Система контроля багажа в транспортном терминале аэропорта с использованием технологии радиочастотной идентификации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Даная дипломная работа посвящена исследованию систем учёта движения грузов в аэропортов. Перевозка грузов воздушным транспортом является самым быстрым и надежным способом доставки грузов.

Система транспортировки грузов зачастую включает в себя идентификация и хранение этих грузов на определенный период времени между поступлением груза в аэропорт и отгрузки на нужный рейс. В связи с тем, что речь идет о принятии, обработке, перемещении, хранении и отгрузки большого объёма грузов в короткие сроки с высокой точностью выполняемых операций, всё чаще в этих операциях используют автоматизированные системы.

Технологии радиочастотной идентификации (RFID) уверенно завоевывают логистический сектор. Ежегодный рост мирового товарооборота и масштабное увеличение числа грузоперевозок привело к созданию систем регистрации и идентификации подвижных и неподвижных объектов. Задачей любой системы идентификации является хранение информации об объекте с возможностью ее удобного считывания. Такие системы, как правило, содержат в своем составе считыватели и метки. Метка может содержать данные о типе объекта, стоимости, весе, температуре, данные логистики, или любой другой информации, которая может храниться в цифровой форме.

Внедрение новой технологии идентификации грузов (RFID) сократит количество грузопотока на терминал аэропортов (складских помещений) и ускорит процесс доставки груза автотранспортом, как на территорию аэропорта, так и из него. Улучшит контроль над перемещением грузов, что позволит сократить число засылок, случаев хищения и несвоевременно доставленных грузов. Так же внедрение новой технологии позволит сэкономить время обработки грузов, улучшить качество обслуживания, привлечь новых клиентов. В настоящее время технология радиочастотной идентификации RFID имеет огромный потенциал массового применения в самых разных сферах общественных отношений.



1. Состояние проблемы

идентификация груз радиочастотный связь

1.1 Применения RFID систем и компоненты построения

Название RFID расшифровывается как Radio Frequency Identification, а переводится - радиочастотная (бесконтактная) идентификация. Главной задачей RFID является идентификация. Радиочастотная идентификация является одной из наиболее заметно развивающихся современных технологий. Ее использование затрагивает чрезвычайно широкий спектр представителей человеческого общества. Применение данной технологии будет определяться самыми различными факторами, от одного только к ней интереса до принятия нормативов и стандартов, касающихся ее использования [1].

В процессе развития технологии RFID возникло несколько типов систем. Они могут классифицироваться несколькими способами. Термин RFID включает довольно широкий класс идентификационных устройств.

Все системы RFID содержат считыватели и метки. Считыватели извлекают информацию, которая хранится или собирается меткой. Считыватели размещаются в некоторой точке пространства, а метки прикрепляются к объектам. Из-за того, что метки устанавливаются на различные объекты, на их характеристики налагаются существенные ограничения по исполнению, размерам и стоимости. С этими характеристиками связаны различные классификации систем RFID [2].

Технологии бесконтактной радиочастотной идентификации внедряются в системы управления производством большими темпами [3].

Применение RFID становится стандартом учёта основных средств в бизнесе и государственных структурах, находит широкое распространение в складской и транспортной логистике, проникает в различные сферы коммерческой деятельности организаций. Технологии RFID стали доступными и надёжными. Для их внедрения появились простые и гибкие инструменты от ведущих производителей и разработчиков. Опыт показывает, что внедрение RFID делает организацию более эффективной и конкурентоспособной.

RFID-технологии как инструмент, который позволит вывести управление цепями поставок на новый уровень, способный решить многие проблемы, которые не способна решить проблема штрих-кодирования.

Информационная система в логистике - это определенным образом организованная совокупность персонала, взаимосвязанных средств вычислительной техники, различных справочников, необходимых средств программирования и обеспечивающая возможность планирования, регулирования, контроля и анализа функционирования логистической системы [4].

Возможности применения технологии RFID ограничены только воображением человека. Хотя существует мнение, что RFID лучше всего подходит для управления сетью сбыта или для отраслей, использующих товары в потребительской упаковке, диапазон прикладных RFID-систем выходит далеко за границы этих областей применения. И действительно, в реальном мире уже успешно запущено в эксплуатацию множество самых различных типов RFID-систем. К одному типу прикладной системы можно отнести несколько разных прикладных систем с одинаковыми характеристиками для данного типа.

Системы RFID позволяют считывать информацию, находящуюся вне пределов видимости. Идентификационный код хранится в метке, состоящей из микрочипа, прикрепленного к антенне. Приемопередатчик, часто называемый ридером или считывателем, связывающийся с меткой c помощью радиоволн. По функциональности RFID-метки значительно превосходят штрих - кодов. Дешевизна штрих-кодовых этикеток по сравнению с радиочастотными метками (RFID) определяет высокую популярность этой технологии на сегодняшний день. Но с ростом потоков, эта технология уже не так популярна. В связи с этим в последнее время во всем мире все больший интерес проявляется к новой технологии радиочастотной идентификации товаров (RFID). Любой товар в процессе производства или складской обработки можно снабдить радиочастотной меткой RFID. RFID - это современная технология идентификации, предоставляющая существенно больше возможностей по сравнению с традиционными системами маркировки.

Весь спектр потенциальных возможностей RFID не ограничивается только преобладающими типами прикладных систем. RFID является зарождающейся технологией, и поэтому впереди предстоит освоение огромного прикладного потенциала в областях, где можно использовать ее преимущества.

В настоящее время некоторые из этих областей находятся на стадии создания прототипов и планирования, некоторые только начали исследоваться, а остальные еще не получили достаточного внимания отрасли и изготовителей. Нужно чтобы типы прикладных систем могли «дорасти» до получения общего признания (как с технологической стороны, так и с позиции пригодности для бизнес-процессов) перед тем, как они будут запущены в производство. Возможно, большинству таких типов еще предстоит стать прикладными системами преобладающего типа.

