Mérnöki tervezés PPKE-ITK. RFID azonosító rendszer architektúrájának kidolgozása. RFID architektúrához szoftvertervezés

RFID architektúrához szoftvertervezés PPKE-ITK Önálló laboratórium I.

Téma: RFID azonosító rendszer architektúrájának kialakítása (elsısorban egészségügyi rendszerek céljára)

Mérnöki tervezés PPKE-ITK

RFID azonosító rendszer architektúrájának kidolgozása (elsısorban egészségügyi rendszerek céljára)

RFID architektúrához szoftvertervezés

Készítette: Kardos András

Kardos_Andras_RFID_Mernoki Létrehozás dátuma: 2006.12.12.

Készítette: Kardos András -1-



Tartalomjegyzet: Általános bevezetı ................................................................................................................................ 3 Szabványok ........................................................................................................................................... 4 Az EPCglobal Network......................................................................................................................... 5 Az EPCglobal Network elemei......................................................................................................... 6 EPC – Electronic Product Code.................................................................................................... 6 ID System...................................................................................................................................... 6 EPC Middleware........................................................................................................................... 6 EPC Information Services............................................................................................................. 6 Szabványok ........................................................................................................................................... 7 RFID rendszerek besorolása frekvenciasáv szerint .......................................................................... 7 Tag-ek osztályozása .......................................................................................................................... 7 EPC – Electronic Product Code........................................................................................................ 8 ISO szabványok ................................................................................................................................ 9 EPCglobal szabványok ................................................................................................................... 11 CWL-1 Intelligens 125kHz RFID olvasó ........................................................................................... 12 Általános adatok: ............................................................................................................................ 12 Alapvetı mőszaki paraméterek....................................................................................................... 12 Kártya kódok................................................................................................................................... 13 EM H4109....................................................................................................................................... 13 A kommunikációs szoftver ................................................................................................................. 14 System.IO.Ports Namespace........................................................................................................... 14 Rendszer architektúra.......................................................................................................................... 14 Adatfolyam-diagram ........................................................................................................................... 14 Regisztráció..................................................................................................................................... 14 Helyfoglaló rendszer....................................................................................................................... 14 Vizitelés .......................................................................................................................................... 14 Gyógyszerezés ................................................................................................................................ 14 Use-case diagram ................................................................................................................................ 14 Regisztráció..................................................................................................................................... 14 Helyfoglalás .................................................................................................................................... 14 Vizitelés .......................................................................................................................................... 14 Gyógyszerezés ................................................................................................................................ 14 Szekvencia diagram ............................................................................................................................ 14 Regisztráció..................................................................................................................................... 14 Helyfoglaló rendszer....................................................................................................................... 14 Vizitelés .......................................................................................................................................... 14 Gyógyszerezés ................................................................................................................................ 14 ER diagram ......................................................................................................................................... 14 Egyedek és attribútumaik.................................................................................................................... 14 Beteg: .......................................................................................................................................... 14 Kórelızmények:.......................................................................................................................... 14 Vizsgálati eredmények:............................................................................................................... 14 Kórházi ágyak: ............................................................................................................................ 14 Gyógyszerek: .............................................................................................................................. 14 Tervek ................................................................................................................................................. 14 Források: ............................................................................................................................................. 14 Kardos_Andras_RFID_Mernoki Létrehozás dátuma: 2006.12.12.




Általános bevezetı Az RFID (Radio Frequency IDentification) Technológia alkalmazása gyorsan terjed az olyan – pl. egészségügyi – alkalmazásokban, ahol gyorsan, esetleg emberi beavatkozás nélkül, nagy biztonsággal kell embereket, vagy tárgyakat azonosítani. Ilyen például öntudatlan emberek, vagy csecsemık biztonságos azonosítása, kritikus gyógyszerek, illetve vérkészítmények felhasználásának követése. A cél •

az RFID technika és annak szabványainak megismerése, alkalmazása

•

a CWL-1 Intelligens 125kHz RFID olvasó és a számítógép közötti kommunikáció implementálása Microsoft .NET környezetben, C# nyelven

•

egy olyan szoftver architektúra tervezése és mintaszerő megvalósítása, amely alkalmas az RFID eszközök vezérlésére, kezelésére és nyilvántartási, ellenırzési feladatok végzésére.

Ez az RFID technológián alapuló azonosító rendszer egy fekvıbeteg-ellátást végzı egészségügyi intézmény számára készül. A cél egy olyan betegazonosító rendszer megtervezése és modellszerő kidolgozása, mely biztosítja egy egészségügyi intézményben a betegek azonosítását, illetve a velük kapcsolatos információk tárolását, felhasználását.





