RSSI LoT GPS RFID RTLS 藍牙5.1 BLE

兼具定位尋向技術優勢 藍牙5.1燒熱資產追蹤市場

2020-05-04
物品遺失在各產業中相當常見,不論其是否為人為因素,造成的損失皆不容小覷。從書面記錄物品動向,到以GPS定位,以往人們追蹤資產的方式皆存在既有限制。而藍牙5.1規範中的方位尋向功能可進一步使定位及追蹤更精準,使過往問題不復存在。

 

每年世界上都有價值數十億美元的物品遺失,不過無線資產追蹤技術將可把案情查個水落石出,解決問題。

在零售業中,物品遺失這種現象會被禮貌性地稱為「漏掃條碼(Shrinkage)」,餐旅服務業則較喜歡用「收藏紀念品(Souveniring)」的說法;而對其他人來說,通常被稱為偷竊。不論如何稱呼,這種事情發生的次數很多,而且不僅僅是在零售業和餐旅服務業。事情會發生不僅是因為有人「忘記」付錢或「不小心」將所住旅館中的浴袍裝進行李箱中;此外,筆誤、無意識地損壞或將某一橫跨數平方公里的場所(如醫院、工業場所、監獄等)中的昂貴資產放錯位置,這些情況也會造成同樣的結果(圖1)。

圖1  在各行業中物品遺失相當常見

物品放錯位置的代價很高,但更嚴重的情況是,資產追蹤甚至可能是一件攸關生死的事。如澳大利亞雪梨一家大型城市醫院收到一台價值七萬美元的可攜式X射線機,在拆開箱子取出這台設備後,它就與廢棄的包裝材料一起留在走廊上。清潔人員盡職地處理了包裝材料—但不幸的是,X射線機也比照相同方式處理。值得慶幸的是,此設備在很短的時間內就從廢棄物室中找回來了。而在另一個場合就不那麼幸運了—在整修手術室時,人們將行動C型臂(手術中的成像設備)留在走廊上,在沒有人注意時被拖走,很快就被送進廢棄物室。一台價值24萬美元的設備就這樣消失。以上只是兩個極端的例子,在各個工作場所中,設備遺失的原因是數不盡的—無論是故意的行為還是單純的錯誤,都會損失一大筆金錢。

根據保險供應商Hiscox的一項研究,光是在美國,員工偷竊在美國企業中每年造成的損失就高達500億美元,其中偷竊公司財產是在帳單欺詐(Billing Fraud)和現金偷竊之後位居第三的最常見犯行。若再加上單純弄丟或遺失的資產,這個數字可能會倍增,但沒人能真正知道,這是因為「犯罪」的緣故使得資料難以準確被收集整理。而澳洲電信巨擘Telstra表示估計企業將因此類問題損失「數十億美元」,並強調造成相應的業務影響。Telstra物聯網資深專員Praveen Senadheera在聲明中舉例:「某家公司因為自身的資產遺失或者無法在站點間有效共用,因此每年要花75萬澳幣(50.6萬美元)租用設備。由於許多資產追蹤仍然需要以手動方式執行,因此錯誤變得更加複雜。另一個例子為某協會發現其手寫追蹤記錄中的錯誤導致三年內損失價值80萬澳幣(54.1萬美元)的資產。」這也難怪物聯網這個龐大的網路中萌生一個全新的分支,稱為「物品位置(Location of Things, LoT)」。

過往資產追蹤耗時/費力/效率較低

LoT的定義是具有監視和傳送(Communicating)其地理位置功能的連接設備,這仍是新興領域,但其發展迅速。根據市場研究機構Research and Markets的資料指出,該產業去年的市場規模為190億美元,預計將於2027年達到1,287.5億美元,年複合成長率(CAGR)達到驚人的24.5%。

對於那些熟悉谷歌(Google)地圖和Uber等應用的人來說,這聽起來像是陳年舊聞。但是,儘管LoT起源於GPS,但它們並不是同一件事,LoT技術正在進入GPS無法觸及的領域。從廣義上來看,GPS可以確定「物品」位置,精確度在大約5公尺的範圍內,可顯示橋樑、樹木、雲層或道路上的建築物,但精確度會根據訊號干擾的程度而變得模糊;然而進入室內,在識別人們或資產的位置方面,GPS還沒有舊有的狼煙來得有用。

在前數位時代(Pre-digital Age),在室內追蹤資產是需手動而費力的過程,涉及以紙本為基礎的系統,並會出現大量的人為錯誤。物品被簽入和簽出,紀錄被保存在成排的檔案櫃中,一旦發生錯誤,理論上來說可以追蹤得到,或許不能追蹤到其實際位置,但至少可以追溯到上次負責保管的人。