В то время как в целом определенный тип прикладных систем может быть назван зарождающимся, некоторые представители преобладающего типа прикладных систем могут быть одновременно и зарождающимися (например, отслеживание перемещения объектов и наблюдение-контроль в системах инвентарного учета). Когда RFID начнет использоваться в таких типах прикладных систем, то может раскрыться целый новый комплекс еще неизвестных видов систем.

Благодаря быстрым темпам развития RFID-технологии и связанных с ней изделий, поступающих на рынок, список типов прикладных RFID-систем непрерывно растет. Некоторые типы таких систем уже являются зрелыми и выпускаются серийно. Другие перспективные типы сегодня находятся на стадии создания прототипов. Несколько из таких типов могут выпускаться серийно в будущем, в зависимости от результатов испытаний их прототипов, готовности делового сообщества вкладывать в них средства и идти на риск для принятия их потребителями и пользователями [11].

RFID-система - это составляющий единое целое набор компонентов, реализующий какое-либо RFID-решение. Общий принцип работы любой RFID-системы достаточно прост.

RFID-система состоит из следующих компонентов, рассматриваемых в виде сквозной среды:

- метка (обязательный компонент любой RFID-системы);

- ридер (тоже обязательный компонент);

- антенна ридера (обязательный компонент; некоторые ридеры, выпускаемые в настоящее время, имеют встроенную антенну);

- контроллер (обязательный компонент; однако он встраивается в большинство ридеров нового поколения);

- датчик, исполнительнее и оповещающее устройство (эти дополнительные устройства необходимы для ввода и вывода внешних сигналов);

- система хост-компьютер и программное обеспечение (ПО) (теоретически RFID-система может функционировать независимо от данного компонента; на практике, без него RFID-система становится почти бесполезной);

- коммуникационная инфраструктура (этот обязательный компонент объединяет в себе как проводную, так и беспроводную сеть и инфраструктуру последовательных соединений, которые нужны для взаимной связи ранее перечисленных компонентов и эффективного информационного обмена между собой).

Связь радиометка -- считыватель в большинстве RFID-систем может быть как электромагнитной, так и магнитной (индуктивной). Метод, используемый в конкретной системе, зависит от таких требований, как стоимость, размеры, скорость, дальность считывания и точность. К примеру, дальность считывания в RFID-системах с индуктивной связью обычно невелика и измеряется в дюймах. Системы такого типа используются главным образом в приложениях, где нужен именно малый диапазон, скажем, в контроле доступа. В этом случае метка отключит блокировку дверного замка с RFID, только если ее поднести непосредственно к считывателю; если же мимо этого считывателя у двери по коридору пройдет человек, у которого метка может оказаться в бумажнике или сумке, система это проигнорирует.

Элементом, обеспечивающим связь метки и устройства считывания сигнала, служит антенна. И метка, и считыватель имеют свои антенны.

Другим важным атрибутом системы RFID является рабочая частота связи считывателя и метки. Выбор конкретной частоты зависит от таких требуемых параметров приложения, как скорость, точность, условия среды, а также стандарты и нормативы, которые регламентируют работу данного приложения. Скажем, RFID-приложения для отслеживания животных работают в частотном диапазоне 134.2 кГц, выбранном согласно принятым стандартам и нормативам [9].

Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель или ридер) и транспондера (он же RFID-метка, иногда также применяется термин RFID-тег).

Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая -- интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая - антенна для приёма и передачи сигнала. Эти метки могут быть представлены в разном виде:

- радиочастотные этикетки (RFID этикетки);

- метки, встроенные в пластиковый или металлический корпус;

- RFID наклейки разнообразных форм;

- бесконтактные RFID карты.

Все RFID-метки и их системы могут быть разделены на следующие способы систематизации.

1.2 Использование RFID-технологии в различных областях применения

В реальном мире уже успешно запущено в эксплуатацию множество самых различных типов RFID-систем. К одному типу прикладной системы можно отнести несколько разных прикладных систем с одинаковыми характеристиками для данного типа.

Весь спектр потенциальных возможностей RFID не ограничивается только преобладающими типами прикладных систем. RFID является зарождающейся технологией, и поэтому впереди предстоит освоение огромного прикладного потенциала в областях, где можно использовать ее преимущества.

Благодаря высоким темпам развития RFID-технологии и связанных с ней изделий, поступающих на рынок, список типов прикладных RFID-систем непрерывно растет. Некоторые типы таких систем уже являются зрелыми и выпускаются серийно. Другие перспективные типы сегодня находятся на стадии создания прототипов. Несколько из таких типов могут выпускаться серийно в будущем, в зависимости от результатов испытаний их прототипов, готовности делового сообщества вкладывать в них средства и идти на риск для принятия их потребителями и пользователями [11].

1.2.1 RFID-технология на складе

Появление технологии RFID решило насущные проблемы учета содержимого склада. Каждая специально промаркированная единица товара, пронесенная внутрь или наружу через RFID-ворота, опознается системой и данные о ней и времени прохода фиксируются в системе. Частью системы могут являться персональные карточки сотрудников. При вносе или выносе товара охранник может провести визуальное сравнение фотографии материально ответственного лица с тем, кто выносит товар. Это позволяет пресекать нарушения. Вся информация передается на центральный сервер баз данных и хранится там же.

Также RFID систему можно дополнительно интегрировать с видеонаблюдением. Тогда есть возможность создания видеоархива, в котором будут отображаться факты прохождения через радиочастотные ворота промаркированных товаров. Такая система позволит не просто вести видеоконтроль, но и получать текстовую информацию обо всех перемещенных через ворота товарах.

Помимо стационарных RFID-считывателей, в систему могут также входить мобильные терминалы сбора данных. Их используют в процессе складской RFID-инвентаризации. Проводят первичную инвентаризацию при поступлении товаров на склад, наклеивают на товары метки, затем считают их с помощью мобильного терминала и привязывают к каждой метке информацию о товаре.

При необходимости последующей инвентаризации берется документ инвентаризации, загружаемый из базы данных или созданный непосредственно на самом мобильном терминале. На его основании производится инвентаризация посредством считывания мобильным терминалом меток RFID.

Преимуществами RFID-инвентаризации являются скорость и простота. Оператор просто проходит по помещению с мобильным терминалом и быстро считывает метки, после чего сравнивает количество товара с инвентаризационным документом.