Szabványok Mi az a szabvány? : „A szabványok olyan dokumentumok, amelyek egy termékre, szolgáltatásra, vagy termelési folyamatra vonatkozóan, a szakmai közösség által elfogadott – technikai specifikációkat, – konzisztens, pontosan megfogalmazott szabályokat, eljárásokat, – definíciókat és útmutatásokat tartalmaznak, annak érdekében, hogy a termék vagy szolgáltatás céljának megfelelı legyen.”

Miért van szükség szabványokra? : • Növelik az ügyfelek bizalmát • Gyorsítja az RFID elfogadását • Megnyitja a piacot a gyártóknak • Elısegíti a globális versengést • Csökkenti a végfelhasználók költségeit • Elısegíti az alkalmazás-fejlesztést az együttmőködés révén • Fejlesztıi környezetet biztosít a kiegészítı termékeknek A szabványok fontosságát nem kell hangsúlyozni az RFID rendszerek esetében sem. Az elmúlt évtizedben készültek az RFID szabványok nagy része. Vannak elfogadott és kidolgozás alatt lévı szabványok • a tag-ek és az olvasók közötti kommunikáció protokolljára (air interface protocol) • az adattartalomra (adatformátum és adatszervezés) • a megfelelıségre vonatkozóan (hogyan kell tesztelni az eszközöket). Egy adott rendszer több rétegéhez is rendelkezésre állnak szabványok, ezeket értelemszerően a tervezés megfelelı fázisaiban kell figyelembe venni.

Technológiai szabványok

Termékek

Alkalmazásszabványok

Middlewareszabványok





Az EPCglobal Network Az EPCglobal fejlesztette ki ezt a hálózati infrastruktúrát, amivel biztosítani tudják az információ – cégek közötti – valós idejő megosztását. Segítségével a gyors, közvetlen, automatikus azonosítás során felgyülemlett adattömeg elérhetıvé válik az ellátási lánc minden résztvevıje számára. Ezáltal a termelés illetve a szállítás sokkal nyomon követhetıbbé válik, az érdekeltek nagyobb rálátással bírnak e folyamatokra. Egy példa: Tegyük fel, hogy „A” cég egy raklap gyümölcslét kíván szállítani. • Mikor a szállítmány kifut, a csomagokon és a raklapon lévı tag-eket a rendszer automatikusan leolvassa. • Ezután egy szoftver ugyancsak automatikusan tudatja „B” céggel, hogy a szállítmány elhagyta a raktárt. • „B” ezen sorozatszámokból, kódokból már felkeresheti az adatbázisában, hogy valójában milyen szállítmány mikor érkezik, vagyis felkészülhet annak fogadására. • Ha „B”-hez beérkezett a rakomány, az azon elhelyezett tag-eket ismét csak automatikusan leolvassák; • hogy aztán azonnal értesíthessék „A”-t, hogy a szállítmány megérkezett. Hatalmas lehetıségeket biztosít ez az átláthatóság, a folyamatok ilyen szintő kézben tartása. A vállalatok mindaddig csökkenthetik raktárkészleteiket, amíg biztosítani tudják, hogy termékeik a megfelelı idıben a megfelelı helyen legyenek. S mivel a tag-ek beolvasása teljesen automatikusan mőködtethetı (emberi munkaerı nélkül), a költségek illetve a hibák is drasztikusan csökkenthetık. A vállalatok manapság hónapokra elıre gyártanak, majd termékeiket piacra dobják, és remélik, hogy sikerül eladni ıket. Ha az igény nagyobb, mint amit az elırejelzésük szerint vártak, további bevételektıl esnek el. Ellenkezı esetben pedig kénytelenek alacsonyabb áron adni termékeiket, vagy – árutípusoktól függıen – ki is dobhatják azokat. Sokkal hatékonyabbá lehetne tenni a termelést, ha azt a valós idejő igényekhez igazítanák. RFIDtag-ek és olvasók alkalmazásával számon tartható, hogy mennyi terméket sikerült eladni a polcokról. Ha ez a mennyiség egy értéket meghalad, vagyis már csak kevés áru van a polcokon,a rendszer automatikusan jelzést küld a helyi raktárba, hogy töltsék fel a polcokat. Ha a helyi raktárakban is kevés tartalék van, az ott elhelyezett olvasók segítségével a rendszer jelzi a raktárépületnek, hogy küldjenek még termékeket. Ha a raktárépületnek is megcsappant a készlete, a gyártót értesíti, hogy gyártson, majd küldjön további készleteket; és így tovább az információ végighalad az egész folyamaton a gyártók beszállítóin keresztül. Ebbıl a példából is látszik, hogy e technológiával szinte teljesen automatizálható az ellátási lánc, megvalósítható a Just-in-time gyártás és forgalmazás. termék

termék

Helyi raktárak

Polcok

igény


termék

Raktárépületek igény

Gyártók

Gyártók szállítói

igény




Az EPCglobal Network elemei EPC – Electronic Product Code Az elektronikus termék kód egy abszolút egyedi sorozatszám, ami azonosítja a terméket az ellátási láncban. Ez alapján kereshetünk rá a termelıi illetve kereskedelmi folyamatokban.

