مقاله RFID ابزاری برای حل مشکلات مدیریت حمل و نقل شهری

RFID ابزاری برای حل مشکلات مدیریت حمل و نقل شهری

وحید برادران	علی هزاوه
عضو هیأت علمی گروه مهندسی صنایع دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال ایران	کارشناس مهندسی صنایع دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال ایران

کلمات کلیدی: RFID، مدیریت حمل و نقل شهری، ترافیک، حمل و نقل عمومی، ردیابی وسایل نقلیه

چکیده:

رشد روزافزون وسائط نقیله عمومی و افزایش سریع خودروهای شخصی در کلانشهرها  هر روز بیش از پیش وضعیت ترافیکی شهر را پیچیده تر و زندگی در آنها را مشکلتر می کند، نیاز به سیستمهای هوشمند کنترلی و راهبردی که امکانات آن در داخل کشور تولید شود بیش از گذشته لازم و ضروری بوده و نیازی مبرم و اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. استفاده از تکنولوژی روبه گسترش RFID راه حل مناسبی برای حل مشکلات ترافیکی و مدیریت حمل و نقل شهری بخصوص در کشورهای در حال توسعه است. در این مقاله استفاده از RFID در مدیریت حمل و نقل شهری پیشنهاد شده و کاربردها و مزایای بالقوه ی راه حل پیشنهادی بیان می شود.

1- مقدمه

فنآوری RFID باعث بوجود آوردن جو متشنج و هیجان‌زده‌ای در چند سال اخیر در عرصه تولید و خدمات شده‌است. در حالیکه این فنآوری در چند دهه قابل دسترسی بوده، اما در قرن 21 ، یک عصر و دورة جدیدی در گسترش استفاده از RFID بوجود آمده است. بطوری که یک شر کت تولید کننده تجهیزات این تکنولوژی به تنهایی در سال 2006 نزدیک 1.3 میلیارد برچسب RFID فروخته است. [1]

از طرفی حمل و نقل و مسائل مرتبط به آن همراه یکی از مشکلات زندگی شهری به شمار می رود. مدیریت و برنامه ریزی حمل و نقل و ترافیک شهری راهکاری است برای حل معضلات ترافیک شهرها, که در اکثر جوامع مورد توجه بوده است. ردیابی وسایل نقلیه و تعیین موقعیت آنها و پی آیند آن راهبری و کنترل حرکت وسایل نقلیه در محیطهای شهری از اصول برنامه ریزی و مدیریت شهری است.

از نظر ابعاد امنیتی و اجتماعی, همواره کنترل و ردیابی وسائل نقلیه در مدیریت شهری موسوم به AVL سبب شده است که سیستمهای مختلفی جهت این منظور, آزمایش و به اجراء درآیند, مرسوم‌ترین آنها GPS است که از طریق شبکه ماهواره‌ای موقعیت وسایل نقلیه تعیین و به سیستم کنترل حمل و نقل ارسال می‌شود. کشورهای در حال توسعه و کشورهایی که خودشان این تکنولوژی را در اختیار ندارند می‌بایست خدمات مورد نظر را از کشورهای صاحب تکنولوژی خریداری نمایند که خود هزینه‌های بسیاری را بر آن کشورها تحمیل خواهد نمود و متعاقب آن سیستمهای مدیریت حمل و نقل شهری بر پایه این تکنولوژی نیز عملکرد مناسبی نخواهند داشت. همچنین امروزه نظارت، کنترل و برنامه‌ریزی جهت مسائل ترافیکی و مدیریت شهری, استفاده از ابزاری دقیق و تکنولوژیهای پیشرفته را طلب می‌کند.

با عنایت به دقت بالا و هزینه پایین تکنولوژی RFID و عدم پیچیدگی دستیابی به  این تکنولوژی می توان از آن در ردیابی و کنترل وسایل نقلیه در سیستمهای موقعیت سنج خودکار استفاده نمود. در این مقاله فنآوری RFID بعنوان ابزاری در ردیابی وسائل حمل و نقل در داخل محیطهای شهری معرفی شده و کاربردهای بالقوه ای که از استفاده این تکنولوژی در مدیریت حمل و نقل شهری قابل دستیابی است به تفسیر بیان می شود.

در بخش دوم مروری بر کاربردهای RFID در صنعت حمل و نقل خواهد شد و در بخش سوم ماهیت و اجزاء این تکنولوژی به اختصار بیان می شود. بخش چهارم به مزیت های استفاده از این تکنولوژی در مدیریت حمل و نقل شهری اختصاص یافته است و در بخش پنجم نتیجه گیری و راهکارهای حل مسئله بیان شده است.

