ردیابی کالا و اشیا با استفاده از فناوری Beacon BLE

چکیده:

در این مقاله سعی داریم کارکرد Beacon های مبتنی بر فناوری بلوتوث را توضیح داده و همچنین کاربردهای آنرا شفافتر سازیم.

 

مقدمه:

ردیابی کالا و اشیا در دو نوع کلی ردیابی در فضای باز و ردیابی داخل محوطه مسقف و بسته می باشد. برای ردیابی فضای باز راهکار GPS بسیار کارآمد است ولی برای فضای بسته محدودیتهای وجود دارد. یکی از کارآمدترین راهکارها استفاده از فناوری بلوتوث و beacon ها می باشد. با این فناوری می توان با دقت زیر 3 متر محل اشیا و افراد را مشخص کرد و همچنین آنها را ردیابی کرد.

 

کلمات کلیدی:

Beacon، BLE، ردیابی و tracking

 

ردیابی داخلی با استفاده از beacon ها (رایج ترین انواع iBeacon و Eddystone هستند) برای پروژه هایی که به دقت بالا وابسته هستند و می خواهند دستگاههای اپل را نیز شامل شوند، مزیت های تعیین کننده ای دارند. Beacons هنگامی که در یک روش مبتنی بر ردیابی کالا یا مشتری استفاده می شود ، ناوبری داخلی را فعال می کند. به عنوان مثال برای مسافران هواپیمایی که از یک برنامه استفاده می کنند با دقت حداکثر 1 متر قابل ردیابی هستند. ردیابی مبتنی بر سرور از افراد یا کالاها (ردیابی Beacon) با استفاده از سخت افزار گیرنده مناسب (به عنوان مثال infsoft Locator Node، Cisco، Aruba) قابل دستیابی است. برای این منظور ، beacon به دارایی الصاق می شود که توسط شخص موردنظر ردیابی یا حمل شود. در حالی که ردیابی با beacon های بلوتوث 4.0 به دقت چند متر را ارائه می دهد ، استاندارد جدید بلوتوث 5.1 چشم اندازهای جدیدی را برای دقت در محدوده زیر 1 متر باز می کند. این چشم اندازها براساس عملکرد “یافتن جهت” بلوتوث 5.1 است که امکان تعیین جهت سیگنالهای رادیویی را فراهم می آورد.

نصب beacon ها ساده و بسیار انعطاف پذیر است. آنها در رنگ های مختلفی و ابعاد محتلف موجود هستند و کاملا بستگی به کالا یا اشخاصی دارد که قرار است به آنها وصل شود، به گونه ای که دستگاه ها به راحتی در هر محیطی می توانند یکپارچه شوند. فن آوری بلوتوث با انرژی کم (BLE) عملکرد باتری را طی دو تا هشت سال بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی امکان پذیر می کند. Beacons همچنین می تواند به منبع تغذیه متصل شود یا از منبع تغذیه استفاده کند. beacon کاغذ نازک با یک باتری چاپی برای نصب های بسیار با احتیاط و صرفه جویی در فضا ، به عنوان مثال ، روی کارت های ISO یا روی مواد تبلیغاتی ایده آل هستند. آنها عمر باتری سه تا چهار روز دارند. ابزار Beacon Management مدیریت و نظارت بر چراغها را آسان می کند.

Beacons همچنین می تواند داده های حسگر را ارائه دهد. آنها ممکن است شامل قابلیت های سنسور باشند تا امکان تشخیص حرکت (شتاب سنج) ، دما ، رطوبت ، فشار هوا ، نور و مغناطیس فراهم شود. این امر باعث می شود آنها به ویژه برای برنامه های کاربردی در زمینه اتوماسیون منزل و دفتر ، مراقبت های بهداشتی ، خرده فروشی و صنعت مناسب باشند.

عملکرد Beacon ها:

Beacon های بلوتوث فرستنده های رادیویی کوچکی هستند که سیگنالهایی را در شعاع 10-30 متر (فضاهای داخلی) ارسال می کنند. مزایای beacon واضح است: آنها مقرون به صرفه هستند (از سه تا سی یورو قیمت گذاری می شوند)، می توانند با حداقل تلاش نصب شوند، یک موقعیت را به دقت تا 1 متر تعیین کنند و توسط بسیاری از سیستم عامل ها و دستگاه ها پشتیبانی می شوند. استاندارد BLE (بلوتوث کم انرژی) نیز بسیار با انرژی کارآمد است. Beacons را می توان برای برنامه های مبتنی بر مشتری و همچنین سرور استفاده کرد. با استفاده از beacon می توان طبقه فعلی را که کالا یا شخص در آن هست را تشخیص داد.

معماری Client-Based:

 

در این حالت داده های موقعیت یابی به طور مستقیم بر روی دستگاه تلفن همراه (تلفن هوشمند) از طریق یک نرم افزار نمایش داده شود. تلفن هوشمند سیگنال های بلوتوث را از beaconهای نصب شده در ساختمان دریافت می کند و از اندازه گیری قدرت سیگنال برای محلی سازی مکان استفاده می کند.دقت یک روش مبتنی بر مشتری 1 تا 3  متر و  دامنه آن تا 30 متر است.

 

 

معماری Server-Based:

در مورد موقعیت یابی مبتنی بر سرور،beacon متصل به دارایی که باید ردیابی شود ، سیگنال های BLE را به نودهای دریافت کننده(BLE Gateway) که در ساختمان نصب شده اند می فرستد. gateway داده های ارائه شده را پردازش می کند و آن را از طریق Wi-Fi ، اترنت یا UMTS به سرور ارسال می کند. در اینجا ، موقعیت در نقشه نمایش داده می شود و می توان آمار حرکت را بازیابی کرد. دقت یک روش مبتنی بر سرور کمتر از 8 متر برای بلوتوث 4.0 (0.5 تا 1 متر هنگام استفاده از بلوتوث 5.1) ، دامنه آن تا 75 متر است.

