Mejoras en la integración de la RFID y las WSN para su aplicación en la trazabilidad de cargas especiales y la monitorización de recursos

Resumen

La Identificación por Radio Frecuencia (RFID) y las Redes de Sensores Inalámbricos (WSN) se han unido en los últimos años, debido a la similitud que existe entre las etiquetas activas de la primera y los nodos sensorizados de las segundas. La utilización conjuntan de ambas permite un acceso a la información de las características del entorno físico más rápido y eficiente. En esta Tesis Doctoral se hacen una serie de contribuciones a la utilización conjunta de las tecnologías RFID y WSN, explotando las ventajas que cada una ofrece y aquellas que nacen de su combinación. Para la realización de las pruebas y ensayos se han incluido una serie de casos de estudio sobre diferentes aplicaciones que van desde el seguimiento de productos especiales durante su fabricación y transporte a la monitorización de recursos físicos y de personas en ciertas condiciones de riesgo. Para la mayoría de compañías productoras la competitividad y eficiencia se han convertido en uno de los objetivos más importantes debido a la existencia de un número cada vez mayor de competidores que utilizan mejores tecnologías, y a las nuevas demandas de los clientes. El control distribuido y la monitorización de productos y actividades constituyen algunas de las nuevas técnicas que se están implantando con el objetivo de conseguir una mayor flexibilidad en la producción y poder manejar de este modo un mayor número de referencias de producto. Además, desde los productores a los clientes finales, todos demandan cada vez más el poder acceder a las características de los productos y controlar su calidad, desde que se recibe el material bruto en las fábricas hasta que el producto está acabado y llega al consumidor. Esta demanda se vuelve incluso más acuciante cuando se trata de la trazabilidad de cargas especiales. La mejora de los centros de distribución y logísticos pasa por la incorporación de nuevas tecnologías como la RFID y las WSN. El uso de estas tecnologías facilita el acceso a la información de los productos en tiempo real mientras estos se mueven entre las distintas fases de su fabricación y en la Cadena de Suministro. La idea parte de la conexión de los sistemas RFID con los sistemas de control distribuido, a los que además se han añadido las redes de sensores y otras tecnologías para permitir la localización global y el envío de datos global como son el GPS y el GPRS. Con las soluciones propuestas, las compañías podrán disfrutar de un acceso a la información eficaz. Por último, las empresas no solo amplían las oportunidades de negocio, sino que además pueden obtener nuevas ventajas y funcionalidades adicionales gracias a la utilización conjunta de las diferentes tecnologías propuestas. Por otro lado, para las empresas actuales la implementación de programas de gestión de recursos por computadora como los sistemas de Planificación de Recursos de Empresa (Enterprise Resource Planning, ERP) se ha convertido en algo imprescindible. Algunos de estos sistemas, como el conocido SAP, disfrutan de una gran popularidad avalada por el beneficio que supone su integración en casi cualquier tipo de compañía. Sin embargo, estos sistemas normalmente carecen de una estructura eficiente de acceso a la información procedente del entorno, es decir, no disponen de herramientas que les permitan recoger la condición física de los recursos y del entorno que los rodea. Sin embargo, esta información es muy importante para las organizaciones y puede ser relevante a la hora de definir los patrones de funcionamiento de los ERPs. Mediante la utilización de RFID, la recogida de datos de productos en tiempo real se realiza de forma eficaz. Del mismo modo se pueden utilizar los sistemas RFID para la recogida de datos de los recursos que intervienen en una empresa. En estos casos se suelen utilizar sistemas basados en protocolos RFID UHF y etiquetas activas y con sensores dependiendo de la aplicación. Aquí también las WSN tienen mucho que decir. Los dispositivos RFID se comunican formando redes, con diferentes tipos de nodos y utilizando los protocolos que usan las WSN. Se obtiene de este modo una mayor precisión y eficiencia gracias a los datos recogidos en tiempo real de la condición física y el entorno de los recursos. Por último, para las empresas que trabajan sobre entornos hostiles y de riesgo, el acceso a la localización y la monitorización física de las personas que se encuentran en dichos lugares, y que por tanto necesitan una especial atención es algo crucial. La recogida de esta información es tan importante para empresas de servicios, o para las de seguridad y salud, como lo es la posición y situación de los recursos y productos para las de manufactura. Asimismo, en el caso de los entornos sanitarios, el mantenimiento de la buena salud de un individuo depende de que este no deje de estar convenientemente atendido. Ya sea por una causa o por otra, la monitorización humana es un elemento crucial para poder observar y determinar los riesgos potenciales a los que una persona puede estar sometida. Los sistemas que se han venido utilizando en estos casos no permiten realmente una monitorización individual. Sin embargo, durante el desarrollo de esta tesis se da una vuelta de tuerca más al uso combinado de las WSN y la RFID. Aquí se hace una aportación basada en la mejora de la eficiencia en las comunicaciones y del consumo energético con el objetivo de conseguir sistemas móviles, ubicuos y de larga duración, para su utilización en entornos hostiles, y espacios abiertos o cerrados. Mediante los dispositivos desarrollados se puede conocer en tiempo real, y de forma energéticamente eficiente, la posición y el estado de una persona, así como analizar el riesgo potencial al que se expone en cada momento. Del mismo modo, en caso de emergencia, el sistema permite una mayor rapidez en la intervención, ya que por un lado, se sabe dónde y porqué se ha producido, y además, se conocen las condiciones físicas del individuo en ese momento. En la parte final de esta tesis se muestran los resultados obtenidos a partir de las pruebas realizadas sobre los sistemas desarrollados, que son una mejora significativa de los que se utilizan en la actualidad, con respecto a la eficiencia en las comunicaciones, el consumo energético, la vida útil, la fiabilidad, la versatilidad, etc.