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ANTENAS Y PROPAGACIÓN 208019A
MARCO TEORICO GLOBAL
PRESENTA
DOPOR:
SANDRAMILENA VARGAS HERRERA
CODIGO: 22479162
WILBERT
MURILLO
MOSUERA
CODOGO:1649!!99
GRUPO: 1!
NANCYAMPAROGUACA
TUTOR
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA " UNADESCUELA DE
CIENCIAS BASICAS# TECNOLOGIA E INGENIERIA
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24$9$2014
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INTRODUCCION
El propósito del siguiente trabajo es buscar un enlace de
comunicación psra el
proyecto donde se definan cuáles son los caminos paratransmitir información
satelital entre dos puntos de la tierra.
Tenemos dos tipos o enlaces de comunicaciones:
U%&'()
Enlace o conexión de subida, es el término uti l izado en
un enlace de
comunicaciones para la transmisión de señales !"# desde
una estación o
terminal ubicado en la tierra a una plataforma en suspensión o
mo$imiento,
ubicada sobre el espacio, ejemplo los satélites. %as sondas
espaciales o una na$e
espacial. &n &plin' es el in$erso de un (o)nlin'.
D*+(&'()
Enlace o conexión de bajada, es el término utilizado para
representar un enlace
entre un satélite y la tierra, la comunicación entre una sonda
espacial y la
recepción
En tierra, la comunicación entre una sonda espacial y la tierra es
puramente digital
es decir transmisión de s*mbolos binarios + -#, se utiliza
modulación tipo fase
todas las transmisiones entre sonda espacial y tierra se pueden
di$idir en dosgrupos el &plin' y el (o)nlin' el primero para en$iar ordenes al
ordenador central
y el segundo para el en$*o de datos telemetr*a, cuyos datos son
tomados por los
euipos cient*ficos de sondas ejemplo los recogidos con cámaras
de $ideos, el
(o)nlin' también se usa para /acer estudios de
radioastronom*a, las
comunicaciones donde solo exista (o)nlin' son conocidas como
simplex, cuando
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están ambos tipos de comunicaciones se denominan d0plex.
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PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA
1roblema para dar solución a tra$és del desarrollo del 1royecto:&na multinacional
con 2ede principal en %ondres está realizando una exploración
minera, esta zona
de exploración se encuentra ubicada en una 3ona 2el$ática del
4ua$iare en
5olombia, retirada 6+ 7m de cualuier !ed de comunicación. En
esta zona de
exploración se lle$a permanentemente diferentes tipos de
materiales y euipos.
%os procesos desarrollados en esta área de trabajo son
automatizados -++8, y semonitorean diferentes tipos de $ariables. %a junta (irecti$a de
esta compañ*a
necesita /acer un seguimiento permanente y en tiempo real de
los siguientes
aspectos:
%le$ar todo el in$entario de euipos y materiales ue ingresan y
salen de la zona
de exploración, en tiempo real desde la sede principal en %ondres
5ontrol con
Tecnolog*a !"9(#.
acer monitoreo permanente de las diferentes $ariables ue secontrolan en la
zona, por parte de los 9ngenieros ubicados en la 2ede 1rincipal en
%ondres.
(escripción resumida
-. %eer de manera detallada la propuesta general de proyectopara el curso,
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disponible en el entorno de trabajo colaborati$o.;. (esarrollar las siguientes dos tareas:;.- &na $ez le*do el documento del proyecto a desarrollar,Elaborar un mapaconceptual, con las temáticas ue usted considere, serán necesariaspara resol$erel problema y con la co/erencia y la estructuración lógica ue debetener.;.; 5onstruir un marco teórico 4lobal , donde se describan lasteor*as uesoportan las tecnolog*as a aplicar en el desarrollo del proyecto.;.< 5onstruir un estado del arte, ue permita $erretrospecti$amente proyectosue /an solucionado problemas similares, no necesariamenteiguales.
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,USTI-ICACION
Tanto en las empresas como a ni$el personal y profesional esnecesario lle$ar un
control de algo llámese acti$os fijos ue entran y salen de la
compañ*a tanto como
de su personal, y tener ciertas restricciones de acceso a
ciertas áreas,
implementando los carnet con bandas magnéticas o c/ips
resultando como una
/erramienta 0til para controlar y monitorear el ingreso y salida
del personal a
ciertas áreas de la empresa.
=s* como las empresas el sector de la minor*a /a $isto la
necesidad deimplementar este tipo de tecnolog*a debido a ue no se lle$a
un control del
personal o materiales ue ingresan o salen ya ue
simplemente se lle$a un
in$entario ue cada $ez ue reuiere una actualización de
datos solo genera
dificultades, por esta razón y /asta por seguridad del personal
ue labora en la
mina y en su entorno es necesario implementar un sistema
automatizado de
acceso ue garantice el control interno
El sistema planteado como solución está basado en la tecnolog*a
R-ID, ya ue
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permite obtener fácil y rápidamente la ubicación de los
objetos y personas
identificadas con una etiueta, con rangos de lectura promedio de
>,6metros, pero
ue en ciertos espacios y bajo algunas circunstancias podr*an
alcanzar el máximo
rango dado de por el fabricante, ue es de -+ metros de distancia.
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1. MAPA CONCEPTUAL
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2. MARCO TEORICO GLOBAL
1. CONCEPTOS BASICOS EN TELECOMUNICACIONES
L/ R/'* -3(3'/ Radio Frequency RF # o Tecnolog*a9nalámbrica incluye lageneración, manejo, transmisión y recepción de ondas de radioy su uso paratransmitir información.
%as señales electromagnéticas o señales !" se caracterizan por:
• "recuencia
• =mplitud
L/ amplitud pico (A) es la máxima fuerza de la señal. ?ientras ue
&/ frecuencia(f) es la tasa de cambio de la señal, generalmente, medida enertz z# o ciclospor segundo. El período (T) de una señal es definido como eltiempo de unarepetición de una señal y es el in$erso de la frecuencia, T @ -Af."inalmente, la fase
φ# es la posición relati$a de una señal en el tiempo.
L/5 bandas de frecuencias
especifican un determinado rango de
frecuencias.1or ejemplo, en el5uadroBacional de
=tribución deCandas de
"recuencias5&B=C="# E* N* 5 (3(/ & *'( &/(3'/. se definennue$e grandes categor*as de bandas de frecuencias, a saber:D%", %", ?", ",
< =
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D", &", 2", E" y T".
S@>;*&* G/>/3(3'/5
D%"
%"
?"
"
D"
&"
2"
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E"
T"
R/(* M'3**(/:
• % banda -4z F ; 4z
• 2 banda ;4z F G4z• 5 banda G4z F H4z
• I banda H4z F -;4z
• 7u banda -;4z F -H4z• 7 banda -H4z F ;J4z
B/(/5 ISM (Industrial, Scientific and Medical) $er 9T&FT26.-
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L/ &*(' *(/ λ se define como la distancia ocupada por un ciclo o la
distancia entre dos puntos ue tienen fase correspondienteen dos ciclosconsecuti$os. =sumiendo ue la $elocidad de la señal es $:
λ @ $T
λ @ $Af
&n caso particular es cuando $@ c@
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A((/5
&naantena es un dispositi$o usado para transformar una señal !",$iajando sobreun conductor, en una onda electromagnética en el espaciolibre. 2iendo lapropiedad de reciprocidad el /ec/o ue una antena conser$asus mismascaracter*sticas sin importar ue este trasmitiendo o recibiendo.&na antena debeser adaptada a la misma banda de frecuencia ue el sistema deradio al cual estáconectado.
= continuación algunos conceptos relacionados con las antenas:
• A(3* ;/(/: se refiere al rango de frecuencias sobre el cual laantena puede operar.
• D'3'
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us rac n : epresen ac n e a ac n e una n ena
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I&5/3'=( 2: D'//>/ R/'/3'=( (/ A((/
T'%*5 A((/
&na antena isotrópica es ideal y solo existe teóricamente. %a mismase caracterizapor radiar
potencia entodas lasdirecciones
por igual,produciendo
un campo
electromagnético 0til en todas las direcciones con igualintensidad y -++8 deeficiencia. 2e dice ue una antena isotrópica tiene una tasa depotencia de + dCcuando comparada as* misma, es decir cero gananciaApérdida.
(e lo contrario las antenas dipolos son reales y se di$iden enantenas dipolos demedia onda $er E* N* 5 (3(/ & *'( &/
(3'/.# y antenasdipolos de un cuarto de onda $er E* N* 5 (3(/ &
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I&5/3'=( : EF>%&* *(/5 '/.
;. O(/5 & C'&*: %as señales son reflejadas desde la capa superior dela ionosfera de regreso a la tierra $er 9lustración G# . %a reflexión es
causada por la refracción. ndas con estas caracter*sticas estánubicadas en aproximadamente < a
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1ropagación de la señal
=ntena
transmisora
tierra
I&5/3'=( !: EF>%&* L@(/ V'5/.
5uando no /ay obstáculos la l*nea de $ista óptica se expresacomo:
h
d: distancia entre la antena y el /orizonte en 'ilómetros
/: la altura de la antena en metros
%a l*nea de $ista efecti$a o de radio al /orizonte es:
d 57
7 @ GA<
=s* la máxima distancia entre dos antenas para unapropagación de %2 es:
d +
3
3
3
57(
Kh
Kh
!epresenta la l*nea de $ista óptica
1 Kh 2 )
=ntena
receptora
1ropagación de la señal
=ntena
transmisora =ntena
receptoratierra
=d 57
=
=
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/-: altura de la antena -/;: altura de la antena ;
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2. RI-D
!"9( siglas de !adio "reuency 9(entification, en español9dentificación
por radiofrecuencia# es un sistema de almacenamiento y
recuperación de
datos remoto ue usa dispositi$os denominados etiuetas,
transpondedores
transmisorFreceptor# o tags !"9(. El
propósito fundamental de la
tecnolog*a !"9( es transmitir la identidad de un objeto similar a
un n0mero
de serie 0nico# mediante ondas de radio.
&na etiueta !"9( es un dispositi$o peueño, similar a unapegatina, ue puede
ser ad/erida o incorporada a un producto, animal o persona.
5ontiene antenas
para permitirle recibir y responder a peticiones por
radiofrecuencia desde un
emisorFreceptor !"9(. &na de las $entajas del uso de
radiofrecuencia en
lugar, por ejemplo, de código de barras# es ue no se reuiere
$isión directa
entre emisor y receptor.
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"ig. - 5omponentes de un sistema !9("
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El modo de funcionamiento de los sistemas !"9( es simple. %a etiueta !"9(,
ue contiene los datos de identificación del objeto al ue se encuentra
ad/erido, genera una señal de radiofrecuencia con dic/os datos. Esta
señal puede ser captada por un lector !"9(, el cual se encarga de leer
la información y pasársela, en formato digital, a la aplicación espec*fica
ue utiliza !"9(.
1or tanto, un sistema !"9( consta de los siguientes componentes:
Etiueta !"9( o transpondedor: c o m p u e s t a por una antena, un
material
encapsulado o c/ip y el 1ET, el cual es un material /ec/o de
poliuretano transparente flexible el cual sostiene al c/ip y la antena. El propósito
de la antena es permitirle al c/ip, el cual contiene la información, transmitir
la información de identificación. Existen $arios tipos de etiuetas. El c/ip posee
una memoria interna con una capacidad ue depende del modelo y $ar*a de
una decena a millares de bytes. Existen $arios tipos de memoria:
S*&* &3/ : el código de identif icación ue contiene es 0nico y es
personalizado durante la fabricación de la etiueta.
D &3/ 53'/ : la información de identificación puede ser
modificada por el lector.
=nticolisión. 2e trata de etiuetas especiales ue permiten ue un lector
identifiue $arias al mismo tiempo /abitualmente las etiuetas deben entrar
una a una en la zona de cobertura del lector#.
Q %ector de !"9( o transceptor: c o m p u e st o por una antena, untransceptor
transmisorFreceptor# y un decodificador. El lector en$*a periódicamente
señales para $er si /ay alguna etiueta en sus inmediaciones. 5uando capta
una señal de una etiueta la cual contiene la información de identificación de
ésta#, extrae la información y se la pasa al subsistema de procesamiento de
datos.
Tipos de etiuetas !"9(
%as etiuetas !"9( pueden ser acti$as, semipasi$as también conocidas
como asistidas por bater*a# o pasi$as. %os tags pasi$os no reuieren
ninguna fuente de alimentación interna sólo se acti$an cuando un
lector se encuentra cerca para suministrarles la energ*a necesaria#.
%os otros dos tipos necesitan alimentación, t*picamente una pila peueña.
Figura 2. Comunicación de un tag pasivo: el tag es energizado por la señal F enviada por el lector
Tags pasi$os. %os tags pasi$os no poseen ning0n tipo de alimentación. %a
señal ue les llega de los lectores induce una corriente eléctrica m*nima
ue basta para operar el circuito integrado 5?2 del tag para generar y
transmitir una respuesta. %a mayor*a de tags pasi$os utiliza respuesta por
reflejo o bac'scatter sobre la portadora recibida. Esto es, la antena /a de
estar diseñada para obtener la energ*a necesaria y funcionar a la $ez para
transmitir la respuesta por reflejo.
Tags acti$os. = diferencia de los tags pasi$os, los acti$os poseen su
propia fuente autónoma de energ*a, ue utilizan para dar corriente a sus
circuitos integrados y propagar su señal al lector.
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Tags semipasi$os. %os tags semipasi$os se parecen a los acti$os enue
poseen una fuente de alimentación propia, aunue en este caso se
utiliza
principalmente para alimentar el microc/ip y no para transmitir la señal
de
respuesta. %a energ*a contenida en la radiofrecuencia se refleja
/acia el
lector como en un tag pasi$o. %a bater*a puede permitir al
circuito
integrado de la etiueta estar constantemente alimentado y eliminar
la
necesidad de diseñar una antena para recoger potencia de la
señal
entrante del lector.
%ossistemas !"9( seclasif ican dependiendo del rango de
frecuencias ue usan. Existen cuatrotipos de sistemas:
!eloci"
#om$re
%F
C
o
n
t
r
o
l
d
e
&F
Frecuencia
125'z
13.5*z
+,"-3,*z
2.5"5.+/&z
ango
0,.5m
01m
0m
01m
dad de
lectura
%ento
#ormal
pido
pido
&a$ilidad para
leer en cercanas
de agua o metal
*eor
peor
4amaño
del 4ag
*as
grande
*as
peueño
6plicaciones
tpicas
Control de
accesos
accesos taretas
inteligentes
de tems peaes
electrónicos
Control de acceso
para veculos
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C
o
n
t
r
o
l
d
e
r
a
s
t
r
e
o
8&F
*icro"
onda
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%os estándares de !"9( abordan cuatro áreas fundamentales:
Q 1rotocolo en el interfaz aéreo: especifica el modo en el ueetiuetas !"9( y lectores se comunican mediante radiofrecuencia.
Q 5ontenido de los datos: e s p e c i f i c a el formato y semántica de los datos
ue se comunican entre etiuetas y lectores.
Q 5ertificación: p r u e b a s ue los productos deben cumplir para
garantizar ue cumplen los estándares y pueden operar con otros
dispositi$os de distintos fabricantes.
Q =plicaciones: usos de los sistemas !"9(.
5omo en otras áreas tecnológicas, la estandarización en el campo de
!"9( se caracteriza por la existencia de $arios grupos de especificaciones
competidoras. 1or una parte está 92, y por otra =utoF9( 5enter conocida
desde octubre de ;++< como E15global, Electronic 1roduct 5ode#. =mbas
comparten el objeti$o de conseguir etiuetas de bajo coste ue operen en &"R
E15 es el más usado en =mérica.
%os estándares E15 para etiuetas son de G clases:
Q 5lase -: Tag simple, pasi$o, con una memoria no $olátil programable$arias $eces.
Q 5lase ;: Tag pasi$o con más funcionalidades ue clase -, más
memoria de usuario, control de acceso al Tag autentificado, y $arias
caracter*sticas adicionales.
Q 5lase
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implementar en la exploración minera ubicada en la 3ona2el$ática del 4ua$iareen 5olombia, la tecnolog*a !"9( ya ue se reuieren fuertesmedidas deubicación en tiempo real, el a$entamiento de sistemas
basados en ifi ycomponentes acti$os de !"9( permiten implementar grandesbeneficios comoseguridad, administración integral, administración log*stica dedistribución yalmacenamiento, pre$ención de colisiones en tráfico, aéreas derestricción, controlde refugios, entre otros.
N*>/5 ISO R&/'
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. ESTADO DEL ARTE
!"9(, sistema de identificación mediante radio frecuencia,existe desde /ace
$arias década, principalmente para sistemas de
transacciones bancarias,
control de animales y como lla$es de control para datos sensiti$os.
Estos sistemas /an ganado momentum, en -MM+ generaron
impulso para
aplicaciones ue soportan !"9( y en los 0ltimos años en los
sistemas decadenas producti$os cuando las empresas de !atail
Europeas iniciaron
experimentando tags pasi$os incluidos en los productos para
consumidores
finales, y en Borteamérica tanto el (epartamento de (efensa
como almart
comenzaron a usar tags pasi$os para el monitoreo de en$*os.
5omo describen 1/illips, 7arygiannis y u/n. LBo es una tarea
fácil diseñar,
implementar y optimizar un sistema complejo !"9(N. 1ues se
debe tener en
cuenta la $elocidad en ue un tag pasa, la cantidad de tags por
segundo están
pasando por determinado lector, c0al es la potencia a la cual
los tags son
capaces de responder, si son tag pasi$os o act i$os,
reuerimientos de
seguridad y pri$acidad, y otra serie de reuerimientos.
-/3*5 >'(/(5 ( (/ 3(*&*@/ ( R-ID
• -3(3'/5 '5%*(';&5 ( &*5 5%3*5 /;'*5
3(3'/5
*%/3'=( &*5 %/@55:
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%os pa*ses poseen rangos de operación destinados aluso ci$il, en los
ue los sistemas !"9( pueden operar.
%as bandas deben cumplir con los modos de operación enel pa*s en ue
se encuentren y sus permisos respecti$os.
• P3'* I>%&>(/3'=(:
El costo de los miles de T=4s era el tope principal al
momento de
desarrollar una implementación. Es por esto ue una de
las principales
barreras para decidir acerca de la tecnolog*a a
implementar esté dao por
el precio de retorno de la in$ersión.
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• L/ 5/;'&'/ &*5 TAG5:
2e determina en algunos casos si podemos reusar o no
los T=4s, as*
estimaremos los costos de implementación de un sistema!"9(.
• L/ 5'/ /*5:
Becesidad reciente en !adio "recuencia, por lo
ue estamos
relacionando la implementación en !adio "recuencia con
algoritmos de
encriptación de los datos, punto esencial en los sistemas
tradicionales.
• L*5 (5 >/(F* * &/ 3/%/3'/ &3/5
%* 5(*:
2e debe $alidar si podemos yAo debemos leer
m0ltiples T=4s por
segundo, o si poseemos una sola lectura secuencial de
datos.
• L/ '5/(3'/ / &/ 3/& %*>*5 & & TAG >'5>*.
Este es el factor principal, dependiendo de la potencia de
la antena del
lector, de la frecuencia de operación, de la forma y la zona
de instalación
del T=4.
• E& 5(/ '('* %// ( 53* ( %/'3&/.
=l momento de aduirir cierta tecnolog*a por
sobre otra en la
implementación de un sistema !"9( está dada por
los estándares
asociados al área en la cual se $a a trabajar.
&na de las grandes $entajas de los procesos controlados con
sistemas de radio
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frecuencia, es ue no necesita ue el T=4 esté en una zona
$isible del materiala monitorear, pudiendo estar en zonas no $isibles. =demás,dependiendo de la
tecnolog*a, es posible rastrear con el mismo euipo a decenas
de T=4s porsegundo, sin tener ue depender necesariamente depersonal calificado y
ofreciendo además $entajas tales como:
5ontrolar en tiempo real, dónde y en ué estado deoperación seencuentran los materiales, por ejemplo en control delos euipos o
repuestos en faenas industriales.
(eterminar si un material está en el lugar en el ue
deber*a estar, parasaber si el euipamiento está realmente siendo
utilizado en la faenaasignada.
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5ontrolar masi$amente el tráfico de elementos entreempresas F como
ser*a el control de mercader*a traspasada desde un
pro$eedor /acia unatienda.
5ontrolar el tráfico de materias entre unidades en la
empresa F para saber,
por ejemplo, exactamente cuáles art*culos /a pasado de
bodega a sala de$entas, identificando el tamaño, modelo, color, etc.,del art*culo en
cuestión.
Modelo general uso de sistemas RFID
5on estos datos en los registros /istóricos de los sistemas degestión de la
organización se pueden generar nue$as cadenas de análisis, por
ejemplo:
5ontrolar el uso correcto de los materiales
?aximizar la $ida 0til de los euipos
1rogramar mantenciones dados ciertos patrones predicti$os
de operación
5ontrolar las bajas abruptas de in$entarios o sobre stoc' de
productos
?ejorar las cur$as de estimación de productos más
solicitados, pudiendo
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optimizar el uso de espacio tanto en bodegas como en salas
de $entas.
Es por esto ue los sistemas !"9(, ue determinan elposicionamiento de los
materiales con indi$idualización, precisión y factor de
temporalidad, sean tan
$aliosos para la gestión de los procesos producti$os, ya ue
podemos monitorear
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CONCLUSIONES
• %a tecnolog*a !"9( /a tra*do muc/as $entajas sobre
los sistemas
competidores cómo el código de barras y
grandes $ol0menes de materiales durante toda cadena producti$a o comercial
minimizando la inter$ención /umana.
Entre los proyectos más nombrados por ser el ganador del premio S?ejor uso de
!"9( en un 1roducto o 2er$icioS se encuentra =lmacafé, una subsidiaria de la
"ederación Bacional de 5afeteros de 5olombia, este proyecto utilizo la
tecnolog*a !"9( al implementar el sistema para el rastreo de granos de café
1remium desde los sembrad*os, utilizando una /erramienta de trazabilidad
Ceantrac' ue re$ela detalles sobre el origen, producción y almacenamiento de
los más costosos cafés 1remium. 2acos de granos de café son etiuetados con
dispositi$os !"9( en las propias granjas y atra$iesan toda la cadena de
distribución /asta las bodegas, trilladoras, puertos y clientes. El sistema permite
el rastreo de cada saco de granos de café desde la fuente /asta su destino final.
El 5entro familiar de 5áncer !oy y 1atricia (isney del 5entro ?édico 1ro$idence
2aint Uosep/ en Curban', 5alifornia también es un ejemplo de los proyectos más
galardonados por /acer uso de la tecnolog*a !"9(, este proyecto ganó el premio
al S&so más 9nno$ador del !"9(S por una aplicación ue utiliza etiuetas de radio
frecuencia pasi$a de bajo perfil en las placas de identificación de los pacientes
con el fin de saber su localización, entre otras cosas. El sistema es parte del
edificio de G plantas y 6.-++ ?etros cuadrados, abierto en febrero de ;+-+. Este
sistema utiliza lectores =stra de la compañ*a T/ing?agic para obtener los datos
!"9( y en$iarlos a un procesador receptor de !e$a. El procesador S$eS cuando
un paciente /a entrado a una nue$a /abitación y automáticamente ajusta las
condiciones de su ambiente como la temperatura, iluminación y m0sica de
acuerdo a las preferencias del paciente. 1uede además cambiar diferentes obras
de arte ue son proyectadas en las paredes. El personal de enfermer*a puede ser
notificado con la ubicación de los pacientes en las propias pantallas de sus
celulares $*a i"i y las ubicaciones son también transmitidas al personal de
seguridad.
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sistemas manuales,
recolectando datos auténticamente sin reuerir operario.
• %a tecnolog*a !"9( a0n en e$olución, pro$ee grandes
expectati$as de
desarrollo a cortoFmedio plazo. El etiuetado !"9( es
una realidad en
la identificación y trazabilidad de los productos a ni$el
internacional y
será necesario cada d*a para las empresas
adoptar una nue$a
tecnolog*a basada en euipos de lecturaAimpresión de
etiuetas y la
mano de sistemas de soft)are de control de la
información integrados
con sus sistemas de gestión.
• (ebemos elegir correctamente los euipos e
instalaciones adecuadas
para obtener tasas máximas de lectura de etiuetas.
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BIBLIOGRA-IA
•
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5onfi
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