RFID標籤是RFID資產追蹤系統的一部分,可提供另一種選擇,而被動RFID標籤(不帶內部電源)價格便宜且用途廣泛,但它們不會主動「即時」追蹤資產的移動。

被動RFID的另一項缺點是使用範圍。根據環境條件,被動系統可能只能在1公尺至7公尺之間的標籤上觸發。對於要知道資產何時通過「關卡」,如離開房間或建築物,這可能已經足夠,但是要實現這項功能的標籤讀取基礎設施是非常昂貴的。至於主動RFID系統則使用電池供電的RFID標籤,此一標籤可以當作信標使用,以準確追蹤即時位置,並且讀取的範圍也比被動標籤更長,但是它們卻更昂貴,而每三到五年需要更換一次電池,且實際上不是永遠可行。

建築物中無所不在的Wi-Fi存取點也見證Wi-Fi定位系統的普及。在這樣的系統中,資產標籤包括一個Wi-Fi無線電,它可將資料中繼傳輸到多個能夠連上的存取點,這些存取點又可以使用接收訊號的某些參數以確認資產位置。雖然精確度在5到15公尺之間,但該標籤既耗電又昂貴,進而使得對價值不高或關鍵資產的追蹤變得不切實際。

BLE技術不斷進步定位/追蹤趨向精準

近期內低功耗藍牙(Bluetooth LE, BLE)一直是低功率即時室內定位和物品找尋較理想的解決方案,使用藍牙協定的接收訊號強度指示(RSSI)估計發射設備與信標或定位器等已知固定點之間的距離。根據條件的不同,精確度介於1公尺至10公尺間。但是,在2016年中期推出藍牙5標準前,範圍是它的弱點,因此需要安裝相對大量的固定定位器或信標,以確保所有標籤在整個設施中始終保持在通訊的狀態。藍牙5則將範圍延伸至藍牙4.2所能達到的四倍,其額外的資料負載(Data Payload)則確保可以提供資產附近位置以外的資訊。這樣,藍牙技術在室內資產接近追蹤應用中的使用就可以倍數增加。

像印度科技公司WaveNet Solutions日前發表一款藍牙Mesh資產追蹤解決方案,用於醫療保健、製造業、餐旅服務業以及許多其他領域,可以「即時」監視多達65,000個的資產。該款資產追蹤管理系統「Wi.」採用Nordic的技術打造低功耗藍牙標籤、節點和閘道器,為設備提供「即時」室內導航、追蹤、分析和位置的服務。該系統使企業可以立即存取自動更新的資產位置資訊,以進行庫存管理並防止遺失或被偷竊。

在運轉狀態下,系統向Mesh網路節點廣播其位置來追蹤帶有標籤的資產。工程師在整個設施場所中放置多個節點,使它們能夠接收來自標籤的資料,並將RSSI資料連同節點ID一起傳送到中央閘道器。閘道器會將資產的位置發送到雲端伺服器,進而使企業所有者可以遠端監視資產移動,並存取來自網際網路儀表板的分析資料和報告。

總部位於以色列的APS是另一家提供低功耗藍牙平台的企業,可對「物品」和員工進行即時資產追蹤。該員工和資產追蹤系統是為不適合使用乙太網路或Wi-Fi技術的建築工地所設計,它包括穿戴式標籤、藍牙Mesh聯網的控制器以及閘道器,使管理人員可以利用網際網路的儀表板即時追蹤員工或資產(當其在施工現場四處移動時)。該系統已經部署在以色列多個建造中的車站內以追蹤員工,這些車站是台拉維夫輕軌系統的一部分。它也同樣可以用來追蹤在建築地點四處移動的貴重設備。

方位尋向功能便於資產追蹤

儘管藍牙5定位系統在確定物品的物理位置時可以達到公尺級的精確度,但2019年1月發表的藍牙5.1方位尋向技術更進一步,可將二維或三維精確度提高到公分級。該技術不僅使用RSSI,還使用「到達角」(AoA)和「出發角」(AoD)方法來指出訊號實際方向,以提供分毫不差的精確度。

藍牙5.1方位尋向功能可望大幅擴展追蹤資產的應用,該技術還可豐富消費者有關以鄰近性為基礎的零售或教育應用的使用體驗。如Nordic SoC核心處理器能支援多感測器(如加速度計和溫度監視器)的輸入。因此不僅可以隨時查看資產的位置,還可以追蹤資產的處理方式。如果資產損壞,也可知道是在何時何地發生,這將使賠償金的追討變得更加容易。

由於每年都會有數十億美元的設備遺失,並且為了尋找這些設備,因而又損失數千小時的人工成本。因此,一旦最新版本的藍牙規範進入商用產品中,即時定位系統(RTLS)可能會成為令人矚目的焦點。到那時候,就再也不會出現遺失物品且不知去向的情況。

(本文由Nordic提供)

 

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