RFID-tehnoloogia tööpõhimõte ja toimivus karmides keskkondades
Raadiosagedustuvastuse (RFID) tehnoloogia kuulub asjade interneti tajukihi alla. Tajukiht on asjade interneti arhitektuuri madalaim kiht, mis vastutab peamiselt teabe kogumise ja tajumise eest. See kogub, teisendab ja edastab teavet füüsilisest maailmast asjade interneti platvormile erinevate andurite ja tajuseadmete kaudu. Olulise teabe tuvastamise tehnoloogiana tuvastab RFID sihtobjektid automaatselt ja hangib asjakohaseid andmeid traadita raadiosagedussignaalide kaudu ilma inimese sekkumiseta ning suudab töötada erinevates karmides keskkondades. Seetõttu on RFID-tehnoloogia asjade interneti tajukihi põhikomponent.
1. Raadiosagedustuvastuse spetsiifiline rakendus (RFID) tehnoloogia asjade interneti tajukihis
Raadiosagedustuvastuse (RFID) tehnoloogia konkreetsed rakendusjuhud asjade interneti tajukihis hõlmavad mitut valdkonda ning seda kasutatakse laialdaselt ja see on asjade internetis oluline.
Logistika juhtimine: RFID-tehnoloogiat on logistika juhtimises laialdaselt kasutatud. Näiteks lennujaama lennunduslogistika pargis kasutab Sinotransi õhutranspordi arendusettevõte RFID-seadmeid kaupade kiireks jaotamiseks, parandades oluliselt logistikatoimingute tõhusust. Lisaks kasutatakse RFID-tehnoloogiat ka kaupade transpordi, ladustamise, laadimise ja mahalaadimise reaalajas jälgimiseks ja haldamiseks, et tagada logistikaprotsessi tõhusus ja läbipaistvus.
Nutikas tööriistade haldus: RFID-tehnoloogiat saab kasutada nutikaks tööriistade haldamiseks, mis suudab raadiosagedustuvastuse süsteemi abil tööriistu automaatselt tuvastada ja jälgida, parandades seeläbi haldamise tõhusust ja täpsust.
Nutikas meditsiinitarvikute kapp: Meditsiinivaldkonnas rakendatakse RFID-tehnoloogiat nutikatele meditsiinitarvikute kappidele, mis suudavad siltide abil meditsiinitarvikuid tuvastada ja jälgida, et tagada tarbekaupade ratsionaalne kasutamine ja varude haldamine.
Nutikad kauplused ja mehitamata jaemüügikapid: RFID-tehnoloogiat kasutatakse ka nutikates kauplustes ja mehitamata jaemüügikappides, mis suudavad tuvastada klientide ostetud kaupu RFID jaemüügisildid iseteeninduskassa ja varude haldamise saavutamiseks.
Bussiparkla ohutusjärelevalvesüsteem: RFID-tehnoloogiat kasutatakse ka bussiparklate ohutusjärelevalvesüsteemis, ühendades sõidukite sisse- ja väljapääsude haldussüsteemi ning jaama intelligentse videovalvesüsteemi, et parandada parkla ohutust ja haldamise tõhusust.
Tööstuslik asjade internet ja intelligentsed transpordisüsteemid: Tööstuslikus asjade internetis ja intelligentsetes transpordisüsteemides kasutatakse RFID-tehnoloogiat lugemis-kirjutamiskonfliktide ja andmete kogumise probleemide lahendamiseks ning lugemis-kirjutamistõhususe ja täpsuse parandamiseks. Näiteks kasutatakse avaliku jalgrattajagamissüsteemi andurivõrgus andmete kogumiseks viivitust taluval võrgul (DTN) põhinevat marsruutimisprotokolli "Internet Bicycle".
2. Tajukihi ja teiste asjade interneti arhitektuuri kihtide vastastikmõju
Asjade interneti arhitektuuris on tajukihi ja teiste kihtide (näiteks võrgukihi ja rakenduskihi) vaheline interaktsioon järgmine:
Tajukiht kogub reaalsest maailmast teavet, näiteks temperatuuri, niiskuse, valguse, heli, asukoha, video jms kohta, erinevate andurite ja andmekogumisseadmete abil. Pärast teabe teisendamist standardvormingusse töötleb manussüsteem seda ja edastab traadita sidevõrgu kaudu juurdepääsukihi tugijaamasõlmedesse ja juurdepääsuväravatesse ning jõuab lõpuks kasutajaterminali. Võrgukiht asub tajukihi ja rakenduskihi vahel ning vastutab tajukihi kogutud andmeteabe edastamise eest rakenduskihile analüüsimiseks ja haldamiseks. Võrgukiht koosneb peamiselt kolmest osast: koondvõrk, juurdepääsuvõrk ja kandjavõrk. Koondvõrk kasutab traadita sidetehnoloogiat (nt TPUNB, LoRa, ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi jne) kauguse tajumise andmete koondamiseks; juurdepääsuvõrk kasutab 6LoWPAN ja M2M arhitektuuri, et realiseerida tajumise andmete juurdepääs koondvõrgust kandjavõrku; kandjavõrk kasutab IPv6 ja M2M tehnoloogiat, et rahuldada suure hulga aadresside vajadusi ja realiseerida intelligentne ühendus masinate ja seadmete vahel.