Для металлических предметов используются специальные корпусные метки. Они позволяют добиться удаления антенны с чипом на достаточное для уверенного прочтения расстояние от поверхности металла. Вообще говоря, могут быть использованы самые разные типы меток: разрушаемые, с жестко заполненной памятью, перезаписываемые и др. Это зависит от целей и задач, которые ставятся перед интегратором при разработке проекта. Отдельно настраиваются дальность и направление считывания антенн. Это позволяет избежать накладок с излишним прочтением, поскольку пронесенная около выхода коробка не обязательно вынесена наружу.

Использование RFID-системы дает складу ряд существенных преимуществ:

- контроль за перемещениями товаров в режиме реального времени;

- повышение ответственности персонала;

- повышение скорости поиска и инвентаризации товара;

- уменьшение количества человеческих ресурсов, которые требуются для сбора товаров по накладным и их отгрузки [12].

1.2.2 Контроль доступа

По данным журнала «IT Reseller» от общего количества проданных в Европе систем RFID 16 % составляют системы контроля доступа. Схемы работы достаточно просты: радиочастотная метка с данными сотрудника является по сути электронным пропуском, изготовленным в виде брелока для ключей, фирменного значка, браслета или даже циферблата для наручных часов («STId» FRANCE). Считыватели радиочастотных меток устанавливаются на турникетах при входе в здание компании, а также на дверях помещений с ограниченным доступом сотрудников. Достаточно только иметь при себе электронный пропуск, чтобы код был считан, проверен компьютером, сличен со списком сотрудников, которым разрешен допуск и одновременно с автоматическим открытием дверей отмечен в памяти компьютера с указанием должности, фамилии и инициалов сотрудника, а также даты и времени прохода. Недостатком системы может быть проход группы по одному пропуску, который устраняется установкой турникетов и визуальным контролем со стороны службы наблюдения [13].



1.2.3 Системы отслеживания багажа на авиатранспорте

Смарт-метки прикрепляются к багажу и в них содержатся данные о владельце багажа, места назначения, номера рейса и т. д. Перевозка багажа обрабатывается автоматически с помощью конвейера, уменьшая возможность неверной пересылки или его потери. RFID легко встраивается в существующие системы со штрих-кодом. Нет необходимости занесения информации в базу данных т.к. вся информация размещается в метке.RFID-метки, встраиваемы в бирки для авиабагажа, могут использоваться для обеспечения эффективности решения по отслеживанию. Такая RFID-метка имеет достаточный объем памяти для хранения данных о регистрации и маршруте багажа, поэтому такие данные доступны на локальном уровне без необходимости обращаться в базу данных о багаже. RFID-метки могут читаться, в отличие от штрихкодов, почти при любой ориентации (независимо от перекрытия с другим багажом), что выражается в более быстром и точном сканировании по сравнению со штрихкодами. Международной ассоциации воздушного транспорта (International Air Transport Association - IATA) еще только предстоит принять отраслевой стандарт для перехода багажных бирок со штрихкодами на RFID-метки и автоматическую обработку багажа пассажиров.

Отслеживание авиабагажа является примером зарождающейся прикладной системы, отслеживанию перемещения объектов. В 2006 году принята рекомендация IATA о внедрении RFID-маркировки во всех аэропортах [12].

1.2.4 Системы документооборота

Для контроля в системах документооборота крупных учреждений, с успехом могут быть использованы RFID-метки. Потеря папки с документами, или несвоевременный возврат документов может вызвать множество проблем. Бесконтактные метки позволят легко и быстро находить документы, а также вести протокол доступа к ним [12].

Каждая папка с документами снабжается бесконтактной RFID-меткой, а также текстовой информацией для визуального распознавания. Описание документов, соответствующих данному RFID-коду, заносятся в базу данных. Папке могут быть присвоены определенные атрибуты, например срок ее хранения, разрешение на перемещение, права доступа к ней.

Сотрудники учреждения в любой момент смогут найти необходимую папку с документами или узнать, кто с ними работает [13].

1.3 RFID-технология и его особенности

RFID - бесконтактная технология, носителем информации является радиоволна. Для обеспечения работы системы не требуется ни контакта со считывателем, ни прямой видимости считывателя. Надежная работа гарантирована при работе, в агрессивных средах и неблагоприятных климатических условиях.

1.3.1 Преимущества радиочастотной идентификации

Количество обрабатываемой информации и требования к ее надежности растет по геометрической прогрессии с каждым годом, для ее обработки требуется огромное количество времени и ресурсов, в связи с этим самый практичный метод сбора данных - автоматизированный с использованием автоматизированных интеллектуальных систем. Система, основанная на радиочастотной идентификации, позволяет автоматически проверять подлинность получаемой информации, производя автоматический сбор и систематизацию данных, при необходимости используя заранее заложенные алгоритмы действия и предоставлять информацию в удобном виде.

Ниже приведены основные преимущества технологии RFID:

- для RFID не нужен контакт или прямая видимость;

- за единицу времени идет работа с большим количеством меток;

- метки читаются быстро и точно (приближаясь к 100 %);

- метки могут нести большое количество информации;

- информация на метке может быть зашифровна;

- возможность построения интеллектуальных, географически-разрозненных систем;

- RFID может использоваться в агрессивных средах, а метки могут читаться через грязь, краску, пар, воду, пластмассу, древесину;

- пассивные RFID-метки имеют фактически неограниченный срок эксплуатации;

- RFID-метки несут большое количество информации и позволяют;

- RFID-метки практически невозможно подделать.

1.3.2 Принцип работы RFID-систем

Для того, чтобы понять по какому принципу работают системы радиочастотной идентификации, рассмотрим простейшую схему, состоящую из двух основных компонентов:

1) Считывающее устройство (считыватель или ридер).

2) Метка (тэг от англ. tag) - носитель информации - обычно включает в себя приемник, передатчик, антенну и блок памяти для хранения информации, далее мы подробнее рассмотрим различные виды радиочастотных меток.

