Radiolatarnie w technologii BLE- Przemysł 4.0.

Radiolatarnie w technologii BLE. Przyznam, że lubię je tak nazywać. Kojarzą mi się wtedy z morzem, kartografią i statkami, które szukają swego portu. Z angielskiego „iBeacon” wydaje się czymś bardzo skomplikowanym, a jest przecież zupełnie odwrotnie. To bardzo proste w budowie urządzenie mające jeden cel – jedno zadanie: Wysyłać sygnał. Skrót Bluetooth Low Energy (BLE), oparty na technologii Bluetooth o bardzo niskim poborze energii, które pozwala tym niewielkim urządzeniom wysyłać sygnał nawet kilka lat bez potrzeby wymiany baterii.

Radiolatarnie BLE

Istnieją już dziesiątki dostępnych modeli tych urządzeń na rynku. Jest w czym wybierać. Jednak do czego miałyby się nam przydać? Bez odpowiedniego oprogramowania, które wykorzystałoby możliwości tych radiolatarni trudno o zastosowanie dla nich. Producenci udostępniają jedynie aplikację, która pozwala modyfikować jego parametry. Dzięki temu możemy zaprogramować naszą małą latarnię czyli to jak głośno i jak często ma „krzyczeć”.

Wysyłany sygnał Bluetooth przez radiolatarnie zawiera w sobie bardzo niewielką ilość informacji. Zasadniczo rozgłasza jedynie swoją nazwę – to „kim” jest. Każdy iBeacon ma swój UUID czyli unikalny, numeryczny identyfikator. UUID zajmuje 16 bajtów reprezentując 32 znaki w systemie szesnastkowym. Dodatkową wartością, która jest rozgłaszana to Minor i Major, które są wartością liczbową w postaci 5 cyfr od 00000 do 65535.

Przykładowy zestaw informacji wysyłany przez radiolatarnie w technologii BLE:

  • UUID: 0112358D-1522-3759-90E9-1792623DB63D
  • Major: 35813
  • Minor: 14489

Format identyfikatora UUID posiada określoną budowę podzieloną na 5 sekcji. Kolejno w każdej znajduje się 8 potem 4, znów 4, znów 4 oraz 12 znaków. Zestaw tych trzech informacji (UUID + Major + Minor) nazywamy potocznie „ramką”. Ramka jest sygnałem rozgłaszanym w kółko przez radiolatarnię. Możemy zmienić ramkę z telefonu używając aplikacji do tego celu.

Mając do dyspozycji taki zestaw informacji jakimi dysponują radiolatarnie Bluetooth możemy się zastanowić do czego może się nam to przydać. Lubię zastosowania przydatne i praktyczne. Jak więc może nam się to przydać w środowisku pracy – na zakładzie przemysłowym?

Sygnał radiolatarni zawiera pakiet cennych informacji

Przykład 1:

CEL: Chcę dostać alarm w postaci powiadomienia i wibracji na opasce w przypadku gdy jadący wózek widłowy znajdzie się w odległości 20 metrów od mnie.

Rozwiązanie: Umieszczamy radiolatarnię na wszystkich wózkach widłowych w zakładzie. Instalujemy na telefonach służbowych aplikację oraz zakładamy opaskę wibracyjną sparowaną z telefonem.

W powyższym przykładzie jedynym elementem jaki należy wykonać to aplikacja mobilna, która wywoła powiadomienie na telefonie w chwili gdy „usłyszy” sygnał z radiolatarni umieszczonej na wózku widłowym. Odbierany sygnał z ramką, w telefonie, wiąże się z jeszcze jedną bardzo istotną wartością jaką jest moc sygnału – RSSI.

Podczas programowania aplikacji mamy do dyspozycji:

  • Stałą ramkę z informacją o UUID+Major+Minor.
  • Zmienny RSSI – moc odbieranego sygnału zawierającego powyższą ramkę.

To właśnie moc odbieranego sygnału będzie decydować o tym co dzieje się w aplikacji. Dzięki tej informacji jesteśmy w stanie określić odległość od obiektu. Ważną kwestią jest również odbicie sygnału oraz możliwe bariery, które wpływać będą na wartość odbieranej mocy sygnału. Należy zatem doświadczalnie określić właściwe wartości aby osiągnąć cel.

Bezpieczeństwo pracy w Nowym systemie alarmowania

Przykład 2:

CEL: Chcę dostać alarm w postaci powiadomienia i wibracji na opasce w przypadku gdy z miejsca pracy z ogniem oddalą się wszyscy pracownicy.

Rozwiązanie: Umieszczamy radiolatarnię w miejscu pracy w taki sposób, aby była związana z nim na stałe. Instalujemy na telefonach pracowników aplikację lub urządzenie aktywne, które w trybie ciągłym jest w stanie odbierać sygnał z radiolatarni i przekazywać je na serwer gdzie w razie powstania tej sytuacji wysłany będzie alarm.

Radiolatarnie stanowią stały nadzór miejsca pracy

Powyższe przykłady są jedną z funkcji rozbudowanego systemu InnerWeb®, który swoje działanie opiera na dużej sieci radiolatarni rozproszonych po całym zakładzie przemysłowym. Każda lokalizacja ma określone ryzyko związane z pracą w danym miejscu i jest punktem na wirtualnej mapie całego zakładu. Pracownicy i firmy zewnętrzne mogą dzięki temu otwierać e-pozwolenia na prace i prace szczególnie niebezpieczne. System zlicza czas pracy w danych lokalizacjach jak również określa położenie pracowników na terenie zakładu.

Jedna latarnia mówi niewiele. Sieć radiolatarni, podobnie jak gwieździste niebo, potrafi powiedzieć nam bardzo wiele, o tym gdzie się znajdujemy w danym miejscu i czasie.

Łącząc się z daną radiolatarnią przez aplikację możemy zmieniać poniższe parametry:

  • Moc wysyłanego sygnału w dBm (od 4dBm do -30dBm).
  • Częstotliwość (od 100 ms do 1s).
  • Dane identyfikacyjne (UUID, Major, Minor).

Zasięg radiolatarni w zależności od mocy sygnału

Moc wysyłanego sygnału określa też ilość potrzebnej energii do tego aby wysłać ramkę z danymi identyfikacyjnymi przez iBeacon. Szybkość zużycia baterii (dostępnej energii), jest zatem ściśle związane z tą konfiguracją.

Proste rozwiązanie jakim jest Latarnia Bluetooth posiada ogromny potencjał rozwoju w środowisku przemysłowym. Firma World Industry Programming oraz InnerWeb Sp. z o.o. stawia na rozwój tej technologii. Całkowicie odmieni ona obecną Kulturę Pracy w Przemyśle.

Zapraszam do obejrzenia nagrania, które tłumaczy czym są Radiolatarnie w technologii BLE:

Radiolatarnia BLE – Ciekawostki Ukryte w Oprogramowaniu InnerWeb