Пара поширених помилок про радіоканали RFID і Wi-Fi (і RFID як точки Wi-Fi)


RFID-мітка для пацієнтів, щоб їх було видно на карті лікарні

— А можете кожному будівельнику чіп в голову вшити?
— Теоретично так, але, може бути, поясніть, навіщо вам це потрібно?
— Вони у нас будматеріали крадуть. Прямо під час робіт. А так кожного буде видно, куди він там зайшов, куди не треба.

Проект зважився вшиванием у формений одяг RFID-мітки, поділом будівництва на зони і далі тим, що робиться в мережі при побудові периметра. Тобто побудовою профілю «білого» трафіку — хто, куди і коли ходить. А потім — як на файрволлі — заборонили будівельникам все інше. Крадіжки відразу скоротилися. Виконроб отримав потойбічну силу і бачив майже кожен косяк.

А далі кожен чортів раз, коли я розповідаю про RFID-рішення, люди починають махати руками і плутати ці мітки з Wi-Fi, Bluetooth і пасивними резонирующими контурами. Одна з причин — деякі RFID-мітки дійсно працюють по Wi-Fi 802.11. Давайте розповім, як це використовується на практиці в різних країнах.

Пасивні і активні RFID

Є два види RFID-міток. Перші — ті, які не мають власного бортового харчування і просто резонують у магнітному полі. Такі ви найчастіше бачите в магазинах від книжкового до одягу, і навіть на ковбасі в продуктовому. Вони дуже дешеві, маленькі і надійні, якщо у зловмисника немає сумки, сплетеної з дроту за принципом клітки Фарадея.


Пасивні мітки

Активні радіомітки — це вже не резонуючий, а самостійно випромінює контур. Трансляція сигналу йде постійно і на значно більшу відстань. Активні мітки дорожче, більше, але зате можуть віддавати більшу кількість даних. Активні мітки, очевидно, куди простіше зчитувати — відповідно, самі зчитувачі на два порядки менше і на порядок менш вимогливими до харчування.


Активні мітки

Звичайна дальність спрацювання для пасивної мітки — 3 метри, для активної — 100-500 метрів.

«Великі» активні мітки, щоб два рази не вставати, постачають і різними сенсорами. Можливість безперервного моніторингу та передачі в ефір сигналу дає можливість мовити рівень температури, вологості, сповіщати про поштовхах і ударах, рівні вібрації, показувати рівень освітленості, загазованості (у тому числі якісно, наприклад, тільки за вуглекислоті), віщати рівень радіації. І писати логи у внутрішню пам'ять — 512 кілобайт вже не здаються фантастикою.

Перераховані мітки дуже активно застосовуються на різних виробництвах.

RFID over Wi-Fi 802.11

Тепер ми дісталися до найбільш цікавих і великих RFID-міток. Це 802.11-сумісні радіопристрої, які ведуть мовлення на частотах від 2,4 до 2,4835 ГГц або 5,8 ГГц до 5,825 — у тих самих «побутових» діапазонах. А перевага їх у тому, що вони «з коробки» є повноцінними частинами Wi-Fi-інфраструктури і не вимагають ніяких проміжних протоколів або інтерфейсів для спілкування.


Не всі підтримують 5GHz — наприклад, ця 802.11 b/g/n, 2.4 GHz

Пацієнти далеко не підуть

Мітка як на картинці зверху поста впроваджувалася в іноземній госпіталі. Її чіпляли пацієнтам на пояс. Вона передає базову телеметрію без додаткових примочок — просто положення пацієнта (у разі лікарні — найближчий випромінювач, відповідний палаті або коридору). Якщо на неї натиснути пальцем по поглибленню, то можна викликати сестру, якщо сильно натиснути або впасти обличчям в підлогу разом з міткою — замість сестри прибіжить відразу лікар.

Вона 802.11 b/g/n, потужність сигналу омниантенны +11.5 dBm, 2.4 — 2.4835 GHz, протокол UDP/IP або DHCP, заявлено 16 Мбіт/с на 40 метрів, 6 Мбіт/c на 100 метрів. Захист Open/WPA2, батарея не витягується, на морозі помирає через добу-дві, є якийсь клас захисту від дощу. Розмір — приблизно як тарган з «П'ятого елемента», 3х5 сантиметрів і трохи менше сантиметра в висоту. Важить 2 грами (стільки крові в мишці-полевке). Ззаду кліпса або липучка.

