Dise

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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.

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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.