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Dise o e implementaci n de una soluci n tecnol gica usando etiquetas pasivas RFID para el control de robos de los motores fuera de borda de las embarcaciones ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Dise


1
Diseño e implementación de una solución
tecnológica usando etiquetas pasivas RFID para el
control de robos de los motores fuera de borda de
las embarcaciones menores pesqueras JORGE
LUIS HELGUERO CRUZFacultad de Ingeniería en
Electricidad y ComputaciónEscuela Superior
Politécnica del LitoralGuayaquil, Ecuador
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Contenido
  • Introducción
  • Descripción del Problema
  • Tecnología RFID
  • Diseño de la Solución
  • Pruebas y Análisis de los Resultados
  • Conclusiones y Recomendaciones

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Introducción
  • El presente trabajo expone una aplicación
    distinta de la tecnología RFID enfocado en el
    control de robos de motores fuera de borda.
  • Primero se realiza un análisis de los problemas
    en el control de este tipo de problemas. Luego se
    analiza la tecnología RFID con sus conceptos
    básicos. A continuación se realizan las pruebas
    necesarias para analizar el desempeño de la
    solución. Conjuntamente se realiza un análisis
    teórico de los niveles de potencia.

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Descripción del Problema
  • Uno de los problemas que la Armada del Ecuador
    tiene, a través de la DIRNEA (Dirección Nacional
    de Espacios Acuáticos) es la incidencia de los
    robos de motores fuera de borda.
  • Los dos problemas principales son
  • Aproximadamente 20 motores fuera de borda son
    robados al mes.
  • Todas las inspecciones in-situ son hechas
    visualmente.

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Tecnología RFID
  • RFID hace referencia a un tipo de tecnología de
    intercambio inalámbrico de datos.
  • Un sistema RFID se compone básicamente de
  • Etiquetas RFID
  • Lectores RFID
  • Antenas para los lectores RFID

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Tecnología RFID
  • Las etiquetas RFID (comúnmente llamadas tags) son
    los dispositivos que se adhieren a los objetos a
    los cuales se les quiere dar seguimientos. Las
    etiquetas RFID transfieren datos al lector usando
    ondas de radio.

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Tecnología RFID
  • Un lector RFID es un dispositivo que puede leer
    datos almacenados en las etiquetas RFID y también
    escribirlos.
  • Básicamente existen dos tipos de lectores RFID,
    los lectores fijos y los lectores móviles.
  • Según esto las etiquetas RFID se clasifican en
  • Etiquetas Activas
  • Etiquetas Pasivas
  • Etiquetas Semi-Pasivas

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Tecnología RFID
  • La Organización Internacional de Estándares (ISO)
    y EPCglobal Inc. son dos de las organizaciones de
    normas más importantes en RFID.

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Diseño de la solución
  • El diseño de la solución está enfocado en el uso
    de equipos RFID que trabajan dentro de la banda
    de las frecuencias ultra altas (UHF) en el
    espectro radio eléctrico mediante el uso de
    lectores fijos, móviles y etiquetas que trabajan
    en dichas frecuencias.
  • El lector fijo usado para la lectura de etiquetas
    pasivas RFID en la banda de UHF es el INfinity
    510.

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Diseño de la solución
  • El lector RFS-2001 es un lector portátil RFID que
    trabaja en el banda 865-956 MHz de UHF.
  • La operación del sistema consiste en la
    descripción de la ubicación de los lectores RFID
    dentro de las embarcaciones guardacostas, ya sea
    para el lector portátil como para el lector fijo.

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Diseño de la solución
  • Dentro de las embarcaciones que forman parte del
    cuerpo de guardacostas de la DIRNEA tenemos las
    del tipo ALBATROS, UTB, PGM y PGO.
  • El lector portátil RFID será empleado por las
    embarcaciones de tipo ALBATROS.

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Diseño de la solución
  • La siguiente condición a considerar es el patrón
    de radiación basado en el ángulo (3 dB beamwidth)
    Azimuth y de Elevación de las antenas (12 dBi) a
    ser usadas como parte del sistema solución.

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Diseño de la solución
  • Vista lateral de la ubicación de la antena lineal
    de 12 dBi.

