Integracja RFID i IoT: jak tagi, czytniki, logika brzegowa i systemy chmurowe współpracują ze sobą

RFID i Internet rzeczy są często porównywane w taki sposób, jakby projekt musiał wybrać jedno lub drugie. W wielu systemach przemysłowych jest to niewłaściwe pytanie dotyczące architektury.

RFID to technologia automatycznej identyfikacji i{{0}przechwytywania danych. IoT opisuje połączone urządzenia i systemy, które wymieniają dane za pośrednictwem sieci. Wdrożenie RFID może zatem stać się jedną{{3}warstwą przechwytywania danych w większej architekturze IoT: znaczniki identyfikują obiekty fizyczne, czytniki je obserwują, oprogramowanie brzegowe przekształca nieprzetworzone odczyty w przydatne zdarzenia, a aplikacje sieciowe udostępniają te zdarzenia systemom chmurowym lub korporacyjnym.

W tym przewodniku wyjaśniono, jakie są granice integracji dla zespołów zajmujących się zasobami majątku, magazynami, produkcją i sprzedażą detaliczną, które muszą połączyć sprzęt RFID z nowoczesnymi, połączonymi aplikacjami, nie traktując każdego tagu pasywnego jako-urządzenia podłączonego do Internetu.

 

RFID i IoT rozwiązują różne warstwy tego samego problemu fizycznego-na-cyfrowy

NIST definiuje urządzenie IoT jako sprzęt wyposażony w co najmniej jeden przetwornik do interakcji ze światem fizycznym i co najmniej jeden interfejs sieciowy do interakcji ze światem cyfrowym. Pasywny znacznik RFID zwykle sam w sobie nie jest zgodny z tym modelem: nie ma połączenia Ethernet, Wi-Fi ani sieci komórkowej i zazwyczaj komunikuje się tylko wtedy, gdy jest zasilany przez kompatybilny czytnik.

Czytnik lub brama jest często mostem.

Widok samego RFID na poziomie komponentu: SyntekPrzewodnik po architekturze systemu RFIDwyjaśnia znaczniki, anteny, czytniki, oprogramowanie pośredniczące i oprogramowanie użytkowe. Ta strona koncentruje się na integracji stosu RFID ze środowiskiem IoT.

 

Pasywny znacznik RFID zwykle nie jest punktem końcowym IoT

Jednym z najbardziej przydatnych ograniczeń projektowych jest zaprzestanie nazywania każdego oznaczonego obiektu urządzeniem-połączonym z Internetem.

Pasywny znacznik UHF może przechowywać EPC i odpowiadać przesłuchującemu. Tag zwykle nie otwiera połączenia TCP/IP, nie uwierzytelnia się u brokera chmury ani nie publikuje własnych wiadomości przez Wi-Fi. Infrastruktura czytnika przeprowadza transakcję RF, a następnie przekazuje dane do oprogramowania sieciowego.

To rozróżnienie wpływa na bezpieczeństwo, zarządzanie urządzeniami i rozwiązywanie problemów. Błąd odczytu tagu-jest problemem RF, dopóki nie zostanie udowodnione, że jest inaczej. Awaria interfejsu API chmury jest problemem z siecią/aplikacją. Połączenie obu w ramach wyrażenia „Problem z IoT” utrudnia analizę-głównych przyczyn.

 

Czytnik zamienia obserwacje fizyczne na dane wejściowe cyfrowe

Czytnik kontroluje komunikację z tagami RFID w swojej strefie odczytu. W zależności od systemu może inwentaryzować EPC, odczytywać inną pamięć, zapisywać dane, raportować informacje o antenie i ujawniać stan urządzenia za pośrednictwem SDK, LLRP, API lub interfejsu dostawcy.

Na tym etapie wynik jest nadal bliższy obserwacji z czujnika niż wydarzeniu biznesowemu:

znacznik EPC X został zaobserwowany przez czytnik Y na antenie Z w czasie T

Obserwację tę można powtarzać wielokrotnie, dopóki znacznik pozostaje w terenie. Wysyłanie każdej nieprzetworzonej obserwacji bezpośrednio do aplikacji w chmurze może wygenerować niepotrzebny ruch sieciowy i niejednoznaczną logikę biznesową.

 

Edge Logic powinno wyczyścić dane RFID, zanim chmura je wykorzysta

Oprogramowanie brzegowe RFID lub oprogramowanie pośrednie zwykle wykonuje pierwszą warstwę przetwarzania zdarzeń.

