تكامل RFID وإنترنت الأشياء: كيف تعمل العلامات والقراء ومنطق الحافة والأنظمة السحابية معًا

غالبًا ما تتم مقارنة RFID وإنترنت الأشياء كما لو كان يجب على المشروع اختيار أحدهما أو الآخر. في العديد من الأنظمة الصناعية، هذا هو السؤال الهندسي الخاطئ.

إن RFID عبارة عن تقنية تحديد هوية تلقائية-والتقاط البيانات. يصف إنترنت الأشياء الأجهزة والأنظمة المتصلة التي تتبادل البيانات عبر الشبكات. ومن ثم، يمكن أن يصبح نشر RFID طبقة واحدة لالتقاط البيانات- داخل بنية IoT أكبر: حيث تحدد العلامات الكائنات المادية، ويراقبها القراء، وتحول برامج Edge القراءات الأولية إلى أحداث مفيدة، وتشارك التطبيقات المتصلة بالشبكة تلك الأحداث مع الأنظمة السحابية أو أنظمة المؤسسات.

يوضح هذا الدليل حدود التكامل لفرق الأصول والمستودعات والتصنيع والبيع بالتجزئة التي تحتاج إلى توصيل أجهزة RFID بالتطبيقات المتصلة الحديثة دون التعامل مع كل علامة سلبية كجهاز متصل بالإنترنت.

 

يعمل RFID وIoT على حل طبقات مختلفة من نفس المشكلة المادية-إلى-الرقمية

يُعرّف NIST جهاز إنترنت الأشياء بأنه جهاز يحتوي على محول طاقة واحد على الأقل للتفاعل مع العالم المادي وواجهة شبكة واحدة على الأقل للتفاعل مع العالم الرقمي. عادةً لا تلبي علامة RFID السلبية هذا النموذج في حد ذاتها: فهي لا تحتوي على اتصال Ethernet أو Wi-Fi أو شبكة خلوية وعادةً ما تتصل فقط عند تنشيطها بواسطة قارئ متوافق.

غالبًا ما يكون القارئ أو البوابة هو الجسر.

بالنسبة لعرض مستوى -المكونات لـ RFID نفسه، فإن Syntek'sدليل بنية نظام RFIDيشرح العلامات والهوائيات والقراء والبرامج الوسيطة وبرامج التطبيقات. تركز هذه الصفحة على التكامل بين مكدس RFID وبيئة إنترنت الأشياء.

 

عادةً لا تكون علامة RFID السلبية بمثابة نقطة نهاية لإنترنت الأشياء

إحدى حدود التصميم الأكثر فائدة هي التوقف عن تسمية كل كائن تم وضع علامة عليه بأنه جهاز متصل بالإنترنت.

قد تحتوي علامة UHF المنفعلة على EPC وتستجيب للمحقق. لا تفتح العلامة عادةً اتصال TCP/IP أو تصادق على وسيط سحابي أو تنشر رسائلها الخاصة عبر Wi-Fi. تقوم البنية التحتية للقارئ بإجراء معاملة التردد اللاسلكي ثم تقوم بتمرير البيانات إلى البرامج المتصلة بالشبكة.

يؤثر هذا التمييز على الأمان وإدارة الجهاز واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. يعد فشل قراءة العلامة- مشكلة في التردد اللاسلكي حتى يثبت العكس. يعد فشل Cloud API مشكلة في الشبكة/التطبيق. إن الجمع بين الاثنين تحت عبارة "مشكلة إنترنت الأشياء" يجعل تحليل السبب الجذري-أكثر صعوبة.

 

يقوم القارئ بتحويل الملاحظات المادية إلى مدخلات رقمية

يتحكم القارئ في الاتصال بعلامات RFID الموجودة في منطقة القراءة الخاصة به. اعتمادًا على النظام، يمكنه جرد EPCs وقراءة الذاكرة الأخرى وكتابة البيانات والإبلاغ عن معلومات الهوائي وكشف حالة الجهاز من خلال SDK أو LLRP أو API أو واجهة البائع.

في هذه المرحلة، لا يزال الناتج أقرب إلى مراقبة المستشعر منه إلى حدث عمل:

تمت ملاحظة العلامة EPC X بواسطة القارئ Y على الهوائي Z في الوقت T

قد تتكرر هذه الملاحظة عدة مرات أثناء بقاء العلامة في الحقل. يمكن أن يؤدي إرسال كل ملاحظة أولية مباشرة إلى تطبيق سحابي إلى إنشاء حركة مرور غير ضرورية على الشبكة ومنطق أعمال غامض.

 

يجب أن يقوم Edge Logic بتنظيف بيانات RFID قبل أن تستخدمها السحابة

عادةً ما تقوم برامج حافة RFID أو البرامج الوسيطة بتنفيذ الطبقة الأولى من معالجة الأحداث.

