تكنولوجيا الإدراك لإنترنت الأشياء الصناعي - UHF RFID

اليوم، تستخدم أنظمة التصنيع الذكية البيانات المخزنة في علامات RFID لتمكين منتجات مخصصة أكثر مرونة وكفاءة. أدى تطبيق تقنية RFID على أرض المصنع إلى تحقيق مستوى أعلى من الأتمتة والتوحيد القياسي، كما قدم مساهمات واسعة النطاق في العملية "البسيطة" لسلسلة التوريد الحديثة. بالمقارنة مع تقنيات تحديد الهوية الحالية، مثل العلامات النشطة والرموز الشريطية، فإن علامات RFID السلبية لا تحتاج إلى مصدر طاقة خاص بها ولا تتطلب خط رؤية للتشغيل، وهو ما له مزايا كبيرة.

وفقًا لتقرير عام 2020 الصادر عن باحثي شركة Prudour، من المتوقع أن تصل أسواق إنترنت الأشياء الاستهلاكية والصناعية مجتمعة إلى 11.1 تريليون دولار بحلول عام 2025؛ ومن المتوقع أن ينمو سوق مستشعرات RFID العالمية الخالية من البطاريات بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 13.3%؛ وسوف تصل إلى 209.9 مليون دولار بحلول عام 2030. وقد أثار التوسع الكبير في تطبيقات إنترنت الأشياء بعض المشكلات المتعلقة بالبطاريات التي تشغل أجهزة إنترنت الأشياء، ليس فقط من حيث الاستدامة وحماية البيئة، ولكن أيضًا من منظور القدرة على التنبؤ والتكلفة. لذلك، يبحث مطورو الصناعة 4.0 عن حلول خالية من البطاريات. ومن ثم، فإن أجهزة RFID السلبية وعلامات RFID السلبية تلبي بلا شك هذا الطلب.

لا تتطلب تقنية RFID السلبية برامج وأجهزة خاصة، ولا يستغرق نقل البيانات من علامة RFID إلى قارئ RFID سوى بضعة أجزاء من الثانية، وهي متوافقة تمامًا مع بروتوكول EPC Gen2 الحالي. وتتمثل الفائدة التي تعود على المستخدم في عدم الحاجة إلى أجهزة أو برامج خاصة للحصول على القياسات ومعالجتها. يمكن لقارئات RFID المتوفرة حاليًا في السوق التقاط البيانات وتحليلها من علامات RFID وإرسالها إلى أنظمة ذات مستوى أعلى. على سبيل المثال، يمكن التقاط معرفات الأصول وأرقام EPC جنبًا إلى جنب مع بيانات المستشعر عند دمج علامات RFID المستندة إلى شريحة القراءة والكتابة في التطبيقات اللوجستية. يمكن تحويل التطعيمات إلى مجموعة متنوعة من تنسيقات أجهزة الإرسال والاستقبال، بدءًا من العلامات المرنة وحتى العلامات الصلبة. تعتبر الإصدارات المجمعة الكلاسيكية، مثل أجهزة الاستشعار المتكاملة QFN، مناسبة حتى في البيئات القاسية.

تقع تقنية RFID في طبقة الإدراك لإنترنت الأشياء، وهي الأساس لتطوير إنترنت الأشياء والشرط الأساسي لتحقيق إنترنت الأشياء. بالمقارنة مع علامات RFID ذات الترددات الأخرى، فإن علامات UHF أكثر أمانًا وقابلية للاختراق. باستخدام قارئات UHF، يمكنهم مقاومة التداخل بشكل أفضل والحصول على سرعات قراءة وكتابة أسرع. ولذلك، في السنوات الأخيرة، أصبح تطوره أكثر سرعة وتطبيقه واسع النطاق للغاية. إذًا، ما هي طرق انتشار الإشارة لـ UHF RFID، بما في ذلك بشكل أساسي الاستقطاب الخطي والاستقطاب الدائري:

الاستقطاب الخطي: تسمى الموجة الكهرومغناطيسية التي يكون فيها اتجاه ناقل المجال الكهربائي ثابتًا في الفضاء بالاستقطاب الخطي. في بعض الأحيان يتم استخدام الأرض كمعلمة، ويسمى اتجاه ناقل المجال الكهربائي الموازي للأرض بالاستقطاب الأفقي، ويسمى الاتجاه العمودي على الأرض بالاستقطاب الرأسي.

الاستقطاب الدائري: عندما تتغير الزاوية بين مستوى استقطاب الموجات الراديوية والمستوى الطبيعي للأرض من 0 إلى 360 درجة، أي أن حجم المجال الكهربائي يبقى ثابتاً ويتغير الاتجاه مع الزمن، فإن مسار النهاية يكون متجه المجال الكهربائي متعامدًا على الانتشار. وعندما يكون الإسقاط على مستوى الاتجاه دائرة، فإنه يسمى الاستقطاب الدائري.

يمكن للهوائيات المستقطبة دائرية استقبال موجات الراديو من أي استقطاب، ويمكن أيضًا استقبال موجاتها المشعة بواسطة أي هوائي مستقطب؛ الهوائيات المستقطبة دائرية لها تعامد دوران؛ تسقط الموجات المستقطبة على أهداف متناظرة (مثل المستويات والمجالات وغيرها). وعندما يتم عكس اتجاه الدوران، فإن الموجات الكهرومغناطيسية ذات اتجاهات الدوران المختلفة لها قيمة أكبر لعزل الاستقطاب.