Tunniste ja anturiverkot
Download
1 / 38

Tunniste- ja anturiverkot - PowerPoint PPT Presentation


  • 174 Views
  • Uploaded on

Tunniste- ja anturiverkot. ©Reino Aarinen, a2kons. Halvat anturit tulevat. Aivan samalla tavalla kuin henkilökohtaiset tietokoneet olivat 80-luvun symboli ja 90-luvun symboli on ollut WWW , seuraava uusi käänne tulee olemaan halpojen (langattomien) anturien tuleminen kaikkialle.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Tunniste- ja anturiverkot' - joy


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Tunniste ja anturiverkot

Tunniste- ja anturiverkot

©Reino Aarinen, a2kons


Halvat anturit tulevat
Halvat anturit tulevat

  • Aivan samalla tavalla kuin henkilökohtaiset tietokoneet olivat 80-luvun symboli ja 90-luvun symboli on ollut WWW, seuraava uusi käänne tulee olemaan halpojen (langattomien) anturien tuleminen kaikkialle.

    Paul Saffo, Institute of the Future

  • RFID ja RFID-pohjaiset anturit, LF, HF, UHF

  • Langaton lähi/lokaali tiedonsiirto

    • 433 MHz radio

    • Bluetooth, WLAN

    • ZigBee

    • UWB (Ultra Wide Band)

  • Matkapuhelimet

    • GSM, GPRS, Edge, UMTS

Tavaroiden Internet: Yksittäisten tuotteiden tai palveluiden tunnistaminen ja verkottaminen mahdollistaa muistin (älyn) lisäämisen niihin. Voidaan puhua myös läsnä-älystä, UBICOM, jota on pian kaikkialla?

(c) Reino Aarinen, a2kons


Anturin liitt minen
Anturin liittäminen

Anturi tai

anturimatriisi

Lukija tai tiedonkerääjä,

Väliaine, media

Fyysinen parametri

Middleware, muunnin ...

Sensori

Informaatio tai tunniste

Teho, virta tai jännite

Backend,

taustajärjestelmät

Matkapuhelinverkko

GSM, GPRS, Edge, UMTS

Internet

(c) Reino Aarinen, a2kons


Mediavaihtoehtoja

Anturi tai

anturimatriisi

Lukija tai tiedonkerääjä

Väliaine, media

Fyysinen parametri

Informaatio tai tunniste

(Teho, virta tai jännite)

Mediavaihtoehtoja...

  • Parikierretty tai koaksiaalikaapeli

    • Virta tai jännite

  • Tehonsyöttöjohto (VI)

    • 220 V tai 24 V

  • Kaapelipohjaiset kenttäväylät

    • LON, CAN, RS-, Interbus, Ethernet, ... (VI)

  • Optinen kaapeli

  • Infrapuna, IrDA

  • Bluetooth, Home RF, IEEE 802.11b, WLAN, M2M (paristo)

  • UWB, Ultra Wide Band

  • ZigBee

  • Langaton USB

(c) Reino Aarinen, a2kons


Langaton avaruus
Langaton avaruus

  • WWAN, Wide Area Network

    • WRAN, IEEE 802.22

  • WMAN, Metropolitan Area Network

    • Wireless Mobility, IEEE 802.20,

    • WiMax, IEEE 802.16

  • WLAN, Local Area Network

    • WiFi, IEEE 802.11

  • WPAN, Personal Area Network

    • Bluetooth 802.15.1, ZigBee 802.15.4

    • High Rate 802.15.3

(c) Reino Aarinen, a2kons


Rfid j rjestelm

RFID tagit

Mikropiiri

HUOM. Lukija on matkapuhelimen sijasta useimmiten erikoislaite.

Mikropiirissä on muisti ID- eli tunnistetietoa varten. Anturi tageista useimmiten vielä puuttuu.

RFID järjestelmä

HF/UHF

(c) Reino Aarinen, a2kons


Rfid tagi anturi
RFID tagi + anturi

(c) Reino Aarinen, a2kons


RFID taajuudet

(c) Reino Aarinen, a2kons


Langattomat rfid tagit anturit
Langattomat RFID tagit/anturit

  • Passiiviset

    • Lukija syöttää tehon sähkömagneettisesti (RF kentässä). Tiedonsiirto takaisinsironnan avulla.

    • Yleisimmin käytetty ratkaisu.

