Integrácia RFID a internetu vecí: Ako spolu fungujú značky, čítačky, logika Edge a cloudové systémy

RFID a internet vecí sa často porovnávajú, akoby si projekt musel vybrať jedno alebo druhé. V mnohých priemyselných systémoch je to nesprávna otázka architektúry.

RFID je technológia automatickej identifikácie a{0}}zachytávania údajov. IoT popisuje pripojené zariadenia a systémy, ktoré si vymieňajú údaje prostredníctvom sietí. Nasadenie RFID sa preto môže stať jednou vrstvou-na zachytávanie údajov vo väčšej architektúre internetu vecí: značky identifikujú fyzické objekty, čitatelia ich pozorujú, softvér edge prevádza nespracované čítania na užitočné udalosti a sieťové aplikácie zdieľajú tieto udalosti s cloudovými alebo podnikovými systémami.

Táto príručka vysvetľuje hranice integrácie pre tímy aktív, skladov, výroby a maloobchodu, ktoré potrebujú prepojiť hardvér RFID s modernými pripojenými aplikáciami bez toho, aby sa s každým pasívnym štítkom zaobchádzalo ako so zariadením-pripojeným k internetu.

 

RFID a IoT riešia rôzne vrstvy rovnakého fyzického-až-digitálneho problému

NIST definuje IoT zariadenie ako zariadenie s aspoň jedným prevodníkom na interakciu s fyzickým svetom a aspoň jedným sieťovým rozhraním na interakciu s digitálnym svetom. Pasívny štítok RFID bežne nespĺňa tento model sám o sebe: nemá pripojenie k sieti Ethernet, Wi{1}}Fi ani k mobilnej sieti a zvyčajne komunikuje iba vtedy, keď je napájaný kompatibilnou čítačkou.

Čítačka alebo brána je často mostom.

Pre zobrazenie na úrovni komponentov{0}} samotného RFID, Syntek'sSprievodca architektúrou systému RFIDvysvetľuje tagy, antény, čítačky, middleware a aplikačný softvér. Táto stránka sa zameriava na integráciu medzi týmto zásobníkom RFID a prostredím internetu vecí.

 

Pasívny štítok RFID zvyčajne nie je koncovým bodom internetu vecí

Jednou z najužitočnejších hraníc dizajnu je prestať nazývať každý označený objekt zariadením pripojeným k internetu-.

Pasívny štítok UHF môže obsahovať EPC a odpovedať na dotazovač. Značka bežne neotvára pripojenie TCP/IP, neoveruje ku cloudovému sprostredkovateľovi ani nezverejňuje svoje vlastné správy cez Wi-Fi. Infraštruktúra čítačky vykoná RF transakciu a potom odovzdá údaje do sieťového softvéru.

Toto rozlíšenie ovplyvňuje bezpečnosť, správu zariadení a riešenie problémov. Zlyhanie čítania -značky je problémom RF, kým sa nepreukáže opak. Zlyhanie cloudového API je problém siete/aplikácie. Spojenie oboch pod frázou „problém internetu vecí“ sťažuje analýzu{4}}základných príčin.

 

Čítačka premení fyzické pozorovania na digitálny vstup

Čítačka riadi komunikáciu s RFID tagmi vo svojej čítacej zóne. V závislosti od systému môže inventarizovať EPC, čítať inú pamäť, zapisovať údaje, hlásiť informácie o anténe a odhaľovať stav zariadenia prostredníctvom SDK, LLRP, API alebo rozhrania dodávateľa.

V tejto fáze je výstup stále bližšie k pozorovaniu senzorom ako k obchodnej udalosti:

tag EPC X bol pozorovaný čítačkou Y na anténe Z v čase T

Toto pozorovanie sa môže mnohokrát opakovať, kým značka zostáva v poli. Odosielanie každého nespracovaného pozorovania priamo do cloudovej aplikácie môže spôsobiť zbytočnú sieťovú prevádzku a nejednoznačnú obchodnú logiku.

 

Edge Logic by mala vyčistiť RFID dáta skôr, ako ich cloud použije

Softvér RFID edge alebo middleware bežne vykonáva prvú vrstvu spracovania udalostí.

