RFID in tehnologija
Na začetku serije člankov o RFID smo na kratko opisali gradnike RFID tehnologije, v tem članku pa se jim bomo še malo bolj posvetili in povedali še kaj več o njihovih prednostih, slabosti in splošni uporabi. RFID tehnologija se je od svojih skromnih začetkov razvila do take mere, da se je temu osnovnemu naboru strojev pridružila še kopica novih, ki so vsak po svoje specializirani za opravljanje določenih delovnih nalog. V tem poglavju smo opisali predvsem strojno opremo RFID tehnologije ki se uporablja v knjižnici, dodali smo pa tudi programsko komponento in opisali delovanje t.i vmesnih (angl. middleware) RFID programov.
Nalepke
Nalepke so tisti del strojne opreme, ki RFID tehnologijo loči od tehnologijo za črtne kode. Čeprav lahko obe tehnologiji združimo v obliki pametne nalepke (angl. smart tag), v knjižnicah še vedno raje uporabljajo obe tehnologiji ločeno, ker je tako zagotovljena večja preglednost in varnost gradiva. Sestavljena je iz antene, čipa in papirnate ali plastificirane površine, na katero sta pritrjena antena in čip. Oblika nalepk se lahko prilagaja glede na uporabnikove potrebe, edina ovira je le frekvenčni pas, v katerem se bo nalepka uporabljala, saj ta določa dolžino antene, pri kateri bo zajetje podatkov s pomočjo čitalca optimalno.
Slika 1: Notranjost RFID nalepke
Vir: “Printed wireless power chips could be the kick start that NFC needs” [extremetech.com], 2012
Poznamo tri vrste nalepk, ki se uporabljajo glede na okoliščine, v katerem določen RFID sistem deluje.
• pasivne – kot že samo ime pove, te ne oddajajo RF signala, temveč ga le odbijajo. Sestavljene so iz čipa, antene in plastificirane površine, na kateri sta pritrjena antena in čip; ta plastificirana površina se dodatno pritrdi na predmet, ki ga hočemo označiti. Te nalepke so najcenejše in se uporabljajo knjižnicah in za inventar gradiva ali tovora. Imajo sorazmerno kratek domet, vendar so občutljive na statično elektriko in mehanske poškodbe. Pasivne nalepke lahko uporabimo pri vseh frekvencah – od nizkih do mikrovalovnih. Spodnja slika prikazuje primer pasivne nalepke v industriji – vidimo lahko anteno na zadnji strani nalepke, spredaj pa sta natisnjena logotip podjetja in črtna koda.
Slika 2: Pasivna RFID nalepka
Vir:”RFID Tagging Technology”,[harlandsimon.com], b.d.
• semi-pasivne (ali semi-aktivne) – zgrajene so podobno kot pasivne, s to razliko, da imajo baterijo. S pomočjo energije v bateriji so nalepke sposobne opravljati dodatne funkcije, na primer spremljanje pogojev okolja – temperature, šoka in podobno. Čeprav ima baterijo, taka nalepka še ni sposobna samostojno oddati signala čitalcu – v tem je proces pridobivanja podatkov podoben kot pri pasivni nalepki. Največ se uporabljajo pri sledenju zamrznjene hrane ter za kontrolo temperature med transportom in skladiščenjem, v časovno občutljivih aplikacijah in podobno.
Slika 3: Semi-pasivna RFID nalepka
Vir: “RFID Tag Semi-Passive”, [mundorfid.org] 2012
• aktivne – v zgradbi so aktivne nalepke podobne semi-pasivnim. Čeprav tako semi-pasivne kot aktivne uporabljajo baterijo, je razlika v načinu uporabe. Pri semi-pasivnih nalepkah se energija baterije uporablja za spremljanje pogojev okolja in nič več – podatke, shranjene v njihovih čipih oddajo šele, ko so zahtevani s strani čitalca. Aktivne nalepke svoj signal in s tem svoje podatke, oddajajo ves čas. Dobra lastnost teh nalepk je, da imajo dolg domet (100 metrov,) slaba pa, da so drage in potrebujejo redno vzdrževanje. Uporabljajo se predvsem pri varovanju in sledenju vrednejših predmetov, brezgotovinskem cestninjenju, sledenju premikov avtomobilov na železniški ranžirni postaji, natovarjanju zabojnikov za čezoceansko plovbo in podobno.
