ادغام RFID و IoT: چگونه برچسب ها، خوانندگان، منطق لبه و سیستم های ابری با هم کار می کنند

RFID و اینترنت اشیا اغلب به گونه ای مقایسه می شوند که گویی یک پروژه باید یکی یا دیگری را انتخاب کند. در بسیاری از سیستم های صنعتی، این سوال معماری اشتباه است.

RFID یک فناوری شناسایی خودکار و{0}}گرفتن داده است. اینترنت اشیا دستگاه ها و سیستم های متصلی را توصیف می کند که داده ها را از طریق شبکه ها مبادله می کنند. بنابراین، استقرار RFID می‌تواند به یک لایه{3}}داده‌ای در یک معماری بزرگ‌تر اینترنت اشیا تبدیل شود: برچسب‌ها اشیاء فیزیکی را شناسایی می‌کنند، خوانندگان آن‌ها را مشاهده می‌کنند، نرم‌افزار لبه خواندن‌های خام را به رویدادهای مفید تبدیل می‌کند، و برنامه‌های شبکه‌ای آن رویدادها را با سیستم‌های ابری یا سازمانی به اشتراک می‌گذارند.

این راهنما مرز یکپارچه‌سازی برای تیم‌های دارایی، انبار، تولید و خرده‌فروشی را توضیح می‌دهد که باید سخت‌افزار RFID را با برنامه‌های متصل مدرن و بدون در نظر گرفتن هر برچسب غیرفعال به عنوان یک دستگاه متصل به اینترنت- متصل کنند.

 

RFID و IoT لایه‌های مختلف یک مشکل فیزیکی-تا{1}}دیجیتال را حل می‌کنند

NIST یک دستگاه IoT را به عنوان تجهیزاتی با حداقل یک مبدل برای تعامل با دنیای فیزیکی و حداقل یک رابط شبکه برای تعامل با دنیای دیجیتال تعریف می کند. یک تگ RFID غیرفعال معمولاً به خودی خود با آن مدل مطابقت ندارد: اتصال اترنت، Wi- یا شبکه تلفن همراه ندارد و معمولاً فقط زمانی ارتباط برقرار می‌کند که توسط یک خواننده سازگار فعال شود.

خواننده یا دروازه اغلب پل است.

برای نمای سطح-جزئی از خود RFID، Syntek'sراهنمای معماری سیستم RFIDبرچسب ها، آنتن ها، خوانندگان، میان افزارها و نرم افزارهای کاربردی را توضیح می دهد. این صفحه بر ادغام بین پشته RFID و محیط اینترنت اشیا تمرکز دارد.

 

تگ RFID منفعل معمولاً نقطه پایانی اینترنت اشیا نیست

یکی از مفیدترین مرزهای طراحی این است که دیگر هر شیء برچسب گذاری شده را یک دستگاه متصل به اینترنت{{0} صدا نکنید.

یک تگ UHF غیرفعال ممکن است یک EPC را نگه دارد و به یک بازپرس پاسخ دهد. این برچسب معمولاً یک اتصال TCP/IP را باز نمی‌کند، برای یک کارگزار ابری احراز هویت نمی‌کند یا پیام‌های خود را از طریق Wi-فای منتشر نمی‌کند. زیرساخت خواننده تراکنش RF را انجام می دهد و سپس داده ها را به نرم افزار شبکه منتقل می کند.

این تمایز بر امنیت، مدیریت دستگاه و عیب یابی تأثیر می گذارد. تا زمانی که خلاف آن ثابت نشود، خطای{1}}خواندن برچسب یک مشکل RF است. خرابی API ابری یک مشکل شبکه/برنامه است. ترکیب هر دو زیر عبارت "مشکل اینترنت اشیا"، تجزیه و تحلیل ریشه-را سخت‌تر می‌کند.

 

خواننده مشاهدات فیزیکی را به ورودی دیجیتال تبدیل می کند

خواننده ارتباط با تگ های RFID در منطقه خواندن خود را کنترل می کند. بسته به سیستم، می‌تواند EPCها را موجودی کند، حافظه‌های دیگر را بخواند، داده‌ها را بنویسد، اطلاعات آنتن را گزارش کند و وضعیت دستگاه را از طریق SDK، LLRP، API یا رابط فروشنده نشان دهد.

در این مرحله، خروجی همچنان به مشاهده حسگر نزدیکتر از یک رویداد تجاری است:

برچسب EPC X توسط خواننده Y بر روی آنتن Z در زمان T مشاهده شد

این مشاهده ممکن است بارها تکرار شود در حالی که برچسب در میدان باقی می ماند. ارسال هر مشاهده خام به طور مستقیم به یک برنامه ابری می تواند ترافیک شبکه غیر ضروری و منطق تجاری مبهم ایجاد کند.

 

Edge Logic باید داده های RFID را قبل از اینکه ابر از آن استفاده کند پاک کند

نرم افزار لبه RFID یا میان افزار معمولا اولین لایه پردازش رویداد را انجام می دهد.

