions environnementales (température et/ou taux d'humidité) sont essentielles, tout comme l'endroit où l'antenne sera montée (à l'intérieur ou à l'extérieur). De même, la plage de lecture est importante. Par exemple, en augmentant la taille de l'antenne, vous pouvez allonger la portée de lecture.

3) Il existe trois types de RFID actifs :balisage, transpondeur et intelligent.

La RFID active se décline en trois types distincts, qui, à leur tour, se prêtent à différents cas d'utilisation. Voici les bases de chaque type...

Technologie de balisage

Le type le plus courant, de loin, le balisage RFID est un système relativement simple, dans lequel des étiquettes alimentées par batterie balisent un message d'identification crypté à une vitesse comprise entre 100 millisecondes et cinq secondes.

Pour la plupart, il utilise la technologie Bluetooth Low Energy (BLE), compte tenu de son faible coût et de son efficacité énergétique - bien qu'il existe quelques technologies propriétaires sur le marché qui fonctionnent tout aussi bien.

Au fur et à mesure des coûts, le prix des étiquettes varie de 5 $ (pour le balisage de base) à 100 $ (pour la variété à usage intensif), tandis que les dépenses associées à la transmission de données varient en fonction de l'état du lecteur. Les systèmes RFID de balisage sont plus rentables lorsque le lecteur transmet des données uniquement lorsque l'étiquette se déplace, ce qui réduit la quantité d'informations diffusées.

Transpondant

Les systèmes automatisés de péage sont un excellent exemple de transpondeur RFID actif. Essentiellement, ces systèmes fonctionnent à partir d'un lecteur passif, d'une antenne et d'un transpondeur actif alimenté par batterie ou d'une étiquette apposée sur le véhicule qui n'émet pas, mais reçoit des signaux radio.

Ainsi, lorsque la voiture s'engage dans une voie de collecte, le lecteur passif émet un signal qui « réveille » le transpondeur actif, qui diffuse ensuite un numéro d'identification de série unique vers un ordinateur centralisé où il est stocké pour enregistrer le paiement.

Cette fonctionnalité hybride prolonge non seulement la durée de vie de la batterie à environ 10 ans ou plus, mais nécessite également une infrastructure minimale. Et bien que ce type de RFID active soit devenu la norme de collecte de péage, il peut également fonctionner pour d'autres solutions de localisation d'actifs qui ne nécessitent pas de longues portées de lecture ou un suivi constant.

RFID intelligent

La RFID intelligente est également une sorte d'hybride qui combine la RFID active de balisage et de transpondeur. Dans ce scénario, les étiquettes RFID actives intelligentes sont conçues pour se réveiller à des intervalles établis, en scannant leur environnement à la recherche de balises à points de référence fixes à proximité, qu'elles utilisent pour calculer leur emplacement (la fonction « intelligente »). Ensuite, les balises renvoient ces données au lecteur.

Ces systèmes RFID actifs intelligents sont nettement plus rentables que le balisage RFID pour plusieurs raisons impérieuses. (En fait, chez Link Labs, nous avons été tellement impressionnés par ces avantages que nous avons converti notre système de localisation en temps réel AirFinder du balisage au RFID intelligent afin de réduire les coûts pour nos clients.)

Pour commencer, ces systèmes sont plus précis en termes de localisation et moins lourds en infrastructure, tout en nécessitant peu ou pas d'intégration informatique. De même, les seules données qu'ils transmettent via le backend sont l'emplacement des actifs et les changements de condition. Naturellement, la charge de données réduite augmente considérablement la durée de vie de la batterie de la balise.

4) Un système RFID transmet à trois fréquences de base dans le spectre électromagnétique :faible, élevée et ultra-élevée.

RFID basse fréquence (LF)

Ces systèmes RFID fonctionnent sur une plage de fréquences générale comprise entre 30 et 300 KHz, avec une plage de lecture pouvant atteindre 10 centimètres.

Cela se traduit par une plage de lecture particulièrement courte, un stockage en mémoire limité et un taux de transmission de données plus lent que les systèmes avec des transmissions à plus haute fréquence. D'un autre côté, cependant, les étiquettes RFID LF fonctionnent mieux autour du métal et/ou des liquides.

À un coût moyen par étiquette relativement bas - 0,75 $ à 5,00 $ - la RFID basse fréquence est principalement utilisée pour le suivi des animaux (pensez aux ranchs tentaculaires) et le contrôle d'accès (comme les cartes-clés); bien qu'il puisse être déployé pour d'autres applications qui ne nécessitent pas une plage de lecture plus longue.

RFID haute fréquence (HF)

Avec une plage de fréquence générale comprise entre 3 et 30 MHz et une plage de lecture d'environ 30 centimètres, les systèmes RFID HF se prêtent bien à la billettique et au virement électronique, ainsi qu'à d'autres types de cartes à puce.

Par exemple, la technologie Near Field Communication (NFC), fondée sur la RFID HF, est souvent utilisée pour des applications courantes telles que les cartes-clés d'hôtel. En passant, nous avons écrit plus sur les différences entre RFID et NFC pour la localisation des actifs.

De plus, comme LF, HF utilise un couplage magnétique pour communiquer entre les étiquettes RFID et les lecteurs. Ainsi, en s'appuyant sur cette source d'alimentation, les balises HF continuent généralement de fonctionner pendant toute la durée de vie de leur application, à moins qu'elles ne soient endommagées par l'usure.

Et pour les rendre encore plus attrayantes, ces balises sont également relativement peu coûteuses, entre 0,35 $ et 10,00 $ par balise, et sont généralement de petite taille.