Slika 4: Aktivna RFID nalepka
Vir:”RFID Applications in Cyber-Physical System”, [intechopemn.com], b.d
Preden pa nalepko uporabimo, moramo nanjo zapisati podatke. Tudi tukaj ločimo 3 vrste nalepk, ločimo pa jih glede na način branja, oziroma zapisovanja potrebnih podatkov:
• bralne (angl. read) – te nalepke je možno samo brati – s tem je mišljeno, da že proizvajalec sam programira v čip ustrezne podatke, kot je na primer edinstvena identifikacijska številka.
• bralno-pisalne (angl. read/write) – bralno-pisalne nalepke imajo v nasprotju z bralnimi še dodaten spominski prostor za zapis informacij. Take nalepke so ponavadi deloma izpisane v tovarni, preostali del podatkov pa nanje zapiše naročnik s pomočjo čitalca, ki je vgrajen v RFID tiskalnik, ali s samostojnim čitalnikom RFID. Ta vrsta nalepk se uporablja predvsem v industriji, kjer se uporablja pri identifikaciji in sledenju izdelkov, zabojev, pakirnih enot in palet v oskrbnih verigah; primer take nalepke je EPC Gen 2. Čeprav je primarna raba bralno-pisalnih nalepk v industriji in logistiki, pa jih uporabljajo tudi v knjižnicah.
• enkratno zapisljive/bralne (angl. WORM/write-once-read-many) – pri tej vrsti nalepk lahko uporabnik zapiše serijsko številko, ki se potem programira na več čipov hkrati, vendar pa potem zapisanih informacij ne more več spremeniti. WORM nalepke nimajo EAS varnostnega bita, kar pomeni, da niso zaščitene pred krajo.
Čitalniki
Čitalniki ali angleško readers so naprave za zajemanje podatkov ne glede na to, ali so zmožni samo branja podatkov ali lahko poleg branja podatke tudi pišejo. Drugače se čitalnik v RFID literaturi pojavlja tudi pod imenom transceiver ali, če je ločen od antene, sprežnik (angl. coupler).
V procesu branja podatkov z nalepke ali pametne kartice čitalnik upravlja radijsko komunikacijo z nalepko skozi uporabo RFID programske opreme. Čitalnike lahko nadalje razdelimo glede na funkcije, ki jih lahko upravljajo. Večina čitalnikov v uporabi je sposobnih samo zajetja in pošiljanja podatkov k centralni procesni enoti, ki filtrira in pripravi dobljene podatke za analizo. Vendar obstajajo tudi t.i ‘pametni čitalniki’; le-ti opravljajo enake funkcije kot navadni čitalniki, vendar pa imajo dodatno opcijo spreminjanja podatkov, ki so zapisani na čipih. Če čitalnike gledamo kot zaključene celote, jih lahko klasificiramo tudi glede na način uporabe. Tako poznamo 2 vrsti čitalnikov:
• ročni čitalniki – so majhni, in kot že njihovo ime pove, prenosni. Običajno se ročne čitalnike uporablja za inventar gradiva, redkeje za samo izposojo. Prednost ročnih čitalnikov je v njihovi prenosljivosti in neodvisnosti od dolžine električnega kabla. Ročni čitalniki imajo lastno napajanje preko baterije, ki se, ko se izpraznijo, lahko ali zamenjajo ali napolnijo preko ustrezne polnilne postaje. Slaba stran ročnih čitalnikov je omejen čas uporabe – kako dolgo taki čitalniki delajo, je odvisno od števila in zahtevnosti funkcij, ki jih opravljajo, ter od same baterije – brez ponovnega polnjenja lahko večina čitalnikov deluje 3-5 ur. Podatki se zapisujejo na na spominsko kartico, povezavo pa podpira Bluetooth ali WLAN.
Slika 5: Ročni RFID čitalnik
Vir. “Handheld RFID Reader” [Made-in-China.com], b.d..
• stacionarni čitalniki – so enote, ki so neprenosljive in imajo v skladišču ali knjižnici določeno delovno mesto. Običajno so sestavljeni iz antene v obliki podlage (angl. pad-type)., ki je povezana s sprežnikom. ‘Možgani’ operacije so v tem primeru vodeni skozi firmware – to je program, ki je že nameščen v napravo. Ta tip čitalnikov simulira zgodnje generacije skernirnih sistemov črtnih kod, večina od njih je dandanes še vedno v uporabi. Stacionarni čitalniki so nadalje lahko direktno povezani s sistemom ali pa delujejo samostojno, in se v sistem avtomatsko vnaša samo izposoja ali vrnitev gradiva. Njihova dobra lastnost je, da lahko obdelajo več kosov gradiva hkrati – koliko, je odvisno od parametrov posamezne naprave. Slaba lastnost pa je, da so stacionarni čitalniki odvisni od električnega toka, tako da morajo biti na stalni povezavi z električnim omrežjem, zato je lahko njihova implementacija v starejših knjižnicah problem.