• حذف خواندن های تکراری در یک پنجره زمانی تعریف شده.
• فیلتر کردن شناسه هایی که به گردش کار تعلق ندارند.
• خواندن را با خواننده، آنتن، در، ایستگاه کاری یا منطقه مرتبط کنید.
• در جایی که نصب از آن پشتیبانی می کند، جهت یا منطق ماشه را اعمال کنید.
• مشاهدات بافر در طول وقفه های شبکه؛
• تبدیل شناسه های برچسب به شناسه های برنامه.
• ایجاد استثنا برای برچسب های ناشناخته، تکراری یا غیرمنتظره.
• یک رویداد فشرده را در سیستم بعدی منتشر کنید.

معماری سیستم GS1 خوانندگان RFID و نرم‌افزار فیلتر/جمع‌آوری را در مسیر{1}گرفتن داده قبل از داده‌های رویداد سطح برنامه{2}} قرار می‌دهد. خانواده استانداردهای RFID آن شامل رابط هایی مانند LLRP و رویدادهای سطح برنامه برای این مرز است.

اصل مهم طراحی این است که ابر باید رویدادهای مفید را دریافت کند، نه سیل کنترل نشده مشاهدات RF.

 

از یک مدل رویداد برای حفظ معنا در سراسر سیستم ها استفاده کنید

هنگامی که لایه RFID یک شی را شناسایی کرد، سوال بعدی این است که چه اتفاقی برای آن شی افتاده است.

GS1استاندارد EPCISبا بیان یک مدل مفید برای رویدادهای دید ارائه می کندچه، چه زمانی، کجا، چرا و چگونهاز محصولات و دارایی ها EPCIS 2.0 همچنین از داده‌های حسگر پشتیبانی می‌کند، که باعث می‌شود هویت RFID با دما، شرایط یا سایر مشاهدات اینترنت اشیا ترکیب شود.

یک پروژه نیازی به استفاده از EPCIS برای یادگیری از این ساختار ندارد. حداقل، یک رویداد RFID-به-IoT معمولاً باید دارای زمینه کافی برای پاسخگویی باشد:

• کدام شیء یا اشیاء درگیر بودند.
• زمانی که رویداد رخ داد؛
• جایی که مشاهده به آن تعلق دارد.
• چه مرحله تجاری رخ داده است؛
• کدام دستگاه یا فرآیند باعث ایجاد رویداد شده است.
• خواه این رویداد عادی باشد یا استثنایی.

 

شناسایی RFID و سنجش اینترنت اشیاء می توانند یک رویداد را به اشتراک بگذارند

RFID اغلب پاسخ می دهد "این کدام شی است؟" در حالی که سنسورها پاسخ می دهند "در چه وضعیتی است؟"

برای مثال، یک سیستم زنجیر سرد متصل، ممکن است از یک شناسه RFID یا بارکد برای محموله و از یک حسگر دمای شبکه برای اندازه‌گیری‌های محیطی استفاده کند. یک سیستم تولیدی ممکن است یک ابزار یا قطعه کار را از طریق RFID شناسایی کند و آن هویت را با داده‌های وضعیت ماشین یا ارتعاش از حسگرهای جداگانه ترکیب کند.

معماری باید منابع داده را متمایز نگه دارد حتی زمانی که برنامه بعداً به آنها ملحق می شود.

 

تصمیم بگیرید که چه چیزی باید در لبه بماند

اتصال ابری برای مشاهده چند{0}سایت، تجزیه و تحلیل و مدیریت متمرکز مفید است، اما هر تصمیم RFID نباید منتظر یک سفر رفت و برگشت به ابر باشد.

زمانی که فرآیند باید در طول اختلال شبکه ادامه یابد یا نیاز به کنترل فیزیکی با تأخیر پایین{0}}داشته باشد، منطق را محلی نگه دارید، مانند:

• باز کردن یا توقف دروازه نوار نقاله؛
• راه اندازی یک چراغ پشته یا زنگ.
• رد کردن یک مورد غیرمنتظره برچسب گذاری شده.
• بافر خواندن در هنگام از دست دادن اتصال WAN.
• کپی برداری از-حجم بالا.
• کنترل قدرت خواننده یا توالی آنتن.

هنگامی که ارزش از دید متقابل سایت، تجزیه و تحلیل تاریخی، داشبوردها، مدیریت از راه دور یا ادغام با برنامه‌های سازمانی می‌آید،-رویدادهای سطح بالاتر را به ابر ارسال کنید.

 

از لایه شبکه برای رویدادها استفاده کنید، نه برای پنهان کردن مشکلات طراحی RF

یک خواننده متصل منطقه خواندن بد را برطرف نمی کند.

اگر برچسب‌ها به دلیل نصب نادرست، غربالگری فلز یا مایع، جهت گیری ضعیف یا خارج از میدان آنتن مورد نظر از قلم افتاده باشند، APIهای ابری سریع‌تر نمی‌توانند هویت گمشده را بازیابی کنند. به طور مشابه، پورتالی که تگ‌های همسایه را می‌خواند، مشاهدات بد را با کارایی بیشتری ارسال می‌کند.