Лікарня в Канаді поставила ці мітки і на персонал теж — просто подивитися, що можна зробити далі. З'ясувалося, що з допомогою таких речей можна підвищити безпеку виконання різних процедур, оптимізувати потоки пацієнтів, спростити роботу з ведення журналу для охорони, моніторити всякі різні параметри з зовнішніх датчков. Найкраща історія — противний писк, якщо не вимити руки, коли прийшов з «брудної» зони.

Фінал — впровадження міток на все цінне обладнання. Почали просто з швидкого пошуку предметів на кшталт ліжок, носилок та інвалідних крісел, але потім зрозуміли, що можна знімати телеметрію з приладів. І підключили до повідомлень а-ля Zabbix всі медичні монітори, апарати ШВЛ і т. п.

Пошук халявщиків на виробництві

Ще одне цікаве впровадження робилося на американському виробничому комплексі. Для початку кожен контейнер і кожна окрема облікова одиниця (палета або ящик) забезпечувалися пасивної RFID-мітка, для того щоб вести точний облік продукції і знати, що і як витрачається. Вже одне це дещо зменшило, як написали у звіті, «невиробничі втрати» — схоже, у них в Америці так само весело крадуть, як і на звичних нам заводах.

Потім мітки повісили на форму робітників — це зроблено за вимогами безпеки праці. На частині міток — функція «одинокий робітник», коли потрібно рухатися або смикати мітку раз на 5-10 хвилин. Не зробив — вона огидно пищить, а через 15 секунд відправляється SOS.

Потім, відстежуючи потоки робітників і матеріалів, аналітики виробництва стали шукати проблеми. Знайшли пару ручних процедур, які абсолютно не потрібні були на заводі, автоматизували частину процесів, розвантажили внутрішню логістику за рахунок правильного розташування складів і правильного обліку змін. Загалом, змогли зробити так, щоб робітники не простоювали і не чекали чогось, а постійно працювали. На останній стадії збиралися робити інтеграцію для автоматичного призначення завдань працівникам в реальному часі (на момент впровадження це робилося на початку зміни).

І фінал — автоматизація журналів обліку транспорту і матеріалів, швидкі інвентаризації та контроль залишків.

У школі

Для однієї американської школи впроваджували RFID+Wi-Fi вельми оригінальним способом. У кожного учня — звичайна Wi-Fi-сумісна мітка, а у вчителів — невеликі Wi-Fi-термінали з можливістю відправки і прийому повідомлень.


На базі ARiSTA Flow

Директор школи може відправляти повідомлення вчителям, а вчителі можуть реагувати записаними шаблонами кшталт «зрозумів», «терміново підійдіть» і т. п. Ця ж система включається по пожежній тривозі і іншим НС — вчителі отримують інформацію про те, куди треба виводити клас, тобто фактично маршрут евакуації.

У кожному класі варто зчитувач (точка доступу Wi-Fi), який «бачить» і перераховує учнів. Журнал відвідуваності формується автоматично. Шкільний інтранет підключений до сервера, який дивиться у великий Інтернет, і батьки можуть логінитися з програми або прямо через web-форму і дивитися, в якому місці школи сидять їхні діти, і заодно — щоденники.

Найцікавіше зроблено в шкільному автобусі, який збирає дітей по району. Діти з мітками сідають в автобус, а там встановлена майже така ж функціональна інфраструктура, і батьки можуть переконатися, що дитина нормально сіл, і бачити автобус на карті (він віддає координати свого GPS-датчика).

Вчителі стали вішати окремі мітки ще на проектори та інше обладнання, щоб знати, де воно знаходиться точно, тому в проекті ще розмітка інвентарю школи.

Як це виглядає

Один з прикладів рішення — RFID over Wi-Fi Cisco.

