Roma Tech & South Europe Forum - Convegno RF & Wireless Sfide e benefici - Cattid Rf&Wireless 3 Dic 2009

Dalla ricerca Universitaria al
mondo reale

RFID Lab - CATTID
Centro per le Applicazioni della Televisione
e delle Tecniche di Istruzione a Distanza
Università di Roma “Sapienza”

Roma, 3 Dicembre 2009 – RF & Wireless Forum 1

Membri di RFID Lab

Direttore: Prof. Gianni Orlandi, Professore Ordinario di Telecomunicazioni
Coordinatore: Prof. Carlo Maria Medaglia, Professore Associato di HCI

 Centro per le Applicazioni di Televisione e Tecniche di Istruzione a Distanza (CATTID),
Università di Roma “Sapienza”
 Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Facoltà di Ingegneria, Univ. di Roma “Sapienza”
 Dipartimento di Ingegneria Informatica, Facoltà di Ingegneria, Univ. di Roma “Sapienza”
 Centro per il Trasporto e la Logistica (CTL), Facoltà di Ingegneria, Univ. di Roma “Sapienza”
 Dipartimento di Informatica, Faculty of Computer Science, Univ. di Roma “Sapienza”
 Dipartimento di Scienze della Comunicazione, Facoltà di Scienza della Comunicazione,
Univ. di Roma “Sapienza”
 Dipartimento of Informatica Sistemi e Produzione (DISP), Faculty of Engineering, Università
di Roma “Tor Vergata”
 Dipartimento di Ingegneria dell’Impresa (DII), Facoltà di Ingegneria, Università di Roma “Tor
Vergata”
 Institute for the Protection and Security of the Citizen, JRC Joint Research Centre UE


Sponsor & Partner
Silver Sponsor
Gold Sponsor

Partners


Topic del Lab

• RFID:
– Proximity/Vicinity LF, HF, UHF (->μw), UWB
– NFC (Near Field Communication)

• Wireless Sensor Network & RTLS
– PAN: Bluetooth, ZigBee
– WLAN: WiFi


Attività

 RFID e wireless in ambito beni culturali
 Tracciabilità Agroalimentare
 Gestione della catena di approvvigionamento
 Pubblica Amministrazione / Utilità
 Sanità elettronica / RTLS
 Sistemi di Localizzazione
 Monitoraggio / supervisione delle strutture
 Monitoraggio / manutenzione di mezzi
 Servizi per integrazione di tecnologie
 Logistica


Attività

 Logistica


RFID per beni culturali

 Wi-Art è un’applicazione mobile che permette l’accesso ad
informazioni tematiche su storia e artisti, guidando l’utente
durante la visita all’interno di un museo, sfruttando un’interfaccia
grafica user-friendly.

 Wi-Art utilizza tags HF passivi operando a 13,56 MHz, standard
ISO 15693 (range operativo con SD card reader: 0 - 10 cm).

RFID READER
 Wi-Way è la versione rivisitata di wi-Art per applicazioni outdoor. ON SD i/o RFID TAG
Utilizza tags UHF attivi operating at 865-868 MHz, standard ISO
18000-7 (range operativo 10 - 100 m) e localizzazione Wi-Fi
Based.

 Wi-Art e Wi-Way sono stati sviluppati con l’aiuto di UCI (Italian
Unione Ciechi Italiani) per essere completamente accessibile.


Attività

 RFID e wireless in ambito museale
 Tracciabilità degli alimenti
 Pubblica Amministrazione
 Sanità elettronica
 Sistemi di Localizzazione / identificazione
 Monitoraggio / manutenzione mezzi (ferrovie)
 Sistemi di supporto alle disabilità
 Logistica


RFID per sistemi di guida

SEcure and SAfe MObility NETwork:
sistema di guida per persone non vedenti

 4 componenti:
 una griglia di tag
 un mobile device (con BT headsets)
 Un bastone con reader RFID reader
 un data server di navigazione

 innovativo e di costo sostenibile, certificato da
JRC:
 il rapporto costo-efficacia è dovuta al recupero di
tag RFID utilizzati per tracciamento
Agroalimentare, etichette che vengono poi
sotterrate per creare la griglia di navigazione.


