Рассмотрим проблемную ситуацию: Для того, чтобы вырастить сельскохозяйственные культуры наиболее эффективно, необходимо периодически измерять уровень влажности почвы, чтобы вовремя полить растения. Эту задачу может решить человек, который должен жить где-то рядом, чтобы выполнять эту работу. И ему необходимо будет платить заработную плату. Однако есть и другое решение этой задачи, можно использовать летающего робота (например, квадрокоптер). Если робот будет воспроизводить все действия человека, необходимое для этого аппаратное обеспечение может оказаться сложным и дорогим. Третий вариант – поместить датчики влажности в почву и удалённо считывать с них информацию при помощи летающего робота.
Недавно робототехники предложили использовать RFID метки дальнего диапазона действия (которые очень дешевы и не требуют источника энергии) и летающего робота для считывания информации с меток. RFID (радиочастотная идентификация) – это способ автоматической идентификации предметов, в котором на предмет крепится микроминиатюрный радиопередатчик (RFID метка), передающий на приёмное (считывающее) устройство информацию о предмете, например, его наименование и стоимость. RFID широко применяется в торговых сетях и в платёжных системах . RFID метка состоит из чипа и антенны. У большинства меток нет собственного источника энергии. Вместо этого, RFID метки приводятся в действие радиоизлучением от антенны считывающего устройства, которое читает информацию с метки. По существу получается бесплатная передача небольшого количества информации от «спящей» метки до антенны считывающего устройства. Такие «пассивные» RFID метки очень дешёвы. А летающий мобильный робот, летая над полем, может удаленно прочитать информацию с множества RFID меток и передать эту информацию удалённому оператору. Оператор может получить информацию в виде карты, на которой помечены RFID метки и численные значения влажности почвы около каждой метки.
На рисунке показано устройство измерителя влажности почвы с RFID меткой.
RF chip – радиочастотная интегральная микросхема
RFID resistance sensing tag – RFID метка с датчиком электрического сопротивления
Wooden dowel – деревянный кол
Resistance probe – датчик электрического сопротивления почвы
RFID метка стоит меньше чем 0.10 $ и может работать неопределенно долго, а всё устройство может стоить порядка 10 $.
Как эта система могла бы работать. Агроном идёт по полю и втыкает в почву в тех местах, где необходимо знать влажность почвы, кол с устройством и датчики сопротивления (влажности почвы) и отмечает его GPS координаты. Для сбора данных используется квадрокоптер с антенной. Когда квадрокоптер летит от одной метки к другой, антенна своим радиоизлучением активирует метки и они отправляют данные о влажности почвы на квадрокоптер. Конечно, эта система не лишена недостатков. Основная проблема заключается в чтении пассивных RFID меток. Для надёжного считывания информации, антенна должна находиться как можно ближе к метке: на расстоянии не более 1.3 метра. А это – предел точности определения координат стандартной системы GPS. Поэтому с помощью GPS навигации удалось прочесть примерно 2/3 меток, хотя в режиме удалённого ручного управления квадрокоптер прочёл все метки.