Integration of Radio Frequency Identification and Wireless Sensor Networks

Abstract

ABSTRACT: Radio frequency identification (RFID) system is used for detecting and identifying the tagged objects by electromagnetic signals. The main components of RFID are tag (transponder), reader (transceiver) and a host computer. RFID can be implemented in wide applications such as supply chain, car access, animal tracking and smart cards. Wireless sensor network (WSN), which consists of a huge numbers of nodes, can monitor the condition of the environment including pressure, humidity, and temperature. The data are transferred via nodes to a certain location. Some applications of WSNs are in monitoring of earth, supply chain, agriculture, structural health monitoring and localization. Integration of RFID and WSN provides a new feature and improves their functionalities. In RFID systems each tag can only communicate with a reader but integrating RFID tags with nodes, communication of the RFID tags with each other is possible and by integrating readers with nodes, readers can communicate with each other, too. The integration of RFID and WSN in supply chain provides system intelligence. In such a case, tag is embedded in objects and reader is integrated with nodes. Therefore, identification and detection of tagged items is provided by using RFID and monitoring of environment can be obtained by using WSN. To conclude, the present case study is simulated in Petri Net Toolbox in MATLAB environment. It represented the negotiation of smart devices spontaneously in managing variety of instructions in order to enhance system performance such as productivity and efficiency. Moreover, the impact of smart nodes has been integrated for managing different automated guided vehicle (AGVs) to load or unload products to the relevant destinations. In other words, smart nodes satisfied the utilization rates related to different devices. Keywords: Radio frequency identification, wireless sensor network, integration of RFID and WSN, supply chain management, Petri net.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ÖZ: Radyo Frekans Tanımlama (Radio Frequency Identification, RFID) Sistemi, elektromanyetik sinyaller ile etiketlenen objelerin belirlenmesi ve tanımlanması için kullanılmaktadır. RFID sisteminin ana bileşenleri, etiket (transponder), okuyucu (alıcı) ve bir host bilgisayardan oluşmaktadır. RFID sistemi, tedarik zinciri, araç erişimi, hayvan izleme ve akıllı kartlar gibi birçok uygulama alanında kullanılabilmektedir. Çok sayıdaki düğümlerden oluşan Kablosuz Sensör Ağları (Wireless Sensor Netwroks, WSN), basınç, nem oranı ve sıcaklık olmak üzere çevre koşullarını izleme uygulamalarında kullanılabilmektedir. Elde edilen bilgiler sensör düğümleri tarafından belli bir noktaya transfer edilmektedir. Kablosuz sensör ağları, dünya izleme sistemleri, tedarik zincirleri, tarım, yapısal sağlık izleme ve lokalizasyon sistemleri gibi alanlarda kullanılmaktadır. RFID ile kablosuz sensör ağlarının entegrasyonu yeni bir geleceğe kapı açmakta ve bu sistemlerin işlevselliklerini iyileştirmektedir. RFID sistemlerinde her bir etiket yalnızca bir okuyucu ile iletişim kurabilmekte iken, RFID etiketleri ile kablosuz sensör düğümlerinin birleştirilmesi RFID etiketlerinin birbirleri ile iletişim kurmalarına olanak sağlamakta ve okuyucular ile etiketlerin birleşimi sonucunda ise okuyucular da birbirleri ile iletişim kurma özelliğine sahip olacaklardır. RFID ile kablosuz sensör ağlarının tedarik zincirlerinde birleşmesi ise sistemin akıllı sistem kimliğine sahip olmasını sağlamaktadır. Böyle bir durumda etiketler objelere yerleştirilmekte ve okuyucular ise düğümlere entegre edilmektedir. Dolaysıyla etiketlenen faktörler RFID yardımı ile belirlenip tanımlanacak ve çevresel koşullar kablosuz sensör ağlarından yararlanılarak izlenecektir. Bu çalışmanın simülasyonu MATLAB, Petri Net Toolbox yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmada sistem performansının arttırılması amacıyla akıllı cihazların çok çeşitli talimatların yönetimindeki otomatik iletişimi temsil edilmiştir. RFID ile kablosuz sensör ağları entegre edilerek iki yapısal sağlık izleme yöntemi tanımlanmıştır. İlk yöntem olan sensör ile pasif-etiket entegrasyonu bina yapılarının izlenmesi için kullanılmıştır. İkinci yöntem olan etiket ile düğüm entegrasyonu ise köprülerde yapısal sağlık izleme uygulaması için kullanılmıştır.

Anahtar Kelimeler : Radyo Frekans Tanımlama, Kablosuz Sensör Ağları, RFID ile Kablosuz Sensör Ağlarının Entegrasyonu, Tedarik Zinciri Yönetimi, Petri Net.