Антенна считывателя излучает электромагнитные волны, за счет осуществляется питание метки, в результате чего метка активизируется и передает информацию считывающему устройству. Основные компоненты тега - интегральная схема (чип), управляющая связью со считывателем и антенна. Чип имеет память, которая хранит идентификационный код или другие данные. Нет никакой потребности в контакте или прямой видимости между считывателем и тэгом, поскольку радиосигнал легко проникает через многие материалы.

Таким образом, метки могут быть скрыты внутри тех объектов, которые подлежат идентификации [15].

1.3.3 Диапазон используемых частот

То количество рабочих частот, которое используется в технологии RFID, может неискушенного человека повергнуть в растерянность. Однако, ситуация несколько проще, чем это может показаться вначале. Здесь мы обсудим, какие существуют виды RFID по частотам, что это означает для пользователя, какими принципами следует руководствоваться при выборе конкретного решения. Разумеется, основное внимание мы уделим распространенным частотным диапазонам, которые применяются. Если идти с минимальных частот к максимальным, существуют четыре диапазона, которые наиболее широко применяются: 125 кГц, 13.56 МГц, 860-928 МГц, 2,45 ГГц.

Частота 125 кГц называется в иностранных источниках LF RFID (т.е. Low Frequency). Cчитывающее оборудование и радиометки этого типа появились раньше всего, в середине-конце 80-x годов прошлого века, однако широко применяется и по сей день. Ключевой особенностью этого частотного диапазона RFID является то, что не существует общеупотребительных стандартов радиоинтерфейса для 125 кГц. Поэтому здесь используется несколько схем модуляции радиосигнала и несколько разновидностей кодирования передаваемых данных. Это прежде всего определяется используемой в радиометке микросхемой транспондера [10].

Частота 13,56 МГц в иностранных источниках обозначается HF (High Frequency). Это рабочая частота, для которой впервые введены общемировые и широко поддержанные стандарты ISO 14443 (proximity карты) и ISO 15693 (vicinity карты). Все радиометки и считыватели этого стандарта поддерживают антиколлизию (т.е. способность читать много меток в поле зрения) [10].

Обозначение полосы частот 860-930 МГц - UHF (Ultra High Frequency). Толчком к развитию этой технологии послужила разработка стандарта EPC и внедрение ее в торговой сети Wal-Mart и в департаменте обороны США. В силу ограничений на использование радиочастотного спектра, в Европе применяется разновидность с частотой 865-868 МГц и мощностью сигнала до 0,5 Вт и переключением каналов в рамках диапазона, в CША используют частоты 903-19928 МГц при мощности сигнала 1 Вт. Ключевые стандарты в данной области - EPC и ISO 18000-6 [10].

Частотный диапазон 2,4-2,483 ГГц - микроволновый RFID. Общепринятых стандартов здесь почти не существует. Существующие стандарты ISO 10374 (RFID-идентификация грузовых контейнеров и железнодорожного транспорта) и ISO 18000-4 распространены достаточно мало. В большинстве случаев, оборудование и радиометки - это закрытое, propertiary-решение данного производителя, не совместимое ни с чем другим [10].

1.3.4 По типу источника питания

Различие между пассивными, полуактивными и активными метками состоит в наличии источника питания и передатчика. Пассивные метки не содержат ни источника питания, ни передатчика. Полуактивные метки содержат источник питания, но не содержат передатчика. Активные метки содержат как источник питания, так и передатчик.

Активные метки имеют наилучшие характеристики. Дальность может достигать километров, а связь со считывателем надежная и быстрая. Однако наличие источника питания и передатчика приводит к высокой стоимости.

Полуактивные метки по сравнению с пассивными метками имеют более высокую дальность (до нескольких десятков метров) и из-за этого могут иметь достаточно высокие функциональные возможности. Однако это также приводит к повышению их стоимости.

Пассивные метки обладают дальностью менее 10 метров и более зависимы от регламентных ограничений и влияния окружающей среды. Тем не менее, они имеют максимальный рыночный потенциал из-за наименьшей стоимости [2].

1.3.5 По типу используемой памяти

Информация в устройство памяти радиочастотной метки может быть занесена различными способами. Способ записи информации зависит от конструктивных особенностей метки. В зависимости от этого различают следующие типы меток:

- Read Only - метки, которые работают только на считывание информации. Необходимые для хранения данные заносятся в память метки изготовителем и не могут быть изменены в процессе эксплуатации;

- WORM - метки ("Write Once Read Many") для однократной записи и многократного считывания информации. Они поступают от изготовителя без каких-либо данных пользователя в устройстве памяти. Необходимая информация записывается самим пользователем, но только один раз. При необходимости изменить данные потребуется новая метка;

- R/W - метки ("Read/Write") многократной записи и мнократного считывания информации [11].

1.3.6 Появление столкновения проблем при распознавании объектов

Надежность связи и быстродействие в системе RFID тесно связаны с антиколлизионными алгоритмами. Так же, для построения надёжной RFID-системы следует учитывать ряд ограничений на её технические параметры. Основными техническими характеристиками систем RFID являются дальность, быстродействие, надежность связи и электромагнитная совместимость.

Поскольку метка является простым носителем идентификационного номера, появляется задача точного чтения этого номера. Если в рабочей зоне считывателя находится единственная метка, не требуется никаких команд. При достаточной энергетике метка просто передает свои содержащиеся в ней данные. Однако если в рабочей зоне считывателя находится множество меток, отвечающих одновременно, их сигналы интерферируют. Такое наложение сигналов в нашем случае называется коллизией, а результаты считывания чаще всего оказываются потерянными. Во избежания коллизий система RFID требует формирования команд, основанных на некоторых протоколах. Такие протоколы обычно называют антиколлизионными протоколами или алгоритмами [3]. Например, если на складе необходимо прочитать все метки в упаковке с товаром. В подобных ситуациях не обойтись без механизма антиколлизии, который обеспечивает выборочную поочередную работу с несколькими идентификаторами, одновременно находящимися в поле считывателя. Без такого механизма сигналы идентификаторов наложились бы друг на друга. В процессе антиколлизии считыватель определяет все идентификаторы по их уникальным серийным номерам, а затем поочередно обрабатывает [19].