  • Puolipassiiviset

    • Sisäinen patteri syöttää tehoa herätyssignaalin jälkeen. Tiedonsiirto takaisinsironnan avulla.

  • Aktiiviset

    • Sisäinen patteri. Aktiiviset radiokomponentit

(c) Reino Aarinen, a2kons


Passiiviset tagit
Passiiviset tagit

(c) Reino Aarinen, a2kons


Takaisinsironta kuormaimpedanssin modulointi
Takaisinsironta.Kuormaimpedanssin modulointi

(c) Reino Aarinen, a2kons


Induktiiviset tagit
Induktiiviset tagit

(c) Reino Aarinen, a2kons


Uhf tagit
UHF tagit

(c) Reino Aarinen, a2kons


Miksi induktiivinen uhf
Miksi induktiivinen  UHF ?

  • Kaukokentässä (UHF) radioaaltojen teho vaimenee 1/r2, magneettikentässä (HF) 1/r6.

  • Pidempi lukualue.

  • Pieni antenni (50 mm @869 MHz, 20 mm @2.45 GHz).

  • Matkapuhelimen kokoinen lukija.

  • Lukeminen ei riipu suunnasta tai asennosta.

  • Kuuntelualue voidaan fokusoida.

  • Nopeampi tiedon siirto.

  • UHF toimii myös metallipinnoilla (patch antennit).

(c) Reino Aarinen, a2kons


Radioaaltojen ongelmia
Radioaaltojen ongelmia

  • Interferenssi muiden radiolähettimien kanssa (esim. matkapuhelimet).

  • Antennin uudelleenviritystarve.

  • Metallipinnat  heijastumat  solmut RF kentässä. Lukuvaikeudet

  • Radioaaltoja absorboivat materiaalit, esim. nesteet.

(c) Reino Aarinen, a2kons




EPC

(c) Reino Aarinen, a2kons



Epcglobal network

Tags

The data carriers

Reader

The data capture device; portable or fixed (installed), connected to a Savant or network.

EPC

Electronic Product Code: the code carried by the data carrier; the globally unique pointer for making enquiries about the item associated with the EPC.

Savant

Servers which act as local repositories for EPCs and associated information, and which support sophisticated, flexible middleware for serving PML queries.

ONS

Object Name Service; the distributed resource that “knows” where information about EPCs is held (just like DNS).

PML

Physical Markup Language; like XML, with XQL query structure to allow structured querying and reporting of EPCs and attributed data.

EPCglobal Network

(c) Reino Aarinen, a2kons


Shop2box mediator.

Shop2Box

HUT DIALOG

BlueBox

(c) Reino Aarinen, a2kons


HUT DIALOG konsepti

(c) Reino Aarinen, a2kons


Palomar auto id hut
Palomar/Auto-ID/HUT

  • VTT Palomar: RFID tagien muisti kasvaa.

    • Kaikki tuotetta koskeva tieto voidaan tallentaa tagiin.

    • Lisäksi antureita: lämpötila, kosteus, CO2, ...

    • Kallis?

  • MIT Auto-ID: Tagille talletetaan vain yksilöllinen koodi,

    • Tagit ovat hyvin yksinkertaisia ja halpoja.

    • EPC-koodi, joka on 96 bittiä (globaali standardi). Kaikki koodia ja tuotetta koskeva tieto talletetaan (inter)nettiin, josta se löytyy EPC-koodin avulla.

  • HUTin DIALOG-hankkeessa globaalisti yksiselitteiseksi tunnisteeksi esitettiin sähköpostiosoitetta esim. [email protected]

(c) Reino Aarinen, a2kons


125 kHz

13,56 MHz

(c) Reino Aarinen, a2kons


UWB, uusin innovaatio

(c) Reino Aarinen, a2kons


ZigBee

(c) Reino Aarinen, a2kons


Zigbee p hkin nkuoressa
ZigBee pähkinänkuoressa

  • Pieni tehonkulutus (paristonkesto kuukausia/vuosia).

  • Suuret sensoriverkot (64000 laitetta).

  • Joustavat verkkotopologiat.

  • Pieni yksikköhinta (<4€).

  • Pieni bittinopeus (max. 250 kbps).

  • Yksinkertainen protokollapino (4 – 32 kbit).

  • Toiminta-alue 10 – 100 m.

(c) Reino Aarinen, a2kons


Muita teknologioita
Muita teknologioita

Näistä tarinaa erikseen muualla.

