Como aplicações de rastreamento de ativos internos estão adotando a tecnologia RFID

　　A tecnologia RFID não é a única solução para aplicações de posicionamento interno. No entanto, como parte de um sistema multitecnológico, é uma solução muito eficaz.

　　As etiquetas RFID têm uma longa história, remontando aos sistemas de transponder usados por aeronaves militares durante a Segunda Guerra Mundial para distinguir "amigo de inimigo". Desde então, o RFID tem sido usado em sistemas de identificação de ativos. Recentemente, foi lançado no mercado como uma solução de posicionamento interno em tempo real. Este artigo descreve brevemente como o RFID funciona, como pode ser aplicado ao rastreamento de ativos internos e comparações com outras tecnologias similares.

　　01Como funciona o RFID

　　Um sistema RFID, ou seja, identificação por radiofrequência, consiste em duas partes: um transponder (ou etiqueta) contendo dados que podem ser lidos via RF; Um interrogador (ou leitor/escritor) pode ler dados do remetente.

　　O modo específico de comunicação entre essas duas partes (conhecido como "mecanismo de acoplamento") determina a cobertura, complexidade e custo do sistema. (Aqui, "acoplamento" refere-se à transmissão de informações entre a etiqueta e o leitor/escritor.) Atualmente, existem três mecanismos de acoplamento no mercado: acoplamento indutivo, acoplamento capacitivo e acoplamento por retroespalhamento.

　　Acoplamento indutivo

　　Desde o desenvolvimento da tecnologia RFID, existe acoplamento indutivo, com sistemas na época incluindo grandes etiquetas com mecanismos complexos de antena, usados principalmente para rastrear objetos grandes (como carros e gado). Etiquetas acopladas indutivamente extraem informações do campo magnético gerado pelo leitor e as modulam. O leitor mede ondas de rádio por meio de etiquetas e as decodifica em dados. Os campos magnéticos usados nesses sistemas caem rapidamente, então a faixa efetiva de reconhecimento do acoplamento indutivo é de cerca de 1 cm a 1 m.

　　Acoplamento capacitivo

　　Quando grandes sistemas de detecção se tornaram a única opção no mercado, sistemas de acoplamento capacitivo foram desenvolvidos para reduzir o custo e o tamanho do RFID. Chip condutor é usado em leitores e etiquetas para formar capacitância e dados de sinal, alterando a capacitância do circuito. A distância entre esses sistemas é muito próxima (1 cm), e a orientação do patch é importante, então aplicações típicas exigem inserir cartões de identificação no leitor. À medida que os circuitos indutores encolhem, o mercado de sistemas de capacitores limitados também está encolhendo.

　　Na verdade, a maioria dos sistemas RFID atualmente utiliza algum tipo de acoplamento capacitivo. No entanto, ainda são afetados pela intensidade do campo magnético distante. Para alcançar comunicação de longa distância, os sistemas RFID devem usar sinais de frequência mais alta e depender de sinais eletromagnéticos provenientes de fontes elétricas

　　Acoplamento por retroespalhamento

　　O acoplamento por retroespalhamento é um modelo de princípio de radar. O leitor emite sinais UHF ou de micro-ondas, que são refletidos ao contato com o alvo e transportam de volta as informações do alvo. Isso é baseado nas leis de propagação espacial das ondas eletromagnéticas, com um alcance de reconhecimento maior que 1 mm. Claro, se expandir a faixa de reconhecimento é uma vantagem ou uma desvantagem depende do caso de uso.

　　02Tipos de etiquetas RFID

　　O mercado RFID é categorizado com base no método de fornecimento de energia das etiquetas RFID. Se uma etiqueta tem energia disponível a bordo afeta seu tamanho, preço, alcance de leitura e se ela pode suportar sensores adicionais.

　　Rótulos passivos

　　Etiquetas passivas não possuem fonte de alimentação interna. Eles respondem absorvendo algumas informações do sinal do leitor. Isso os torna baratos, duráveis e silenciosos (no espectro de rádio). Devido à falta de dados consistentes, eles não podem ser usados para escrever e armazenar dados de sensores. Eles têm uma faixa de seleção de dados menor e exigem leitores e escritores de alto poder e custo.

