Real-time Location Systems (RTLS). RFID vs BLE vs UWB Tags

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RTLS are used to automatically identify and track the location of objects or people in real time, usually within a building or a delimited area. The fixed reference points receive wireless signals from RTLS tags to determine their location.

 

Examples of real-time locating systems are:

  • Tracking automobiles through an assembly line
  • Locating pallets of merchandise in a warehouse
  • Identification of people for security and safety reasons
  • Finding medical equipment in a hospital

 

The physical layer of RTLS technology is usually some form of radio frequency (RF) communication, like BLE (Bluetooth 4.0), UWB (Ultra Wide Band ) or propietary systems, etc. Tags and fixed reference points can be transmitters, receivers, or both, resulting in numerous possible technology combinations.

 

RTLS are a form of local positioning system, and do not usually refer to GPS, mobile phone tracking. Location information usually does not include speed, direction, or spatial orientation. Instead they are very cost effective, need minimal batteries, work indoor and outdoor, do not need a mobile telecom operator and use open protocols.

 

Technologies in Real-Time Location Systems RTLS

 

There is a wide variety of technologies on which RTLS can be based:

 

    • Infrared (IR). They require a clear line of sight for labels and sensors to communicate, so if a board is covered by a blanket or flips, the system may not work properly.
    • Ultrasound. Ultrasound, as a communications protocol, is slower (with longer wavelengths) than the infrared, so it generally can not match the performance of other technologies
    • Wi-Fi. Although Wi-Fi infrastructure is often preexisting in the performance environment, accuracy is limited to up to 9 meters, which makes its value as a tool for locating the location is uncertain.
    • RFID. There are two types of RFID technologies to consider, active and passive. Passive RFID technology works only in the proximity of specialized RFID readers, providing a ‘point-in-time’ location. As an example, let’s think of a fashion store where the reader sends a radio signal to a labeled item of clothing and an alarm is triggered only when the label is detected very close to the designated control point. With active RFID, it has tags that send the signal to a reader every few seconds (similar to a cell phone and a tower) and triangulation software or other methods are used to calculate the position of the marked object.
    • UWB. The advantage of UWB technology is the high level of transmission safety. The UWB signal is difficult to detect and localize, because the spectral power density is below background noise. It can reach an accuracy of 10 centimeters at measuring distances of up to 100 m.
    • BLE. The Bluetooth Low Energy (or BLE) appears from the specification in version 4.0. It is aimed at very low power applications powered by a button cell. It has a data transfer rate of 32Mb / s. It operates on frequencies of 2.4 GHz and was created for marketing reasons for smartphone and tablet devices. Important advantages of this technology are that it’s based on a universal standard, and is immediately available on mobile devices without hardware need.

 

Comparison of Different Technology Tags for RTLS:

 

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Real-time Location Systems (RTLS). RFID vs BLE vs UWB Tags

Tecnologías Localización Tiempo Real (RTLS): RFID vs BLE vs UWB

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Los Sistemas de Localización en Tiempo Real (RTLS) se utilizan para identificar y rastrear automáticamente la ubicación de objetos o personas en tiempo real, generalmente dentro de un edificio o área delimitada. Los puntos de referencia fijos reciben señales inalámbricas de los Tags RTLS para determinar su ubicación.

 

Ejemplos de sistemas de localización en tiempo real son:

  • Rastreo de automóviles a través de una línea de montaje
  • Localización de palets de mercancías en un almacén
  • Identificación de personas por razones de salud y seguridad
  • Búsqueda de equipos médicos en un hospital.

 

La capa física de la tecnología de los RTLS suele ser alguna forma de comunicación de radiofrecuencia (RF), como BLE (Bluetooth 4.0), UWB (Ultra Wide Band) o sistemas propietarios. Los Tags y puntos de referencia fijos pueden ser transmisores, receptores o ambos, existiendo numerosas combinaciones tecnológicas posibles.

 

Los RTLS son una forma de sistema de posicionamiento local, y no suelen referirse a GPS, seguimiento de teléfonos móviles. La información de ubicación normalmente no incluye la velocidad, la dirección o la orientación espacial. En cambio, son muy rentables, necesitan baterías mínimas, trabajan tanto en interiores como en exteriores, no necesitan un operador de telecomunicaciones móviles y usan protocolos abiertos.

 

Tecnologías en los Sistemas de Localización en Tiempo Real RTLS

 

Existe una amplia variedad de tecnologías en las que se pueden basar los RTLS:

 

  • Infrarrojos (IR). Requieren una línea de visión clara para que las etiquetas y los sensores se comuniquen, por lo que si una placa está cubierta por una manta o se voltea, es posible que el sistema no funcione correctamente
  • Ultrasonidos. El ultrasonido, como protocolo de comunicaciones, es más lento (con longitudes de onda más largas) que el infrarrojo, por lo que generalmente no puede igualar el rendimiento de otras tecnologías.
  • Wi-Fi. Aunque la infraestructura Wi-Fi a menudo es preexistente en el entorno de actuación, la precisión se limita a hasta 9 metros, lo que hace que su valor como herramienta de localización de la ubicación sea incierto.
  • RFID: Hay dos tipos de tecnologías RFID a considerar, activo y pasivo. La tecnología RFID pasiva funciona sólo en la proximidad de lectores RFID especializados, proporcionando una ubicación ‘punto-en-tiempo’. Como ejemplo, pensemos en una tienda de moda donde el lector envía una señal de radio a un artículo etiquetado de ropa y una alarma se activa sólo cuando la etiqueta se detecta muy cerca del punto de estrangulación designado. Con RFID activo, tiene etiquetas que envían la señal a un lector cada pocos segundos (similar a un teléfono celular y una torre) y el software de triangulación u otros métodos se utilizan para calcular la posición del objeto marcado.
  • UWB: La ventaja de la tecnología UWB es el alto nivel de seguridad de transmisión. La señal UWB es difícil de detectar y localizar, porque la densidad de potencia espectral se encuentra por debajo del ruido térmico de fondo. Puede alcanzar una precisión de 10 centímetros a distancias de medición de hasta 100m.
  • BLE: El bluetooth de baja energía (Bluetooth Low Energy o BLE) aparece desde la especificación en su versión 4.0. Está dirigido a aplicaciones de muy baja potencia alimentados con una pila de botón. Tiene una velocidad de emisión y transferencia de datos de 32Mb/s. Funciona en las frecuencias de 2,4 GHz y fue creada por razones de marketing para dispositivos smartphone y tablet. Ventajas importantes de esta tecnología son que se basa en un estándar universal, y está disponible inmediatamente sobre dispositivos móviles sin la necesidad de un hardware.