ID System Az azonosító rendszerek EPC-tag-eket és EPC-olvasókat foglalnak magukba. Az EPC-tag-ek olyan RFID-eszközök, melyek alapvetıen egy mikrocsip-bıl és egy antennából állnak. Ezeken a tag-eken tárolják az elektronikus termék kódot, és általában a dobozokra, raklapokra és/vagy a termékekre helyezik fel ıket. A tag-ek és az olvasók rádióhullámokkal kommunikálnak egymással és az olvasók is ilyen módon továbbítják a megszerzett adatokat a lokális információs rendszernek az EPC Middleware-en keresztül.

EPC Middleware Ez a réteg kezeli a valós-idejő tag-olvasásokat és az ezzel érkezı információtömeget; tárolja, szőri, rendezi, illetve továbbítja a releváns adatokat a magasabb rétegő információs szolgáltatásoknak.

EPC Information Services Az EPC Információs Szolgáltatások teszik lehetıvé a felhasználók számára, hogy EPC-vel kapcsolatos adatokat küldhessenek, illetve fogadhassanak a kereskedelmi partnerek-nek/tıl az EPCglobal Network-ön keresztül. Ez a réteg csatol az EPC-adathoz plusz információt, például üzleti eseményeket.

Discovery Services Ez a réteg már szolgáltatások egész készletét jelenti, melyek lehetıvé teszik a felhasználó számára, hogy egy konkrét EPC-hez tartozó adatokat megtaláljanak a hálózaton keresztül, s ezekhez hozzá is férhessenek. Egy ilyen szolgáltatás például az Object Naming Service (ONS).

Olvasó

Termék Tag

Internal Systems


Middleware

EPCIS




Szabványok RFID rendszerek besorolása frekvenciasáv szerint Az ilyen technológiával felszerelt rendszereket be lehet sorolni az általuk használt frekvenciaintervallum szerint. Ez azért fontos, mert a különbözı frekvenciasávon kommunikáló rendszereknek ez a tulajdonsága kihatással van a hatótávolságra, illetve a lehetséges átviteli közegekre. Ezekre most bıvebben nem térnék ki; tehát csak felsorolás szintjén: • Low frequency < 135 kHz • Medium frequency 6,765 – 8,800 MHz • Medium frequency 13,56 MHz (széles körben elterjedt, szabvány is van rá) • Ultra High frequency 433 MHz – 928 MHz • Super High frequency2,400 GHz – 5,875 GHz

Tag-ek osztályozása Az Auto-ID Center tervei között eredetileg az szerepelt, hogy minden RFID tag-et ugyanazzal a protokollal lehessen olvasni. Az elsı generációs tag-ek fejlıdése során az egyes osztályok az évek folyamán változtak, az eredeti felosztás az alábbi táblázatban található: Típusok Generation 1 Class 0 Generation 1 Class 1 Generation 1 Class 2 Generation 1 Class 3 Generation 1 Class 4 Generation 1 Class 5

Tulajdonságok Passzív, csak olvasható tag, a sorozatszám már a mikrocsip gyártásakor belekerül. Passzív, csak olvasható tag „backscatter”, egyszer írható, nem felejtı memóriával Passzív, „backscatter” tag, maximum 65kB mérető írható-olvasható memóriával (tehát nem csak azonosító számot tárolhatunk vele) Félpasszív „backscatter” tag, maximum 65 kB mérető írhatóolvasható memóriával, elemmel felszerelt (beépített szenzorok) Aktív tag, beépített elemmel, képes folyamatosan sugározni az olvasó felé Aktív RFID tag, amely képes ugyanilyen kategóriájú tag-ekkel, illetve egyéb eszközökkel ténylegesen kommunikálni

A Class 0 tag-ekbe gyártás során „égetik bele” az azonosítót, míg a Class 1 tag-ek üresen kerülnek ki a gyártóktól, s a felhasználó írhatja rá a sorozatszámot. Ezek az osztályok eltérı protokollt használnak, ezért azok a felhasználók, akik mindkét típusú tag-et olvasni szeretnék, multiprotokoll olvasót kénytelenek alkalmazni. A Class 0 és Class 1 tag-eknek az inkompatibilitás mellett más fogyatékosságai is vannak. Egyik ilyen, hogy nem felelnek meg az ISO RFID szabványnak. Másik probléma, hogy nem terjedhet el az egész világon, ugyanis az UHF Class 0 tag-ek eltérı frekvencián küldik vissza a jeleket, mint ahogyan azt az olvasó küldi. Ez az eljárás pedig az Európai Unióban még nincs engedélyezve (jelenleg tárgyalások folynak az Uniós alkalmazásról). Kardos_Andras_RFID_Mernoki Létrehozás dátuma: 2006.12.12.