Для того чтобы выбрать необходимый антиколлизионный протокол и команды, следует рассмотреть системные ограничения. Особое внимание следует обратить на надежность коммуникации (связи) и ширину спектра, а также на технические параметры чипа метки, которые непосредственно влияют на потребляемую мощность и стоимость. В первую очередь необходимо сужать ширину спектра, повышать надежность связи и минимизировать требования к чипу метки [3].

1.3.7 Патенты на изобретения с использованием RFID систем

Применения системы RFID с транспондерами типа «только чтение» достаточно для многих приложений. В ряде новых приложений возникает необходимость избирательного взаимодействия считывателя с транспондерами, находящиеся одновременно в зоне считывания.

При работе RFID-системы, состоящей из управляющего компьютера, считывателя и группы транспондеров, различают две основные формы коммуникации. Первая форма используется для передачи данных от считывателя к транспондерам. Этот поток передаваемых данных применяется всеми транспондерами одновременно. Этот тип коммуникации называют общим транслированием. Вторая форма коммуникации включает поочередную передачу данных считывателю группой транспондеров, находящихся в зоне опроса этого считывателя. Эту форму коммуникации называют мультидоступом.

Чтобы считыватель RFID-системы мог взаимодействовать одновременно со многими транспондерами, принимая от них неискаженную информацию, считыватель и транспондеры должны быть спроектированы таким образом, чтобы распознавать и устранять ситуацию, когда несколько транспондеров одновременно передают свои данные [14].

Патент на изобретение РФ №2513920.

Изобретение относится к средствам детектирования местоположения с использованием радиочастотной идентификации. Технический результат заключается в повышении безопасности детектирования при сопряжении с сетью общественной безопасности. В изобретении обеспечивается возможность осуществления расположения RFID считывателей, имеющих широкий диапазон распознавания для приема информации о местоположении через упомянутые RFID считыватели в любом месте.

Настоящее изобретение направлено на решение вышеупомянутых проблем, состоящих в том, что стандартная система детектирования местоположения с использованием RFID метки (радиочастотной идентификации) идентифицирует только простое положение и, кроме того, ограничивает возможную область идентификации положения, поскольку не содержит средств для посылки сигнала экстренной ситуации в случае, если возникла экстренная ситуация [15].

Для решения предложена система для детектирования местоположения пользователя с использованием RFID метки (метки радиочастотной идентификации). Состоит из метки, считывателя и сервера. Сервер, служит для приема информации метки и его информации о местоположении посредством считывателя и последующей передачи этой информации о местоположении в контактную точку, которая сохраняется в базе (DB) данных [15].

1.4 Достоинства и недостатки RFID систем при применении

Использование RFID систем при идентификации грузов очень удобно. Сотрудники избавятся от выполнения множества рутинных операций, подсчета и учетом перемещения. Радиочастотная идентификация гораздо практичнее в эксплуатации [14].

Использование RFID систем при идентификации позволяет:

- значительно упростить процедуры отслеживания багажа;

- более точно идентифицировать;

- служить постоянной открытости системы и доступности информации.

Технология радиочастотной идентификации имеет ряд преимуществ:

- бесконтактная работа. RFID-метка может быть прочитана без какого-либо физического контакта между меткой и ридером;

- перезапись данных. Данные RFID-метки с перезаписью (RW-метки) могут быть перезаписаны большое число раз;

- работа вне прямой видимости. Чтобы RFID-метка была прочитана RFID- ридером, в общем случае не требуется ее нахождения в зоне прямой видимости ридера;

- разнообразие диапазонов чтения. Диапазон чтения RFID-метки может составлять от нескольких дюймов до 100 футов и более;

- широкие возможности хранения данных. RFID-метка может хранить информацию объемом от нескольких байтов до практически неограниченного количества данных;

- поддержка чтения нескольких меток. RFID-ридер может автоматически читать несколько RFID-меток в своей зоне чтения за очень короткий период времени;

- прочность. RFID-метки могут в значительной мере противостоять жестким условиям окружающей среды;

- выполнение интеллектуальных задач. Кроме хранения и передачи данных, RFID-метка может предназначаться и для выполнения других задач ( например, для измерения условий окружающей среды, как температура и давление);

- крайне высокая точность чтения. RFID является точной на 100%.

Рассмотрим более подробно выше перечисленные преимущества.

Бесконтактная работа. RFID-метке не нужно устанавливать физический контакт с ридером для передачи своих данных, и это оказывается выгодным со следующих позиций:

- нет механического износа. Отсутствие физического контакта означает, что при чтении и записи данных не происходит механического воздействия как на ридеры, так и на метки;

- не замедляется выполнение операций. Не нужно замедлять существующие операции и дополнять их временем на физическое перемещение ридера для получения контакта с меткой. Иногда установление такого физического контакта оказывается невозможным. В такой ситуации, например, когда отмеченные ящики с какими-либо предметами перемещаются с большой скоростью по конвейеру, очень высока вероятность того, что ридер не сможет поддерживать физический контакт с таким движущимся ящиком и чтение метки будет безуспешным. Следовательно, если бы RFID-система работала по контактному принципу, то ее нельзя было бы успешно использовать в целом ряде областей делового применения (таких, как применение в сетях сбыта и т. д.);

- автоматическое чтение нескольких меток за очень короткий период времени. Если бы RFID была контактной, то количество меток, читаемых ридером, ограничивалось бы количеством меток, которые бы могли касаться ридера в определенное время. Для увеличения такого количества было бы необходимо увеличивать физические размеры ридера, и он бы стал более дорогим и громоздким.

Данное преимущество RFID- системы, можно выгодно использовать во внедряемой технологии, т.к. для работы склада большое значение имеет время обработки грузов и обслуживания клиентов.

Точность чтения в RFID зависит от таких факторов, как:

1) Тип метки. На точность чтения RFID-системы могут влиять частотный диапазон метки, конструкция ее антенны и т. д.