• odstrániť duplicitné čítania v rámci definovaného časového okna;
• odfiltrovať identifikátory, ktoré nepatria do pracovného postupu;
• priradiť čítanie k čítačke, anténe, dverám, pracovnej stanici alebo zóne;
• použiť smerovú alebo spúšťaciu logiku tam, kde to inštalácia podporuje;
• pozorovania vyrovnávacej pamäte počas prerušení siete;
• konvertovať identifikátory značiek na identifikátory aplikácií;
• vyvolať výnimky pre neznáme, duplicitné alebo neočakávané značky;
• publikovať kompaktnú udalosť do ďalšieho systému.

Architektúra systému GS1 umiestňuje čítačky RFID a softvér na filtrovanie/zhromažďovanie údajov na -cestu zachytávania údajov pred údajmi o udalostiach na úrovni aplikácie-. Jeho rodina štandardov RFID zahŕňa rozhrania ako LLRP a udalosti na aplikačnej úrovni pre túto hranicu.

Dôležitým princípom návrhu je, že cloud by mal prijímať užitočné udalosti, nie nekontrolovaný záplav RF pozorovaní.

 

Použite model udalostí na zachovanie významu naprieč systémami

Akonáhle RFID vrstva identifikuje objekt, ďalšou otázkou je, čo sa s týmto objektom stalo.

GS1štandard EPCISposkytuje užitočný model pre udalosti viditeľnosti vyjadrenímčo, kedy, kde, prečo a akoproduktov a aktív. EPCIS 2.0 podporuje aj údaje zo senzorov, vďaka čomu je relevantný, keď je identita RFID kombinovaná s teplotou, stavom alebo inými pozorovaniami internetu vecí.

Projekt nemusí používať EPCIS, aby sa mohol učiť z tejto štruktúry. Udalosť RFID-to{2}}IoT by mala mať aspoň dostatočný kontext na to, aby odpovedala:

• o ktorý predmet alebo predmety išlo;
• kedy k udalosti došlo;
• kam patrí pozorovanie;
• aký obchodný krok nastal;
• ktoré zariadenie alebo proces vyvolal udalosť;
• či je udalosť bežná alebo výnimočná.

 

Identifikácia RFID a snímanie internetu vecí môžu zdieľať rovnakú udalosť

RFID často odpovedá "aký predmet je to?" zatiaľ čo senzory odpovedajú "v akom stave je?"

Prepojený chladiaci-reťazový systém môže napríklad používať RFID alebo identifikátor čiarového kódu pre zásielku a sieťový snímač teploty na meranie prostredia. Výrobný systém môže identifikovať nástroj alebo obrobok prostredníctvom RFID a skombinovať túto identitu s údajmi o stave- stroja alebo vibráciách zo samostatných snímačov.

Architektúra by mala udržiavať zdroje údajov oddelené, aj keď sa k nim aplikácia neskôr pripojí.

 

Rozhodnite sa, čo musí zostať na okraji

Cloudové pripojenie je užitočné pre viditeľnosť viacerých{0}}stránok, analýzu a centralizovanú správu, no nie každé rozhodnutie týkajúce sa RFID by malo čakať na spiatočnú cestu do cloudu.

Udržujte lokálnu logiku, keď proces musí pokračovať počas prerušenia siete alebo keď potrebuje fyzickú kontrolu s nízkou{0}}latenciou, ako napríklad:

• otvorenie alebo zastavenie brány dopravníka;
• spustenie zásobníkového svetla alebo bzučiaka;
• odmietnutie neočakávanej označenej položky;
• ukladanie čítaní do vyrovnávacej pamäte počas straty pripojenia WAN;
• deduplikovanie-veľkoobjemových čítaní;
• ovládanie napájania čítačky alebo radenia antény.

Odosielajte udalosti vyššej{0}}úrovne do cloudu, keď ich hodnota pochádza z{1}}viditeľnosti medzi lokalitami, historickej analýzy, informačných panelov, vzdialenej správy alebo integrácie s podnikovými aplikáciami.

 

Použite sieťovú vrstvu na udalosti, nie na skrytie problémov s návrhom RF

Pripojená čítačka neopraví zlú čítaciu zónu.

Ak značky chýbajú, pretože sú namontované nesprávne, sú tienené kovom alebo kvapalinou, sú zle orientované alebo sú mimo zamýšľaného poľa antény, rýchlejšie cloudové API nedokážu obnoviť chýbajúcu identitu. Podobne aj portál, ktorý číta susedné značky, jednoducho odošle zlé pozorovania efektívnejšie.