2- مرور ادبیات کاربردهای RFIDها

تکنولوژی RFID  برای اوّلین بار  در دهه 1940 در جنگ ‌جهانی دوم برای تشخیص جنگنده‌های نظامی خودی و دشمن از یکدیگر استفاده شده‌است. [2 ]  با پیشرفت تکنولوژی ، RFID  ها نیز بطور سرسام‌آوری در حال رشد و تکامل هستند هر چند بعد از جنگ‌ جهانی دوم از  RFID ها برای جمع‌آوری اطلاعات استفاده می شده , ولی  رشد آن در دهه 1990 به کندی پیش رفته است، اما تکنولوژیهای اخیر زمینه کاربردهای زیادی از RFID ها را فراهم آورده است. [3 ]

هر چند اکثر استفاده های RFIDها در محیطهای غیر از صنعت حمل و نقل بوده به عنوان مثال استفاده از RFID در حفظ امنیت خودروها در برابر سرقت, حفاظت از دارایی های افراد و موارد بسیاری که بعضی از آنها را می توان در [2] و [8] مشاهده کرد ولی می توان در ادبیات موضوع مواردی از کاربردهای RFID در صنعت حمل و نقل نظیر؛ پرداخت عوارض جاده‌ها، دسترسی به فضای پارکینگ‌ها، ردیابی پالتها، ردیابی کامیونها و واگنهای قطار، شناسایی و ردیابی حیوانات در باغ‌وحش‌ها و مناطق حفاظت‌شده زیست محیطی، انطباق چمدانها به مسافران در فرودگاهها و مدیریت زنجیره تأمین را مشاهده نمود.[3]

همانطور که قبلا" بیان شد ردیابی وسایل نقلیه یکی از اجزای سیستم مدیریت حمل و نقل شهری است. مقالات متعددی در زمینه ردیابی نهادهای شناور در محیطهای مختلف با استفاده از تکنولوژی RFID ارائه شده است که با مقوله حمل و نقل بی ارتباط نیست.[4] در ادامه به برخی از این مطالعات اشاره می شود :

\     کاربرد RFID در زنجیره تأمین و مدیریت موجودیها در انبارها. [5], [6] و [1]

\     استفاده از RFID در ردیابی بیماران و تجهیزات در بیمارستان‌ها.[7]

\     ردیابی حیوانات خانگی با استفاده از RFID . [8]

\     ردیابی خودروهای تولیدی یک شرکت اتومبیل سازی در محوطه تولید و پارکینگ. [9]

\ ردیابی مسافران و چمدانهای آنها در محیطهای فرودگاهی با استفاده از برچسب های RFID . [10]

\     استفاده از RFID ردیابی کانتینرها در بارگیری کشتی ها. [11]

\     . . .

3- معرفی RFID 

 RFIDدر لغت به معنای شناسایی از طریق بسامد رادیویی است. RFID در شکل ساده آن اشاره به یک وسیله الکترونیکی کوچکی دارد که مرکب از یک تراشه کوچک و یک آنتن است. سیستمهای RFID عموماً از سه جزء اصلی، Reader و دیگری برچسب و یک کامپیوتر که اطلاعات دریافتی از  Reader را ثبت و پردازش می‌کند, تشکیل شده‌اند. فرایند عمل بدین‌صورت است که برچسب ها اطلاعاتی را دارند که باید توسط Readerبدون تماس از طریق هوا خوانده شوند و اطلاعات خوانده شده توسط Reader به کامپیوتر جهت پردازش ارسال می گردد که در شکل1 جزئیات این تکنولوژی نشان داده شده است. RFID ها برخلاف روشهای دیگر مثل وسائل ارتباط نوری ( مانند : Bar Code ها و تکنولوژی Infrared ) قابلیت عبور اطلاعات را از هر مانعی که وجود داشته باشد, دارند و حتی می‌توان، برچسب ها را از چشم افراد پنهان کرد و یا در محیطهای آلوده نیز اطلاعات آنها را فراخوانی کرد. [3]

 برچسبهای RFID ها بطور کلی در دو نوع مختلف وجود دارند, یکی برچسب هایی که در درون خود یک منبع تغذیه الکتریکی مثل باتری دارند و دیگری برچسب هایی که منبع تغذیه ای در خودشان ندارند. هر برچسب حاوی یک شماره شناسایی منحصر بفردی است که بوسیله یک بسامد رادیویی که عموما" در چهار فرکانس KHz 124, MHz 13.56 , GHz 2.45 و MHz 9000 می باشد به Reader ارسال می شود. ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات روی برچسب های RFID بسته به نوع آن متغیر است که روی برخی از آن می توان اطلاعات بیشتری ذخیره و یا بازیابی کرد. [12]

