Las etiquetas RFID reutilizadas permiten la detección y el seguimiento sin batería

Los datos son poder. Según Dinesh Bharadia, profesor asociado de UC San Diego en el Departamento de Ingeniería y Ciencias de la Computación y en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática con un nombramiento afiliado en el Instituto Qualcomm (QI), "los datos serán el 'silicio' de la la próxima década".

Rápido desarrollo del Internet de las cosas Esto significa que los datos están más disponibles y disponibles que nunca. Sensores, dispositivos “inteligentes” y software conectan nuestro mundo con la nube, recopilan información y permiten nuevos tipos de intercambio y análisis de datos. Sin embargo, la mayoría de estos dispositivos funcionan con baterías y tienen dificultades para detectar cambios en tiempo real.

Ahora, las tornas están cambiando.

Se presentaron nuevas investigaciones y publicado En Actas de la 22ª Conferencia ACM sobre sistemas de sensores integrados en red Bharadia y el autor principal, Nagarjun Bhat, han demostrado que no sólo es posible la detección pasiva (o la detección sin estar conectado a una fuente de energía), sino que también se puede realizar a bajo costo y sin ningún equipo especial.

convertir objetos en herramientas

Un doctorado. Como estudiante de ingeniería eléctrica, la investigación de Bhatt se centra en formas de permitir la detección pasiva utilizando objetos simples y extendidos.

¿Su cosa favorita? Etiqueta de identificación por radiofrecuencia, también conocida como etiqueta RFID. Básicamente, estas etiquetas pequeñas y flexibles reciben y transmiten datos desde un chip a un lector RFID, que procesa la información y la envía a un programa informático para su interpretación. Por lo general, están integrados en productos como ropa o libros de biblioteca, o en tarjetas de pago de tarifas de transporte sin contacto para rastrear el inventario.

Aunque parecen muy técnicas (y por tanto caras), las etiquetas RFID se mueven entre Desde unos pocos centavos hasta unos pocos dólares por chip Basado en especificaciones. y, con hasta El 90% de los minoristas utilizan tecnología RFIDLos chips están muy extendidos y son de fácil acceso.

Bhat y Bharadia, que también son profesores del Centro de Comunicaciones Inalámbricas de UC San Diego, descubrieron que estos chips eran los principales candidatos para futuros experimentos.

"Nos preguntamos si podríamos reutilizar etiquetas RFID para detección y seguimiento sin batería", dijo Bhatt. Explicó que la mayoría de los enfoques existentes para la detección pasiva se basan en convertidores analógico-digitales, que miden estímulos, los registran como datos sin procesar y los convierten en valores digitales legibles por computadoras.

Pero este tipo de interfaces de sensores consumen mucha energía; Sin baterías adicionales, pueden durar unas horas. Los sistemas basados ​​en baterías también son voluminosos, costosos y difíciles de desarrollar de manera sostenible.

"Estábamos tratando de ver si podíamos usar chips para detectar estímulos directamente sin necesidad de convertidores", dijo. "Queríamos saber si nuestro entorno podría automatizarse de una manera sin batería, capaz de detectar parámetros como la temperatura y la humedad y conectarse al Internet de las cosas para enviar datos sin procesar al lector que todos puedan entender".

Datos en tiempo real a través de etiquetas RFID

Bhatt y Bharadia no son los primeros en intentar crear una interfaz inalámbrica pasiva. Otros investigadores han buscado sensores digitales de potencia ultrabaja que combinen un sensor, un convertidor y un microprocesador en un solo paquete. A pesar de un diseño eficiente, este tipo de dispositivos son costosos, voluminosos y carecen de la capacidad de detectar e informar estímulos en tiempo real. Envían datos al lector sólo cuando se solicita y requieren circuitos electrónicos complejos para su interfaz.

Un sensor de Bhat y Bharadia envía datos a la computadora.

"Si quisiera utilizar sensores digitales para una aplicación biomédica como monitorear la frecuencia cardíaca de un paciente, no podría acceder a esos datos durante 10 minutos", dijo Bhatt. "Es un problema".

La detección analógica (la categoría en la que caen los sensores de Bhatt y Bharadia) detecta directamente los estímulos ambientales. A diferencia de las interfaces digitales, las analógicas convierten los cambios de voltaje/corriente producidos por los sensores en parámetros de una señal inalámbrica.

Bhat dijo que aunque "hasta ahora se ha hecho un buen trabajo" en sistemas analógicos pasivos, la mayor parte de la investigación se basa en sensores personalizados que están construidos específicamente y sólo son adecuados para una aplicación particular. Estos sistemas son difíciles de generalizar, explicó, añadiendo que "hay que rediseñarlos para que estén disponibles comercialmente para todos los sensores del mercado".

Es por eso que eligieron etiquetas RFID como caballo de batalla de sus sensores pasivos: se comercializan, son baratas y requieren poco hardware personalizado para implementarlas o leerlas.

"Tomamos el concepto de detección analógica y lo convertimos en tiempo real", dijo Bhatt. "No necesita interfaces sofisticadas, lectores especiales o baterías para acceder a los datos; solo necesita algunas etiquetas RFID, antenas y lectores disponibles comercialmente".

futuro de la recopilación de datos

Los sensores RFID sin batería de Bhat permiten nuevos casos de uso, como una mejor gestión agrícola, métricas de rendimiento deportivo en tiempo real y detección de ocupación.

Actualmente, los sistemas de riego automatizados suelen depender de una pequeña cantidad de sensores grandes que cubren grandes áreas. Esto puede resultar rentable, aunque a expensas de la especificidad de los datos. Los rastreadores pasivos basados ​​en RFID pueden hacer ambas cosas. Al implementar sensores de humedad del suelo a gran escala alrededor de un campo, es posible utilizar algunos lectores RFID para medir de forma remota el contenido de humedad a un nivel más granular y ajustar la distribución del agua según las condiciones actuales.

Este tipo de datos instantáneos también pueden resultar valiosos para los deportistas. Por ejemplo, muchos atletas de UC San Diego realizan pruebas de placas de fuerza como parte de su entrenamiento, donde saltan sobre placas de fuerza que miden su fuerza, potencia y postura. Estas pruebas deben realizarse en un centro especializado y pueden resultar costosas. El artículo de Bhat describe cómo se pueden utilizar etiquetas de sensores RFID para realizar estas pruebas "internamente" incrustándolas en las suelas de los zapatos para medir la potencia de salto de un atleta.

O bien, se pueden instalar etiquetas RFID en los estacionamientos para medir la ocupación y rastrear dónde y cuántos espacios se están utilizando. Se puede agregar un chip al piso de cada espacio; Cuando un automóvil se acerca a esa ubicación y cubre el sensor sensible a la luz, la etiqueta reconoce que la ubicación está ocupada y puede enviar esa información a una ubicación central.

Sin embargo, al final del día, Bharadia y Bhatt ven usos más amplios para su trabajo.

“La IA está ahora en todas partes”, afirmó Bharadia. Dijo que la IA está impulsada por datos habilitados por sensores. “Estamos en la cúspide de una revolución en la que nuevos sensores recopilarán datos que impulsarán la próxima generación de IA. El uso de sensores sin batería nos permite recopilar mucha información a la que de otro modo sería difícil acceder; esos datos pueden potenciar la recopilación. , y esta innovación marca una dirección realmente importante para el futuro”.

Bhatt y Bharadia presentaron su investigación en la 22ª Conferencia ACM sobre sistemas de sensores integrados en red (Sensys 2024) en Hangzhou, China, el 5 de noviembre.