Monitorovanie nebezpečných nákladov pomocou RFID

Dnes sa do popredia stále viacej dostáva otázka životného prostredia. Patrí medzi tie, na ktoré kladú štáty EU hlavný dôraz.

Okrem iného je situácia komplikovaná aj nebezpečenstvom, vyplývajúcim z prepravy nebezpečných vecí, nakol'ko aj pri dodržaní všetkých ustanovení pri preprave existuje vždy možnosť technických porúch, l'udských zlyhaní a havárií, pri ktorých môže nastať narušenie tesnosti obalu nebezpečného nákladu a tým môže dôjsť k úniku nebezpečných látok do okolia.

Taktiež môže vzniknúť požiar, únik plynu, výbuch alebo iná nebezpečná situácia.

Dôsledky môžu byť vel'mi vážne pre obyvatel'stvo i prírodné prostredie v danej lokalite, kde sa havária vyskytne a z tohto dôvodu treba preprave nebezpečných nákladov venovať zvýšenú pozornosť.

SYSTÉM RFID

Vlastnosti systému RFID (Radio Frequency Identification) ho predurčujú na využitie pre monitorovanie nebezpečného nákladu. Je to identifikačný systém pracujúci vo vysokofrekvenčnom pásme. Systém RFID sa skladá z troch základných častí:

• snímacej jednotky - zariadenie, ktoré komunikuje s identifikačným médiom, číta informáciu zapísanú v médiu alebo informáciu do neho zapisuje,
• identifikačného média (značka RFID) - nosič informácie. Zariadenie obsahujúce komunikačný obvod na prenos informácie do/z snímacej jednotky, pamäťový obvod a potrebné podporné obvody,
• jednotky na spracovanie informácií (riadiaca jednotka) - obvykle mikropočítačom riadená jednotka. Jej základným účelom je riadiť komunikáciu medzi snímacou jednotkou a identifikačným médiom, spracovať informáciu prečítanú z identifikačného média a na základe spracovania vykonať činnosť v závislosti od použitia identifikácie (zaznamenať údaje o nebezpečnom náklade do databázy a pod.).

Technológia RFID pri monitorovaní nebezpečných nákladov musí umožniť:

• stanoviť presnú polohu zásielky,
• zber informácií o zásielke,
• ochranu zásielky proti odcudzeniu, poškodeniu prípadne strate.

Základný princíp systému RFID znázornený na obr. 1 je pomerne jednoduchý. Entitu (v našom prípade zásielku s nebezpečným nákladom), ktorú chceme automaticky bezkontaktne identifikovať, je potrebné vybaviť čipom RFID, ktorý v blízkosti snímacieho zariadenia na povel vyšle svoje identifikačné údaje. Aktívnym prvkom v tomto procese je snímač, ktorý žiari elektromagnetické vlny do priestoru, kde sa predpokladá prítomnosť identifikovanej entity. Identifikačný čip sa touto energiou aktivuje a vyšle svoje identifikačné údaje.

LOKALIZÁCIA ZÁSIELKY S NEBEZPEČNÝM NÁKLADOM

Jednou z najväčších nevýhod súčasného systému evidencie nebezpečných nákladov je, že neexistuje informácia o okamžitej polohe zásielky. Zásielku s nebezpečným nákladom môžeme lokalizovať v reálnom čase viacerými spôsobmi. Prvou možnosťou je prepojenie technológií RFID a GPS (Global Positioning Systems). Toto spojenie nám umožní lokalizovať inštalovaný čip s presnosťou na niekol'ko metrov kdekol'vek vo svete. V súčasnej dobe už existujú RFID čipy, ktoré sú schopné spolupracovať s GPS. Princíp technológie GPS je znázornený na obr. 2. Tento spôsob kontroly je vel'mi efektívny, no jeho použitie je spojené s nemalými finančnými nárokmi a nedoriešenými legislatívnymi problémami. Ďalšia z možností, ako zistiť aktuálnu polohu nákladu, je využitie technológie GSM (Global System For Mobile Communications). Systém GSM funguje na bunkovom (celulárnom) princípe. Podstata je založená na zostavení radu buniek na danom území do vzoru, ktorý sa podobá sústave pozostávajúcej z "pravidelných" šesťuholníkov - obr. 3.

Každá bunka obsahuje vysielač a prijímač označované tiež ako Base Transceiver Station (BTS), ktoré v danej oblasti zaisťujú pokrytie. Pokial' sa koncové zariadenie pri pohybe premiestni z jednej bunky do druhej, BTS si vymenia informácie a predajú navzájom komunikáciu. Vel'kosť buniek je rôzna. Od niekol'ko sto metrov v meste až po rádovo kilometre mimo neho. Pri vysielaní GSM signálu je ako doplnková informácia vysielaná aj informácia o polohe daného GSM prijímača (informácia o bunke v ktorej sa daný GSM prijímač nachádza). Táto metóda síce nie je tak presná ako technológia GPS, ale postačuje na určenie polohy pre navrhovaný systém, najmä za predpokladu ak vnesieme do systému presné údaje o pozemných komunikáciách.