4- نقش استفاده از  RFID   در حمل و نقل شهری :

با توجه به رشد روزافزون وسائط نقیله عمومی و افزایش سریع خودروهای شخصی و با عنایت به اینکه هر روز شکل ترابری و ترافیک در کلانشهرها علی الخصوص تهران بیش از پیش رو به وخامت می‌رود و مشکلات مترتب برآن روز به روز دامنة وسیع‌تری می‌گیرد، نیاز به سیستمهای هوشمند کنترلی و راهبردی بیش از گذشته لازم و ضروری بوده و نیازی مبرم و اجتناب‌ناپذیر می‌باشد.

در اغلب کشورها با استفاده از سیستم‌های هوشمند حمل و نقل(ITS)[7] بر رفتار حمل و نقل نظارت می کنند. مرسوم ترین اجزاء سیستمهای هوشمند حمل و نقل در ردیابی,  GPS است که توسط این تکنولوژی مختصات جغرافیائی وسیله نقلیه بوسیله دستگاههای مخصوص از ماهواره‌های مربوطه دریافت و با استفاده از سیستمهای ارتباطی, موقعیت وسیله نقلیه جهت کنترل به مرکز راهبری سیستم ارسال می شود. نظر به آنکه متأسفانه کشور ما در حال حاضر فاقد چنین تجهیزاتی است, لذا می‌بایست خدمات مورد نظر را از کشورهای دارنده تجهیزات و تکنولوژی مذکور خریداری نماید و بدیهی است که تدارک چنین خدمات و تجهیزاتی به ناچار و خود بخود هزینه‌های هنگفتی را به اقتصاد کشور تحمیل خواهد کرد. علاوه بر هزینه و نداشتن تکنولوژی در داخل کشور امنیت این سیستم نیز بوسیله دستگاههای کوچکی به خطر می‌افتد و باعث می‌شود که دستگاه GPS از کار بیفتد.

RFID ما را قادر می سازد تا با صرف هزینه ای ناچیز سیستم حمل و نقل را با برچسب های حاوی ریز پردازنده‌هائی مشتمل بر طیف وسیعی از اطلاعات نظیر شماره پلاک خودرو مجهز نموده و با استفاده از آنتن‌هائی در مکان‌های از پیش تعیین شده از آن طریق بر رفتار آنان نظارت و مدیریت نمود.

به عنوان نمونه براحتی می‌توان تابع توزیع تعداد ترددها و زمان سفر در بزرگراهها و خیابانها را بدست آورد، همچنین به سهولت ساعات ومعابر پیک‌های ترافیکی در سطح شهرها و بزرگراههای خارج از شهرها را مورد شناسائی قرارداده و بمنظور رفع مشکلات ناشی از آن برنامه‌ریزی نمود، حتی می‌توان فاکتورهای مختلف ترافیکی را بصورت علمی و دقیق مورد محاسبه قرارداده و راه‌حل‌های مربوط به بهبود آنها را ارائه داد.

با الصاق برچسبهای اشاره شده بر روی ناوگان اتوبوسرانی و نصب مانیتورهایی مناسب در ایستگاهها زمان ورود اتوبوس به ایستگاه بطور دقیق قابل پیش بینی خواهد بود. توسعه این تکنولوژی در اتوبوسرانی کار زمان بندی و کنترل حرکت اتوبوسها و به دنبال آن افزایش سرعت خدمت دهی و کاهش معضلات ترافیکی را به همراه خواهد داشت. توضیح اینکه ایالت تگزاس ایالات متحده هم اکنون مجهز به سیستم فوق الاشاره بوده و از مزایای آن بهره مند میگردد. [13]

ترافیک شهری شامل فاکتورهای مختلفی است که اندازه گیری دقیق آنها می‌تواند تا حد زیادی  نهادهای ذیربط در امور مربوط به ترافیک را یاری داده و آنانرا در بهبود شرایط کمک نماید.

Readerبرچسببا استفاده از سیستم RFID علاوه برآنکه می‌توان محدوده‌های تعریف شده ترافیکی را براحتی کنترل و نظارت نمود، همچنین قادر خواهیم بود که سرعت حرکت وسائط نقلیه را محاسبه و کنترل نمائیم و پایگاه مرکزی نظارت بر ترافیک

 با استفاده از برچسب‌های نصب شده بر روی هر خودرو همزمان سرعت یکایک آنان را تشخیص داده و در صورت وجود تخلف مستند به اطلاعات موثق موجود با آنان برخورد نماید.