ابتدا لایه سخت افزاری RFID باید تایید شود. Syntekراهنمای فناوری RFIDپیش زمینه فرکانس، برچسب ها، خواننده ها و آنتن ها را قبل از مرحله یکپارچه سازی شبکه فراهم می کند.

 

رابط یکپارچه سازی را از مقیاس استقرار انتخاب کنید

GS1 خاطرنشان می‌کند که معماری‌های اینترنت اشیا به شناسایی، جمع‌آوری خودکار داده‌ها و اشتراک‌گذاری داده‌های متقابل بستگی دارد. آنمروری بر استانداردهای اینترنت اشیابه طور صریح EPC/RFID را به عنوان یکی از فناوری هایی که اشیاء فیزیکی را به اطلاعات دیجیتال مرتبط می کند، قرار می دهد.

 

امنیت RFID را از امنیت شبکه اینترنت اشیا جدا کنید

RFID و IoT سطوح امنیتی مختلفی را اضافه می کنند.

بسته به فناوری، لایه برچسب{0}}خواننده ممکن است شامل شناسه‌های عمومی، حافظه کنترل‌شده با رمز عبور-، احراز هویت برچسب یا عدم احراز هویت باشد. لایه خواننده/شبکه ​​ممکن است شامل اعتبار دستگاه، کلیدهای API، TLS، تقسیم بندی شبکه، مدیریت سیستم عامل و مجوزهای ابری باشد.

یک وضعیت امنیتی قوی ابری یک برچسب RFID ساده ثابت-شناسه را به یک اعتبار رمزنگاری تأیید شده تبدیل نمی‌کند. به همین ترتیب، یک تگ RFID ایمن به طور خودکار سیستم عامل یا اتصال شبکه خواننده را ایمن نمی کند.

راهنمای اینترنت اشیا NIST امنیت دستگاه متصل به شبکه را به عنوان مشکل چرخه حیات خود تعریف می‌کند. رابط هوای RFID، دستگاه خواننده/لبه و برنامه ابری را به عنوان مرزهای اعتماد جداگانه در نظر بگیرید.

 

قبل از اینکه به آن نیاز داشته باشید، برای عملیات آفلاین برنامه ریزی کنید

سیستم‌های صنعتی باید تعریف کنند که وقتی اتصال ابر یا WAN در دسترس نیست چه اتفاقی می‌افتد.

سوالات برای خلبان عبارتند از:

• آیا خواننده به فعالیت محلی ادامه می دهد؟
• کدام رویدادها و برای چه مدت بافر می شوند.
• چگونه از رویدادهای تکراری بافر پس از اتصال مجدد جلوگیری می شود.
• که هنوز هم می توان تصمیمات محلی گرفت.
• چگونه سیستم رویدادهای ایجاد شده در حالت آفلاین را علامت گذاری می کند.
• اگر زمان دستگاه تغییر کند چه اتفاقی می افتد.
• چگونه تغییرات پیکربندی پس از بازیابی هماهنگ می شوند.

اتصال ابری باید سیستم را گسترش دهد، نه اینکه به یک نقطه شکست برنامه ریزی نشده تبدیل شود.

 

تراکنش کامل فیزیکی-به-کلود را آزمایش کنید

یک پایلوت مفید RFID/IoT زنجیره کامل را آزمایش می کند:

1. آیتم فیزیکی نماینده را تگ کنید.
2. اعتبار منطقه خواندن مورد نظر
3. گرفتن شناسه خام؛
4. اعمال فیلتر لبه و زمینه؛
5. ایجاد رویداد تجاری مورد نظر؛
6. ارسال رویداد در سراسر شبکه؛
7. تأیید کنید که پلت فرم ابری یا سازمانی مورد، مکان و زمان صحیح را ذخیره می کند.
8. اقدام پایین دستی مورد انتظار را آغاز کنید.
9. تست خواندن های تکراری، برچسب های ناشناخته، قطع شبکه و راه اندازی مجدد دستگاه.
10. بررسی آشتی پس از بهبودی

بنابراین یک تگ موفق تنها اولین نقطه بازرسی است.

 

مشخصات یکپارچه سازی RFID-به-IoT چیست

اگر پروژه همچنان در حال انتخاب سخت افزار RFID است، Syntek'sدسته خوان RFIDمرحله بعدی تجاری پس از تعریف رویداد خواندن و مرز ادغام است.

 

قانون ادغام

دنباله عملی این است:

شی فیزیکی ← هویت RFID ← منطقه خواندن ← مشاهده خواننده ← فیلتر لبه ← رویداد تجاری ← حمل و نقل شبکه ← IoT/پلتفرم ابری ← اقدام سازمانی

RFID و IoT پاسخ های رقابتی برای یک سوال نیستند. RFID می تواند هویت فیزیکی قابل اعتماد و مشاهدات رویداد را ارائه دهد. زیرساخت اینترنت اشیا می تواند آن رویدادها را به هم متصل، ترکیب و توزیع کند. معماری زمانی کار می کند که هر لایه مسئولیت روشنی داشته باشد و پروژه به جای اینکه فرض کند اتصال به تنهایی داده های مفیدی ایجاد می کند، زنجیره کامل را تأیید می کند.