RFID ultra-haute fréquence (UHF)

Les systèmes RFID actifs UHF ont une plage de fréquences comprise entre 400 MHz et 3 GHz, avec des plages de lecture beaucoup plus élevées de 30 à plus de 100 mètres, ainsi que des taux de transfert de données plus rapides. De plus, ils ont un coût d'infrastructure assez faible et une grande capacité mémoire.

Tout aussi important, leurs étiquettes sont alimentées par des batteries internes et balisent de manière proactive à des intervalles prédéterminés, qui sont détectées par les lecteurs RFID et transmises au système hôte pour traitement.

Cependant, les étiquettes RFID UHF coûtent plus cher à un prix moyen de 25 $ à 50 $ par étiquette, et sont assez sensibles aux interférences des métaux, des liquides et des signaux électromagnétiques - bien qu'une conception innovante atténue certains de ces problèmes. En même temps, parce qu'elles sont alimentées par batterie, ces balises ont une durée de vie limitée de trois à cinq ans.

Les applications RFID UHF actives sont couramment utilisées pour suivre les actifs mobiles (par exemple, les conteneurs de fret, les gros équipements et les véhicules), ainsi que les actifs tels que les outils de construction et les matériaux stockés dans de grandes zones, telles que les parcs de dépôt.

5) La technologie RFID a parcouru un long chemin au cours des deux dernières décennies en termes de forme, de fonction et d'application.

Alors que les appareils IoT deviennent de plus en plus omniprésents, la technologie RFID active devient de plus en plus sophistiquée, en particulier en ce qui concerne le suivi et la traçabilité des actifs en temps réel. En fait, en maintenant la visibilité des actifs 24h/24 et 7j/7, les organisations de tous types et de toutes tailles n'améliorent pas seulement leurs résultats, elles sauvent également des vies, atténuent les événements dangereux et réduisent les responsabilités.

Cela dit, il y a eu plus que quelques avancées dans la technologie RFID active au cours des deux dernières décennies, notamment :

• Balises RFID actives qui intègrent des technologies de capteurs innovantes pour surveiller des facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité et les vibrations
• Étiquettes RFID intelligentes de plus en plus petites, plus fines et plus légères, avec plus de mémoire
• Lecteurs RFID moins coûteux avec des taux de lecture (1 000 à 1 200 tags par seconde) et une sensibilité accrus, ainsi que davantage d'options de connectivité pour le transfert de données
• Une variété d'antennes spécialisées, avec moins de poids et d'encombrement
• Applications et services basés sur le cloud pour la gestion des flux de données, créant ainsi des solutions qui nécessitent peu ou pas d'assistance informatique
• Systèmes de localisation en temps réel beaucoup plus économes en énergie et en données, avec moins d'exigences en matière d'infrastructure.

Bien entendu, avec toutes ces avancées, la RFID active est déployée dans des solutions Bluetooth RTLS innovantes - comme AirFinder - dans plusieurs secteurs pour gérer une variété d'actifs de valeur. Voici quelques exemples :

RTLS pour les soins de santé et la gestion des urgences

Les hôpitaux utilisent des solutions RTLS qui exploitent une combinaison d'étiquettes RFID actives et de balises à capteur BLE pour améliorer considérablement les soins aux patients, en suivant l'emplacement et l'état de l'équipement de traitement médical lorsqu'il se déplace entre les chambres et les étages.

Et avec l'introduction de notre AirFinder SuperTag - qui offre une visibilité transparente à la fois à l'intérieur et à l'extérieur - nous pouvons désormais offrir le même avantage aux hôpitaux de campagne mobiles qui fournissent une assistance médicale d'urgence indispensable dans les zones sinistrées et lors d'épidémies majeures.

Sécurité de l'industrie hôtelière

Compte tenu de la nécessité d'assurer la sécurité des employés de l'hôtellerie à tout moment à l'intérieur des installations où ils travaillent, AirFinder associe la technologie RFID à la technologie Bluetooth et aux ultrasons pour produire des systèmes de boutons de panique d'hôtel légers et facilement portables. Conçus pour faire fonctionner un simple appareil enfichable dans chaque pièce, ils envoient rapidement un signal de détresse, qui enregistre l'emplacement exact de l'employé.

Suivi du fret dans les centres de transport

Bien qu'il existe de nombreux cas d'utilisation des solutions RFID RTLS dans les centres de transport, certains des plus populaires impliquent le suivi de l'emplacement d'une pièce critique de la cargaison, ainsi que la surveillance de grands lots de palettes en mouvement. De même, ces solutions peuvent être déployées pour maintenir la chaîne de contrôle et garantir que les actifs sensibles au climat ne sont pas déplacés vers des zones où des températures élevées ou l'humidité pourraient les endommager.

Gestion des actifs de fabrication

À l'instar de l'industrie des transports, les opérations de fabrication de tous types et de toutes tailles mettent en œuvre un RTLS RFID actif avec une fréquence plus élevée pour un nombre quelconque de fonctions critiques.

Certes, ils utilisent ces solutions pour la gestion des actifs de fabrication et le suivi de l'emplacement en temps réel des équipements et des employés dans et à travers le bâtiment. Il en va de même pour les palettes utilisées pour le stockage des matières premières et autres stocks mobiliers. De même, ils surveillent les fluctuations environnementales de température et de mouvement qui pourraient avoir un impact sur des équipements coûteux.

Réflexions finales…

En tant que partie intégrante de l'IoT, la technologie RFID active a définitivement rendu les solutions RTLS plus faciles, plus économiques et plus fiables. Mais comme vous pouvez l'imaginer, ces systèmes continueront de s'améliorer à l'avenir, car le marché de la RFID croît à un rythme exponentiel. Alors que nous espérons que vous avez maintenant une compréhension de base, n'hésitez pas à nous contacter pour plus d'informations sur tout ce qui concerne la RFID.