Beacon های بلوتوث با انرژی کم توسط بسیاری از فروشندگان و برای موارد استفاده مختلف در اشکال و اندازه های مختلف عرضه می شوند. با استفاده از استاندارد بلوتوث هوشمند صنعت ، این beacon ها با هم سازگار هستند.

 

پارامتر کردن و تداخل های Beacons:

Beacons دارای شاخص های خاصی است که می تواند برای تخصیص ، تمایز و پارامترها استفاده شود. برای iBeacons ، این موارد شامل UUID (ارتباط با یک گروه بالاتر ، به عنوان مثال “فرودگاه فرانکفورت”) ، عمده (ارتباط با یک گروه خاص ، به عنوان مثال “ترمینال 1”) ، صغیر (شناسایی چند beacon ، به عنوان مثال “Beacon # 10”) ، توان TX (قدرت سیگنال) و فاصله انتقال می باشد.

beacon Eddystone دارای چندین “نوع فریم” هستند که آنها را از iBeacon متمایز می کند: Eddystone UUID: (شناسه 16 رقمی که نشانگر ارتباط گروهی و هویت یک beacon شخصی است) ، URL Eddystone (URL آزادانه قابل انتخاب) و Eddystone TLM (وضعیت فعلی beacon)

beaconهای بلوتوث معمولا بر سایر شبکه های رادیویی (تداخل) تأثیر نمی گذارند و همچنین در دستگاه های پزشکی اختلال ایجاد نمی کنند. اما اگر Beacon ها را در فضایی با سیگنال های Wi-Fi زیادی نصب کنید (به عنوان مثال در یک نمایشگاه تجاری) ، ممکن است تداخل ایجاد شود زیرا BLE و Wi-Fi با یک فرکانس مشابه (2.4 گیگاهرتز) مشترک هستند. با استفاده از کانال های 2 ، 3 ، 4 ، 13 و 14 هنگام پیکربندی Wi-Fi و استفاده از 1 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 و 12 به جای آن ، می توان از مشکل در اینجا به راحتی جلوگیری کرد. بلوتوث از کانالهای موجود باقیمانده برای ظرفیت به صورت یکنواخت استفاده می کند (پرش فرکانس). کانال های تبلیغاتی که برای موقعیت یابی استفاده می شوند در گرافیک به رنگ قرمز مشخص شده اند. کانال های رنگی آبی برای توابع اضافی مانند سنسور دما محفوظ است.

ضعف هایی در پراکندگی سیگنال در داخل ساختمان برای beaconهای BLE وجود دارد. از اینرو ویژگی های زیر هنگام نصب و در حین پارامتر سازی در نظر گرفته می شوند:

  • Low attenuation properties: Wood, synthetic materials, glass
  • Medium attenuation properties: Brick, marble
  • High attenuation properties: Plaster, concrete, coated glass surfaces (bulletproof versions, etc.)
  • Extremely high attenuation properties: Metal, water (this includes people and groups of people)

نمونه های کاربردی:

نمونه های زیادی با استفاده از beacon برای موقعیت یابی وجود دارد. به عنوان مثال:

جلوگیری از دزدی:

beacon BLE را می توان به اشیاء با ارزش یا گران قیمت وصل کرد. وقتی یک beacon از یک منطقه مشخص (Geofencing) خارج شود ، زنگ خطر ایجاد می شود یا امنیت یک اعلان دریافت می کند.

تخلیه و امنیت:

کارمندان و بازدید کنندگان در ساختمان های بزرگ می توانند به یک beacon (قالب کارت شناسایی) مجهز شوند. در صورت اضطراری می توان تعداد و موقعیت افراد هنوز در ساختمان را تعیین کرد و آنها را تخلیه کرد.

مدیریت انبار:

هر شیئی که باید ردیابی شود به یک برچسب Beacon کوچک مجهز شده است. موقعیت و ویژگی های اشیاء (بخش ، تاریخ خرید ، ارزش و غیره) می تواند در هر زمان در یک رابط وب نمایش داده شود.

ردیابی در بیمارستان:

یک راه حل ردیابی با نمایشگر شرایط مناسب تخت های بیمارستانی را تضمین می کند، کار پرسنل بیمارستان را تسهیل می کند و یک روند روان را برای ویزیت بیمار،مراقبت از کالاهای ارزشمند و … امکان پذیر می کند.

خدمات دیجیتال:

خدمات دیجیتال به شرکتها کمک می کند تا فرآیندها را بهینه کنند ، تجربه مشتری را بیشتر بهبود بخشند و بینش مشتری و کسب و کار را ارائه دهند.

 

نتیجه گیری:

به منظور ردیابی کالا و افراد داخل یک محوطه بسته یکی از بهترین راهکارها استفاده از beacon های مبتنی بر فناوری بلوتوث می باشد. چرا که این فناوری هم دقت بالایی دارد، هم از منظر هزینه ای به صرفه است، هم استاندارد ارتباطی ساده ای دارد و هم توانایی ارتباط با سیستمهای مختلف نظیر موبایل Apple را نیز دارد.

 

منابع:

https://www.infsoft.com/

https://www.iotforall.com/

https://www.researchgate.net/

 

دیدگاه خود را ثبت کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.