2) Отмеченный объект. Состав объекта, способ упаковки, упаковочный материал и т. д. могут играть важную роль в определении читаемости и, следовательно, точности чтения. Влияние данного фактора зависит от частоты, используемой RFID-системой.

3) Рабочая среда. Помехи от существующего мобильного оборудования, электростатические разряды, присутствие металла и жидкости среди всех прочих факторов могут создавать проблемы для точности чтения в УВЧ- и микроволновом диапазонах.

4) Согласованность. Ориентация и расположение метки относительно антенн ридера может оказывать значительное влияние на точность чтения.

Ограничения RFID технологии.

При разработке RFID-решения необходимо учесть ограничения данной технологии. К современным ограничениям RFID относятся:

5) Невысокие рабочие характеристики в присутствии радионепрозрачных и радиопоглощающих объектов. Такое поведение зависит от частоты. Технология в современном ее состоянии плохо работает с такими материалами, а в некоторых случаях отказывает полностью.

6) Воздействие факторов окружающей среды. Условия окружающей среды могут оказывать негативное влияние на RFID-решения.

7) Ограниченное число читаемых меток. Существует практическое ограничение на количество меток, которые можно прочитать за определенное время.

8) Воздействие помех от аппаратуры. На RFID-решение может отрицательно влиять неправильная установка аппаратуры (например, расположение и ориентация антенны).

9) Ограниченная проникающая способность энергии радиоволн. Хотя RFID не требует прямой видимости, существует предел проникновения энергии радиоволн, даже в радиопрозрачные объекты.

10) Незрелость технологии. Наряду с прекрасной новостью о быстрых изменениях в RFID-технологии, эти изменения могут создавать проблемы для неосторожных и неопытных пользователей.

Данная технология используется в системах отслеживания багажа на авиалиниях. RFID-метки, встраиваемые в бирки на авиабагаже, могут использоваться для обеспечения эффективного решения по отслеживанию. Такая RFID-метка имеет достаточный объем памяти для хранения данных о регистрации и маршруте багажа, поэтому такие данные доступны на локальном уровне без необходимости обращаться в базу данных о багаже.

1.4.1 Недостатки использования RFID систем

К ограничениям RFID относятся:

- Невысокие рабочие характеристики в присутствии радионепрозрачных и радиопоглощающих объектов. Такое поведение зависит от частоты. Технология в современном ее состоянии плохо работает с такими материалами, а в некоторых случаях отказывает полностью.

- Воздействие факторов окружающей среды. Условия окружающей среды могут оказывать негативное влияние на RFID-решения.

- Ограниченное число читаемых меток. Существует практическое ограничение на количество меток, которые можно прочитать за определенное время.

- Воздействие помех от аппаратуры. На RFID-решение может отрицательно влиять неправильная установка аппаратуры (например, расположение и ориен-тация антенны).

- Ограниченная проникающая способность энергии радиоволн. Хотя RFID не требует прямой видимости, существует предел проникновения энергии ра-диоволн, даже в радиопрозрачные объекты.

- Незрелость технологии. Изменениях в RFID-технологиях связанные с постоянным ее развитием могут создавать проблемы для неосторожных и неопытных пользователей.

- Присутствие коллизий при распознавании объектов. Большое количество объектов может создавать проблемы при считывании необходимой информации [16].

1.4.2 Проблемы надежности при использовании RFID системы

При проектировании различных систем могут возникнуть проблемы, связанные с неполадками в используемом оборудовании. В этот момент возникает вопрос о том, как же усовершенствовать систему, т. е. появляются вопросы, связанные с надежностью.

Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей [26].

Для построения надёжной RFID-системы следует учитывать ряд ограничений на её технические параметры. Основными техническими характеристиками систем RFID являются дальность, быстродействие, надежность связи и электромагнитная совместимость.

Надежность связи в системе RFID сильно связана с антиколлизионными алгоритмами. Надежность прямого канала связи выше, так как в нем легче обеспечить большое отношение сигнал/шум. Надежность обратного канала связи значительно ниже, поэтому более надежными являются протоколы, которые требуют передачи меньшего объема данных от метки к считывателю.

Чтобы грузчики в аэропорту ничего не перепутали, не нужно оставлять на багаже стикеры (RFID), носящие штрихкод, от предыдущих поездок. В лучшем случае преимуществом будет, если выделить багаж из одинаковой массы чемоданов. Можно купить чемодан яркого цвета, либо обозначить его приметной лентой. Найти ярко желтый или сиреневый чемодан среди сотни серо-черных сумок достаточно легко.

Прикрепить на багаж бирку с контактной информацией о владельце вещей (то есть ваши данные). Можно также вложить внутрь чемодана еще одну копию бирки с вашими данными. Если купон с чемодана потеряется, то сотрудники аэропорта вскроют вещи для поиска данных о хозяине багажа.

Существует несколько иностранных сайтов, где можно найти следы утерянных при полете вещей (rippleme.com, www.tripneeds.com, tracemeluggagetracker.com). Чтобы воспользоваться услугами системы по поиску багажа, необходимо указать номер с багажной бирки. Если багаж найдется, то сотрудники уведомят об этом при помощи СМС-сообщения, указав место нахождения вещей [8].

Отличной гарантией от проблем с багажом, станет упаковочный багажный пакет U-Wrap. Такой пакет служит хорошим опознавательным знаком, а также обладает уникальным номером, по которому легко найти хозяина. Кроме того, система U-Wrap, способствует в поиске багажа и не отказывается от выплаты компенсации, в случае потери вещей.

Если имеется GPS локатор, зарядки которого хватает примерно, на 7 дней, то можно наблюдать за местонахождением багажа. Наблюдение можно вести при помощи мобильного телефона либо заходя на сайт pocketfinder.com. Однако, для этого необходимо, чтобы вещи не покидали зону покрытия GSM.

Используя сервис доставки багажа, служба доставки (FedEx, UPS, или DHL) забирает вещи дома и доставляет в указанный отель. Вещам также присваивается номер регистрации, судьбу которого можно отслеживать на сайте каждой из данных компаний.