Slika 6: Stacionaren RFID čitalnik v obliki podlage poleg prenosnega računalnika
Vir:” Trimble Associates with Tagmaster to Offer ThingMagic Powered RFID Systems”, [wireless-weblog.com], 2011)
Konverzijske postaje
Pri prehodu s črtne kode na RFID se morajo opraviti tudi potrebne prilagoditve oziroma konverzije že obstoječih podatkov v novo obliko To običajno pomeni programiranje identifikacijskih številk ali črtne kode in ostalih podatkov v RFID nalepke, in zato je potrebno tudi orodje, ki ga na kratko imenujemo konverzijska postaja. Ta postaja pravzaprav ni samo en stroj – sestavljena je iz več delov. Običajna konverzijska postaja je sestavljena iz računalnika, skenerja za branje črtnih kod in programskega razdelilnika (angl. program dispenser), ki zapiše podatke na čip nalepke.
Postopek konverzije podatkov poteka na sledeč način: Skener prebere črtno kodo, ki se potem preko omrežne povezave pošlje v konverzijski program na računalniku, kjer se preverijo in se dodajo dodatne informacije – lokacija knjige, leto pridobitve knjige in ostali podatki, vključno z EAS varnostnim bitom, če ga program ponuja, in če imamo zanj ustrezne nalepke.
Konverzijske postaje so lahko premične ali nepremične. Nepremične so običajno na enem mestu, uporabljajo se pri podjetjih, ki konvergirajo podatke s črne kode v RFID v daljšem časovnem obdobju. Premične konverzijske postaje so podobne nepremičnim, le da je računalnik običajno prenosnik, skener se polni na baterije in podatki se pošiljajo k tiskalniku, v kolikor ta ni prisoten na konverzijski postaji. Premična konverzijska postaja se uporablja za konverzijo velike količine gradiva, ker ni potrebno prenašanje gradiva s polic do konverzijske postaje in nazaj, temveč premikamo le konverzijsko postajo od police do police, čeprav lahko po potrebi premične postaje delujejo kot nepremične, na enem mestu. Druga pozitivna stran premičnih konverzijskih postaj je, da jih lahko v primeru, če nimamo dovolj konverzijskih postaj, začasno najamemo dodatne in tako nimamo dodatnih stroškov, ki bi jih sicer prinesla namestitev nepremične konverzijske enote.
Slika 7: Premična RFID konverzijska postaja
Vir:”Bibliomobile RFID conversion station”, [betax.si], b.d.).
Tiskalniki
Tiskalniki so pri RFID sistemu pomembni za tiskanje RFID nalepk. Ponavadi je praksa, da knjižnice ali podjetja od trgovcev ob nakupu RFID opreme istočasno kupijo RFID nalepke, ki že imajo anteno in vezje, tako da RFID tiskalnika običajno ne rabijo. Tiskalnike običajno kupujejo podjetja, ki imajo specifične potrebe glede RFID nalepk – nalepke morajo vzdržati v ekstremnih pogojih – zelo nizke ali visoke temperature, eksperimenti za izboljšavo anten in podobno. Od navadnih tiskalnikov se RFID tiskalniki razlikujejo po materialu, s katerim tiskajo – če navaden tiskalnik tiska na papir ali plastiko z barvami ali laserjem, RFID tiskalnik počne isto, vendar z razliko – v že narejeno polimerno podlago z anteno vtisne čip in istočasno na drugi strani natisne podatke nalepke. Običajno se ta način uporablja za izdelavo pametnih nalepk. Ker so RFID tiskalniki postali prenosni, se večinoma uporabljajo v industriji in logistiki. Delavec mora biti pozoren na to, da so vpisani pravilni podatki, in da ne uporabi nalepk z napako, ki jih tiskalnik posebej označi, da prepreči njihovo uporabo. Zdaj so v razvoju tiskalniki, ki bodo tiskali RFID nalepke direktno na proizvod – način,kako izvesti postopek, so že iznašli, vendar morajo odpraviti tehnične napake pri sami izdelavi nalepk.
Slika 8: RFID tiskalnik
Vir:”SL5000r Thermal Bar Code Printers”,[printronix.com], b.d.