از دیگر مزایای سیستم مورد نظر تشخیص مدت زمان دقیق ورود وسائط نقلیه مختلف به محدوده‌های ممنوعه ترافیکی و نیز عمق ورود آنان به محدوده مذکور بوده و اطلاعات بدست آمده از برچسب‌ها راه برخورد عادلانه و در خور هر گونه تخلفی را هموار خواهد ساخت.

همچنین ردیابی وسائط نقلیه عمومی ملزم به ارائه خدمات به شهروندان نظیر اتوبوسها، تاکسی‌ها ، مینی‌بوس‌ها و سواری‌های خطی و حضور و عدم حضور آنان میسر گردیده و مبالغ قابل توجهی در زمینه بازرسی خطوط مذکور صرفه‌جوئی صورت خواهد گرفت.

شکل2- ثبت سرعت در خیابانهابطور کلی می‌توان گفت که بکارگیری سیستم RFID برای ارگانها و مؤسساتی که بطور مستقیم و غیر مستقیم با صنعت حمل و نقل سروکار دارند موجب سهولت کنترل وسائط نقلیه، ردیابی، نظارت، برنامه‌ریزی و اعمال تام و تمام جوانب قانون خواهد بود. ارگانها و سازمانهایی نظیر وزارت راه و ‌ترابری، راهنمائی و رانندگی نیروی انتظامی، سازمانهای حمل و نقل و کنترل ترافیک، تاکسیرانی، اتوبوس‌رانی و سازمان حمل و نقل و پایانه‌های کشور می‌توانند از مزایای این سیستم به حد کافی بهره‌برداری نمایند.

 بصورت خلاصه و به شکل اجمال می‌توان مزایا و کارکردهای سیستم RFID در صنعت حمل و نقل را بصورت ذیل بر شمرد :

v       مدیریت ترافیک شهری.

v       جمع‌آوری اطلاعات دقیق نسبت به رفتار حمل و نقل .

v       ردیابی وسائط نقلیه عمومی ملزم به ارائه خدمات حمل و نقل .

v       کنترل سرعت وسائط نقلیه.

v       کنترل محدوده‌های طرح ترافیک.

v       حذف جایگاههای عوارضی.

v       رعایت عدالت در زمینه برخورد متناسب با تخلفات دارندگان وسائط نقلیه.

v       شناسائی وسائل نقیله پر تردد شخصی

v  شناسائی نقاط حادثه خیز و بطور کلی شناسائی نقاط تصادف و برخورد وسائط نقلیه .

v       ارائه طرح پرداخت مقدار مالیات براساس میزان سفر.

v  استفاده از اهرم سوخت علیه وسائط نقلیه فاقد برچسب شناسائی و دیگر وسائط نقیله‌ایی که به پرداخت جرائم و عوارض سالیانه اقدام نمی‌نمایند.

و سرانجام اینکه امروزه در تمامی کشورهای پیشرفته جهان کاهش هزینه و استفاده از تکنولوژیهای جدید در جهت امور فوق الذکر مدّنظر بوده و مورد عنایت است. سیستم RFID هزینه‌ای در حدود 3.000 ریالی برای هر خودرو خواهد داشت که هزینه تراشه و برچسب مورد اشاره است که در مقایسه با هزینه‌های سرسام‌آور دیگر سامانه‌های مشابه حقیقتاً هزینه‌ایی ناچیز است .

با نصب برچسب‌های مورد بحث برروی هر وسیله‌ نقلیه ‌می‌توان براحتی رفتار آنان را زیر نظر گرفت و با توجه به اینکه برچسب‌ها غیر قابل کپی‌برداری توسط اشخاص می‌باشند از ایمنی بالائی برخودار خواهند بود و در صورت موافقت سازمانها و نهادهای ذیربط می‌توان تمامی اجزاء آنها را در داخل کشور تولید و زمینه های اشتغال زایی را در کشور ایجاد نمود.

5- نتیجه گیری

همانگونه که گفته شد استفاده از RFID در صنعت حمل و نقل باعث نظارت ، کنترل و برنامه‌ریزی بهتری در این زمینه می‌گردد. چرا که به کارگیری چنین تکنولوژی با توجه به عدم پیچیدگی زیاد و با عنایت به کاربردهای فراوان در آینده‌‌ای نه چندان دور سبب پیشرفتهای چشم‌گیری خواهدشد. مزایا و کاربردهای عنوان شده تکنولوژی RFID در صنعت حمل ونقل را می‌توان بصورت شکل 3 خلاصه نمود.