Имеется возможность, что багаж можно застраховать. Иногда подобная услуга идет, как нагрузка к медицинской страховке (обязательной) для тех, кто выезжает за границу. Но, чем выше обещанная сумма страховых выплат, тем больше придется заплатить за страховку. Существуют страховки, которые покрывают затраты на покупку первоочередных вещей (при утере багажа). Для возмещения затрат, обязательно собирать все чеки.

Не стоит сдавать в багаж бумаги, которые имеют ценность, важные документы и ювелирные украшения. Ведь авиакомпания не берет на себя ответственность за их потерю (кражу), а страховка вряд ли покроет их стоимость.

Стараться не опаздывать на регистрацию, ведь тогда багаж погрузят вовремя. При опоздании, багаж могут отправить следующим рейсом, что иногда приводит к путанице. Если имеется тревога опоздать в аэропорт, то можно использовать возможность зарегистрироваться еще, будучи дома, по телефону, либо на сайте [14].

Учет является одной из важнейших функций в системе управления и предоставляет точные сведения о процессах заготовления, производства, реализации и потребления, служит основой для планирования деятельности склада.

Важно, чтобы система находила для каждой принятой паллеты оптимальное место хранения с учетом рейсовых, объемных, весовых ограничений, условий хранения, соседства других грузов, ограничений используемого при размещении оборудования (например, высоты, на которую погрузчик может поднять паллету).

Кроме этого, к примеру, необходимо, чтобы маршрут комплектовщика при сборке груза для определённого рейса был оптимальным, то есть он должен получать задания на комплектацию, последовательно перемещаясь от одной ячейки к другой по одному проходу, затем также по следующему. В то же время, при комплектации заказа система должна распределять грузы по паллетам или коробкам (которые могут быть различного размера) так, чтобы соблюдать ограничения по весу, объему и совместимости грузов друг с другом. При этом внутри одной паллеты тяжелые грузы должны находиться внизу, средней тяжести в середине, а легкие и хрупкие - сверху.

Успех современных грузовых складов при аэропортах заключается в их способности загрузить необходимый груз в нужное место в требуемое время, что во многом определяется эффективностью работы и распределительного центра, которая, в свою очередь, достигается планированием, интеграцией, оптимизацией и автоматизацией полной цепочки.

1.4.3 Сканирование и маркирование

Стопроцентная идентификация груза является непременным условием успешного функционирования автоматического склада. Этикетка, нанесенная первоначально отправителем груза, может использоваться всеми без исключения участниками цепи «отправитель - получатель», это значительно облегчается процесс коммуникации между партнерами. Автоматическое сканирование идентификационных кодов обеспечивает быстрый и правильный ввод информации, что многократно снижается время обработки грузов на всех этапах транспортировки и сортировки.

Маркировка содержит полную информацию о грузе:

-точку отправления;

-точку прибытия;

-вес груза;

-габариты.

Для того, чтобы вся система автоматизированного склада работала исправно маркировка должна соответствовать требованиям считывающего оборудования установленного на складе.

Считыватели штрих-кодов установлены стационарно (стационарные промышленные сканеры штрих-кода) вблизи конвейера и обеспечивают дистанционное считывание штрих-кодов, нанесенных на упаковки с грузом, движущихся с большой скоростью, без участия человека.

1.5 Операции на этапе поступления груза

Автоматизированный склад подразумевает под собой хорошо отлаженную систему с соблюдением самых точных требований по подготовке груза и его дальнейшей транспортировки и хранению. Именно поэтому процесс подготовки груза является основополагающим. Прибывший на склад груз должен иметь стандартную упаковку и маркировку (груз упаковывается и маркируется на месте отправки). Поступив на склад груз выгружается на конвейерную ленту. На первом этапе сканируется информация с меток и поступает в ПК, где сравнивается с данными поступившими из сопроводительной документации, если сканирование прошло успешно, то данные заносятся во внутреннюю базу данных и груз продолжает движение по конвейеру. Если по каким-либо причинам штрих-код прочитан не был, либо информация на штрих-коде не соответствует информации полученной из сопроводительной документации,- задействуется толкатель (механизм позволяющий сдвинуть груз с конвейера), который перемещает груз в контейнер, где отбракованный груз осматривает специалист. Специалист выясняет причину, по которой груз не прошел первоначальную проверку и, либо маркирует груз, либо принимает решение возвратить груз отправителю. Для маркировки груза информация считывается с сопроводительных документов и вписывается оператором в программу, которая на следующем этапе сформирует штрих код. После того, как штрих код был напечатан, оператор удаляет старый штрих код и вручную наклеивает на упаковку новый штрих-код и отправляет груз на конвейер.

1.5.1 Система управления в транспортном терминале аэропорта

Приемосдатчик склада при приеме груза на склад проверяет: состояние упаковки каждого места груза, нанесение отправительской маркировки на грузе. Приемосдатчик склада при приеме груза на склад:

- взвешивает груз, маркируя каждое место груза грузовой биркой;

- прикрепляет RFID-метку;

- заносит данные о грузе в АИС предприятия (автоматизированная

информационная система предприятия) аэропорт назначения, номер грузовой авианакладной и общее количество мест, фактический вес, объем грузов, дату приема груза на склад, номер стеллажа и номер ячейки места складирования груза;

- делает отметки в заявке грузоотправителя.

Комплектация груза на рейс:

1) Грузчик транспортирует складской поддон с грузом в зону стеллажного хранения. В момент его проезда через проходной портал на входе в стеллажную зону RFID-метка вводится в эксплуатацию (т.е. данные из АИС предприятия с помощью ПО заносятся на RFID-метку)

2) Старший диспетчер отдела продажи грузовых перевозок оформляет грузовую авианакладную.

3) Диспетчер по продаже авиаперевозок услуг принимает оплату, выдает счет за оказанные услуги и чек об оплате.

4) Диспетчер группы информационного обеспечения перевозок производит регистрацию грузовой авианакладной в автоматизированной системе и передает документы в группу документационного обеспечения перевозок.

5) Диспетчер группы документационного обеспечения перевозок: производит подборку грузовых авианакладных по направлениям, оформляет грузовую ведомость или грузовой манифест передает грузовую ведомость с грузовыми авианакладными старшему диспетчеру для комплектации грузов на рейсы, которые затем передаются грузчику.