EPC – Electronic Product Code Az elektronikus termék kódok az alább definiált négy mezıt tartalmazzák: • Version Number – Ez határozza meg az EPC típusát, jelenleg négy ilyenrıl beszélhetünk; ezt a tagot header-nek is szokták nevezni. • Domain Manager Number – Gyakorlatilag a gyártó azonosítható vele. • Object Class – Ez egy terméktípus-azonosító, a vonalkód funkciójához hasonlítanám. • Serial Number – A tényleges azonosító, a sorozatszám.

2

Elsı bit-ek értéke 01

Domain Manager 21

Object Class 17

Serial Number 24

64

2

10

15

13

34

64

2

11

26

13

23

64

8

00

28

24

36

96

EPC-típus 64 bit Type I. 64 bit Type II. 64 bit Type III 96 bit vagy több

Header mérete

Szumma

A fenti táblázatból látszik, hogy milyen hatalmas mennyiségő terméket lehet ezzel a protokollal azonosítani. Ha a 96 bit-es EPC-t tekintjük, 268 millió gyártót tudunk vele identifikálni, gyártónként 16 millió osztályt, és osztályonként 68 milliárd produktumot. Ezekkel az elıírásokkal azonban nem kívánják korlátozni a további fejlesztéseket, újabb EPCstruktúrák illetve hozzájuk tartozó tag-ek tervezését. Jelenleg is folyamatban van egy 256 bites kód kidolgozása. Megemlítendı még, hogy az olvasó→tag irányú kommunikációt 16 bites CRC – hibajavító kódolás segíti, amelyhez a szükséges értékek a tag-ben tárolandók. Az algoritmus számolásához ki kell kötni, hogy a legnagyobb helyi értékkel bíró bit (Most Significant Bit - MSB) a header elsı bit-je, míg a legutolsó a sorban (Least Significant Bit - LSB) a sorozatszám utolsó bit-je. CRC-típus Hossz Polinom Alapérték Maradék ISO/IEC 3309 16 bit x16 + x12 + x5 + 1 = 0x8408 0xFFFF 0xF0B8

A szabványokban általában egy fával reprezentálják az EPC-t, ahol a MSB-et a fa gyökere, a LSB-eket pedig a levelek jelképezik. Ebbıl következik egy konkrét terméket egy útvonal határoz meg ezen a fán.





ISO szabványok ISO 14443 Az elsı ide kapcsolódó szabványt 1997-ben hagyta jóvá az ISO, melyet a MIKRON cég fejlesztett ki, és a Phillips használt 1996-ban. Ez volt a 14443A szabvány, ami a legszélesebb körben elterjedt „contactless” szabvány, fıleg a szállítást igénylı alkalmazások körében. Az itt leírt gyakorlati alkalmazások szerint az RFID rendszer olvasója bizonyos elıre definiált idıtartamokra beszüntette a hatáskörébe esı mezı – környezet sugárzását, pásztázását („100% mélységő moduláció”) Ezt követıen olyan cégek, mint például a SGS-Thomson vagy a Motorola nagyon hamar felismerték a problémát, mi szerint a fent említett moduláció nem alkalmas bizonyos mikroprocesszor chip-ek által végzett mőveletekre. Ezért egy új szabványt terjesztettek elı, amely „10% mélységő modulációt” ír elı, biztosítva ezzel a folytonosságot és a kompatibilitást a jelenlegi mikroprocesszor architektúrákkal. Ez volt az - ISO által 1998-ban elfogadott – 14443B szabvány. Széles körben alkalmazott az olvasógyártók körében és sok országban nemzeti szabvánnyá is vált. (pl.: Japán, Kína, USA) Az ISO/IEC 14443 szabvány fı jellemzıi: • Mőködési frekvencia: 13,56 MHz • Olvasási/írási távolság: 10 cm-ig • Sebesség: 106 Kbit/s, 212 Kbit/s, 424 Kbit/s, 848 Kbit/s • Tárolható adatmennyiség – Memória kapacitás: 64 byte – 64 Kbyte