محاسبه فاکتوری ترافیکی مدیریت آسان شهری ردیابی وسائل نقلیه عمومی و خصوصی ایمنی فراوان کنترل سرعت کاهش هزینه‌های نیروی انسانی عدالت RFID در صنعت حمل و نقل

شکل3- مزایای راهکار پیشنهادی

راهکار اجرایی که به نظر می‌رسد می‌توان با استفاده از آن تمامی وسائط نقلیه را به برچسبهای مورد نظر مجهز نمود، ارائه در جایگاههای مصرف سوخت می‌باشد چرا که هر وسیله نقلیه می‌بایست از سوخت استفاده نماید, پس بنابراین به این جایگاهها مراجعه می‌نماید ومی‌توان در آن مکان برچسب مورد اشاره RFID را نصب و مشخصات خودرو را در نرم‌افزار تهیه شده وارد نمود.

علی‌ایحال با توجه به موارد ذکر شده, مشکلاتی نیز جهت استقرار تکنولوژی RFID در کشور وجود دارد که بطور خلاصه می‌توان: نبود زیر ساخت‌ها ( آنتن‌ها) در مکان‌های مورد نظر، نبود سیستم نرم‌افزاری رایانه‌ای جهت تحلیل و کنترل وسایل حمل و نقل و ناهماهنگی بین متولیان و استفاده کنندگان از اطلاعات جمع آوری شده توسط اینگونه تکنولوژیها را عنوان نمود که برای استفاده از تکنولوژی RFID در آینده می‌بایست از هم‌اکنون به ایجاد موارد مطرح شده‌ اقدام نمائیم.

6- مراجع

[1]-Chang, Y. S.; Oh, C. H.; Whang, Y.S.; Lee, J.J.; Kwon, J. A.; Kang, M.S.; Park, J.S.; Park, U.Y.; “Development of RFID Enabled Aircraft Maintenance System” ,In Proceeding of International Conference on Industrial Information, pp. 224-229,  2006.

[2]-Ollivie, M.M. ; “RFID - A Practical Solution For Problems You Didn’t Even Know You Had!”, The Institution of Electrical Engineers, 1996.

[3]-Tuttle, J.R.; “Traditional And Emerging Technologies And Applications In The Radio Frequency Identification (RFID) Industry”, Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, 1997.

[4]-Pradip, D., Kalyan, B. ; Sajal, K. D.; “An Ubiquitous Architectural Framework and Protocol for Object Tracking using RFID Tags”; In Proceedings of the First Annual International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Networking and Services (MobiQuitous’04),2004

[5]-Lei, Ye ; Henry, C. B. Chan; “RFID-based Logistics Control System for Business-to-Business E-commerce“, In Proceedings of the International Conference on Mobile Business, 2005.

[6]- Glidden, R. ; “Design of ultra-low-cost UHF RFID tags for supply chain applications”, Communications, Vol. 42, No. 8, pp. 140-151, Aug. 2004.

[7]- Sangwan, R. S.;  “Using RFID Tags for Tracking Patients, Charts and Medical Equipment within an Integrated Health Delivery Network” , In Proceeding of Networking, Sensing and  pp. 1070- 1074, 2005.

[8]-Garfinkel, S.; Juls, A.; Pappu R.; “RFID Privacy: An Overview of Problems and Proposed Solutions”, Proceeding of Security & Privacy, MAY/JUNE 2005.

[9]-Kim, J.; Kumara S. R. T.; Yee S.; Tew J.;  “Dynamic Shipment Planning in an Automobile Shipment Yard using Real-Time Radio Frequency Identification (RFID) Information”; Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Automation Science and Engineering Edmonton, Canada, August 2005.

[10]-McCoy, T.; Bullock, R.J.; Brennan, P.V.; “RFID for Airport Security and Efficiency”, In Proceeding of  Professional Network, 2005.

[11]-Park, J.S.; Oh, S.; Cheong, T.; Lee, Y.; “Freight Container Yard Management System with Electronic Seal Technology”; International Conference on Industrial Informatics, 2006

[12]-Mudigondal, M.; Ramani, A.; Subramanian V.;” Applications of RFiD in Public Transport Sygtem to Aid the Visually Challenged”, IEEE Indicon 2005 Conference, Chennai, India, Dec. 2005.

 [13]- Swedberg, C.; “RFID Improves ETA Info for Bus Passengers”, RFID Journal, Sept. 2006.