14
Diseño de la solución
  • Vista superior de la antena circular de 12 dBi
    ubicada en la embarcación tipo PGM

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Diseño de la solución
  • Debido a la gran variedad de diseño de motores
    fuera de borda, el análisis de la ubicación de
    las etiquetas RFID se centra en las dos partes
    más comunes el block y el cobertor.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • Dos tipos de pruebas fueron llevadas a cabo
  • Ruido proveniente de un motor fuera de borda
  • RSSI (Received Signal Strength Indicator)
  • Dentro de las pruebas del ruido proveniente de un
    motor fuera de borda tenemos pruebas de
    laboratorio y de campo. Dentro de las pruebas de
    laboratorio el rango de análisis fue
  • 900 to 928 MHz.
  • 890 MHz to 994.63 MHz.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • Para las pruebas de laboratorio se usó un motor
    fuera de borda MERCURY de 40 HP y el analizador
    de espectros SMR-3000 a una distancia de 25 cm.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • Los resultados muestran que el ruido es aleatorio
    tanto en amplitud como en frecuencia.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • El rango de frecuencia fue modificado a 890 MHz -
    994.63 MHz para poder verificar si el ruido está
    también presente fuera del rango de la frecuencia
    de trabajo de una etiqueta pasiva UHF.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • El mismo análisis fue hecho para las pruebas de
    campo. El ruido también se comportó de manera
    aleatoria.
  • La RSSI fue usada para determinar las pérdidas
    de potencia en el instante que una etiqueta
    pasiva RFID es adherida a un motor fuera de
    borda
  • Apagado
  • Encendido
  • Encendido y en movimiento
  • Cuando 34 bytes fueron almacenados en el banco de
    memoria User Data de la etiqueta

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • En este caso se analizan 3 tipos de etiquetas
    pasivas RFID

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • El equipo requerido para esta prueba fue
  • Lector fijo Infinity 510 (33 dBm de potencia de
    salida entre 902.3 912.1 MHz).
  • Antena de 12 dBi con polarización circular 3 dB
    beamwidth 43o horizontal/38º vertical.
  • Antena de 12 dBi con polarización lineal 3 dB
    beamwidth 65o horizontal/30º vertical.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • La ubicación de las etiquetas fue
  • Gen 2 Surface Independent Epoxy tag and an
    outboard motor of 150 HP
  • Alien H3 Metal Mount Brick and an outboard motor
    of 75 HP

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • El análisis de los enlaces lector-etiqueta y
    etiqueta-lector permiten estimar la potencia
    recibida

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • Para calcular el Radar Cross Section se asume que
    hay máxima transferencia de potencia
  • La siguiente tabla resume los cálculos de
    potencia bajo las regulaciones de la FCC y cuando
    éstas son excedidas.

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Pruebas y Análisis de Resultados
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Pruebas y Análisis de Resultados
  • La RSSI depende de la distancia y de la ubicación
    de la etiqueta en el motor.
  • La RSSI depende de la etiqueta usada, aunque los
    tres etiquetas hayan recibido la misma potencia.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • Es necesario enfatizar que en la mayoría de los
    casos no se recibió potencia cuando el motor
    corría a 20 km/h y la etiqueta fue adherida a
    superficie metálica.

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Pruebas y Análisis de Resultados
  • Hay pérdidas de potencia cuando 34 bytes son
    guardados en el banco de memoria User Data.

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Conclusiones y Recomendaciones
  • El uso de un lector portátil debe ser para
    embarcaciones de pequeño tamaño.
  • En cuanto al lector fijo, éste debe ser usado en
    embarcaciones de mayor tamaño. Las antenas de
    este lector deben ser ubicadas en las bandas de
    cada embarcación.
  • El uso de una antena con polarización lineal
    conlleva a que la zona de cobertura sea menor,
    por lo que se recomienda el uso de dos antenas en
    cada banda de la embarcación que portará el
    lector fijo.
  • Una etiqueta pasiva RFID que trabaja en la banda
    de UHF puede ser leída al encontrarse en
    ambientes marinos

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Conclusiones y Recomendaciones
  • El diseño del motor y de la etiqueta RFID influye
    en las mediciones y en el rango de lectura que
    pueda tener una etiqueta ya sea si se usa un
    lector fijo o un lector portátil.
  • Las lecturas son posibles para distancias aún
    mayores a la establecida inicialmente por la
    DIRNEA (5 metros).
  • La tecnología RFID está en constante avance y
    desarrollo, por lo que como trabajo a futuro se
    recomienda el uso de etiquetas pasivas con un
    diseño apropiado y un rango mucho mayor a los
    empleados en el presente trabajo.
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