(c) Reino Aarinen, a2kons


Sovelluksia
Sovelluksia

  • eLukot.

  • Kulunvalvonta.

  • Maksupäätteet: kassat, liput, pysäköinti...

  • Pakkauksissa jo osittain pakollisia

    • Wall-Mart vaati 100 suurimmalta tavaran toimittajalta pakkauksiin vuoden 2005 alusta RFID:n...

    • Metro-Group Saksassa ja ABB alihankkijoiltaan samoin ...

  • Alkuperämerkinnät tuotteisiin ja materiaaleihin (kierrätys).

  • Auton renkaat.

  • jne.

  • Katso myös http://www.rfid.fi ja http://rfidlab.fi.

(c) Reino Aarinen, a2kons



ERP

  • RFID-järjestelmän integrointi taustajärjestelmiin (teollisuus, kauppa ja logistiikka).

  • Yleisimmät ERPit ovat SAP R/3, Oracle, NovoSonet, Microsoft Axapta...

  • Integrointiin tarvitaan välipalvelin, mediaattori. Teknologiat ovat J2EE ja .NET. Rewise/shop2box-palvelin on J2EE teknologiaa.

(c) Reino Aarinen, a2kons


Nokia Field Force Solution

(c) Reino Aarinen, a2kons


Rewise laajennus
Rewise laajennus

  • Haluttaessa Nokian Service Manager välipalvelimen toiminnot shop2box sovelluksessa voitaisiin todennäköisesti ohjelmoida kohtuullisen helposti suoraan Rewiseenkin:

    • Linux-palvelin,

    • MySQL tietokanta,

    • Orion tai Geronimo J2EE palvelin

      ja jättää arkkitehtuurista Service Manager (kallein osa?) kokonaan pois.

  • Valitettavasti Near Field Communication konsepti on toistaiseksi saatavissa vain Nokian puhelimille 5140, 5140i ja 3220. Päätelaitteet (puhelimet ja RFID/NFC-kannet) ohjelmistoineen pitää vielä tässä tapauksessa ostaa Nokialta.

  • Lisäksi RFID tageissa on tyydyttävä 13,56 MHz:n taajuuteen, jonka lukuetäisyys on hyvin lyhyt, 0 – 5 cm ja toiminta metallipinnan läheisyydessä epävarmaa.

(c) Reino Aarinen, a2kons


Lyk s tuote tai objekti
Älykäs tuote tai objekti

  • Älykkäällä objektilla (oliolla) on sekä fyysinen, aineellinen (atomit) että virtuaalinen, aineeton (bitit) ulottuvuus.

  • Se voidaan yksikäsitteisesti identifioida.

  • Se osaa säilyttää tietoa itsestään ja kykenee keskustelemaan siitä ympäristönsä kanssa jollakin kielellä.

  • Objektiin liittyvä tieto voi olla esim. elinkaareen liittyvää historiaa tai ohjeistoa (valmistus-, toimitus-, ylläpito- ja huolto-ohjeet, vanhenemis- ja hävitys/uudellenkäyttöohjeet).

  • Älykäs objekti kykenee apuvoimien avulla osallistumaan itseensä, ympäristöönsä tai omaan käyttäytymiseensä liittyviin päätöksiin, kuten esim. ennakkohuolto tai jakelureitin muutos.

(c) Reino Aarinen, a2kons


Lyk s infrastruktuuri
Älykäs infrastruktuuri

  • Informaation jakelujärjestelmä

  • Kuljetusprotokolla (TCP/IP)

  • HTTP, FTP, SMTP ...

  • XHTML

Shop2box palvelin

-WWW ja WAP sivut

-SMS

-Puhelut

Java, XML, SOAP

Web Services

Käyttöliittymä

-PC, PDA

-Matkapuhelin

-Kommunikaattori

-DigiTV

Siirtotie

Pakettiliikenne

Ruokaposti-

laatikko tai

laatikosto

-Identifioitu

kaappi

Jakelukeskus

-Identifioidut

tuotteet

-Keräilyjärjestelmä,

”Ostoskorien

kokoonpanolinja”

  • Fyysinen jakelujärjestelmä

  • Jakeluautot

  • Kuljetuslaatikot

  • RFID

Kuluttaja

eKauppa

(c) Reino Aarinen, a2kons


Shop2box
shop2box

  • Kuljetuslaatikot (”BlueBox”) ja vastaanottokaapit (”Shop2Box”) pitää tarkoitusta varten varustaa Nokia NFC yhteensopivilla RFID tageilla (MIFARE) ja ohjelmoida niihin tarvittavat shortcut-tiedot shop2box palveluiden kutsumista varten.