ISO 15693 1998-ban a Philips és a Texas Instruments nyújtotta be az ISO 15693 standard-et, ami a nagyobb hatótávolságot igénylı alkalmazások („vicinity applications”) elıírásait hivatott közölni. A cél a sikeres kommunikáció biztosítása volt akár 50 – 70 cm-es távolságból is egyetlen „single-antenna” olvasóval. A fentiekben említett „elıdök” még csak 10 cm hatótávolságú kommunikációról írtak. Az Inside Contactless 1999-ben csatlakozott a Philips-hez és a Texas Instruments-hez, hogy promotálja ezt az új szabványt, amit végül az ISO el is fogadott 2000-ben. Elsısorban az „Access control” alkalmazásoknál használják az ilyen eszközöket. Egyetlen hátrányuk a viszonylag kis sebesség (26 kbit/s), ami a megnövekedett hatótávolságra vezethetı vissza. Az ISO/IEC 15693 szabvány fı jellemzıi: • Mőködési frekvencia: 13,56 MHz • Olvasási/írási távolság: 1 m-ig • Sebesség: 26 Kbit/s • Tárolható adatmennyiség – Memória kapacitás: 128 byte, 256 byte, 2 Kbyte





ISO 18000 Az ISO 18000-es szabványt eredetileg egyszerő elektronikus azonosító alkalmazásokhoz fejlesztették ki, ma már viszont több fejezet van ezen a standard-en belül is, amik a különbözı frekvenciákhoz elıírt air interface protocoll-t ismertetik. Szabvány ISO 18000-1 ISO 18000-2 ISO 18000-3 ISO 18000-4 ISO 18000-5 ISO 18000-6 ISO 18000-7

Jellemzı Az „air interface” általános paraméterei a globálisan elfogadott frekvenciákra vonatkozóan 135 kHz-re vonatkozó „air interface” 13,56 MHz-re vonatkozó „air interface” 2,45 GHz-re vonatkozó „air interface” 5,8 GHz-re vonatkozó „air interface” 860-930 MHz-re vonatkozó „air interface” 433,92 MHz-re vonatkozó „air interface”


Készítette: Kardos András - 10 -



EPCglobal szabványok Az EPCglobal négy technológiai szintő szabványt dolgozott ki: • • • •

UHF Class 0 Ez a szabvány a kommunikációs interfészt és protokollokat definiálja a 900 funkcionáló Class 0 kategoriájú rendszerekhez. UHF Class 1 Gen 1 Ez a szabvány a kommunikációs interfészt és protokollokat definiálja a 860-930 funkcionáló Class 1 kategoriájú rendszerekhez. HF Class 1 Ez a szabvány a kommunikációs interfészt és protokollokat definiálja a 13,56 funkcionáló Class 1 kategoriájú rendszerekhez. UHF Class 1 Gen 2 Ez a szabvány a kommunikációs interfészt és protokollokat definiálja a 860-960 funkcionáló Class 1 kategoriájú, második generációs rendszerekhez.

MHz-en

MHz-en

MHz-en

MHz-en

A fent említett leírások közül is fontos kiemelni az UHF Class 1 Gen 2 rendszerekre vonatkozót, mivel ez már ratifikált szabvány. Ennek a típusnak a kifejlesztése a felhasználói igények alapján történt. A korábbi változatokhoz képest megnövelték az adattároló kapacitást (min. 96 bit) úgy, hogy a transzponder mérete kisebb lett, mely az elıállítási költségeket is leszorítja. A Gen2 rendszerő adathordozók világszerte használhatóak, köszönhetıen annak, hogy különbözı frekvencián is mőködıképesek. Nagyobb olvasási sebességet és egyszerre akár 1600 transzponder leolvasását is lehetıvé teszik. Ezenkívül egy 32 bites „kill” parancs segítségével törölhetı az adattartalom, mely az adatvédelmi (kiskereskedelmi alkalmazásoknál) aggályokat hivatott elhárítani. Ezek az új típusú adathordozók azonban nem kompatibilisek egyik korábbi transzponder-típussal sem (class0,class1). Az erre az osztályra vonatkozó dokumentum egy „passzív rendszer” complience – követelményeit specifikálja, ezen belül is az ITF (Interrogator talks first) típusú, 860 – 960 Mhz-es frekvenciát használó RFID rendszerekét. Az olvasó egy - az RFID rendszer osztályozása szerint - meghatározott frekvenciatartományba esı rádiójel modulálásával küld információt a Tag-nek. A Tag ettıl a jeltıl kapja az információt és az energiát is. Passzív Tag révén az összes – mőködéséhez szükséges – energiáját az olvasó rádióhullámaiból nyeri. Az olvasó folyamatos hullám (CW) kibocsátásával fogadja az információt a Tag-tıl. A Tag erre antennájának reflexiós koefficiensének modulálásával válaszol, visszasugározva ezzel egy információfolyamot az olvasónak. Mindez azonban természetesen csak akkor történik meg, ha egy olvasó erre megkérte az adott Tag-et. → ez az ITF típus sajátossága. (Interrogator Talks First) Az olvasóknak és a Tag-eknek nem kell együtt „beszélniük”, elég ha kommunikációjuk „csak” halfduplex (mint pl.: a Walkie-Talie-knál), ami azt jelenti, hogy amíg az olvasó „beszél”, addig a „Tag” hallgat, és fordítva. Az EPCglobal által kiadott szabványok részletesen foglalkoznak a tag-ek és olvasók közti jel szintő kommunikációval is. Kardos_Andras_RFID_Mernoki Létrehozás dátuma: 2006.12.12.