RFID per sistemi di riconoscimento

GLove for Identification and DEscription of Objects:

 Un sistema portabile basato su tecnologia RFID e dedicato al supporto
delle persone non vedenti nell’autonomia di tutti i giorni
 Composto da due elementi interconnessi:

“Manale” “Electronic part”
contiene l’ antenna e: contiene:
 permette di leggere e  RFID reader
scrivere RFID tags  bluetooth modulo
 è disegnato per essere Batteria ricaricabile
confortevole e indossabile
con una sola mano E’ sempre connesso con
“manale” attraverso
cablaggio fisico


RFID per sistemi di riconoscimento

Sviluppi futuri: integrazione tra SESAMONET e GLIDEO


Attività

 Logistica


Real Time Location System (RTLS)

Una architettura RTLS fornisce una soluzione hardware e software, basata principalmente
su tecnologia WiFi, per la localizzazione ed il tracking di persone, attrezzature, oggetti.

Utilizzando una struttura RTLS è, ad esempio, possibile:
• identificare la posizione di personale tramite client software Intranet su dispositivi
“web-enabled”;
• localizzare macchinari utili ad attività di utilizzo condiviso da parte di più addetti /
personale all’interno di una struttura;
• verificare la sequenza temporale delle attività legate a processi che coinvolgono
personale al fine di ottimizzare il flusso e migliorare le prestazioni complessive del
sistema.

Ma la filosofia RTLS potrebbe essere utilizzata a fini di entertaiment / turismo
implementando servizi di:
• Flusso informativo dipendente dalla locazione
• Guida interattiva predittiva
• Social network georeferenziati

13

Controllo attività sui pazienti

Idea:
All’ingresso al Pronto Soccorso i pazienti vengono dotati di tag
attivi RFID che ne consentono la localizzazione e l’analisi dei tempi
di permanenza nella struttura;

I pazienti ricoverati e sottoposti ad intervento chirurgico sono dotati
di un braccialetto RFID;

L’operatore può avere informazioni che riguardano l’intervento
chirurgico e sulla storia del paziente dal suo ingresso nella struttura
grazie alla registrazione di ogni attività;

Vantaggi:
 Riduzione rischi
 Ottimizzazione tempi di degenza
 Migliore programmazione e conseguente riduzione tempi di
attesa


Controllo strumenti chirurgici

Idea:
La tecnologia RFID viene impiegata per supportare e controllare i
diversi momenti d’uso degli strumenti chirurgici;

Ferri e Kit sono identificati in maniera univoca;

Impiego, sterilizzazione e composizione del kit sono controllati e
monitorati attraverso carrelli con lettori wireless integrati;

Vantaggi:
 Inventario automatico pre e post operatorio
 Rilevazione e monitoraggio puntuali dell’impiego
 Tracciamento della “storia” del ferro chirurgico
 Diminuzione drastica del rischio derivante da infezioni


Gestione apparati elettromedicali

Idea:
Ogni apparato elettromedicale viene dotato di tag RFID o WiFi sui
quali vengono registrate tutte le informazioni rilevanti;

Gli operatori autorizzati possono conoscere lo stato manutentivo
leggendo il tag tramite palmari RFID, che viene aggiornato in
corrispondenza di ogni intervento;

Viene gestito il tracciamento e conseguente controllo costante della
movimentazione delle apparecchiature;

Vantaggi:
 Prevenzione e controllo furti;
 Rapida reperibilità ;
 Verifica e pianificazione delle attività di manutenzione;
 Mappatura della collocazione fisica delle apparecchiature


Gestione farmaci

Idea:
Ciascun farmaco viene etichettato con tag RFID passivo, per un corretto ed efficiente
monitoraggio del magazzino della farmacia ospedaliera.

Gli scaffali dotati di reader permettono di conoscere sia la disponibilità del farmaco,
sia la sua posizione, con particolare attenzione a farmaci particolari, ad alto rischio, di
costo elevato o di critica disponibilità.

Il carrello di somministrazione dei farmaci è dotato di uguale reader con connessione
wireless a lungo raggio. Questo permette di verificare la corretta
somministrazione ai pazienti incrociando i dati contenuti su tag del paziente con
quelli del tag applicato al farmaco, con report sulla posologia utilizzata.

Vantaggi:
 Tracciabilità della storia del medicinale;
 Contenuti costi delle etichette;
 Reperibilità immediata del farmaco e programmazione dell’approvvigionamento;
 Il 100% di sicurezza che ogni farmaco venga somministrato al corretto paziente
con la corretta posologia.


