Internet der Dinge

RFID - maschinenlesbare Identität

3. Dezember 2014, 13:48 Uhr | Von Hermann Strass

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Weitere beispielhafte Anwendungen werden nachfolgend kurz vorgestellt

Sicherheit im Reisepass

Alle neu herausgegebenen deutschen Reispässe und Personalausweise sind mit RFID ausgerüstet. Das gilt auch für viele andere Länder. Aus Sicherheitsgründen ist in vielen Ländern die erste Seite mit einer Metallfolie ausgerüstet. So kann der Transponder im Umschlag des Ausweises nur im aufgeklappten Zustand über RFID gelesen werden. Die Reichweite ist stark begrenzt. Ein anderes Sicherheitsmerkmal ist die optisch lesbare ‚Machine Readable Zone‘ (MRZ). Dazu muss zuerst ein Schlüssel aus der MRZ generiert werden. Auch damit wird eine unbemerkte Fernauslese verhindert.

Flughafen München

Am Flughafen München wird ein RFID-UHF-Fahrzeugerfassungssystem von Kathrein von der Firma Skidata zur Erweiterung der Parkraum-Infrastruktur der Parkhäuser genutzt.

Hohe Geschwindigkeit

In einem Test hat Harting nachgewiesen, dass UHF-RFID in einem Rennauto bei 200 km/h bis zu neunmal bei einer Vorbeifahrt korrekt (96-bit-EPC-Code) an jeder der drei unterschiedlich konfigurierten Lesestationen (Reader, Antennen) ausgelesen und von der Ha-VIS Middleware verarbeitet wurde (Bild 4). Der Rennwagen hätte schneller fahren können, aber die Teststrecke, die Start-/Landebahn eines Flugplatzes, war nicht lang genug, um das Fahrzeug rechtzeitig vor der Umzäunung abzubremsen.

Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+
Test von Transpondern bei hoher Geschwindigkeit – hier bei einem Rennauto, das mit 200 km/h am Transponder vorbeifährt
Bild 4. Test von Transpondern bei hoher Geschwindigkeit – hier bei einem Rennauto, das mit 200 km/h am Transponder vorbeifährt.
© Harting

Eisenbahn

Die Wartung von Zügen ist wichtig für die Sicherheit und sehr teuer. Von Harting gibt es mobile Apps für das Konfigurations- und Wartungsmanagement. Das vereinfacht die Arbeit und belegt die Überprüfung. In Güterzügen in verschiedenen Ländern werden Transponder bei Geschwindigkeiten bis zu 160 km/h je nach Land routinemäßig eingesetzt. Nahverkehrszüge sind manchmal länger als der Bahnsteig. Deshalb muss der Zug genau positioniert werden und es dürfen nur die Türen im Bahnsteigbereich geöffnet werden. Mit RFID kann dies unter widrigen Bedingungen, wie Schmutz, Staub, Laub, Regen Schnee und Steinschlag, zuverlässig erfolgen. Die Transponder von Harting können in Beton eingebaut werden und sind damit gut geschützt vor Manipulation und Vandalismus.

Stadt Santander

Im Rahmen eines europäischen IoT-Projekts (SmartSantander) werden in Santander (Spanien), einer Stadt mit etwa 180.000 Einwohnern, inzwischen mehr als 18.000 Sensoren eingesetzt. Das sind etwa 2000 RFID-Transponder mit QR-Code-Aufklebern an Straßenlampen, Gebäuden, Haltestellen, in Bussen, Taxis und an weiteren Standorten sowie etwa 3000 Zigbee-Geräte (IEEE 802.15.4), 200 GPRS-Module und weitere Elemente zur Identifikation, Ortung, Messung und Kommunikation. RFID Tags werden in einem IoT-Gesamtsystem, also nicht als Einzellösung genutzt. Neben freien Parkplätzen und Buszeiten werden auch die Luftverschmutzung, Temperatur, Luftfeuchte, Lärmpegel, der Füllgrad von Abfallcontainern oder die Feuchtigkeit des Parkrasens und andere Parameter überwacht. In den Straßenlampen werden die Leuchtmittel überwacht und abgeschaltet, wenn keine Menschen oder Fahrzeuge in der Nähe sind. Soweit wie möglich werden marktgängige Produkte eingesetzt. Im Rahmen eines „Augmented Reality“-Projekts wurden auch etwa 2600 Tags angebracht, über die Online-Informationen auf Smart­phones übertragen werden. Die Europäische Kommission unterstützt in Santander die großflächige Anwendung und Akzeptanz einer IoT-Architektur im Rahmen eines „Wireless Sensor Network“ (WSN). In anderen Städten werden andere IoT-Teilbereiche untersucht.

