dnes je 29.3.2024

Input:

Čárové kódy, RFID a jiné identifikátory

15.6.2020, , Zdroj: Verlag Dashöfer

6.5.3.2
Čárové kódy, RFID a jiné identifikátory

RNDr. Dagmar Brechlerová, Ph.D., České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství, Kladno

Čárové kódy a RFID identifikátory představují jednoduchý způsob, jak jednoznačně označovat různé zboží, předměty či evidovat vybavení. Pomocí jednoduché nálepky dojde k přidělení unikátního vizuálního či rádiového kódu, který pak může být automaticky přečten snímacím zařízením, a je možné díky němu sledovat například polohu, počet a mnoho dalších údajů. Tyto informační prvky jednak odstraňují jazykovou bariéru, neboť je obvykle nutné je číst prostřednictvím unifikovaných zařízení, jednak minimalizují pravděpodobnost výskytu chyb. Pokud by byl například úkon evidence zařízení svěřen člověku, je zde několikrát větší předpoklad jeho selhání oproti přístroji.

Čárový kód

Principem všech čárových kódů je zápis pomocí grafické informace: hodnoty jsou obsaženy v různě širokých pruzích a mezerách, v rozmístění grafických prvků a dalších parametrech. V dnešní době je známa celá řada kódů, ať už čárových, či jiných.

U "klasického" čárového kódu, tedy řady čar umístěných vedle sebe, se stanovuje několik hodnot, které pak určují výslednou informaci a zároveň i vlastnosti a limity daného kódu. Měří se například šířka nejtenčího elementu (tj. jednotlivé čáry) kódu, která je ještě přípustná bez toho, aby došlo k problémům se čtením. Dalšími sledovanými hodnotami jsou i kontrast podkladu vůči kódu, výška celého kódu či jeho délka. Zde samozřejmě záleží na typu daného kódu, některé totiž obsahují pouze čísla, v jiných je obsažena i textová informace. Tyto informace mají jen jeden rozměr, obvykle nezáleží na tom, jak jsou čáry vysoké, údaje se čtou přejetím čtečky přes kód vodorovně zleva doprava. Linka paprsku přitom sejme rozměry čar i mezistupů, přičemž mu nevadí ani mírný náklon, neboť poměry se nezmění.

Příklad čárového kódu: EAN/UPC

Původně European Article Number (evropský kód zboží), nyní International Article Number (mezinárodní kód zboží), a Universal Product Code (jednotný produktový kód) jsou jedněmi z nejrozšířenějších kódů a můžeme se s nimi na rozličném zboží setkat denně. U EAN se jedná obvykle o 12místný kód s jednou další kontrolní číslicí, nicméně vyskytují se i kódy jiné délky (např. 8), pokud je potřeba například zmenšit kód tak, aby se vešel do menšího prostoru. V číslicích je pak zakódována země – sídlo výrobce, samotný kód výrobce, kód výrobku a již zmíněná kontrolní cifra. Pokud se jedná o tiskovinu, dá se pomocí tohoto kódu uchovávat i její ISBN.

UPC je pak 12místný kód, který je pro danou položku unikátní. Existují však i kratší varianty, opět v závislosti na typu produktu. Oba tyto typy čárových kódů jsou pak používány pro snímání ceny při prodeji.

Kromě čárových kódů, které jsou jednorozměrné, tedy údaje se čtou pouze jedním směrem, byly v závislosti na stále se zvyšujícím objemu informací vyvinuty kódy schopné pojmout tyto informace ve více směrech, a tak zvýšit množství nesených údajů.

Vznikly tak například kódy Data Matrix, Aztec či QR (Quick Response – rychlá odpověď) a celá řada dalších, které využívají více rozměrů při čtení. Často mají podobu matrice – čtverce vyplněného mozaikou černých a bílých polí, v nichž je pomocí jejich polohy zakódována informace.

Stále více se využívá také systém DataBar, který podléhá standardu organizace GS1 (dále v textu) a který může být jak jedno-, tak víceřádkový.

Výhodou DataBar systému je hlavně fakt, že aktuálně využívaný systém EAN/UPC pomalu, ale jistě nezvládne pojmout všechny informace o výrobcích, které jsou jím označeny. Hledají se proto nové způsoby, jak do co možná nejmenšího prostoru vtěsnat co největší množství informací. Přitom je ovšem potřeba brát v úvahu například způsob skenování kódu, kdy je nutno zohledňovat určitou toleranci při manipulaci se čtečkou atd. DataBar toto zvládá při zmenšení rozměrů a zvětšení objemu nesených dat. Výsledkem je pak značná úspora času, protože není nutné například číst textové informace, ty mohou již být obsaženy v kódu.

GS1 DataBar kód.