Architettura del sistema


Esperienza Policlinico Umberto I

 Staff: 6000 (compresi Studenti post-doc)
 Day-bed: 1300
 Building: 54
 Departments: 82
 Surgery (Medical Op. room): 90

Dpt. Francesco Durante
 Staff: 150
 Day – bed : 60
 Surgery (Medical Op. room): 12
 Servizi: Day Hospital (chirurgia and
oncologia), svariati diagnostici servizi
(ecografia, endoscopia, ….)
 Campo prova: 6 Mesi (termine 2008)


Attività

 Sanità elettronica / MediZig
 Logistica


Medizig: obiettivi e modalità

 Ridurre i tempi di permanenza nelle strutture ospedaliere e
di conseguenza i costi sociali
 Ottimizzare i flussi di informazioni, per gestire le disponibilità
nel processo sanitario
 Migliorare e facilitare l’acquisizione dei dati clinici

Come raggiungere gli obiettivi?

 E’ necessario fornire:
 Comunicazione real-time
 Sistema struttrato
 Dati clinici interconnessi

 Sviluppare nuovi servizi con
architettura scalabile

 Usare device piccoli e leggeri
device wireless per la
raccolta dei dati


MediZig: Architettura

 Core Logic
 Database module
 Service Provider
 Web Server
 External Services
 User Client applications
 WSN components


MediZig: Wireless Sensor Network
La tecnologia Wireless Sensor Network è stata scelta per la localizzazione e la raccolta
dei dati per le seguenti motivazioni:

 Comunicazione Wireless
 Bassa emissione di potenza
 Robustezza
 (Reduced) Remote
 Capacità di elaborazione dati

Secondo questi principi è stato
identificato il device che ben si modella
su tali specifiche:

SunSPOT:
 Assorbimento in processamento
 JME APIs
 Semplice integrazione dei sensori
 Battery operation time
 802.15.4 compatibilità (ZigBee)

MediZig: architettura WSN

I device che compongono la WSN
possono essere divisi in:
 Nodi fissi: utilizzati per la
localizzazione e come sensori o
attuatori ambientali.
 Smart Slaves: alimentato a batteria,
nodi di sensori, utilizzati per il
monitoraggio pazienti
 Un gateway per connettere la WSN
al Core

Perchè gliSmart Slaves?

 Possono registrare e trasmettere i
dati raccolti
 Effettuare monitoraggio dei dati
raccolti e attivare allarmi
 Condividere le informazioni
 Possono prendere decisioni sulla
base delle informazioni scambiare
con il Core o altri devices


MediZIg: caratteristiche WSN

 Infrastruttura condivisa di localizzazione, controllo ambientale e raccolta dati
con gestione supervisionata ed in grado di operare anche in autonomia
 Può fornire una serie di servizi anche se la comunicazione con il Core è offline
 Possono eseguire operazioni “dipendenti dal contesto”

Alcuni possibili automatismi che possono essere gestiti..

Le seguenti attività possono essere realizzate autonomamente, mentre viene inviato un
allarme:
 Somministrazione insulina avendo come riferimento il livello di Glicemia misurato
 Se i parametri clinici monitorati superano delle soglie di avviso, possono attivare un
dispenser di farmaci automatizzati ed avvisare il paziente di utilizzarli
 Controllo dei parametri ambientali (temperatura, umidità, ventilazione, luce) e
adattamento alle condizioni del paziente quando necessario
 Segnalazione di malfunzionamento del sistema principale e attivazione di specifici
allarmi per gestire l’emergenza


Attività

 Logistica


WSN per il monitoraggio

Tipica struttura WSN:
Si pone come obiettivo quello di coprire una vasta gamma di applicazioni wireless,
che hanno come fattor comune la copertura capillare del territorio e la necessità di
inviare informazioni da sensoristica più o meno evoluta.

Sensor
868 /
devices
433
Mhz
Accentratore /
Coordinatore /
Collettore /
Gateway
router
868 Mhz Data
Collector
e Servizi
868 Mhz

Linea comunicazione GPRS / UMTS /
Collettore / WiFi verso centro servizi e gestione
router

868 /
433
Mhz Sensor
devices


WSN per il monitoraggio
Caratteristiche:
 Monitoraggio pervasivo di ambienti e strutture;
 Intelligenza massiva distribuita;
 Possibilità dei nodi di lavorare simultaneamente in maniera cooperativa.
 In caso di guasti di uno o piu nodi, la comunicazione della rete non subisce danni
grazie alla ridondanza spaziale (rerouting dei dati).
 Maggiori sensori implicano maggiori dati ,ossia maggiori capacita di riprodurre
fedelmente un ambiente reale.

