1. مقدمه

شناسایی فرکانس رادیویی، یا به‌طورمعمول،RFID، یک تکنولوژی شناسایی خودکار و داده (AIDC) است. RFID اکنون به‌عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر زندگی روزمره ما تبدیل‌شده است. مفهوم RFID ساده است. یک شیء برای ردیابی با یک فرستنده یا تگ شناسایی می‌شود؛ که این شماره شناسایی منحصربه‌فرد است.RFID به‌طور گسترده‌ای برای شناسایی و ردیابی افراد، دارایی‌ها و موجودی استفاده می‌شود. منافع اصلی این است که شناسایی را بدون نیاز به خط دیدی فراهم می‌کند، تگ‌های RFID در محدوده کم‌وزیاد قابل‌خواندن هستند و می‌توانند با مقدار قابل‌توجهی از داده‌ها رمزگذاری شوند. استفاده از فناوری RFID ها در بندرها قدمت زیادی دارد که با پیشرفت تکنولوژی شناسایی و ضبط داده‌ها به‌طور خودکار با استفاده از این فناوری درحال‌توسعه و رشد است. هم‌زمان با توسعه بندرها و پیچیدگی فرآیندهای حمل‌ونقل، مشکلاتی در زنجیره‌تامین جهانی به وجود آمده است. امروزه از تکنولوژی‌های جدید به‌عنوان راه‌حلی مؤثر جهت کنترل کیفیت خدمات و مدیریت بهتر فرآیندها استفاده می‌شود. یکی از مطرح‌ترین و مؤثرترین تکنولوژی‌های موجود که برای کنترل حمل‌ونقل در بندرها می‌توان از آن استفاده نمود تکنولوژی RFID است. از مزایای مهم تکنولوژی می‌توان به خودکار نمودن فرآیندها، از طریق فراهم‌سازی سیستم‌های تصمیم‌گیری برمبنای داده‌های صحیح در زمان واقعی اشاره نمود که موارد ذیل را دربر می‌گیرد:

• ردیابی اموال در زنجیره‌تامین: ردیابی دارایی‌هایی مانند کامیون‌ها کانتینرها در ایستگاه‌های زنجیره‌تامین
• کنترل مؤثر: امکان بازبینی و پردازش خودکار در داخل بندرها
• ایجاد ایمنی: تضمین ایمنی پرسنل و تجهیزات
• امنیت: کنترل نحوه دسترسی به دارایی‌ها و ایجاد امنیت

امروزه بازار کلی RFID در بندرها ارزش تقریباً 100 میلیون دلار در سال را دارد.

1. معرفی تگ‌های RFID

شناسه‌های الکترونیکی یا تگ‌ها بر روی اشیاء چسبانیده و یا متصل می‌شوند و برحسب نوع کاربرد و مشخصات فنی دارای تنوع بسیاری بوده که بر همین اساس دارای اشکال مختلفی می‌باشند. دسته‌بندی تگ‌های موجود به شرح ذیل است:

شاخص‌ترین تقسیم‌بندی تگ‌ها بر اساس چگونگی ذخیره‌سازی اطلاعات است. تقسیم‌بندی ذیل برای انواع تگ‌ها وجود دارد:

• فقط خواندنی : فقط یک شماره‌سریال دارند.
• یک‌بار نوشتنی:  فقط یک‌بار می‌توان بر روی آن‌ها اطلاعات محدودی ذخیره کرد.
• خواندنی/ نوشتنی: قابلیت نوشتن و ویرایش اطلاعات را حتی تا یک‌میلیون باردارند.
• مولتی فانکشن: علاوه برداشتن قابلیت و ویرایش اطلاعات، قابلیت اتصال به سنسورها و یا تگ‌های دیگر رادارند.