• usuwać zduplikowane odczyty w zdefiniowanym oknie czasowym;
• odfiltrować identyfikatory, które nie należą do przepływu pracy;
• skojarz odczyt z czytnikiem, anteną, drzwiami, stacją roboczą lub strefą;
• zastosuj logikę kierunku lub wyzwalania, jeśli instalacja to obsługuje;
• buforowanie obserwacji podczas przerw w pracy sieci;
• konwertować identyfikatory znaczników na identyfikatory aplikacji;
• zgłaszać wyjątki dla nieznanych, zduplikowanych lub nieoczekiwanych tagów;
• opublikuj kompaktowe wydarzenie w następnym systemie.

Architektura systemu GS1 umieszcza czytniki RFID i oprogramowanie do filtrowania/zbierania danych na ścieżce-przechwytywania danych przed danymi o zdarzeniach-na poziomie aplikacji. Rodzina standardów RFID obejmuje interfejsy, takie jak LLRP i zdarzenia na poziomie aplikacji dla tej granicy.

Ważną zasadą projektową jest to, że chmura powinna odbierać przydatne zdarzenia, a nie niekontrolowany zalew obserwacji RF.

 

Użyj modelu zdarzeń, aby zachować znaczenie w różnych systemach

Gdy warstwa RFID zidentyfikuje obiekt, kolejnym pytaniem jest, co się z nim stało.

GS1Norma EPCISzapewnia użyteczny model zdarzeń związanych z widocznością, wyrażającco, kiedy, gdzie, dlaczego i jakproduktów i aktywów. EPCIS 2.0 obsługuje również dane z czujników, co czyni je istotnymi, gdy tożsamość RFID jest łączona z temperaturą, stanem lub innymi obserwacjami IoT.

Projekt nie musi korzystać z EPCIS, aby uczyć się na podstawie tej struktury. Co najmniej zdarzenie RFID-do-IoT powinno zazwyczaj zawierać wystarczający kontekst, aby odpowiedzieć:

• o jaki przedmiot lub przedmioty chodziło;
• kiedy zdarzenie miało miejsce;
• gdzie należy obserwacja;
• jaki etap biznesowy miał miejsce;
• które urządzenie lub proces wytworzyło zdarzenie;
• czy zdarzenie jest normalne czy wyjątkowe.

 

Identyfikacja RFID i wykrywanie IoT mogą współdzielić to samo zdarzenie

RFID często odpowiada „który to obiekt?” podczas gdy czujniki odpowiadają „w jakim jest stanie?”

Na przykład połączony system-łańcucha chłodniczego może wykorzystywać identyfikator RFID lub kod kreskowy do wysyłki oraz podłączony do sieci czujnik temperatury do pomiarów środowiskowych. System produkcyjny może zidentyfikować narzędzie lub przedmiot obrabiany za pomocą technologii RFID i połączyć tę tożsamość z danymi-o stanie maszyny lub drganiami z oddzielnych czujników.

Architektura powinna zapewniać odrębność źródeł danych, nawet jeśli aplikacja później je połączy.

 

Zdecyduj, co musi pozostać na krawędzi

Łączność z chmurą jest przydatna w przypadku widoczności wielu-ośrodków, analiz i scentralizowanego zarządzania, ale nie każda decyzja dotycząca RFID powinna czekać na realizację w chmurze.

Zachowaj logikę lokalną, gdy proces musi być kontynuowany w przypadku zakłóceń w sieci lub wymaga kontroli fizycznej o niskim-opóźnieniu, na przykład:

• otwarcie lub zatrzymanie bramy przenośnika;
• uruchomienie światła stosu lub brzęczyka;
• odrzucenie nieoczekiwanego oznaczonego przedmiotu;
• buforowanie odczytów w przypadku utraty łączności WAN;
• deduplikacja-wielu odczytów;
• kontrolowanie mocy czytnika lub kolejności anten.

Wysyłaj zdarzenia-wyższego poziomu do chmury, gdy wartość pochodzi z-widoczności w wielu lokalizacjach, analizy historycznej, pulpitów nawigacyjnych, zdalnej administracji lub integracji z aplikacjami korporacyjnymi.

 

Używaj warstwy sieciowej do obsługi zdarzeń, a nie do ukrywania problemów projektowych RF

Podłączony czytnik nie naprawia strefy złego odczytu.

Jeśli tagi zostaną pominięte, ponieważ są nieprawidłowo zamontowane, osłonięte metalem lub cieczą, są źle zorientowane lub znajdują się poza zamierzonym polem anteny, szybsze interfejsy API chmury nie będą w stanie odzyskać brakującej tożsamości. Podobnie portal czytający sąsiednie tagi będzie po prostu sprawniej wysyłał złe obserwacje.

