Arquitetando a precisão do RTLS para o sucesso

Um sistema de localização em tempo real (RTLS) permite que objetos ou pessoas sejam localizados dentro de edifícios. Uma característica principal de uma solução RTLS é a precisão com que ela é capaz de relatar esta localização, já que isso difere por tecnologia de “precisão centimétrica” para “precisão de nível de sala”. Existem também outras considerações, como custo total de propriedade, interrupção das práticas comerciais atuais, retorno sobre o investimento, integração com plataformas de dados existentes e muito mais. Junto com a precisão do RTLS, esses fatores são avaliados por nossos clientes quando escolhem uma solução.

O que é precisão no contexto de RTLS?

Em última análise, a precisão de uma solução RTLS é definida por sua capacidade de relatar locais de maneira confiável dentro dos limites de precisão para os quais foi projetada. Por exemplo, os sistemas de nível de sala devem relatar a sala correta e os sistemas de centímetros X-Y-Z devem relatar essas coordenadas dentro de algum desvio especificado.

Diferentes casos de uso requerem diferentes níveis de precisão. Freqüentemente, descobrimos que os clientes precisam de menos precisão do que supõem, enquanto em outros casos é necessária mais precisão. No Link Labs, somos apaixonados por nossas soluções e queremos trabalhar com os clientes para atender às suas necessidades. Mas quando nossas soluções não correspondem a um caso de uso específico, propomos alternativas que são mais adequadas às suas necessidades.

Neste artigo, veremos quando e por que os diferentes níveis de precisão e exatidão são importantes e como eles são alcançados por diferentes tipos de tecnologias RTLS.

Por que a precisão é importante para a tecnologia RTLS?

Claramente, para um sistema RTLS funcionar, ele deve ser capaz de relatar um local com precisão e em tempo hábil. O nível de precisão que você pode esperar de uma configuração de RTLS particular geralmente depende do seu caso de uso.

Por exemplo, um aplicativo de warehouse pode exigir que um leitor de código de barras de estoque registre um local de leitura no “nível da prateleira” para que um determinado item possa ser facilmente localizado quando for necessário. Em contraste, para um sistema de rastreamento de enfermeira, identificar a localização de uma enfermeira dentro uma sala não é tão importante quanto identificá-la. Normalmente, a precisão das informações da sala (ou seja, identificar corretamente a sala ou andar em questão) é muito mais importante do que a complexidade adicional do sistema necessária para relatar com mais detalhes - como o fato de que a enfermeira está a um metro da janela próxima a parede mais à esquerda.

Sistemas que podem apontar a localização de um objeto ou pessoa até o centímetro são vitais para alguns casos de uso do cliente, mas apenas alguns usos exigem este nível de precisão. Muitas necessidades do cliente podem ser atendidas com menos precisão do que inicialmente assumido, porque maior precisão vem ao custo de mais equipamentos e complexidade que o usuário deve gerenciar. Para fornecer valor aos clientes, a chave é projetar um sistema RTLS que forneça suficiente precisão e exatidão para suportar os casos de uso específicos para os quais foi planejado.

Como a localização é determinada dentro de casa?

Para entender melhor como a precisão afeta o custo e a complexidade, é importante discutir como as informações de localização são determinadas por diferentes tipos de sistemas. Geralmente, os sistemas RTLS contam com uma ou mais destas tecnologias:presença, tempo de vôo, medição do nível de potência ou ângulo de chegada.

Presença

As tecnologias baseadas em presença são incapazes de fornecer a localização X-Y-Z específica de um ativo no espaço; em vez disso, eles relatam se um ativo pode ser detectado em um local mais geral (pense em “esta sala” ou “esta área”) a um custo e complexidade muito mais baixos do que outras abordagens técnicas. Os tipos mais comuns de sistemas de presença usam ultrassom, luz infravermelha (IV) ou transmissões de rádio de curta duração, semelhantes ao Bluetooth de baixa energia.

Um sistema baseado em infravermelho usa uma etiqueta que emite uma transmissão infravermelha codificada, que é semelhante ao funcionamento do controle remoto de sua TV. Um sensor infravermelho no teto detecta a transmissão e o sistema sabe que uma etiqueta específica está em uma sala específica. Os sistemas de ultrassom operam de maneira semelhante, exceto pelo uso de som em vez de infravermelho. As paredes fazem um ótimo trabalho no bloqueio de infravermelho e ultrassom, portanto, esses sistemas são ótimas opções para hospitais que são capazes de executar todo o cabeamento necessário para colocar um detector em cada sala.

Tempo de voo

A maioria dos sistemas RTLS altamente precisos usa medições baseadas no tempo de sinais de rádio (ou ultrassom em alguns casos). Ao registrar o tempo que um sinal leva para ir da etiqueta de patrimônio a um conjunto de detectores, o sistema é capaz de aproximar a distância até o alvo. Por causa de um recurso matemático contra-intuitivo de medições de rádio baseadas no tempo, os sinais precisam de uma ampla largura de banda para funcionar com eficácia em ambientes internos. É por isso que os sistemas baseados em rádio que medem distâncias geralmente usam tecnologias RTLS de banda ultralarga (UWB).

Infelizmente, os sistemas RTLS baseados em tempo exigem que três ou mais detectores estejam ao alcance de cada etiqueta de patrimônio. Por esse motivo, este tipo de sistema geralmente é usado apenas em áreas “abertas” como armazéns. O custo de instalação de vários receptores UWB em cada quarto de hospital torna o UWB uma escolha menos comum para instalações RTLS de saúde. Alguns sistemas RTLS baseados em Wi-Fi podem usar uma variação do tempo de voo, mas o desempenho é limitado devido ao número de pontos de acesso Wi-Fi geralmente em uso.