Rakenduskiht on IoT arhitektuuri ülemine kiht ja vastutab töödeldud andmete teisendamise eest tegelikeks rakendusteks. Tajukiht suhtleb platvormikihiga liidese kaudu ja saadab andmed tajukihilt platvormikihile töötlemiseks. Samal ajal peab moodul töötlema ka rakenduskihi juhiseid, teisendama juhised konkreetseteks toimingujuhisteks ja saatma need tajukihile. Rakenduskiht teostab peamiselt andmete haldamist ja töötlemist ning ühendab need andmed tööstusrakendustega. Nutika meditsiinisüsteemi ehitusprojektis kogub, analüüsib ja töötleb rakenduskiht andmeid erinevatest haiglastsenaariumidest, et saavutada vastastikune taju ja seos IoT-sõlmede ja haiglaseadmete vahel.
3. Tööpõhimõte ja toimivus RFIDtehnoloogia karmides tingimustes
RFID-tehnoloogia tööpõhimõtet ja toimivust karmides keskkondades saab analüüsida mitmest aspektist.
RFID-tehnoloogia tuum seisneb kontaktivabas tuvastamismeetodis. Kui tööstuslikud RFID-sildid Lugeja raadiosagedusvälja sisenedes võtab antenn vastu lugeja kiiratava raadiosagedussignaali, genereerib indutseeritud voolu, aktiveerib sildil oleva kiibi ja loeb seega teavet. See kontaktivaba tuvastamine võimaldab RFID-süsteemil normaalselt töötada ka karmides keskkondades, nagu pimedus, tolm ja õliplekid, ning seda ei mõjuta looduslikud tegurid, nagu valgus, tolm, vihm ja lumi.
RFID-süsteemidel on tugevad häiretevastased omadused. RFID-karmid sildid töötavad korralikult isegi katte all või karmides keskkondades (nt tolm, õliplekid jne). Lisaks... RFID-karm silt võivad töötada erikeskkondades, nagu kõrge temperatuur, kõrge õhuniiskus ja tugev elektromagnetiline häire, kuigi nende jõudlust võivad need äärmuslikud tingimused mõjutada, põhjustades tuvastamise ebaõnnestumist või ebastabiilsust.
RFID-tehnoloogial on ka võime kiiresti skannida ja tuvastada pikkade vahemaade tagant. See suudab tuvastada mitu silti korraga, parandades oluliselt andmete kogumise tõhusust, ning tuvastada kohtades, kuhu otsene vaateväli ei ulatu. See funktsioon muudab RFID-i hästi toimivaks tööstusrajatistes selliste rakenduste jaoks nagu instrumentide tuvastamine.
Lisaks vastupidavad RFID-sildidon tavaliselt valmistatud metallfooliumist, neil on pikk kasutusiga ning nad on antimagnetilised, veekindlad, kõrge temperatuuritaluvusega ja vähese mehaanilise kulumisega. Need omadused võimaldavad Vastupidav RFIDsildid stabiilseks ja pikaks ajaks töötamiseks ka karmides keskkondades.
Siiski tuleb märkida, et kuigi RFID-tehnoloogia toimib hästi enamikus karmides keskkondades, võib selle jõudlus olla piiratud teatud äärmuslikes tingimustes, näiteks äärmiselt kõrge temperatuuri või kõrge õhuniiskuse korral. Seetõttu tuleb RFID-tehnoloogia rakendusstsenaariumi valimisel siiski arvestada konkreetsete keskkonnatingimustega.
RFID-tehnoloogia tööpõhimõte karmides keskkondades on peamiselt automaatse tuvastamise ja andmete kogumise saavutamine kontaktivaba raadiosagedussignaali edastamise kaudu.
4. Raadiosagedustuvastuse eelised ja puudused (RFID) Tehnoloogia asjade interneti tajukihis
Raadiosagedustuvastuse (RFID) tehnoloogia rakendamisel asjade interneti tajukihis on olulisi eeliseid ja puudusi. Järgnevalt on esitatud RFID-tehnoloogia eeliste ja piirangute üksikasjalik hinnang asjade interneti tajukihis:
a. Eelised
RFID-tehnoloogia on kontaktivaba automaatne identifitseerimistehnoloogia, mis edastab ja tuvastab teavet raadiosagedussignaalide abil ilma füüsilise kontaktita, mis muudab selle tõhusaks erinevates keskkondades.