تگ‌های فقط خواندنی دارای دو نوع می‌باشند. نوع اول تگ‌هایی که در کارخانه سازنده تنها شماره‌سریال بر روی آن‌ها ذخیره می‌شود و نوع دوم، تگ‌هایی که حافظه محدود دارند و تنها یک‌بار می‌توان بر روی آن‌ها، اطلاعات یا شماره و غیره را ذخیره نمود. نیاز این نوع تگ‌ها به نرم‌افزار بیشتر از سایر انواع تگ‌هاست زیرا می‌باید اطلاعات حاصل از شناسایی در نرم‌افزار مربوطه ذخیره شود. تگ‌های خواندنی / نوشتنی دارای سه نوع هستند نوع اول مربوط به تگ‌هایی است که به تعداد دفعات نامحدود می‌توان اطلاعات بر روی آن‌ها ثبت و یا پاک کرد و البته حافظه ذخیره‌سازی اطلاعات بیشتری در مقابل انواع فقط خواندنی دارند ولی از میزان حافظه ذخیره‌سازی محدودی برخوردارند. نوع دوم از تگ‌های خواندنی / نوشتنی، تگ‌هایی هستند که علاوه بر ثبت تعداد دفعات نامحدود اطلاعات، به سنسورهای مختلفی جهت ثبت خروجی آن‌ها متصل شده و می‌توانند اطلاعات شرایط محیطی خود را نیز ثبت نمایند. نوع دیگر تگ‌های خواندنی / نوشتنی، تگ‌هایی هستند که قابلیت ارتباط با تگ‌های مشابه خود رادارند و می‌تواند علاوه بر ارتباط با ردیاب‌ها، با تگ‌های مشابه خود نیز تبادل اطلاعات نمایند.

دسته‌بندی دیگری از تگ‌ها:

• تگ‌های فعال  : دارای باطری هستند و از باطری جهت کارکرد، تغذیه می‌شوند و ساختار پیچیده ایی دارند. این تگ‌ها دائماً از خود امواج ساطع می‌کنند و بیشتر در فرکانسهای بالا از آن‌ها استفاده می‌شوند زیرا از مسافت‌های طولانی‌تر امواج دریافت می‌کنند و به مسافت‌های طولانی‌تر امواج ارسال می‌کنند.

• تگ‌های نیمه فعال: نیز باطری دارند اما هنگامی‌که در محیط مؤثر امواج ردیاب قرار گیرند، شروع به انتشار امواج می‌نمایند و بیشتر برای کاربردهایی با فواصل متوسط مورداستفاده قرار می‌گیرند.

• تگ‌های غیرفعال: نوعی دیگر از تگ‌ها می‌باشند که باطری ندارند و با استفاده از امواج ارسالی از ردیاب شروع به کار می‌نمایند. امروزه این نوع از تگ‌ها به دلیل ارزان بودن و تنوع کاربرد، فراوانی قابل‌توجهی دارند.

در ریدرهای اولیه تنها اطلاعات محدودی ارسال می‌شده و درصورتی‌که تگی در محیط قرار داشت، بر روی تگ این اطلاعات ذخیره می‌شد اما امروزه با پیشرفت چشمگیر این تکنولوژی، ریدرهای پیشرفته ایی ساخته و به بازار عرضه گشته که با تکنیک‌های خاصی اطلاعات اولیه را جهت شناسایی تگ‌های معتبر، رمزگذاری نموده و به‌وسیله امواج ارسال می‌نمایند سپس سیگنال‌های دریافت شده از تگ‌ها را بررسی نموده و پیغام صحیح را انتخاب و اطلاعات را انتقال می‌دهند.

تگ‌های LF

تگ‌های LF با توجه به کاربردشان، شامل موارد زیر می‌شوند:

• تگ کارت
• تگ‌های حیوانات
• تگ دستبندی

تگ‌های HF
تگ‌های HF شامل دسته‌بندی زیر می‌باشند:

• تگ کارت
• تگ‌های برچسبی
• تگ دستبندی

تگ‌های UHF
دسته‌بندی این تگ‌ها شامل موارد زیر می‌شود:

• تگ کارت
• تگ‌های برچسبی
• تگ‌های فلزات
• تگ اموال

تگ‌های Microwave
دسته‌بندی این تگ‌ها شامل موارد زیر می‌شود:

• تگ اموال
• تگ Wi-Fi

1. تاریخچه استفاده از RFID ها در بندرها

به‌این‌علت که فن آوری RFID اخیراً گسترش و رواج قابل‌ملاحظه‌ای یافته است، بسیاری از افراد تصور می‌کنند که این تکنولوژی جدید و نو است درحالی‌که RFID از حدود سال 1970 وجود داشته است اما به دلیل قیمت بالا این وسیله تا سال‌های اخیر در مصارف تجاری کاربرد زیادی نداشته است. طبق بررسی‌های انجام‌شده مفهوم RFID از زمان جنگ جهانی دوم با کشف فن‌آوری تقریباً مشابهی به نام IFF که معرف Identify Friend or Foe است مطرح گردیده است. روشی برای تشخیص هواپیماهای جنگی دوست یا دشمن بود که توسط انگلیسی‌ها کشف و استفاده شد. IFF مکانیزمی شبیه به RFID دارد. یک تکنولوژی مشابه دیگر در سال 1945 توسط “Leon Theremin ” کشف شد که یک وسیله جاسوسی بود و اطلاعات صوتی را با استفاده از امواج رادیویی انتقال می‌داد. اولین بار فناوری RFID به شکل امروزی آن توسط “MarioCardullo” کشف شد اما تا سال 1970 به علت گرانی استفاده تجاری نداشت.

تگ‌های RFID فعال، نیمه فعال و غیرفعال به‌طور جهانی برای بیش از 15 سال در بندرها مستقرشده‌اند. ازلحاظ جغرافیایی، درصد زیادی از پیاده‌سازی RFID در ساحل غربی ایالات‌متحده بوده است. برای مثال از تگ‌های غیرفعال برای ایجاد امنیت (شناسایی راننده) و گیت‌های خروجی استفاده می‌کنند. غالب تگ‌های مربوط به تجهیزات و تأسیسات تا به امروز از نوع تگ فعال هستند.

در اواسط دهه 1990، بسیاری از سیستم‌ها به RTLS (سیستم موقعیت‌یابی در زمان واقعی) مجهز شدند. از این سیستم جهت ردیابی کانتینرها و محتوی داخل آن‌ها به‌ویژه در ساحل غربی ایالات‌متحده آمریکا استفاده می‌کردند. در اوایل سال 2000، ردیابی توسط تگ‌های RFID در بندرها پدید آمد.

در اواسط تا اواخر سال 2000، استفاده از تکنولوژی RFID به‌منظور خودکار سازی ردیابی و ره‌گیری کانتینرها و محموله‌ها و غیره در بندرها پیشرفت چشمگیری

پیدا کرد.

1. کاربرد RFID در حمل‌ونقل کانتینرها در بندرها

حمل‌ونقل کانتینری در سال‌های اخیر با نرخ به‌طور متوسط ​​9.3 درصد رشد کرده است و سهم منحصربه‌فرد خود را از 6.3 درصد در سال 1980 به بیش از 25 درصد در سال 2007 افزایش داده است.

درحالی‌که بزرگ‌ترین بندرها کانتینری در جهان می‌توانند بیش از 25 میلیون کانتینر در سال اداره شوند، تنها 5 درصد از کانتینرهای حمل شده ازنظر فیزیکی بررسی می‌شوند؛ بنابراین، خطرات حمل کالاهای غیرقانونی از طریق یک کانتینر به علت عدم توجه، بالا است.

فشار زیادی بر دولت‌ها برای افزایش سرعت تائید، کاهش هزینه‌ها و انبارداری در تجارت بین‌المللی وجود دارد.

بنابراین، نظارت بر حرکت کالا از نقطه مبدأ به مقصد نهایی، موردنیاز است. برای بررسی، بازیابی و تحویل گرفتن کانتینرها در بندرها ممکن است خطای انسانی رخ دهد.

خودکار سازی این وظایف با کمک سیستم‌های مبتنی بر RFID دقت این عملیات را افزایش می‌دهد خطاهای انسانی را تا 70 درصد کاهش داده و باعث می‌شود کنترل بندرها مطابق با مقررات صورت پذیرد. در این صورت متصدیان پایانه‌ها با استفاده از فناوری RFID و با افزایش دانش خود جهت استفاده از این تکنولوژی به کنترل کارآمدتر در پایانه‌های بندرها کمک شایانی می‌کنند.

به‌عنوان‌مثال، اگر زمان انتقال یک کشتی در یک بندر به حداقل برسد، هزینه مربوط تحویل هر کانتینر کاهش می‌یابد.