Velmi rozšířený zástupce 2D kódů, hlavně v poslední době, je QR kód, který dosáhl značného rozmachu s nástupem tzv. "chytrých telefonů". I průměrný telefon je vybaven softwarovou čtečkou těchto kódů. Po sejmutí kódu fotoaparátem, který má dnes prakticky každý telefon, může čtečka informaci zpracovat a například přejít na internetovou adresu obsaženou v kódu. Není tak nutné cokoliv sáhodlouze opisovat, což je například v metru či jinde na veřejnosti zdlouhavé a nepohodlné. Takto se snadno kterýkoliv čtenář inzerátu dostane na zmíněný odkaz. Toho si samozřejmě všimly marketingové agentury a QR kódy se v posledních několika letech začaly objevovat jako houby po dešti.

QR kód nesoucí adresu mobilní verze Wikipedie: http://en.m.wikipedia.org. Zdroj: Wikimedia Commons – public domain.

Jedná se o efektivní řešení, jak oslovit diváka a přimět ho k přechodu například na cílovou stránku, neboť naprostým zjednodušením úkonu odbourává vyhledávání či zadávání adresy. To by jinak bylo značnou překážkou, neboť by potenciální zákazník byl odrazen zdlouhavým psaním adresy stránek. Takto přejde například na podrobnější kampaň během několika chvil. Stejně tak kdokoliv může například vygenerovat svůj vlastní QR kód a připojovat jej například jako přílohu k různým dokumentům či výrobkům, znovu pak odpadá složité opisování adres.

QR kód je tvořen čtvercem, který má ve třech rozích poziční značky, díky nimž snímač pochopí, jak je kód natočen. Ve čtvrtém rohu je pak zarovnávací značka. Kolem pozičních značek jsou zóny, ve kterých jsou zaznamenány informace o verzi a o formátu. Mezi značkami je pak pole zdánlivě nahodilých bílých a černých drobných bodů, jež nesou informaci. QR kód je vyřešen tak, že i pokud dojde k částečnému nepřečtení (například je část kódu nečitelná/poškozená, snímač telefonu zakryt apod.), samotný kód stále obsahuje část informací, pomocí kterých je schopen opravit chybějící zbytek a informace tak může být úspěšně dekódována.

Rizikem u QR kódu je například fakt, že po zpracování čtečkou může aplikace bez varování přejít na stránku obsaženou v kódu a například se pokusit stáhnout ze škodlivé adresy nějaký malware. Stejně tak se lze dostat na stránku s podvodným obsahem či na jiné rizikové webové stránky, které mohou ohrozit bezpečnost přístroje a dat na něm obsažených. Výrobci proto doporučují načítat tyto kódy pouze z ověřených zdrojů a případně soubory, které by pomocí těchto kódů mohly být staženy, opět stahovat pouze z důkladně prověřených odkazů.

RFID

Jiným způsobem identifikace takřka jakýchkoliv položek je systém RFID (RadioFrequency Identification – identifikace pomocí rádiové frekvence). Na rozdíl od vizuálního identifikátoru, využívaného u čárových kódů, je založen na identifikaci pomocí rádiových vln. Funkce je však prakticky stejná, kód slouží k bezkontaktnímu snímání na krátkou vzdálenost, buď tím, že vysílá signál sám (aktivní), anebo že je snímán pomocí vysílače-čtečky (pasivní).

Tyto dva typy se liší hlavně tím, že pasivní neobsahuje zdroj energie – ta je mu dodávána vysílačem pomocí elektromagnetických pulzů, díky ní je pak schopen odpovědět, tedy odeslat nesenou informaci. Aktivní naproti tomu obsahuje vlastní zdroj energie, kterou je schopen využít. Tento systém však nenachází takové využití, neboť zdroj a další součásti potřebné k jeho provozu značně zvětšují jeho objem. Existují však i další typy, většinou nějakým způsobem kombinující vlastnosti obou hlavních skupin.

Součástí identifikátoru je obvykle křemíkový mikročip, který obsahuje jedinečné číslo a většinou i nějaké další informace.

Aktivní RFID

Aktivní RFID prvky se využívají hlavně v oblasti dopravy velkých nákladů, kde je nutno sledovat zboží na delší vzdálenost. Tento systém má obvykle dosah od 20 do 100 metrů a operuje na frekvencích 455 MHz, 2,45 GHz, případně 5,8 GHz.

Tento typ se dále dělí na dvě skupiny podle podstaty zařízení. Jedněmi jsou transpondéry, které mají za úkol po aktivaci vysílačem provést nějakou činnost, například nahlásit své ID číslo, když označený náklad projede kontrolní bránou apod. Díky tomu, že se aktivují až na požádání, se značně spoří jejich energie, mohou tedy fungovat poměrně dlouhou dobu.

Druhým typem je tzv. majáček (beacon), který signál vysílá automaticky opakovaně, například ve stanovených intervalech. Využívá se tam, kde je nutné kontinuálně sledovat například polohu označeného prvku (sledování jednotlivých dílů při výrobě ve velké tovární hale atd.). Vždy musí být čten alespoň třemi čtečkami tak, aby šlo přesně určit jeho polohu v prostoru.

