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Lunes, 27.12.2010

Combinando tecnologías RFID y ZigBee

La evolución de la “red de redes” parece no tener límites, inclusive ya se habla de una Internet v2 con capacidad para realizar interconexiones físicas. Los avances de la red se complementan con tecnología inalámbrica y unidades de radio de bajo consumo y pequeñísimo tamaño, que en combinación con RFID conformar sistemas capaces de gestionar y controlar almacenes y su stock de forma inalámbrica.

Internet comenzó a emplearse a finales de los años sesenta como un medio para interconectar computadoras, aunque fue a principios de los años noventa cuando se comenzó a emplear de forma masiva uno de sus servicios, la famosa WWW (World Wide Web), para la consulta de información distribuida por todo el mundo. Alrededor de 2003, surgió Internet 2.0 (también llamada Web 2.0), que además proporciona un conjunto de servicios orientados a los usuarios para compartir información (wikis, blogs y, entre otros, redes sociales). Y, alrededor de 2005, surgió Internet 3.0 (Web 3.0), que además proporciona servicios de búsqueda de información avanzada basada en web semánticas. Esta última versión está aún en expansión.

IEEE 802.15.4 (ZigBee), hacia el Internet de las Cosas

No obstante, hay un nuevo tipo de Internet. Dentro de los programas de I+D+i europeos (Investigación + Desarrollo + Innovación tecnológica), se la denomina Internet de las Cosas y consiste en que todo está conectado con todo: personas, cosas y el entorno donde físicamente se encuentran. En consecuencia, es un paso más allá de Internet x.0, pues pasamos de la interconexión virtual a la interconexión física, aunque intangible. Realmente, podríamos estar hablando de Internet v2.

En la “Internet de la Cosas” se emplea tecnología inalámbrica IEEE 802.15.4 (bandas 2.4 GHz y 868/912 Mhz). Se trata de unidades de radio de bajo consumo que van dentro de unos dispositivos que, comúnmente se llaman “motas”. Una mota es un pequeño ordenador con un consumo muy bajo de energía, de hecho, puede funcionar con pilas “AA”. El nombre “mota” viene de “mota de polvo”, pues se prevé que se reduzca considerablemente de tamaño, tanto como su nombre indica, en los próximos años. Estas motas se interconectan entre ellas y forman una red de sensores y actuadores inalámbricos que pueden llevar integrados una gran variedad de sensores (temperatura, luz, humedad, movimiento, O2, CO y CO2, entre otros) y actuadores (como por ejemplo, relés o emisores IR). En inglés, esta tecnología se conoce como Wireless Sensor Networks (WSN) y, también, como Wireless Sensor and Actuator Networks (WSAN).

En ISIS Ingeniería, empresa de base tecnológica con sede en España y en fase de expansión internacional, trabajamos desde hace años con tecnología inalámbrica, con el fin de ofrecer productos y servicios innovadores de monitorización y control que mejoren la competitividad de nuestros clientes a través del uso de la tecnología. Nuestra experiencia en el desarrollo de proyectos I+D+i nos ha permitido trabajar con redes inalámbricas en múltiples campos y colaborar con universidades como la Politécnica de Madrid (UPM), la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) o el Instituto Tecnológico Autónomo de México (ITAM).

Las aplicaciones de la tecnología WSAN son tan variadas como sensores y actuadores haya disponibles en el mercado (seguridad, medioambiente, logística e industria, entre otras). Una de las grandes ventajas de esta tecnología es su condición inalámbrica, que reduce en gran medida los costes de instalación frente a los empleados con tecnología con cable, tanto en la instalación inicial  como cuando se pretende ampliar la red. Una de sus grandes desventajas es su mantenimiento, pues aunque su consumo sea muy reducido, puede implicar cambiar las pilas periódicamente, con una frecuencia dependiente del tipo de aplicación. Una aplicación de monitorización puede requerir un mantenimiento anual y, por el contrario, una aplicación de localización (empleando la propia red de motas, sin emplear GPS), puede requerir un mantenimiento mensual. No obstante, en este aspecto se prevé reemplazar las pilas por recolectores de energía (transformación de luz, temperatura y vibraciones en energía eléctrica).

Tecnología RFID, el futuro en la cadena de suministro

La tecnología WSN puede combinarse con tecnología RFID para conseguir disponer de sistemas con un mayor número de capacidades. Tras unas notas sobre dicha tecnología, mostramos dos casos prácticos en los que estamos trabajando que ilustran cómo se pueden combinar ambas tecnologías para resolver problemas concretos.

La tecnología RFID (Radio-Frequency IDentification) se presenta como el futuro para la gestión, localización e identificación de objetos y personas y deja obsoleto el uso del extendido código de barras, pues aporta facilidad de uso y nuevas características como la lectura/escritura de información.
Esta tecnología se basa en la utilización de etiquetas que integran una antena, una pequeña memoria y un minúsculo chip. Las más comunes son las denominadas “etiquetas pasivas”, que se alimentan mediante las ondas electromagnéticas emitidas por un lector, que estimula el circuito devolviendo los datos almacenados en la memoria.

La aplicación de esta tecnología es amplísima, tanto como elementos se quieran etiquetar (objetos y seres vivos) y el uso que se quiera dar a los datos referidos a ellos. Por dar algunos ejemplos, esta tecnología se usa ya comúnmente en campos tan dispares como la identificación de personas y vehículos en edificios y zonas restringidas, en el control de ganado, identificación de medicamentos y pacientes, gestión de bibliotecas y, sobre todo, en cadenas de producción y logística.