Izposojni/vračilni pult
RFID tehnologija je dovolj preprosta, da jo lahko uporabljajo tudi laiki. Tako je eden izmed primerov, ko se z RFID tehnologijo v vsakdanjem življenju nezavedno srečamo, izposojni ali vračilni pult, kjer si ljudje knjige in ostalo knjižnično gradivo izposodijo ali ga vrnejo. Čeprav v osnovi obstajata dve različici RFID pulta, je glavna razlika med njima v vrsti uporabnikov. V knjižnici bomo tako našli najmanj dva pulta – enega, za katerim je knjižničar, ki izposoja, in če knjižnica nima avtomatiziranega vračilnega sistema, pri drugem pultu sprejema vrnjene knjige in jih vpisuje nazaj v računalniško evidenco. Tak pult je lahko nadgrajen s potrebnim orodjem, v našem primeru s skenerjem črtne kode in RFID čitalniki, ki so priključeni na računalnik z ustreznimi programi, lahko pa se knjižnica odloči tudi za kompleksnejšo rešitev in namesti pult, ki že vsebuje RFID tehnologijo. Knjižničarski pult je tudi sicer bolj kompleksen in prilagojen potrebam zaposlenih, ker knjižničarji ne opravljajo samo evidence gradiva, ampak rezervirajo gradivo, pobirajo članarino, zamudnino in podobno.
Pult, v katerega so že vgrajeni RFID elementi, vendar brez dodatnih programov, ki so na voljo knjižničarjem, je pult za uporabnike, ki si želijo samostojno izposoditi gradivo, brez nepotrebnega čakanja v vrsti. Tak pult je interaktiven – uporabniku pove oziroma mu da navodila, kaj mora storiti, da si samostojno izposodi knjige. V primeru težav uporabnika napoti h knjižničarju, ki preveri, kaj je narobe. Za upravljanje s takim pultom ni potrebno kakšno posebno računalniško predznanje, kar je tudi njegova prednost, ker že sam program vodi uporabnika skozi ves potreben postopek, da si izposodi knjigo.
Nekateri avtorji posebej ločujejo izposojne in vračilne pulte; čeprav so njihove osnovne funkcije enake, razlikuje se samo postopek, skozi katerega gre predmet pri izposoji in vračilu. Zaradi lažjega razumevanja smo obe različici pultov predstavili kot eno samo, in sicer izposojno/vračilni pult. Čeprav obstaja praksa, da so nekateri pulti namenjeni samo vračanju oziroma izposoji, se zaradi stroškov in praktičnega vidika običajno tak pult uporablja tako za izposojo kot vračanje. Izjema je samo pult, ki je namenjen samo uporabnikom knjižnice – ta pult ima samo funkcije izposoje, ne pa tudi vračanja. Funkcijo za vračanje ima avtomatizirani vračilni sistem, ki je opisan v naslednjem odstavku.
Avtomatizirani vračilni sistem
Pred uporabo črtne kode in pozneje RFID, so bili knjižničarji tisti, ki so bili zadolženi tako za izposojo kot vračilo gradiva. Problem izposoje je bil rešen z izposojnimi pulti, namenjenim uporabnikom, tako da je ostal samo še problem vračila. Na začetku poglavja smo zapisali, da vračanje knjig postane problematično takrat, kadar je premalo osebja, ki bi v določenem času sprejelo in sortiralo knjige na njihova mesta, kar se največkrat dogaja pred začetkom in po koncu počitnic ali dopustov. Takrat so knjižničarji preobremenjeni, zato so se morali poslužiti drugačnih načinov, kako rešiti presežek vrnjenega materiala. Haley omeni, da je eden izmed poskusov vračanje knjig po sistemu nabiralnika – na določenih točkah se namesti nabiralnike za knjige, opremljene z RFID senzorjem in sistemom, ki pove, kdaj je določen nabiralnik poln. Prednost teh nabiralnikov je, da se jih lahko postavi kjerkoli v mestu, ne glede na to, kje je knjižnica; knjige, vrnjene na ta način, pa pride iskat knjižničar ob koncu ali začetku delovnega dne. Uporabnik, ki na ta način vrne knjige, dobi ob vračilu knjig potrdilo, da jih je vrnil. (Haley et al, 2007, str. 79)
Pri avtomatiziranih vračilnih sistemih obstajata dva sistema – sistem kiosk deluje po prej opisanem sistemu nabiralnika, vendar je razlika v tem, da je nabiralnik povezan s knjižnico v obliki tekočega traku, ki vrnjene knjige transportira v sortirni sistem. Če se zgodi, da uporabnik po pomoti vrne knjigo, ki je brez RFID nalepke, ga RFID sistem na to opozori, tekoči trak pa se obrne in mu vrne knjigo.