 

Comparativa de Tags de diferentes tecnologías para los RTLS:

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Tecnologías Localización Tiempo Real (RTLS): RFID vs BLE vs UWB

Sofia2 IoT example with Android: Tag, you’re it!

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This post is an example on how easy is to integrate an IoT scenario using Sofia2 IoT platform. The example was presented on February 17th during an introduction lecture on Sofia2 basics for the Embedded & Distributed Systems Sofware Master course at the Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

The setup will simulate a typical IoT scenario with just a couple of elements:

  • Android Smarpthone (running at least a 4.4 Android version)
  • BLE (Bluetooth Low Energy) Beacon
  • An upgraded user for Sofia2.com platform (ROL_COLABORADOR)

 

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The demo app will periodically fetch data from the smartphone’s accelerometer sensor and GPS. It will also operate as a BLE scanner, triggering an asynchronous event when the selected beacon is placed nearby. Data will be modeled using a Sofia2’s Ontology. Using Sofia2 console, we will create a Dashboard to represent periodic real-time data. A Groovy script will be also generated to evaluate whether the beacon was detected. If that is the case, it will send an e-mail to the user: “Tag, you’re it!”

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Sofia2 IoT example with Android: Tag, you’re it!

Caso ejemplo Sofia2 IoT con Android : ¡Tú la llevas!

En este post se presentará un sencillo ejemplo de integración IoT sobre la plataforma Sofia2. Este ejemplo fue presentado el día 17 de Febrero en una charla de presentación y de formación de conceptos básicos de la plataforma IoT Sofia2 a los alumnos del Máster en Software de Sistemas Distribuidos y Empotrados, en el grupo de investigación SYST de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

El escenario simulará un escenario típico de IoT con un par de elementos sencillos:

  • Smartphone Android (versión igual o superior a 4.4)
  • Dispositivo beacon con BLE (Bluetooth Low Energy)
  • Usuario en plataforma Sofia2.com, con nivel de ROL_COLABORADOR

 

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Para el demostrador se obtendrán datos periódicamente de los sensores de acelerómetro del terminal móvil y de la geo-posición del mismo. Además se realizará un escaneo sobre Bluetooth Low Energy (BLE) que cuando detecte la cercanía del Beacon seleccionado, dispare un evento asíncrono. En Sofia2, se recogerán los datos en una Ontología, representando acto seguido los valores periódicos en un Dashboard, y evaluando la ocurrencia del evento asíncrono en un Script que notificará de manera instantánea la detección del evento en el e-mail del usuario: ¡Tú la llevas!

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Caso ejemplo Sofia2 IoT con Android : ¡Tú la llevas!

Case Study on Smart Water

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The IWESLA experiment, taking case within the European innovation Project CPSELabs (http://www.cpse-labs.eu/), is being developed by Indra, A-Cing and Novelti, with the cooperation of UPM and the town of Rivas as final users. The experiment has been included as a study case in the Libelium World (http://www.libelium.com/saving-water-with-smart-management-and-efficient-systems-in-spain/?utm_source=NewsletterLB&utm_medium=Email&utm_campaign=NLB-100117).

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Sofia2 technology is used as the integration platform between the intelligent water sensors developed by A-Cing and the disaggregation water use algorithm developed by Novelti. The experiment proves how the combined used of Big Data and IoT technologies can optimize water use by detecting anomalies and acting in real time.

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Case Study on Smart Water

Caso de Estudio sobre Smart Water

Dentro del proyecto de innovación europeo CPSELabs (http://www.cpse-labs.eu/) se desarrolla el experimento IWESLA entre Indra, A-Cing y Novelti, con la colaboración de UPM y Rivas como usuarios finales. El experimento ha sido incluido como caso de estudio en el Libelium World (http://www.libelium.com/saving-water-with-smart-management-and-efficient-systems-in-spain/?utm_source=NewsletterLB&utm_medium=Email&utm_campaign=NLB-100117).

 

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Se utiliza la tecnología Sofia2 como plataforma de integración entre los sensores inteligentes de agua desarrollados por A-Cing y el algoritmo desagregador de consumos desarrollado por Novelti. El experimento demuestra cómo el uso combinado de las tecnologías IoT y Big Data puede optimizar el consumo de agua detectando anomalías y actuando en tiempo real.

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Caso de Estudio sobre Smart Water

Sofia2 java client execution in Linux environments

This entry shows step by step how to download and test the Sofia2 Java client in any device with Linux. Raspberry Pi is a good example of linux device.

 

Sofia2 Java Client is self explanatory and easy to use, and you can start using it without previous knowledge. It includes two tools to help you start: An interactive command line client and a configurable Junit test suite.

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Sofia2 java client execution in Linux environments