6) Грузчик предъявляет грузовые авианакладные и ведомости приемосдатчику. Согласно им, приемосдатчик определяет характер груза, используя АИС предприятия, определяет место нахождения груза на складе. Приемосдатчик сдает грузы грузчику, который принимает их по количеству мест записям в грузовой авианакладной и грузовой ведомости.

7) Грузчик с помощью средств транспортировки вывозит груз из склада. В момент когда груз перемещается через проходной портал на выходе из стеллажной зоны, происходит контрольное считывание RFID - меток данные поступают в АИС предприятия.

8) Грузчик, прибывает к месту стоянки ВС, передает документы на грузы, производит загрузку груза на борт ВС.

Теперь же снова остановимся здесь подробно. Багаж ставится пассажиром на ленту транспортера, регистрирующий паспорта, сотрудник стойки регистрации аэропорта, приклеивает специальную ленту, и при необходимости отклеивает все старые метки. Каждая сумка получившую бирку, регистрируется в системе и информация о ее весе передается на погрузку, чтобы грузчики могли правильно распределить вес по самолету, если этого не сделать самолет, просто на всего не взлетит.



Рисунок 1.1 Лента транспортера

С самых первых метров все движение багажа автоматизировано. Никто здесь конечно в ручную никакие сумки не носит. И для системы жизненно важно чтобы весь багаж, соответствовал определенным параметрам, и ни какая сумка никакой чемодан не создали бы затора на конвейере. За все чтобы все соответствовало определенным параметрам, отвечает огромное количество датчиков расположенного по всему пути следованию.

Первый комплект датчиков увозит багаж со стойки регистрации. Пока сумки проходят через шторки, уже мерится ее длина. Если длина больше чем нужно, то лента транспортера останавливается.

Следующий комплект датчиков портального считывателя, который



Рисунок 1.2 Портальные считыватели (для регистрации большого количества RFID-меток)

Состоит из двух вертикальных стоек, внутри которых установлены 4 приёмопередающие антенны. Антенны создают зону регистрации RFID-меток, полностью перекрывающую весь проход между стойками. Стенки стоек выполнены из радиопрозрачного материала. Если сумка пересекает меню датчика, то соответственно остановится.

Следующий этап проверки (например, Янтарь - ПБ) считыватель - сканирует багаж на радиационные излучения, если все в порядке, то сумка проезжает дальше.

Рисунок 1.3 Считыватель радиационного излучения



Затем важный этап считывания сканнер RFID - десяток инфракрасных сканеров, которые со всех сторон смотрят на багаж (360є) и находят ту самую метку, который был приклеен при стойки регистрации багажа.

Рисунок 1.4 Считыватель с инфракрасными сканнерами

В тот момент, когда штрих код считывается, ваш чемодан зарегистрирован в системе обслуживания багажа аэропорта. И после этого потерять его, уже практически невозможно. Сканнер видит сумку со всех сторон, и ошибок считывания штрих кодов практически не бывает, но если пассажир забыл снять бирку о предыдущих поездок - это может вести систему в заблуждение, позже этот багаж уже отправиться на ручной досмотр обработки, а это время, который чемодан может опоздать на рейс и пассажиру придется ждать пока его не посадят на следующий.

А дальше первый из пяти этапов проверки багажа. Чемодан въезжает в машину. Она показывает как сканируемые объекты едут по ленте.



Рисунок 1.5 Машина сканируемых объектов

Диспетчер принимает решение о том, что направить этот багаж на самолет или на ручной досмотр (второй уровень контроля досмотра). У диспетчера есть всего 15 секунд чтобы принять решение о ручном досмотре того или иного чемодана. Затем багажи спускаются на один этаж ниже, в огромный зал с множеством транспортерных лент. В некоторых компаниях (американских) требуют досмотр всего багажа на компьютерном томографе, где его можно посмотреть со всех сторон (третий уровень досмотра). После всех возможных проверок и досмотров, стерильный багаж опускается еще на один этаж ниже, попадая в огромный сортировочный цех. И сердцем всей системы сортировки является огромная лента. Она состоит из 185 секций, каждая из которых обязана нести одну единицу багажа и соответственно сбрасывать (наклонным путем) ее. В недрах этой супер-автоматизированной системы ваш багаж может потеряться только по вине пассажира. А это плохо упакованная сумка может раскрыться, и ее содержимое окажется на ленте, тогда систему остановят, вещи соберут, отправят в бюро потерянного багажа. Вторая проблема слишком тщательная упаковка багажа. Если пассажир замотал тщательно багаж в стрэтч пленку, что получился мячик - она не будет спокойно стоят на ленте, как положено. На подходе к этому транспортеру она покатится и может буквально прилипнуть к другой сумке, система в свою очередь увидит как единое целое. Имеются ленты для кратковременного хранения багажа, если пассажир сдал багаж за несколько вперед часов до отлета. А потом просто когда подойдет время они просто выйдут отсюда и отсортируются снова на нужный рейс. На первый взгляд выглядит это как будто движется в хаотичном движении, но в реальности каждая единица багажа контролируется диспетчером дистанционно. Пока пассажирскими сумками занимаются роботы, ошибки минимальны, но грузят их все равно люди (вот где должен сработать человеческий фактор). Финальный этап путешествия чемоданов по аэропорту, комплектация багажа на рейс. Вначале погрузки рейса погрузчик подходит к контейнеру и видит на нем манифест. Сканирует, затем непосредственно сканер знает, что мы грузим именно на нужный рейс. После этого каждую отдельную единицу багажа точно также сканирует, если штрих код не совпадает, то пропускаем дальше на катание, если совпадает, то грузим. В реальной системе нужно всего семь минут, чтобы пройти весь этот путь. Смена, которая обслуживает в этой системе всего десять человек. В общем возможности потеряться в современном аэропорте у багажа немного. Наиболее распространенной причиной утерей багажа является короткая тыковка при перелете. Багаж транспортных пассажиров не успевает на стыковку и как правило засылается следующими рейсами.

...