CWL-1 Intelligens 125kHz RFID olvasó Célunk egy olyan egyszerő, nem feltétlenül nagy hatótávolságú – és ennél fogva olcsó – RFID rendszer (olvasó és tag) beszerzése volt, melynek segítségével hatékonyan tesztelhetjük a számítógéppel kiépített kommunikációt. Ennek megfelelıen a ChipCad Elektronikai Disztribúció Kft-tıl sikerült beszereznünk a CWL-1 Intelligens 125kHz RFID olvasót, melynek paraméterei alább olvashatók.

Általános adatok: • Intelligens olvasó, passzív RFID eszközökhöz • 125kHz ASK moduláció • HCS410, MCRF200, és EM H4109 támogatás • RS232 kimenet (soros port) • LED kimenet • Kétirányú RF kommunikáció (HCS410) • Konfigurálási lehetıség • Kevés külsı alkatrész • Kis méret

Alapvetı mőszaki paraméterek • Táplálás: 5V DC • Kommunikáció: RS232 (5V TTL) 2400,baud,8,n,1 • Kommunikáció PIC: (SPBRG = 0x103; BRGH=1) • Fogyasztás max. 250mA • Olvasási távolság: ~0-10 cm • RF rezgıkör: 125kHz, 50Vpp max. • Üzemi hımérséklet tartomány: -40°C ~ +70°C • Külméret: 30.5×20×6 mm

A CWL-1 gyors és egyszerő megoldás rádiófrekvenciás azonosító rendszerek építésekor. A CWL-1 gyári konfiguráció szerint folyamatos olvasásra van beállítva. Amikor egy kártyát érzékel, azonosítja, és a sorozatszámát elküldi. A fix kódos kártyák használata azonnal elkezdhetı, minden különösebb beállítás nélkül. Az ugrókód jellegő (HCS410) alapú proximity eszközök esetében szükséges a gyártó kód beállítása. A CWL-1 modul önmőködıen elvégzi az IFF algoritmust, amennyiben HCS410 alapú, nagy megbízhatóságú TAG-et helyezünk az RF térbe. A felhasználó minden esetben magas szintő információt kap a kártya típusáról, az azonosítás sikerességérıl (HCS410 esetén) és a TAG azonosító sorozatszámáról.





Kártya kódok A CWL-1 által, aktív üzemmódban érzékelt azonosítók sorozatszámát és típusazonosítóját, a beolvasást követıen RS232 formátumban továbbítja. Az üzenetek hossza kártya típustól függıen 6÷18+1 byte hosszú lehet. Minden üzenet elsı karaktere „U” mely az AutoBaud-ot segíti elı. (Az AutoBaud funckió lehetıvé teszi, hogy a CWL-1 modult pontatlan RC oszcillátorral mőködı mikrovezérlıkhöz is alkalmazzuk.) Az üzenet kettes komplemens ellenırzı összeggel zárul, mely az AutoBaud karakter értékét (0x55) nem tartalmazza. A HCS410 azonosítók kivételével a CWL-1 intelligens RFID modul gyári beállításokkal, kész azonnal olvasni a TAG-eket, minden külön konfigurálás nélkül. A HCS410 esetében a TAG-ek sorozatszámának kiolvasása lehetséges, de az IFF algoritmus fontos paramétere a gyártókód, melyet célszerő beállítani. A CWL-1 öt kártyakódot küldhet el: • „H” - HCS410, sikeres IFF azonosítással • „X” - HCS410, sikertelen IFF azonosítás • „Y” - HCS410, szőrı feltétellel • „M” - EM H4109 azonosító • „R” - MCRF200-123H helyes CS szó esetén

EM H4109 Az EM microMarine alapú azonosítók sokkal egyszerőbb mőködésőek. Az azonosító TAG az olvasó terébe kerülve kisugározza az egyedi azonosító számát. A CWL-1, sikeres vétel esetén a „<55> M <[sorozatszám]> <[CheckSum]>” karakterláncot bocsátja ki. A sorozatszám az ellenzı paritásbitek nélkül, a kártyára nyomtatott formátumhoz hasonlóan értelmezendı, hossza 5 byte.

Ahogy az a leírásokból is látszik, az olvasó mőködéséhez állandó tápra van szükség, illetve az olvasási távolság sem túl magas, de ahogy már említettem, tesztelés céljára megfeleltek ezek a tulajdonságok.