RFID-süsteemid suudavad kiiresti lugeda siltide teavet ja tuvastada korraga mitu silti, mis on väga kasulik olukordades, kus on vaja kiiresti töödelda suurt hulka esemeid.
Vastupidavad uhf RFID-sildid saab salvestada suures koguses andmeid, sealhulgas tooteteavet, asukohateavet jne, mis hõlbustab esemete jälgimist ja haldamist.
RFID-siltide andmetele juurdepääs on tavaliselt parooliga kaitstud ja väga turvaline, mistõttu sobivad need rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrget turvalisust.
RFID-kõvasildidon väikese suurusega ja kerged, neid saab paigaldada või kinnitada erinevatele esemetele ning neil on pikk kasutusiga.
RFID-süsteemid suudavad lugeda kaugelt, mis on väga kasulik rakenduste puhul, mis peavad katma suurt ala.
b. Puudused
Kuigi RFID-i hindKõva silt Kuigi see järk-järgult väheneb, on RFID-süsteemide kogumaksumus endiselt kõrge, sealhulgas investeeringud riist- ja tarkvarasüsteemidesse, mis on väikeste ja keskmise suurusega ettevõtete jaoks märkimisväärne kulu.
Partii tuvastamise ajal võib RFID-süsteemides esineda tuvastamisvigu, eriti kui sildid on tihedad või keskkond on keeruline.
RFID-tehnoloogial on erinevate müüjate ja rakenduste vahel standardiseerimisprobleeme, mis võivad põhjustada ühilduvus- ja koostalitlusvõime probleeme.
Kuigi RFID-karmid sildidon parooliga kaitstud, on siiski oht, et need on sisse murtud, eriti rakenduste puhul, millel on äärmiselt kõrged turvanõuded.
Kuigi RFID-sildi enda energiatarve on madal, tuleb mõnes rakendusstsenaariumis, näiteks pikka aega töötama pidanud andurivõrkudes, siiski arvestada RFID-süsteemi üldise energiatarbimisega.
RFID-tehnoloogial on asjade interneti tajumise kihis märkimisväärsed eelised, näiteks kontaktivaba tuvastamine, kiire lugemine, suur andmesalvestusmaht, kõrge turvalisus, väiksus, pikk eluiga ja pikk lugemiskaugus. Siiski on selle kõrge süsteemi maksumus, tuvastusvead, standardimisprobleemid, turvavead ja energiatarbimise probleemid samuti väljakutsed, millele tuleb tähelepanu pöörata ja mis tuleb lahendada.
5. Lisaks RFIDMillised muud võtmetehnoloogiad on asjade interneti tajukihis?
Lisaks RFID-le on asjade interneti tajukihis palju teisi võtmetehnoloogiaid. Nende tehnoloogiate hulka kuuluvad peamiselt:
Anduritehnoloogia: Andurid on tajukihi põhitehnoloogia, mida kasutatakse füüsikalise, keemilise, bioloogilise ja muu teabe tajumiseks ning selle teabe elektrilisteks signaalideks teisendamiseks ja võrgukihile edastamiseks. Anduritehnoloogia kasutab andureid ja mitme hüppega iseorganiseeruvaid andurivõrke, et ühiselt tajuda ja koguda teavet võrgu leviala tajutavate objektide kohta.
Triipkoodide tuvastamise tehnoloogia: Triipkoodid sisaldavad ühemõõtmelisi ja kahemõõtmelisi koode. See on ökonoomne ja praktiline automaatne tuvastamise tehnoloogia, mille eelised on kiire sisestuskiirus, kõrge töökindlus, suur infomaht ning paindlikkus ja praktilisus. Seda kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades.
EPC-kood: EPC-koodil (elektrooniline tootekood) on väga suur kodeerimismaht, mis vastab asjade interneti "üks objekt, üks kood" nõudele ja mida saab lugeda kaugelt. Selle eesmärk on luua ülemaailmne teabevahetuskeel ühtse ja standardiseeritud kodeerimissüsteemi kaudu.
GPS-tehnoloogia: GPS-tehnoloogiat kasutatakse objektide asukoha määramiseks ja jälgimiseks ning see on tajukihi oluline osa.
Iseorganiseeruvad võrgud ja andurivõrgud: neid tehnoloogiaid kasutatakse tajukihi seadmete vahelise iseorganiseerumise ja koostöö saavutamiseks, et parandada teabe kogumise ja edastamise tõhusust.
Traadita sidetehnoloogia: näiteks Bluetooth, infrapuna, ZigBee, TPUNB, LoRa jne traadita andmeedastuseks.
Kaamera: kasutatakse piltide saamiseks ja jälgimiseks, see on üks tajukihi olulisi tööriistu.