• إزالة القراءات المكررة خلال فترة زمنية محددة؛
• تصفية المعرفات التي لا تنتمي إلى سير العمل؛
• ربط القراءة بالقارئ أو الهوائي أو الباب أو محطة العمل أو المنطقة؛
• تطبيق الاتجاه أو منطق التشغيل حيث يدعمه التثبيت؛
• الملاحظات العازلة أثناء انقطاع الشبكة؛
• تحويل معرفات العلامات إلى معرفات التطبيق؛
• رفع الاستثناءات للعلامات غير المعروفة أو المكررة أو غير المتوقعة؛
• نشر حدث مضغوط للنظام التالي.

تضع بنية نظام GS1 أجهزة قراءة RFID وبرامج التصفية/التجميع على مسار التقاط البيانات-قبل بيانات الحدث على مستوى التطبيق-. تشتمل عائلة معايير RFID الخاصة بها على واجهات مثل LLRP وأحداث مستوى التطبيق لهذه الحدود.

مبدأ التصميم المهم هو أن السحابة يجب أن تتلقى أحداثًا مفيدة، وليس طوفانًا غير منضبط من ملاحظات الترددات اللاسلكية.

 

استخدم نموذج الحدث للحفاظ على المعنى عبر الأنظمة

بمجرد أن تحدد طبقة RFID جسمًا ما، فإن السؤال التالي هو ماذا حدث لهذا الكائن.

جي أس 1معيار EPCISيوفر نموذجًا مفيدًا لأحداث الرؤية من خلال التعبير عنماذا ومتى وأين ولماذا وكيفمن المنتجات والأصول. يدعم EPCIS 2.0 أيضًا بيانات المستشعر، مما يجعلها ذات صلة عندما يتم دمج هوية RFID مع درجة الحرارة أو الحالة أو ملاحظات إنترنت الأشياء الأخرى.

لا يحتاج المشروع إلى استخدام EPCIS للتعلم من هذه البنية. على الأقل، يجب أن يتضمن حدث RFID-إلى-إنترنت الأشياء سياقًا كافيًا للإجابة:

• أي كائن أو أشياء كانت متورطة؛
• عندما وقع الحدث؛
• حيث تنتمي الملاحظة؛
• ما هي خطوة العمل التي حدثت؟
• الجهاز أو العملية التي أنتجت الحدث؛
• سواء كان الحدث عاديا أو استثنائيا.

 

يمكن لتعريف RFID واستشعار إنترنت الأشياء مشاركة نفس الحدث

غالبًا ما يجيب RFID على سؤال "أي كائن هذا؟" بينما تجيب المستشعرات "ما هي الحالة؟"

على سبيل المثال، قد يستخدم نظام سلسلة التبريد- المتصل معرف RFID أو الرمز الشريطي للشحنة ومستشعر درجة الحرارة المتصل بالشبكة لإجراء القياسات البيئية. قد يتعرف نظام التصنيع على أداة أو قطعة عمل من خلال RFID ويجمع تلك الهوية مع بيانات حالة الجهاز أو الاهتزاز -من أجهزة استشعار منفصلة.

يجب أن تحافظ البنية على تمييز مصادر البيانات حتى عندما ينضم إليها التطبيق لاحقًا.

 

قرر ما يجب أن يبقى على الحافة

يعد الاتصال بالسحاب مفيدًا لرؤية المواقع المتعددة-والتحليلات والإدارة المركزية، ولكن ليس كل قرار RFID يجب أن ينتظر حتى رحلة ذهابًا وإيابًا إلى السحاب.

احتفظ بالمنطق محليًا عندما يجب أن تستمر العملية أثناء انقطاع الشبكة أو تحتاج إلى تحكم فعلي بزمن استجابة منخفض، مثل:

• فتح أو إيقاف بوابة الناقل؛
• إطلاق ضوء المكدس أو الجرس؛
• رفض عنصر ذو علامة غير متوقعة؛
• يقرأ التخزين المؤقت أثناء فقدان اتصال WAN؛
• إلغاء تكرار القراءات ذات الحجم الكبير-؛
• التحكم في قوة القارئ أو تسلسل الهوائي.

أرسل أحداثًا على مستوى -أعلى إلى السحابة عندما تأتي القيمة من الرؤية عبر-المواقع، أو التحليل التاريخي، أو لوحات المعلومات، أو الإدارة عن بعد، أو التكامل مع تطبيقات المؤسسة.

 

استخدم طبقة الشبكة للأحداث، وليس لإخفاء مشاكل تصميم التردد اللاسلكي

لا يقوم القارئ المتصل بإصلاح منطقة القراءة السيئة.

إذا تم تفويت العلامات بسبب تركيبها بشكل غير صحيح، أو فحصها بواسطة معدن أو سائل، أو سوء التوجيه، أو خارج مجال الهوائي المقصود، فلن تتمكن واجهات برمجة التطبيقات السحابية الأسرع من استعادة الهوية المفقودة. وبالمثل، فإن البوابة الإلكترونية التي تقرأ العلامات المجاورة سترسل ببساطة ملاحظات سيئة بشكل أكثر كفاءة.

يجب التحقق من صحة طبقة أجهزة RFID أولاً. سينتيكدليل تكنولوجيا RFIDيوفر معلومات أساسية عن التردد والعلامات والقراء والهوائيات قبل خطوة تكامل الشبكة.