Nível de potência

Uma abordagem mais simples baseada em rádio para rastreamento de ativos internos é que a etiqueta de ativos transmita uma mensagem de beacon regular e um receptor meça a força do sinal (nível de potência) da mensagem recebida. Uma etiqueta de patrimônio “sinaliza” uma transmissão codificada, que é detectada por um ou mais sensores. A maioria dos sistemas RTLS baseados em beacon Bluetooth geralmente operam dessa forma, assim como a maioria dos tags RTLS baseados em Wi-Fi. Com vários receptores, os níveis de potência (frequentemente discutidos como RSSI ou indicador de intensidade do sinal recebido) da mensagem de beacon de um dispositivo são comparados entre diferentes receptores, e o receptor "ouvindo" o beacon com o nível de potência mais alto é considerado o mais próximo de a etiqueta. Isso permite que menos detectores sejam usados, mas geralmente pode atingir o nível de precisão necessário para alguns casos de uso.

Abordagens somente de nível de energia fornecem aos clientes dados de que os ativos estão no local e em áreas gerais, mas eles sofrem de várias deficiências que não os tornam adequados em todos os casos. Por exemplo, a orientação simples de uma etiqueta pode resultar no maior valor RSSI sendo “ouvido” por um receptor na próxima sala ou em um andar diferente. Essas deficiências podem ser parcialmente resolvidas com a adição de mais receptores, impressões digitais RF do local e matemática e aprendizado de máquina mais sofisticados. No entanto, cada uma dessas adições aumenta o custo da solução (infraestrutura e dados totais gerados pelo sistema) e não pode corresponder à precisão de outros sistemas.

Outras opções

Existem outras abordagens de tecnologia usadas por sistemas RTLS não abordadas neste artigo. Isso inclui sistemas RFID passivos e soluções que utilizam ângulo de chegada ou ângulo de partida.

Melhorando o nível de precisão RTLS

Uma solução RTLS que relata um local próximo, mas impreciso, pode frustrar os usuários. Em alguns casos de uso, o treinamento e a experiência adequados podem ajudar os usuários a esperar resultados mais realistas de seu sistema RTLS.

Para gerenciamento de estoque, estar fora de uma sala pode não importar. Mas a localização imprecisa pode comprometer completamente outras soluções. Isso é particularmente importante para soluções de emergência ou segurança, como um botão para chamar a enfermagem, um sistema de segurança do paciente e da equipe ou sistemas de botão de pânico. Se um membro da equipe convocar ajuda usando um sistema RTLS que o coloque no andar errado, essa imprecisão pode aumentar o perigo de uma situação, atrasar o auxílio ou causar confusão significativa.

Conforme destacamos acima, algumas tecnologias RTLS são menos precisas do que outras, portanto, é imperativo que a solução corresponda ao caso de uso. Trabalhamos em estreita colaboração com cada cliente para garantir que nossas soluções atendam às suas necessidades específicas.

Como mencionamos acima, os sistemas de nível de potência são notórios por saltos em salas e pisos, nos quais relatam a sala ou piso próximo (ou "errado") por causa dos sinais de rádio que podem ser mascarados ou combinados para criar áreas de desempenho abaixo do ideal.

Com sistemas baseados em tempo como UWB, você geralmente instala mais âncoras (sensores de sinal) para garantir que quatro ou mais sensores tenham uma chance de detectar uma etiqueta. Quando apenas dois ou três sensores “ouvem” uma tag, a precisão da localização é prejudicada.

Os sistemas de infravermelho e ultrassom, quando instalados e mantidos adequadamente, não sofrem com os mesmos problemas.

No Link Labs, nossos engenheiros trabalharam durante anos para desenvolver tecnologias e abordagens inovadoras e patenteadas que mantêm o baixo custo de um sistema baseado em nível de energia ao mesmo tempo que minimizam e, em muitos casos, eliminam erros de sala.

Just-Right Precision ™ e Custo

No Link Labs, sempre recomendamos que os clientes instalem um sistema RTLS projetado para dar a eles o nível de exatidão e precisão RTLS que seu caso de uso exige - nem mais nem menos. Na verdade, a capacidade de fornecer diferentes níveis de precisão em diferentes partes de nossas implantações é uma das melhores partes de trabalhar com Link Labs. Chamamos isso de “ precisão perfeita ”- entregamos mais precisão onde é necessário e menos onde isso é aceitável. Isso nos permite personalizar uma implantação de acordo com as necessidades do cliente, resultando em outra vantagem da abordagem do Link Labs.

Nossas soluções internas utilizam uma camada de rede autônoma que não requer o uso de redes Wi-Fi do cliente ou o uso de um cabo Ethernet. Operamos uma rede totalmente paralela dedicada ao fornecimento de dados RTLS. E, sim, isso significa nenhum requisito de integração de TI .

Esta combinação de abordagens de tecnologia, precisão exata e uma rede autônoma nos permite oferecer aos nossos clientes soluções para seus problemas de negócios a custos muito mais baixos, acelerando o tempo de ROI e também abrindo alguns casos de uso de RTLS que não são econômicos com outros sistemas. Na maioria dos casos, nossas instalações são menos intrusivas e levam muito menos tempo do que nossos concorrentes.

Interessado em aprender mais? Ligue para nós para que possamos ajudar você a determinar se nossas soluções RTLS são adequadas para você.