Waldbrand

Sensible Solutions (Schweden) liefert Feuermelder zur Installation im Wald. Im Normalfall arbeiten die RFID Tags passiv. Steigt die Temperatur in der Umgebung über etwa 75 °C, dann wird mit Hilfe der eingebauten Batterie aktiv Feueralarm ausgelöst. Aktivierte RFID Tags melden ein Feuer in ihrer Nähe an ein Gateway in bis zu 1 km Entfernung. Von dort geht die Alarmmeldung über GSM und Internet an eine Zentrale, wo die Meldung in eine elektronische Landkarte eingeblendet wird. Die Batterien im RFID Tag halten etwa zehn Jahre, im Gateway etwa fünf Jahre. In verschiedenen Installationen haben Partnerfirmen ihr System zur Früherkennung von Waldbränden mit diesen Sensoren ausgerüstet. Damit ist dieses System preisgünstiger als die Satellitenüberwachung. In äquatorfernen Regionen können Satelliten nur ungenau oder gar nicht zuverlässig Brände erkennen. Wolken sind ebenfalls ein großes Hindernis bei der Überwachung durch Satelliten oder per Flugzeug.

Sensor zur Korrosionsüberwachung in einer Stahlbeton-Kaimauer
Bild 5. Sensor zur Korrosionsüberwachung in einer Stahlbeton-Kaimauer.
© Fraunhofer-Gesellschaft

Kaimauer-Korrosion

An einer Kaimauer dringen Salzionen in den alkalischen Beton ein und neutralisieren ihn. Diese chemische Veränderung wird gefährlich, wenn die Ionen die Stahlbewehrung erreichen: Durch diese Korrosion bilden sich Risse und Betonstücke können abbrechen. So verliert die Kaimauer ihre Stabilität. Beim Bau der Kaimauer in Rotterdam integrierten die Bauherren passive RFID-Sensoren an den Bewehrungsstäben (Bild 5). Wenn die Salzionen einen Sensor erreichen, werden spezielle Drähte aufgelöst. Ein Transponder im Sensor übermittelt die Daten an ein Lesegerät.

Das Bauwerk kann instand gesetzt werden, bevor die Bewehrung Schaden nimmt. Auf diese Weise können Kosten in Millionenhöhe eingespart werden. Die Sensoren von der Firma BS2 Sicherheitssysteme (Boppard) wurden von den Forschern des Fraunhofer-In­stituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg in das passive RFID-Transpondersystem integriert.

Tabelle 3. In dieser Tabelle sind auszugsweise einige Normen für eine erste Orientierung genannt. Sehr häufig sind innerhalb einer Norm dann weitere Normen oder Unter-Normen referenziert
Tabelle 3. In dieser Tabelle sind auszugsweise einige Normen für eine erste Orientierung genannt. Sehr häufig sind innerhalb einer Norm dann weitere Normen oder Unter-Normen referenziert.
© Harting

Schleifscheiben

Die Schleifscheiben in Schleifmaschinen oder Winkelschleifern rotieren mit 10.000 Umdrehungen pro Minute oder deutlich mehr. Abplatzende Teile sind lebensgefährlich. Der Hersteller haftet für Personen- oder Sachschäden. Plagiate können zu hohen Schäden führen. Daher kann eine Schleifmaschine nur in Betrieb genommen werden, wenn durch Abfrage eines eingebetteten Funketiketts eine zugelassene Schleifscheibe identifiziert wurde.

Bedeutung und Aussichten

Damit RFID Tags und Lesegeräte herstellerunabhängig zusammenarbeiten, ist die Einhaltung von Standards wichtig. Tabelle 3 gibt einen Überblick über die wichtigsten Normen, die RFID betreffen. Im Jahr 2013 wurden etwa 6 Milliarden Funketiketten produziert. Bis 2020 könnten bis zu 50 Milliarden im Einsatz sein, bei einem Wachstum von derzeit 40 bis 50 % jährlich. Die Preise für Funketiketten sollen bis dahin auf etwa 20 % der heutigen Preise fallen. Das Problem sind nicht die Stückkosten von Funketiketten, sondern die individuell bereitzustellenden Infrastrukturen. In realen Anwendungen im industriellen Einsatz konnte schon eine Amortisation innerhalb von 18 oder 24 Monaten erreicht werden. Individuelle Anpassungen bei den Elementen eines RFID-Systems sind meist unumgänglich. Dafür werden praxiserfahrene Anbieter benötigt.

 

Der Autor

 

Hermann Strass 
ist seit nunmehr über 20 Jahren selbstständiger Berater (Technology Consulting) für neue Technologien in der Industrie, ist aktives Mitglied in mehreren nationalen und internationalen Normungsgremien, Autor von Büchern und Fachartikeln sowie Mitorganisator von Seminaren und Konferenzen.

  1. RFID - maschinenlesbare Identität
  2. RFID in der Industrie: Robustheit gefragt
  3. Weitere beispielhafte Anwendungen werden nachfolgend kurz vorgestellt

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

HARTING AG & Co. KG, HARTING Deutschland GmbH & Co. KG, Phoenix Contact GmbH & Co KG