  • Palvelimelle pitää koodata web-sivuja (Java web-sovelluksia), joille matkapuhelimen selain eri shortcut-tiedoilla/eri tilanteissa ohjataan.

  • Lisäksi voidaan ohjelmoida SMS-palveluja ja tarvittaessa käyttää vaikka automaattista puhelinvastaajaa.

(c) Reino Aarinen, a2kons


Identifioituja objekteja s2b
Identifioituja objekteja/s2b

  • Kaikkiaan identifioituja fyysisiä objekteja voisivat olla

    • Tilaus, ostoskori ja sen yksittäiset tuotteet.

    • Jakelukeskus ja sen eri osat.

    • Jakeluauto ja sen kuljettaja.

    • Kuljetuslaatikot.

    • Vastaanottokaappi ja sen eri lokerot.

    • Vastaanottaja

  • Elinkaareen liittyvää tietoa ovat tapahtumat/toimenpiteet ja niihin liittyvät aika ja paikkatiedot. Objekteja voidaan ohjata ja seurata niihin liittyvän virtuaalisen tiedon perusteella.

    • Ostoskorin kokoonpanon alkaminen ja päättyminen. Puuttuvat tuotteet?

    • Kuljetuslaatikoiden lähtö jakelukeskuksesta ja saapuminen vastaanottokaapille.

    • Vastaanottokaapin avaaminen ja oikeiden kuljetuslaatikoiden toimitus kaappiin.

    • Toimituksen kuittaus kauppiaan, jakelijan ja vastaanottajan tietojärjestelmiin.

    • Tavaran noutaminen vastaanottokaapista.

(c) Reino Aarinen, a2kons


Tieteellisi julkaisuja
Tieteellisiä julkaisuja

  • Reino Aarinen (2002), Uudet konseptit elektronisessa päivittäistavarakaupassa. Lisensiaattityö, TTY:n Automaatiotekniikan osasto.

  • Lauri Sydänheimo (2005), Studies towards Advanced Mobile Systems in Industrial Applications. Väitöskirja, TTY, Sähkötekniikan osasto.

  • Katariina Ruhanen (2002), Passivinen RFID-järjestelmä ja tunnistekoodit. Diplomityö, TTY:n Sähkötekniikan osasto.

  • Katariina Penttilä (2003), 860 – 930 MHz kaistan RFID-määrittelyt. TTY, Elektroniikan laitos, Rauman tutkimusyksikkö.

  • Katariina Penttilä (2006), Studies towards improving RFID reader performance. Väitöskirja, TTY, Sähkötekniikan osasto.

  • Leena Ukkonen (2003), Metallipintaan liitettävien RFID-tunnisteantenniratkaisujen kehitys. Diplomityö, TTY:n Sähkötekniikan osasto.

  • Leena Ukkonen (2006), Development of Passive UHF RFID Tag Antennas for Challenging Objects and Environments (Passiivisten UHF-taajuuksien RFID-tunnisteantennien kehitys haastaviin kohteisiin ja ympäristöihin). Väitöskirja, TTY, Sähkötekniikan osasto.

  • Materiaalivirran passiivinen RFID eTunnistus (eSCID) (2006). Tekesin ELO-teknologiaohjelmaan kuulunut hanke. TTY, Elektroniikan laitos, Rauman tutkimusyksikkö.

  • Antti Permala, Johan Scholliers, Jani Granqvist (2006), eSCID – Materiaalivirran passiivinen RFID eTunnistus. VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka, VTT Tuotteet ja tuotanto.

  • Antennien miniatyrisointi ja RF-osan integrointi (MiniRFID). Loppuraportti (2004). TTY, Rauman tutkimusyksikkö.

  • Mikko Kärkkäinen (2000), Wireless item identification in supply chain management. Master’s Thesis, HUT, Industrial Engineering and Management.

  • Kari Tanskasen, Jan Holmströmin ja Kary Främlingin tutkimusryhmät HUTissa. Esim. CYCLOG ja DIALOG projektit.

(c) Reino Aarinen, a2kons


ad