Este sistema aporta claras ventajas:

Fiabilidad: a diferencia del código de barras que depende del contacto visual y de la legibilidad de la etiqueta, la tecnología RFID se basa en un parámetro físico más estable, las ondas electromagnéticas, que permiten una comunicación más independiente del entorno y del contacto directo, estableciéndose así sistemas de comunicación entre el chip de la etiqueta y el lector que confirman la correcta lectura/escritura de los datos y la autenticidad de los mismos.

Seguridad: esta señal electromagnética omnidireccional hace más difícil el bloqueo de la comunicación entre el elemento y el lector, por lo que es más sencilla su localización y detectar intentos de sustracción. Además, existen sistemas de comunicación que encriptan los datos para validar la autenticidad del receptor.

Trazabilidad: la posibilidad de escribir datos en la etiqueta permite registrar la vida y camino realizados por un producto, como puede ser en el procesado de alimentos, la producción de vino, o la crianza, vacunación y movimiento de cabezas de ganado.

Localización: al tratarse de señales electromagnéticas emitidas por receptores y emisores, que en algunos casos pueden alcanzar un rango de cien metros, podemos detectar mediante la potencia con que se recibe la respuesta dónde se encuentran los elementos.

Ampliación de entornos: los componentes de la etiqueta pueden recubrirse de multitud de materiales y encontrarse en diferentes formas y tamaños, adecuándose al entorno en que van a ser usadas. Así, existen etiquetas RFID impermeables para su uso en lavanderías, de reducido tamaño para implantes animales, duras para containers o reforzadas para temperaturas o entornos extremos.

Y, por encima de todo, el RFID dota a cada elemento etiquetado de una identificación e “historia” única.

Gestión inalámbrica de almacenes

La unión de estas dos potentes tecnologías posibilita la gestión y control de almacenes y de su stock, con posibilidad de automatizar el inventariado, controlar los accesos, programar tareas y actuar automáticamente en el entorno.
Por un lado, disponemos de la tecnología RFID para la identificación del personal y de los elementos almacenados. Por otro, disponemos de una red de motas que incluyen sensores, actuadores y lectores RFID, de tal forma que todo está conectado, en interacción con su entorno, y toda la información es distribuida y analizada a través de las motas y la aplicación central.

Así, no sólo tenemos identificados los productos, sino también las condiciones de su entorno, sus movimientos, las personas que los tratan, dónde deben y no deben estar ubicados, produciendo alarmas y haciendo que gracias a las motas no sólo se realicen las lecturas de las etiquetas sino que éstas sean analizadas y se pueda actuar en consecuencia, registrando todas las operaciones.

Mediante la incorporación del RFID y WSN a la maquinaria también podemos dotar de capacidad de búsqueda a los operarios, automatización de puertas y accesos, y registro de las tareas realizadas, manteniendo en todo momento el estado real del almacén en la aplicación central, todo ello de forma automática e inalámbrica.

Proyecto I+D+i Gestión Integral de Almacenes – GIA (IBK 09-609 México y España)
La finalidad del proyecto es controlar las entradas y salidas de elementos de almacenaje y conocer su localización exacta dentro de un almacén, mediante un proceso integral (sin intervención humana) basado en tecnología WSAN (Wireless Sensor & Actuator Networks), RFID (Radio Frecuency Identification) y procesamiento de imágenes. El prototipo del proyecto está orientado a entornos de bodegas, donde se precisa una gestión y manipulación eficiente y fiable de los pallets de almacenaje. Además, se está tratando de minimizar el impacto del error humano dentro de la cadena de negocio en el ámbito de la gestión de almacenes y localización de mercancías. En cualquier caso, el prototipo será extrapolable a cualquier almacén que manipule pallets.

El sistema tendrá una estructura centralizada en la que toda la información relativa a la localización, telemetría de sensores e identificación por RFID generada en la red será transmitida a través de ésta hacia el dispositivo de pasarela (gateway). El procesamiento de la información de red y su representación gráfica se llevará a cabo en la aplicación de control ubicada en el servidor. El prototipo va a cumplir con las siguientes características principales:

• Localización de elementos de almacenaje en el entorno, apoyándose en el procesamiento de imágenes de video.• Funcionalidades de telemetría sobre la red:
o Monitorización de ciertos parámetros ambientales del entorno (temperatura, humedad) que permitan al usuario visualizar y conocer las condiciones a las que los productos están sometidos
o Identificación de elementos de almacenaje mediante RFID. De esta manera, tras analizar la información recopilada, se podrá llevar a cabo una gestión del almacén sin errores.

Acercando el futuro

Estos son algunos ejemplos de las posibilidades de las redes WSAN, en constante evolución y cuya versatilidad permite la combinación con otras tecnologías como RFID, aumentando así su aplicación real. Las redes inalámbricas se perfilan desde hace años como una alternativa fiable y robusta, capaz de ofrecer soluciones en campos muy diversos de producción, así como en la vida cotidiana de los usuarios.

Fuente: logisitica.enfasis.com

Comentarios (1)

  1. john jaime mejia dice:

    buenas tardes

    quisiera saber que tipo de apoyos ustede me prodrin dar, ya que soy estudiante de ingenieria de telecomunicaciones de la universidad Mliitar NUeva Granada, ubicada en la ciudad de Bogota Colombia y en este momento estoy realizando un proyecto pade grado y es con sistemas zigbee.

    les agradezco mucho su atencion y permanezco a la espera de su respuesta.

    cordialmente

    john jaime mejia

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