Mobility Services Engine (MSE) зводить дані про рівень сигналу від всіх бездротових пристроїв і відправляє їх на додаток MobileViewс. MSE також надає багатий набір функцій, починаючи з безпеки — Cisco CleanAir, виявлення місця розташування несанкціонованих пристроїв, системи запобігання вторгнень через Wi-Fi (wIPS) і аналітика місцезнаходження.

Або MobileView — це веб-додаток для відображення відстеження переміщень активів, включаючи повідомлення тривоги, засновані на переміщеннях по заданих зонах.



RFID-мітки з телеметрією, кнопками виклику, датчиками температури і вологості.

Ось мітки персоналу:



Range Outdoor range: Up to 200m (650 feet) Indoor range: Up to 80m (260 feet)
Physical and Mechanical Dimensions (incl. Flange): 80mm x 40.6 mm x 20mm (3.14 in x 1.60 in x 0.8 in) Total Weight (Incl. Retractable reel): 53g (1.86 oz). Radio 802.11 b/g/n compliant (2.4 GHz) Low frequency receiver for chokepoint detection (125kHz) Transmission power: up to +19dBm (~81mW) Patented clear channel sensing avoids interference with wireless networks. Ultrasound Receiver Frequency: 40KHz.

Працює до 2 років без заміни батареї. Залежить від конфігурації в системі.
Включає в себе ультразвуковий передавач з частотою 40kHZ, дані сигнали поширюються лише в межах кімнати, що необхідно для точності роботи системи виявлення місцезнаходження. RFID-мітка через ультразвук отримує запит від спеціального передавача, який встановлений в кімнаті, і відправляє відповідь через Wi-Fi, визначаючи місце розташування людини.

Мітки активів:



45mm x 31mm x 18mm (1.7 in x 1.2 in x 0.7 in) Weight: 26g (0.92 oz), Radio 802.11 compliant (2.4 GHz) Low frequency receiver for chokepoint detection (125kHz) Transmission power: up to +19dBm (~81mW) Patented clear channel sensing avoids interference with wireless networks. Ultrasound Receiver (optional) Frequency 40KHz.

У цій мітці встановлена батарея 3.6 V з можливістю заміни. Тривалість роботи — до 4 років. Мітка посилає інформацію про заряд на систему MobileView. Мітка оснащена сенсором руху, і в разі руху вона починає посилати сигнал на систему моніторингу. Інтервал передачі настроюється в діапазоні від 1 секунди до 3,5 годин. Включає в себе ультразвуковий передавач з частотою 40kHZ, дані сигнали поширюються лише в межах кімнати, що необхідно для точності роботи системи виявлення місцезнаходження. RFID-мітка через ультразвук отримує запит від спеціального передавача, який встановлений в кімнаті, і відправляє відповідь через Wi-Fi, визначаючи місце розташування активу.

Пристрій налаштування мітки:


Radio Wi-Fi 802.11 (2.4 GHz); b/g/n compliant* Bluetooth 4. 1 (2.4 GHz)* Low Frequency receiver (LF) 125kHz power Transmission: Up to +19dBm (~81mW). Це сенсор, даний пристрій дозволяє оперативно проводити конфігурацію RFID-міток.

Ультразвуковий LF-передавач (різні варіанти):



Ультразвуковий передавач підключається до ЛВС і живиться за PoE. Він постійно відправляє запит на частоті 40 KHz. На даній частоті сигнал поширюється лише в межах приміщення, де встановлений передавач. Коли в приміщенні з'являється активна RFID-мітка, то вона отримує сигнал і виробляє передачу по Wi-Fi своїх даних на систему моніторингу MobileView. Є кілька видів LF-передавачів, вони відрізняються дальністю передачі сигналу і можливостями для монтажу.

Завдяки цим пристроям виходить зберегти заряд на активних мітках, тому що мітка при виході із зони роботи LF-передавача може відключатися і перестати передавати інформацію через Wi-Fi.

Загалом, сподіваюся, стало трохи зрозуміліше, як це працює. У Росії використання таких міток поки вкрай мало поширене, але ми зараз вже готуємо перші великі впровадження. Якщо є питання не для публічного обговорення, то моя пошта — AChuvilin@croc.ru.
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.