Avtomatiziran vračilni sistem kot takšen je nadgradnja sistema kiosk. Razlika med njima je v tem, da avtomatiziran vračilni sistem knjige odlaga v označene škatle, glede na klasifikacijo knjige. (Haley et al, 2007, str.83). Če uporabnik po pomoti vrne knjigo brez nalepke, se taka knjiga ne vrne, temveč se sortira v škatlo, ki je namenjena posebej za take nesortirane primerke. Popolnoma avtomatiziran način je primeren za knjižnice z zelo veliko enotami gradiva, kjer se tudi investicija v tak sistem zelo hitro povrne. Srednje in majhne knjižnice se največkrat odločijo za klasičen način vračanja knjig, če pa se že odločijo za avtomatiziranega, se odločajo za sistem kiosk.
Slika 9: Avtomatizirani vračilni sistem
Vir: “Mountain View Public Library’s Automated System Actually Works! “[pcsweeny.com], 2009
Senzorna vrata
Senzorna vrata so pravzaprav povečane različice RFID čitalcev. Običajno so postavljena pri vhodih/izhodih knjižnice in predstavljajo dodatno zaščito pred krajo knjižničnega gradiva. RFID vrata delujejo po principu EAS tehnologije – kot smo opisali pri podpoglavju o nalepkah, imajo pasivne bralne in pasivne bralno-pisalne nalepke možnost programiranja EAS varnostnega bita. Ko si uporabnik izposodi gradivo, se EAS varnostni bit izključi, tako da senzorna vrata, ko gre uporabnik skoznje, ne sprožijo alarma. Če uporabnik ‘pozabi’ prijaviti gradivo kot izposojeno, je EAS varnostni bit aktiven, tako da se pri prehodu skozi senzorna vrata sproži alarm, ki knjižnično osebje opozori na morebitno krajo gradiva. Ker so senzorna vrata povezana s centralnim računalniškim sistemom, lahko knjižničarji ugotovijo, pri katerih vratih se je dogodek zgodil, če jih je več, in katero gradivo ni bilo izposojeno.(Haley et al, 2007, str.34)
Slika 10: RFID senzorna vrata
Vir: “Track and trace awareness,”, [dsssecure.com], b.d..
RFID vmesnik
RFID tehnologija je sestavljena iz strojne in programske opreme. Pod strojno opremo smo opisali čitalnike, konverzijske postaje, tiskalnike, izposojno/vračilne pulte, avtomatizirane vračilne sisteme ter senzorna vrata, tukaj pa je predstavljena programska komponenta sistema.
Programski del se nanaša predvsem na programe, ki zbirajo in obdelujejo podatke, pridobljene preko strojne opreme. Čeprav lahko programi delujejo neposredno z opremo, to ni vedno mogoče, zato se pojavi t.i. vmesnik (angl. middleware,) – program, ki nadzira enega ali več RFID čitalcev ter omogoča zajetje poodatkov, ki jih naprave preberejo, ter jih po sortiranju usmeri na drug sistem. Vmesnik je potreben, ker identificira od kod prihajajo podatki, ter jih spremeni v ustrezno obliko, da jih lahko ostali računalniški programi prepoznajo in vedo, kaj z njimi narediti. Običajno je vmesnik že vključen med programsko opremo za RFID konverzijo, se pa lahko zgodi, da se mora zaradi posebnih specifikacij opreme namestiti pozneje in od drugega proizvajalca. Vmesnik tako deluje na dveh ravneh:
• sortiranje podatkov (angl. Data volume) – lahko bi rekli, da je vmesnik v tem primeru prva obrambna vrsta v navalu podatkov. Vmesnik pri tem deluje kot filter, ki dobljene podatke razvršča, pregleda, izloči duplikatne ali napačne podatke in podobno. Večina nalepk hrani malo podatkov o stvari, na kateri so nalepljene ali kako drugače pritrjene. Če želimo dobiti dodatne podatke, moramo informacije ‘potegniti’ iz ločene podatkovne baze. Tukaj pa vskoči vmesnik, ki to stori, in grobe podatke spremeni v sistematično urejen sistem, ki ga razumeta tako računalnik kot posledično tudi uporabnik;
• upravljanje strojne opreme (angl. Device management) – ker je RFID vmesnik vezni člen med upravljanjem strojne opreme in njihovo konfiguracijo, je pomemben predvsem pri nadgradnji RFID opreme. Dober vmesnik je tako sposoben prepoznati in integrirati različne tipe strojne opreme z minimalno pomočjo uporabnika in tako poskrbeti, da sistem nemoteno deluje naprej .
Slika 11: RFID vmesnik
Vir:”RFID Guardian software”[erpsoftwarebusiness.com],b.d.
Se nadaljuje v: RFID in zdravje
Prejšnji članki:
