Il trasporto intermodale oggi conta migliaia di attori, ivi compresi gli operatori di navi, treni, camion e aeroplani.
L'inclusione di numerosi porti e diversi reparti spedizioni determina un sistema di logistica complesso e ben lontano dall'efficienza che potrebbe avere. Usando il telerilevamento e l'analisi dei big data, l' internet delle cose (IoT) ha il potenziale di rendere la logistica di spedizione più continua, trasparente ed efficiente.
Una logistica efficiente è strettamente collegata alla visibilità — sapere dove si trova una spedizione e dove è diretta in un qualsiasi momento. Le tecnologie critiche per migliorare la visibilità in transito sono i GPS basati sul cloud per segnalare la posizione e l'identificazione delle frequenze radio (RFID) tecnologie che identificano e posizionano le spedizioni su palletl.
I dati raccolti da GPS e le tecnologie RFID faranno molto di più di quello consentito agli spedizionieri di prevedere esattamente il tempo di arrivo. L'impiego di altri tipi di sensori consentirà alle tecnologie Big Data di ordinare e analizzare i dati provenienti dai sensori che monitorano l'ambiente all'interno del veicolo di trasporto. Gli spedizionieri possono monitorare i parametri, quali temperatura, umidità e vibrazione che possono avere un impatto sulla qualità di un prodotto in transito.
I dati possono essere trasferiti nel cloud usando un piccolo sistema di aggregazione dei dati e un sistema di comunicazione sul vagone o camion. Ogni parte interessata nella catena di fornitura sarà in grado di identificare il pallet e di conoscere la sua posizione usando le coordinate GPS, le condizioni atmosferiche e del traffico. Le informazioni orientate al veicolo, quali un modello di guida per il conducente di camion o la velocità media di una nave, potrebbero essere anch'esse essere segnalate.
Per le spedizioni di oggetti di valore, soggetti a pirateria, quali prodotti farmaceutici, metalli preziosi e microprocessori allo stato dell'arte, potrebbero essere impiegati da camere digitali. Una catena di fornitura agile consentirà inoltre agli spedizionieri di reindirizzare le spedizioni a piacimento e creare un programma di manutenzione, su richiesta, che risponda ai dati provenienti dai sensori incorporati in motori e altri componenti critici nel veicolo.
Le chiavi del successo del sistema sono il costo dei componenti e la robustezza e longevità del sistema di bordo. Se milioni di transponder RFID e sensori devono essere usati, questi devono essere a buon mercato. In aggiunta, l'aggregazione dei dati e i sistemi di trasmissione devono essere a basso costo e a basso consumo energetico.
Flusso di dati globali
Il primo salto nella trasmissione dei dati di tracciabilità della spedizione avviene da un tag RFID sul pallet (oppure un'altra fonte, quale un sensore di temperatura) verso un sistema di aggregazione dei dati. Sistemi avanzati utilizzano tag RFID attivi che periodicamente comunica le informazioni sullo stato di "dove si è" (normalmente una volta ogni 10 secondi) ad un lettore RFID che si trova sul camion, treno, nave o magazzino dove il pallet sembra essere. I tag RFID attivi operano in due bande, per raggiungere la portata appropriata. La banda a 2,4-GHz ha una portata di 50 metri, mentre la banda a 868 MHz ha una portata di 500 metri.
Il lettore ha due altri partner di comunicazione: unità GPS che contrassegnano la posizione GPS nei dati dell'inventario; e normalmente una radio GPRS (General Packet Radio Service) che trasmettano le informazioni ai server del cloud.
GPRS è un servizio di dati mobili orientato al pacchetto che utilizza le reti cellulari 2G e 3G. In genere il consumo viene addebitato in base al volume dei dati trasferiti — al contrario dei dati sulla commutazione di circuito, che vengono di solito fatturati per minuto di connessione.
Lo scenario di utilizzo di centinaia di tag RFID che comunicano continuamente con il lettore solleva ovviamente preoccupazioni riguardo alla congestione da traffico dei dati e al consumo di energia. Il team di progettazione può affrontare entrambe le questioni con un motore di gestione degli eventi e un protocollo sul segnale radio a bassissima potenza.
L'obiettivo della progettazione è quello per il lettore/aggregatore di dati di accogliere diverse centinaia di tag molto vicini. Il lettore/aggregatore spegne normalmente la batteria del camion o l'alimentazione elettrica del treno o nave. Per mantenere bassi i costi d'esercizio, i tag devono far funzionare le celle a moneta CR2032 (batterie orologio) per meno di cinque anni. Il requisito principale della vita della batteria è il controllo del ciclo di lavoro utile.
I chip RFID devono essere in grado di attivarsi da — e di ritornare in — una modalità di sospensione della potenza bassissima in pochi millisecondi. Il consumo di energia nella modalità di sospensione deve essere di circa 900nA).
Reti di sensori a basso consumo
Oltre ai dati di tracciabilità della spedizione una catena di trasporto intermodale avanzato richiede che i dati provengano da una rete di sensori a basso consumo. La sfida ingegneristica più significativa è la perfetta integrazione tra la “rete RFID” e la rete di sensori.
Le letture della temperatura e i dati ambientali simili sono molto adatti per la raccolta mediante le reti wireless. Dl'altra parte, i dati per i programmi di manutenzione automatica (per monitorare ad esempio lo stato di salute di un motore del camion) possono non essere adatti per una rete wireless.
Ove possibile, la connettività wireless è auspicabile – e da questo punto di vista gli stessi obiettivi di design si applicano altrettanto a molte reti di sensori. Sebbene siano disponibili diversi approcci per una soluzione robusta, una tipica architettura per reti di sensori a potenza bassissima si basa su un MCU di fascia media, come quello della famiglia MSP430 di Texas Instrument e un ricetrasmettitore multiprotocollo a 2,4 GHz come SimpleLink CC2500 di Texas Instrument.
Con questa soluzione MCU gestisce sia i comandi del protocollo RF che i livelli applicativi, consentendo all'applicazione di avere un accesso e visibilità più diretta in RF e nei livelli fisici. Spingendo l'intelligenza artificiale in MCU si consente ad una radio semplice, ma robusta di fare quello che sa fare meglio: trasmettere e ricevere dati wireless.
Poiché MCU è provvisto di solito della maggior parte delle risorse in termini di memoria, potenza di elaborazione, nonché di integrazione digitale ed analogica, questa configurazione si adatta bene anche a molti tipi di protocolli e applicazioni wireless.
Conclusione
L'integrazione di tecnologie, sviluppate per le reti di sensori wireless come IoT. in veicoli per la movimentazione di merci avrà effetti di vasta portata sul trasporto intermodale. Tra gli altri benefici, creerà flotte efficienti, farà risparmiare sui costi del carburante, garantirà una stabilità termica nel transito e ridurrà la perdita di valore in termini sia di carico che di materiale rotabile. Le tecnologie RFID e GPS, che vengono già ampiamente utilizzate, dovranno essere efficientemente integrate con i dati di altri sensori. Esistono numerosi approcci architettonici per questa sfida. Implementazioni corrette includeranno sia un funzionamento con potenza bassissima che una rete di comunicazione sequenziale, sufficientemente robusta per operare in ambienti difficili.