　　Rotulos semi-passivos

　　Etiquetas semi-passivas (também conhecidas como etiquetas "semi-ativas" e "assistentes de bateria") possuem uma bateria integrada. Como as tags passivas, elas só transmitem quando há um sinal do leitor e do escritor. A bateria pode alimentar tanto o sensor quanto a antena. Tags semi-passivas permitem que mais sinais sejam refletidos para o leitor/escritor, proporcionando assim uma distância de leitura/escrita maior do que as tags passivas. Elas são maiores e mais caras que as etiquetas passivas, e têm autonomia limitada.

　　Tags ativas

　　As etiquetas ativas possuem uma fonte de energia local (como uma bateria ou energia fotovoltaica) e podem transmitir seus próprios sinais. Embora sejam definidas como tags, tecnicamente elas não dependem de receber e modular sinais do leitor. Em vez disso, são rádios de curto alcance. Do ponto de vista operacional, essa distinção pode não ser tão importante, então focamos no mercado e os incluímos aqui. Comparadas a tags passivas e semi-passivas, as tags ativas têm um alcance de reconhecimento maior (até 1 quilômetro), maior capacidade, tamanho e custo de memória, e podem funcionar com leitores e escritores mais fracos.

　　03Rastreamento de ativos usando tecnologia RFID

　　Antes de avaliar as vantagens do RFID como tecnologia de rastreamento de ativos, é necessário esclarecer o significado de "rastreamento". O RFID tem sido usado desde o início para o rastreamento de ativos no sentido de planilhas. Isso facilita a identificação e o registro de itens rastreados próximos. Se seu objetivo é garantir que todos os vagões de trem que passam pelo Portão A também passem pelo Portão B, ou confirmar se os funcionários estão entrando no prédio, então o RFID é uma excelente solução que foi cuidadosamente testada e validada.

　　Nesses casos de uso, o RFID compete mais diretamente com códigos de barras ou QR codes. Ele tem uma vantagem clara ao permitir a leitura e a escrita à distância. Etiquetas RFID ativas ou semi-passivas podem fornecer informações valiosas sobre sensores. Por outro lado, leitores pareados com etiquetas passivas não são baratos, enquanto etiquetas semi-passivas são muito caras e têm vida útil limitada.

　　Um tipo mais desafiador de rastreamento é aprender a localização em tempo real do ativo de rastreamento. Embora este seja um caso de uso relativamente novo para RFID, já existem muitas soluções comerciais no mercado.

　　Esses programas funcionam de maneiras diferentes. Algumas soluções utilizam RFID puro para identificação de objetos, enquanto também empregam outra tecnologia para medição de distância. Quase todos que dependem inteiramente de RFID usam etiquetas RFID ativas. Embora alguns estudos tenham usado etiquetas RFID passivas, o custo dos leitores passivos de etiquetas e o alcance limitado de reconhecimento do sistema impediram sua aplicação comercial

　　Sistemas de Localização em Tempo Real (RTLS) que utilizam etiquetas RFID ativas têm desempenho melhor do que tecnologias concorrentes como Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), WiFi, Ultrassônico e Ultra-Wideband (UWB). O RFID é baseado principalmente no sistema LANDMARC, que determina a localização comparando o RSS das tags ativas com o RSS das tags de referência em locais conhecidos.

　　O RFID tem um alcance de reconhecimento maior que o BLE. Comparado aos 70 metros do BLE, ele pode cobrir 1 quilômetro ao ar livre. Isso pode ser menos crítico em ambientes internos desobstruídos (como paredes ou pisos), mas em armazéns ou celeiros, o alcance de reconhecimento das etiquetas RFID ativas permite que as empresas utilizem menos leitores e gravadores, reduzindo custos e minimizando possíveis falhas.

　　O RFID como solução de rastreamento de ativos também apresenta algumas desvantagens. Como todas as soluções baseadas em RF/RSSI, ele apresenta vulnerabilidades. Como os sinais RF podem penetrar paredes, é difícil determinar de qual cômodo o sinal está vindo. A alta largura de banda usada por rastreadores ativos (especialmente rastreadores remotos) é altamente suscetível a interferências. Além disso, comparado ao BLE, rótulos e leitores são muito mais caros.

　　O RFID alcançou um sucesso tremendo como parte de todo o sistema híbrido. Ele fornece identificação confiável e pode servir como tecnologia complementar aos sistemas de informação de posicionamento que dependem de ultrasssom, infravermelho ou ultra-banda larga

　　Conclusão

　　Atualmente, a tecnologia RFID não pode fornecer uma solução independente para posicionamento interno. Nesse sentido, não é a única opção. No entanto, como parte de um sistema multitecnológico, o RFID trouxe décadas de histórico confiável de identificação para o posicionamento interno.