A kommunikációs szoftver Az RFID olvasóhoz illeszkedı alkalmazások fejlesztése elıtt biztosítani kell egy alacsonyabb rétegő szoftverrel a közvetlen kommunikációt az eszköz és a számítógép között. A szoftvernek képesnek kell lennie az olvasó által érzékelt tag azonosítóját • beolvasni, • tárolni azt, • illetve igény szerint továbbítani magasabb szintő alkalmazásoknak. Ahogy azt már az olvasó leírásában láthattuk, a kommunikáció RS-232 szabvány szerint zajlik az eszköz és a komputer között, tehát soros porton.

System.IO.Ports Namespace Az általunk használt Microsoft .NET fejlesztıi környezet legújabb verziója, a Microsoft Visual Studio 2005-be integrált Microsoft .NET Framework Version 2.0 támogatja a soros portos kommunikáció vezérlését. Ezen belül is a System.IO.Ports namespace tartalmazza azokat az osztályokat, amelyekkel vezérelni tudjuk a soros port(ok)at. Számunkra a • SerialPort osztálynak és a • SerialDataReceivedEvent eseménynek volt különös jelentısége. Míg elıbbivel tudjuk megnyitni az érintett portot - beállítva a megfelelı paramétereket (pl.: port neve, átviteli sebesség, paritásbitek, adatbitek száma, stopbitek), és engedélyezni az adatfogadást, addig az utóbbival tudjuk eseményvezéreltté tenni a rendszert. Az erre az eseményre feliratkozott függvényekkel tudjuk olvasni a porton érkezı információt, esetünkben az RFID tag azonosítóját. A program implementációja C# nyelven történt. A szoftverhez készült egy kisebb grafikus felület – mely mindösszesen egy szövegdobozt és egy nyomógombot tartalmaz –, hogy az azonosító szám beolvasása jól látható legyen, de nyílván a késıbbi alkalmazástól függıen ez a rész már nem feltétlenül lesz szükséges.

A fentiekben ismertetett RFID technológia és szabványok az egészségügyben számtalan helyen alkalmazhatók, az alábbiakban a feladatul kitőzött betegazonosító rendszer terveit szemléltetném.





Interjú, Követelmények A SOTE II.sz. Belgyógyászati Klinika egy munkatársával készítettem egy rövid interjút a technológia lehetséges alkalmazásairól. A beszélgetés során elhangzott, hogy a betegazonosítás szinte mindenhol a hagyományos módon – TAJ számmal – történik a betegfelvételtıl kezdve a vizsgálatok elvégzéséig. Számítógépes rendszer segíti ma már a betegregisztrációt épp úgy, mint a diagnózis betáplálását vagy a vizsgálatok elrendelését és azok eredményeinek tovább küldését. Ezekben a szituációkban nem tőnt feltétlenül szükségesnek a rádiófrekvenciás technológia bevezetése, hisz általában a páciensek saját orvosukhoz kerülnek, ami legtöbbször személyes ismeretséget is jelent. Mégis elıfordulhatnak olyan beteg-orvos találkozások, amikor ez az ismeretség nem áll fenn, és/vagy a beteg öntudatlan állapotából kifolyólag képtelen azonosítani magát. Ezen szituációk leggyakoribb színhelye az Ügyelet. Itt valóban szükség lenne egy olyan technológiára, amivel a regisztrációtól kezdve a kezelésen át, egészen az elbocsátásig azonosítható lenne a beteg. Erre a problémára adna hatékony megoldást az RFID azonosítás.

A vizsgálati- és kezelési folyamat több állomásánál megkönnyítené a munkát ez az azonosítási technológia. •

Elsıként természetesen a regisztrációnál, amikor beérkezik a beteg az érintett egészségügyi intézménybe. Ilyenkor kapja meg a páciens az RFID karszalagját, mellyel végig az intézményben töltött idı alatt beazonosítható marad.

•

A következı lépés – ha ezt a páciens állapota szükségessé teszi – a kórházi ágyfoglalás. Az elhelyezést megkönnyíthetik a kórházi szobákban elhelyezett olvasók, melyek az aktuális terheltséget a RFID karszalagok alapján reprezentálni képesek. Azonban költségmentesebb megoldásnak bizonyulna, ha csak egyszerően összerendelnénk a páciens RFID azonosítóját az ágy számával, s így az adatbázisból már könnyen lekérdezhetı, hogy egy adott szobában mennyi beteg fekszik.

•

A helyfoglalást követıen az adott beteg RFID azonosító száma és a neki rendelt ágy sorszáma összerendelésre kerül, mely lehetıvé teheti ezután az ágytartozékok azonnali biztosítását.