Najprv musí byť overená hardvérová vrstva RFID. Syntek'sSprievodca technológiou RFIDposkytuje informácie o frekvencii, značkách, čítačkách a anténach pred krokom integrácie siete.

 

Vyberte integračné rozhranie zo stupnice nasadenia

GS1 poznamenáva, že architektúry internetu vecí závisia od identifikácie, automatického zachytávania údajov a interoperabilného zdieľania údajov. JehoPrehľad štandardov internetu vecíexplicitne stavia EPC/RFID ako jednu z technológií spájajúcich fyzické objekty s digitálnymi informáciami.

 

Oddeľte bezpečnosť RFID od bezpečnosti siete IoT

RFID a IoT pridávajú rôzne bezpečnostné povrchy.

Vrstva{0}}na čítanie značiek môže v závislosti od technológie zahŕňať verejné identifikátory, pamäť riadenú{1}}heslom, autentifikáciu značky alebo vôbec žiadnu autentifikáciu. Čítacia/sieťová vrstva môže zahŕňať poverenia zariadenia, kľúče API, TLS, segmentáciu siete, správu firmvéru a cloudové povolenia.

Silný cloudový bezpečnostný postoj netransformuje jednoduchú fixnú{0}}identifikačnú značku RFID na kryptograficky overené poverenia. Rovnako bezpečný RFID štítok automaticky nezabezpečuje operačný systém čítačky ani sieťové pripojenie.

Usmernenia NIST pre internet vecí definujú{0}}zabezpečenie pripojených zariadení ako vlastný problém životného cyklu. Zaobchádzajte so vzduchovým rozhraním RFID, čítacím/edge zariadením a cloudovou aplikáciou ako so samostatnými hranicami dôvery.

 

Naplánujte si prevádzku offline skôr, ako ju budete potrebovať

Priemyselné systémy by mali definovať, čo sa stane, keď cloud alebo WAN pripojenie nie je dostupné.

Otázky pre pilota zahŕňajú:

• čítačka naďalej funguje lokálne;
• ktoré udalosti sa ukladajú do vyrovnávacej pamäte a ako dlho;
• ako sa zabráni duplicitným udalostiam vo vyrovnávacej pamäti po opätovnom pripojení;
• o ktorých je ešte stále možné rozhodovať na miestnej úrovni;
• ako systém označuje udalosti vytvorené v režime offline;
• čo sa stane, ak sa čas zariadenia posunie;
• ako sa synchronizujú zmeny konfigurácie po obnovení.

Cloudová konektivita by mala rozšíriť systém a nemala by sa stať neplánovaným jediným bodom zlyhania.

 

Otestujte úplnú fyzickú-to{1}}transakciu v cloude

Užitočný pilot RFID/IoT testuje celý reťazec:

1. označte reprezentatívny fyzický predmet;
2. overiť zamýšľanú oblasť čítania;
3. zachytiť nespracovaný identifikátor;
4. použiť filtrovanie hrán a kontext;
5. vytvoriť zamýšľanú obchodnú udalosť;
6. poslať udalosť cez sieť;
7. potvrdiť, že cloudová alebo podniková platforma ukladá správnu položku, miesto a čas;
8. spustiť očakávanú následnú akciu;
9. testovať duplicitné čítania, neznáme značky, prerušenie siete a reštart zariadenia;
10. overiť zmierenie po zotavení.

Úspešné načítanie tagu je teda len prvým kontrolným bodom.

 

Čo vložiť do špecifikácie RFID-do{1}}integrácie internetu vecí

Ak projekt stále vyberá hardvér RFID, Syntek'sKategória RFID čítačkyje komerčný ďalší krok po definovaní udalosti čítania a integračnej hranice.

 

Integračné pravidlo

Praktická postupnosť je nasledovná:

fyzický objekt → RFID identita → čítacia zóna → pozorovanie čitateľa → filtrovanie okrajov → obchodná udalosť → sieťový prenos → platforma IoT/cloud → podniková akcia

RFID a IoT si navzájom nekonkurujú odpovede na rovnakú otázku. RFID môže poskytnúť spoľahlivú fyzickú identitu a pozorovania udalostí; Infraštruktúra internetu vecí môže tieto udalosti spájať, kombinovať a distribuovať. Architektúra funguje, keď má každá vrstva jasnú zodpovednosť a projekt overuje celý reťazec namiesto predpokladu, že samotná konektivita vytvára užitočné údaje.