 

اختر واجهة التكامل من مقياس النشر

وتشير GS1 إلى أن بنيات إنترنت الأشياء تعتمد على تحديد الهوية والتقاط البيانات تلقائيًا ومشاركة البيانات القابلة للتشغيل البيني. إنهنظرة عامة على معايير إنترنت الأشياءتضع EPC/RFID بشكل صريح كأحد التقنيات التي تربط الأشياء المادية بالمعلومات الرقمية.

 

فصل أمان RFID عن أمان شبكة إنترنت الأشياء

يضيف RFID وIoT أسطح أمان مختلفة.

قد تشتمل طبقة قارئ العلامة- على معرفات عامة أو كلمة مرور-ذاكرة يتم التحكم فيها أو مصادقة العلامة أو عدم المصادقة على الإطلاق، اعتمادًا على التقنية. قد تتضمن طبقة القارئ/الشبكة بيانات اعتماد الجهاز ومفاتيح API وTLS وتجزئة الشبكة وإدارة البرامج الثابتة وأذونات السحابة.

لا يؤدي الوضع الأمني ​​القوي للسحابة إلى تحويل علامة -ID RFID البسيطة الثابتة إلى بيانات اعتماد مصادق عليها بالتشفير. وبالمثل، فإن علامة RFID الآمنة لا تعمل تلقائيًا على تأمين نظام تشغيل القارئ أو اتصال الشبكة.

تحدد إرشادات إنترنت الأشياء الخاصة بـ NIST أمان الأجهزة المتصلة بالشبكة-كمشكلة تتعلق بدورة الحياة. تعامل مع الواجهة الهوائية RFID وجهاز القارئ/الحافة وتطبيق السحابة كحدود ثقة منفصلة.

 

خطط للتشغيل دون الاتصال بالإنترنت قبل أن تحتاج إليه

يجب أن تحدد الأنظمة الصناعية ما يحدث عندما لا يتوفر اتصال السحابة أو شبكة WAN.

تشمل الأسئلة التجريبية ما يلي:

• هل يستمر القارئ في العمل محليًا؟
• ما هي الأحداث التي يتم تخزينها مؤقتًا وإلى متى؛
• كيف يتم منع الأحداث المخزنة المكررة بعد إعادة الاتصال؛
• وما هي القرارات المحلية التي لا يزال من الممكن اتخاذها؟
• كيف يقوم النظام بوضع علامة على الأحداث التي تم إنشاؤها أثناء عدم الاتصال بالإنترنت؛
• ماذا يحدث إذا انحرف وقت الجهاز؛
• كيف تتم مزامنة تغييرات التكوين بعد الاسترداد.

يجب أن يعمل الاتصال السحابي على توسيع النظام، وألا يصبح نقطة فشل فردية غير مخطط لها.

 

تجربة المعاملة المادية الكاملة-إلى-السحابة

يقوم برنامج تجريبي مفيد لـ RFID/IoT باختبار السلسلة الكاملة:

1. وضع علامة على العنصر المادي التمثيلي؛
2. التحقق من صحة منطقة القراءة المقصودة؛
3. التقاط المعرف الخام؛
4. تطبيق تصفية الحافة والسياق؛
5. إنشاء الحدث التجاري المقصود؛
6. إرسال الحدث عبر الشبكة؛
7. التأكد من أن النظام السحابي أو النظام الأساسي للمؤسسة يخزن العنصر والموقع والوقت الصحيح؛
8. إطلاق الإجراء النهائي المتوقع؛
9. اختبار القراءات المكررة والعلامات غير المعروفة وانقطاع الشبكة وإعادة تشغيل الجهاز؛
10. التحقق من المصالحة بعد الانتعاش.

وبالتالي فإن القراءة الناجحة للعلامة هي نقطة التحقق الأولى فقط.

 

ما يجب إدخاله في RFID-لمواصفات تكامل إنترنت الأشياء-.

إذا كان المشروع لا يزال يختار أجهزة RFID، فإن Syntek'sفئة قارئ RFIDهي الخطوة التجارية التالية بعد تحديد حدث القراءة وحدود التكامل.

 

قاعدة التكامل

التسلسل العملي هو:

الكائن المادي ← هوية RFID ← منطقة القراءة ← مراقبة القارئ ← تصفية الحواف ← حدث الأعمال ← نقل الشبكة ← منصة إنترنت الأشياء/السحابة ← إجراء المؤسسة

لا تعد RFID وIoT إجابات متنافسة على نفس السؤال. يمكن أن توفر تقنية RFID هوية مادية موثوقة وملاحظات للأحداث؛ يمكن للبنية التحتية لإنترنت الأشياء توصيل هذه الأحداث ودمجها وتوزيعها. تعمل البنية عندما تكون لكل طبقة مسؤولية واضحة ويقوم المشروع بالتحقق من صحة السلسلة الكاملة بدلاً من افتراض أن الاتصال وحده يخلق بيانات مفيدة.