Applicazioni possibili:
 Sistemi di supervisione e monitoraggio delle strutture civili ed industriali (edifici,
attrezzature, apparati industriali, ponti/dighe, etc..) sotto l’aspetto delle vibrazioni,
temperatura, pressione, resistenza delle strutture.

 Sistemi di rilevazione di grandezze numeriche per centri elaborazione dati, legate
ad impieghi residenziali o industriali (contabilizzazione utenze, monitoraggio allarmi
tecnici o telesoccorso, sistemi di gestione energetica in grado di operare in modo
decentralizzato con interscambio di informazioni)


Attività

 Logistica


WSN per integrazione tecnologie
Progetto di ricerca:
Integrazione di rete wireless basata su tecnologia ZigBee sulla rete di comunicazione
Konnex, standard mondiale per l’interconnessone di apparati elettonici / elettromeccanici.

Sviluppo di un gateway di comunicazione tra i due mondi per consentire lo sviluppo di
infrastrutture miste cablato / wireless e sfruttare le caratteristiche di ZigBee:
 rete mesh (capacità di re-routing dei nodi per raggiungere altri nodi)
 Ridotto consumo di energia (elevata durata delle batterie dei devices)


WSN e integrazione di tecnologie
Casa agevole: progetto della fondazione Santa Lucia per creare un ambiente assistito per
persone con disabilità motorie. Una infrastruttura basata su KNX, sensori onde radio,
sistema di guida visivo fornisce ai ricercatori la base per creare vari servizi di assistenza.

Obiettivo:
L’integrazione delle informazioni
provenienti da differenti tecnologie
per sviluppare un servizio di
monitoraggio e assistenza
completo


Attività

 Logistica


Manutenzione programmata Trenitalia
Sperimentazione in Trenitalia:
progetto in fase di sperimentazione che prevede l’utilizzo di tag RFID UHF 868 Mhz da
applicare a componenti di principale utilizzo (pantografo, blocco asse-ruota, ammortizzatore,
cardano) e parti di ordinaria manutenzione dei vagoni.

L’obiettivo è quello di monitorare le fasi manutentive dei componenti taggati, effettuare la
lettura ogni qual volta il treno va in manutenzione e tenere traccia storica della vita del
componente per effettuare una previsione su:
- Durata meccanica effettiva e costruzione dello storico sulle rotture più frequenti dei
componenti
- rilevazione di vibrazioni, urti, temperatura di lavoro.
- tracciamento delle sostituzioni operate su ciascun vagone


“Internet degli Oggetti”

Il concetto di “The Internet of Things” è strettamente correlato sia con il concetto di RFID che
con quello di Electronic Product Code (EPC) ed è sinteticamente descritto come:

“… tutto ciò che riguarda oggetti fisici che parlano tra loro..”

Attualmente l’idea sta prendendo forte concretezza anche nelle decisioni e negli indirizzi della
ricerca Europea, come testimoniano gli stanziamenti del 7 Programma Quadro nell’ambito di
RFID e dell’”Internet degli Oggetti”, per cui si afferma:

che siamo in una nuova fase dell’Informazione in cui il web non solo unisce tra loro
computer, ma potenzialmente ogni oggetto con capacità di comunicazione

In sostanza siamo di fronte al disgregarsi della separazione concettuale e spaziale tra
l’oggetto / sensore che interagisce a basso livello con l’ambiente e il servizio che ad alto livello
interagisce con gli utilizzatori.



Qualche esempio pratico di servizi implementati:
• Assisted living (disabilità, terza età, etcc.)
• Mondo sanitario
• Monitoraggio (strutture, persone, attività..)
• Controlli centralizzati e sistemi di supervisione
• Logistica (monitoraggio di micro e macro zone)
• Gestione delle forze di crisi / pronto intervento

Già siamo all’interno di “Internet of the Things”:
- Servizi mobile based (social network georeferenziati, interazione personalizzata con
l’utente in funzione di preferenze da lui stesso espresse in forma involontaria, tracciabilità di
abitudini e raccolta dati)
- Ubiquitous Internet In sintesi la possibilità di accedere a servizi e informazioni tramite
device di diverso genere, senza limiti di luogo e di tempo e nella modalità appropriata al
contesto
- Utilizzare un telefono cellulare come una carta di credito, o come un pass oppure per
ottenere automaticamente informazioni da Internet sui prodotti presenti in un negozio
- etc..


Grazie per la vostra attenzione!

Gianluca Grisanti
gianluca.grisanti@uniroma1.it

RFID Lab
http://w3.uniroma1.it/rfidlab


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