Najpierw należy sprawdzić warstwę sprzętową RFID. SyntekaPrzewodnik po technologii RFIDzapewnia tło dotyczące częstotliwości, znaczników, czytników i anten przed etapem integracji sieci.

 

Wybierz interfejs integracji ze skali wdrożenia

GS1 zauważa, że ​​architektury IoT zależą od identyfikacji, automatycznego gromadzenia danych i interoperacyjnego udostępniania danych. JegoPrzegląd standardów IoTwyraźnie pozycjonuje EPC/RFID jako jedną z technologii łączących obiekty fizyczne z informacją cyfrową.

 

Oddziel bezpieczeństwo RFID od bezpieczeństwa sieci IoT

RFID i IoT dodają różne powierzchnie bezpieczeństwa.

Warstwa{{0}czytnika tagów może obejmować identyfikatory publiczne,-pamięć kontrolowaną hasłem, uwierzytelnianie tagów lub całkowity brak uwierzytelniania, w zależności od technologii. Warstwa czytnika/sieci może obejmować poświadczenia urządzenia, klucze API, TLS, segmentację sieci, zarządzanie oprogramowaniem sprzętowym i uprawnienia do chmury.

Silne zabezpieczenia chmury nie powodują przekształcenia prostego znacznika RFID o stałym-identyfikatorze w uwierzytelnione kryptograficznie dane uwierzytelniające. Podobnie bezpieczny znacznik RFID nie zabezpiecza automatycznie systemu operacyjnego czytnika ani połączenia sieciowego.

Wytyczne NIST dotyczące IoT definiują bezpieczeństwo-urządzeń podłączonych do sieci jako odrębny problem cyklu życia. Traktuj bezprzewodowy interfejs RFID, czytnik/urządzenie brzegowe i aplikację w chmurze jako oddzielne granice zaufania.

 

Zaplanuj działanie w trybie offline, zanim będziesz go potrzebować

Systemy przemysłowe powinny definiować, co się stanie, gdy połączenie w chmurze lub WAN będzie niedostępne.

Pytania do pilota obejmują:

• czy czytnik nadal działa lokalnie;
• które zdarzenia są buforowane i jak długo;
• w jaki sposób zapobiega się duplikacjom buforowanych zdarzeń po ponownym połączeniu;
• jakie lokalne decyzje można jeszcze podjąć;
• w jaki sposób system zaznacza zdarzenia utworzone w trybie offline;
• co się stanie, jeśli czas urządzenia będzie się przesuwał;
• w jaki sposób zmiany konfiguracji są synchronizowane po odzyskaniu.

Łączność z chmurą powinna rozszerzać system, a nie stać się nieplanowanym pojedynczym punktem awarii.

 

Pilotaż pełnej transakcji-do-chmury

Przydatny pilotaż RFID/IoT testuje cały łańcuch:

1. otaguj reprezentatywny przedmiot fizyczny;
2. zatwierdź zamierzoną strefę odczytu;
3. przechwyć surowy identyfikator;
4. zastosować filtrowanie krawędzi i kontekst;
5. stworzyć zamierzone wydarzenie biznesowe;
6. wysłać wydarzenie przez sieć;
7. potwierdź, że chmura lub platforma korporacyjna przechowuje właściwy element, lokalizację i czas;
8. wywołać oczekiwane dalsze działanie;
9. przetestuj zduplikowane odczyty, nieznane tagi, przerwę w sieci i ponowne uruchomienie urządzenia;
10. sprawdź uzgodnienie po odzyskaniu.

Pomyślny odczyt tagu jest zatem tylko pierwszym punktem kontrolnym.

 

Co umieścić w specyfikacji integracji RFID-z-IoT

Jeśli projekt nadal wybiera sprzęt RFID, Syntek'sKategoria czytnika RFIDto kolejny komercyjny krok po zdefiniowaniu zdarzenia odczytu i granicy integracji.

 

Zasada integracji

Praktyczna kolejność to:

obiekt fizyczny → tożsamość RFID → strefa odczytu → obserwacja czytnika → filtrowanie krawędzi → wydarzenie biznesowe → transport sieciowy → platforma IoT/chmura → działanie przedsiębiorstwa

RFID i IoT nie są konkurencyjnymi odpowiedziami na to samo pytanie. RFID może zapewnić wiarygodną identyfikację fizyczną i obserwacje zdarzeń; Infrastruktura IoT może łączyć, łączyć i dystrybuować te zdarzenia. Architektura działa, gdy każda warstwa ma wyraźną odpowiedzialność, a projekt sprawdza cały łańcuch, zamiast zakładać, że sama łączność tworzy przydatne dane.