•

Az orvos a vizitek során is ezzel az azonosítóval tudja azonosítani a pácienst, illetve ez alapján tudja elrendelni a szükséges kezeléseket, vizsgálatokat, gyógyszerezéseket.

•

A nıvérek számára is nagy segítséget nyújtana, ha ugyanezen rendszerbıl kapnák a gyógyszerezésre vonatkozó információkat. (melyik ágyhoz, mibıl mekkora adagot kell kivinni stb.)





Rendszer architektúra

Az architektúrát a követelményeknek megfelelıen az alábbi komponensek alkotják: • Regisztráció • Helyfoglaló rendszer • Vizitelés • Gyógyszerezés • Központi adatbázis





Adatfolyam-diagram Regisztráció

Helyfoglaló rendszer





Vizitelés

Gyógyszerezés





Use-case diagram Regisztráció

A pácienst érkezésekor mindenek elıtt regisztrálni kell a rendszerben. Ez egy TAJ számon alapuló ellenırzéssel kezdıdik, ami alapján megállapítható, hogy a beteg elızıleg már járt-e az intézményben. Ha már igen, lehetıség adódik a személyes adatok felülvizsgálatára, illetve módosítására, ha még nem, egy teljesen új rekord készül neki a központi adatbázisban. Az adatbevitel mindkét opcióját az egyéni azonosítást biztosító RFID karszalag nyomtatása, és a betegnek történı átnyújtása követi.

Helyfoglalás

Ha az ügyeletes orvos a vizsgálat után úgy ítéli meg, hogy az illetı betegnek be kell feküdni az egészségügyi intézménybe, akkor egy ágyfoglaló procedúrával egészül ki a regisztrációs folyamat. Egy az adatbázisból történı lekérdezést követıen feltáruló szabad ágyakból lehet kiválasztani azt az egyet, ahova aztán majd a pácienst elhelyezik. A helyfoglalást követıen a beteg rekordja módosításra kerül, hisz belekerül ágyának sorszáma is, mely a késıbbiekben a nıvérek munkáját segíti nagyban. Kardos_Andras_RFID_Mernoki Létrehozás dátuma: 2006.12.12.




Vizitelés

A beteg az egészségügyi intézménybe történı elhelyezése után leggyakrabban a vizitek során találkozik az orvossal. Ezek a „találkozások” is egy azonosítási eljárással indulnak, mely az RFID technológiának köszönhetıen gyors és hatékony segítséget nyújt a vizitelı doktornak. Az azonosítás ugyanis közvetlen hozzáférést biztosít az orvosnak a beteg kórelızményeihez, illetve elızetes vizsgálati eredményeihez, ami alapján aztán képes lesz megállapítani a diagnózist, és elrendelni az esetleges további vizsgálatokat, gyógyszerezéseket.





Gyógyszerezés

A gyógyszerek betegekhez történı kivitele a nıvérek munkakörébe tartozik. Ez a folyamat is egy adatbázis-lekérdezéssel kezdıdik, mely után a nıvér már tudja, hogy melyik szobába melyik ágyban fekvı beteghez, milyen gyógyszerbıl mennyit kell kivinni.





Szekvencia diagram

Regisztráció


Helyfoglaló rendszer




Vizitelés





Gyógyszerezés





ER diagram

Egyedek és attribútumaik Beteg:

Kórelızmények:





Vizsgálati eredmények:

Kórházi ágyak:

Gyógyszerek:

Tervek Kitőzött célom, hogy a következı félévben a fent ismertetett tervek alapján a Microsoft. NET környezetben, C# nyelven implementáljam ezt az egészségügyi azonosító rendszert, kiegészítve egy – a jelenleginél – modernebb RFID olvasó rendszerrel, mely sokkal gyorsabbá és hatékonyabbá teheti a fejlesztés folyamatát.





Források:

http://www.rfidjournal.com http://www.rfid-handbook.de http://www.insidecontactless.com http://www.bcs.hu http://www.rf-id.lap.hu http://www.ean-int.org http://www.ean.hu http://www.iso.org http://www.hightechaid.com http://www.idtechex.com/ http://www.epcglobalinc.org http://epcglobalus.gs1us.org http://www.sun.com/software/solutions/rfid http://www.intermec.com http://www.rfidnews.com http://www.rfidnews.org http://www.vonalkod.hu/rfid/altalanos_informaciok http://www.cp.hu/cp/gyakorlat/windows/vonalkod http://www.terminal.hu http://www.rfidproductnews.com http://www.rmoroz.com http://www.softmatch.com http://www.uc-council.org http://www.cobrasystems.com



Mérnöki tervezés PPKE-ITK. RFID azonosító rendszer architektúrájának kidolgozása. RFID architektúrához szoftvertervezés

Recommend Documents