Aktivní RFID prvek. Zdroj: scienceprog.com.

Pasivní RFID

Tento systém naopak nachází využití v běžném obchodu, a to především pro svou cenu a také již zmíněnou absenci napájení – štítky s kódem se dají například nalepit do knih, obsáhnout v samotné nálepce s čárovým kódem, zabudovat do výrobku, plastové karty a lze pro ně vymyslet celou řadu dalších umístění. Nevýhodou je hlavně jejich dosah, jsou schopny odpovědět na signál do vzdálenosti cca 10 metrů, to však v uzavřených prostorech, kde se monitorují například vchody (viz dále v textu, využití RFID rámů k monitorování pohybu zboží), nevadí.

Pasivní prvky se skládají z čipu napojeného na anténu. Vizuálně vypadají většinou jako čtvercový obrazec z velmi tenkého pásku kovu. Jistě se nad nimi skoro každý zákazník podivoval, když je nalezl na zakoupeném výrobku.

Pasivní RFID štítek – nálepka k nalepení na výrobek. Zdroj: ec21.com.

Pasivní RFID implantovatelný čip – srovnání velikosti se zrnkem rýže. Zdroj: Wikimedia Commons – public domain.

Funkční vzdálenost, na kterou je čtečka/přijímač schopna přečíst informaci na štítku, hraje při výběru obvykle rozhodující roli. Nízko- a vysokofrekvenční štítky obvykle používají metodu indukčního párování – cívka ve vysílači se spojí s cívkou v anténě štítku a dohromady vytvoří elektromagnetické pole. Procesor ve štítku poté využije toto pole jako zdroj a čerpá z něj energii. Přijímač čtečky poté reaguje na odebranou energii a změny v elektromagnetickém poli a dokáže převést nastalé změny na binární kód jedniček a nul.

Všechny systémy mají své výhody a nevýhody. Nízko- a vysokofrekvenční štítky mají sice malý dosah, ale vytvořené elektromagnetické pole je mnohem snadněji využitelné než metoda párování u UHF štítků. Štítky s nejvyššími frekvencemi mohou způsobovat problémy, jelikož vlnění vysílané čtečkou může být zachycováno v různých materiálech či ve vodě, případně může dojít k výskytu falešných signálů.

Jeden z příkladů RFID čteček: bezpečnostní rám. Po průchodu se aktivuje, pokud štítky na označeném předmětu, vysílající unikátní informaci, nebyly deaktivovány. Zdroj: Wikimedia Commons – public domain.

Praktické využití optických a rádiových identifikátorů

Nejčastějšími důvody k využití čárových kódů či RFID jsou identifikovatelnost a vysledovatelnost.

V dnešním světě dochází každý den k neuvěřitelnému množství přesunů zboží, od mezinárodních transakcí až po lokální dodávky, například zásobování obchodů atd. U všech těchto přesunů je obvykle nutné nějakým způsobem sledovat množství dat tak, aby nedocházelo k finančním ztrátám, prodlevám, zmatkům a aby celý systém fungoval co nejefektivněji. Pokud by dané informace měl u většího množství jakéhokoliv artiklu sledovat člověk bez pomoci techniky, bylo by to jednak neefektivní, jednak by to přesáhlo lidské možnosti, neboť objem dat je obrovský. Naštěstí díky technice je možné snadno zjišťovat a vyhodnocovat požadované informace.

Obvykle to bývají údaje jako:

  • o jakou zásilku se jedná (v některých případech stačí pouze číslo typu produktu, někdy konkrétní položka),

  • odkud míří, kam míří, kde je nyní,

  • komu patří, ke komu se má dostat,

  • jak dlouho je na cestě, za jak dlouho se má dostat na místo určení, jak je stará atd.

Všechny tyto informace i celá řada dalších mohou být potřebné, a bylo tedy nutno nalézt způsob, jak jednoduše identifikovat konkrétní položku a snadno zjistit všechny tyto údaje jednoduchým úkonem. Výsledkem byla celá řada více či méně úspěšných nápadů, z nichž nejznámější je dnes právě některý typ čárového kódu. Díky nim již není nutno složitě vyhledávat, kontaktovat dodavatele či beznadějně pátrat v evidenci zboží, neboť je velmi snadné udržovat si přehlednou databázi položek prostým skenováním jejich pohybu.

Například pro běžnou samoobsluhu se evidence díky čárovým kódům a RFID stává daleko jednodušší díky tomu, že je možno vyhodnocovat veškerá data snímaná čtečkami. Tak například lze zjistit, kdy očekávat nákupní horečku u toho kterého produktu, který produkt je úspěšnější více a který méně, je možno zefektivnit proces objednávek a například omezit příliš

Nahrávám...
Nahrávám...