Tretí spôsob lokalizácie zásielky súvisí so spoluprácou systému na monitorovanie nebezpečných nákladov a systému na elektrické vyberanie mýta. Pri prejazde zásielky s nebezpečným nákladom cez bránu na elektrický výber mýta sa okrem prenesenia údajov o nebezpečnom náklade uloží do systému aj poloha danej brány a tým aj poloha celej zásielky. Tento spôsob lokalizácie je ale limitovaný rozmiestnením systému elektrického výberu mýta. Nakol'ko bude tento systém implementovaný iba na spoplatnených cestných komunikáciách, dá sa pomocou neho sledovať poloha zásielky iba po určitých komunikáciách.

INFORMAČNÝ SYSTÉM EVIDENCIE NEBEZPEČNÝCH NÁKLADOV

Nebezpečné veci znamenajú také látky a predmety, ktorých preprava je podl'a ADR (Európska dohoda o medzinárodnej cestnej preprave nebezpečných vecí) zakázaná, alebo sa povol'uje len za tu uvedených podmienok. Súčasný systém monitorovania nebezpečných nákladov ma množstvo nedostatkov. Medzi najhlavnejšie patrí to, že neexistuje informácia o aktuálnej polohe prevážaného nebezpečného nákladu, jedná sa o papierovú formu evidencie a z tohto dôvodu nie sú potrebné informácie dostupné všetkým zainteresovaným osobám. Je preto potrebné vytvoriť nový elektronický systém monitorovania nebezpečných nákladov, ktorý musí mať minimálne celoeurópske pokrytie. Musí sa jednať o systém so zabezpečeným prístupom. Podl'a pridelených právomocí sa môžu relevantné údaje z neho čítať, meniť a zapisovať. Jeho zavedenie by malo prispieť k zvýšeniu bezpečnosti osôb a znížiť pravdepodobnosť vzniku ekologických havárií.

Každá prepravná jednotka (paleta, sud...) s nebezpečným nákladom bude vybavená aktívnym alebo pasívnym čipom RFID. Do aktívneho čipu RFID, ktorý obsahuje pamäť RAM, budú uložené všetky dôležité údaje o náklade (názov, označenie, množstvo, informácie o pôvode a mieste určenia...), ako aj opatrenia, ktoré treba vykonať v prípade nehody. V pasívnom čipe RFID, ktorý obsahuje pamäť ROM, je uložené identifikačné číslo, ktorému prislúchajú odpovedajúce údaje v databáze. Keďže aktívne čipy RFID sú v dnešnej dobe cenovo náročné, predpokladá sa, že pre daný účel sa budú používať skôr pasívne verzie čipov RFID.

Celý proces prepravy nebezpečného nákladu medzi dvoma skladmi je znázornený na obr.4. V každom objekte skladujúcom nebezpečné látky a materiály (Sklad A, Sklad B), bude umiestnená snímacia jednotka RFID (SJ). Po naložení tovaru bude z RFID čipu vyčítané identifikačné číslo, prenesené a následne uložené do databázy (DB). Takýmto spôsobom sa do databázy dostanú identifikačné čísla každej zložky v zásielke. V databáze budú každému identifikačnému číslu pridelené informácie týkajúce sa prevážaného nebezpečného nákladu. Zadaním príslušného identifikačného čísla prostredníctvom prezentačného servera (PS) a v spolupráci s aplikačným serverom (AS) sa tak môžeme hneď dozvedieť nie len to, aké látky sú prepravované, ale aj to, odkial' a kam smerujú.

Vonkajší obal (kontajner), v ktorom nebezpečný náklad je prepravovaný, bude vybavený snímacou jednotkou RFID (SJ), ktorá monitoruje zásielku umiestnenú v kontajneri počas celej doby prevozu. Takto získané informácie sa porovnávajú s informáciami uloženými v databáze. V prípade, že dôjde k zmene bezpečného stavu (napr. vysunutie sudu s nebezpečnou látkou z kontajnera), systém to okamžite zaznamená a aktívnou signalizáciou upozorní vodiča nákladného auta, v ktorom sa daný náklad preváža. Vodič je vybavený mobilným terminálom (MT1) pripojeným na technológiu monitorovania prevážaného nákladu. Funkciu tohto terminálu v blízkej budúcnosti by mohol plniť Personal Digital Assistant (PDA) v kombinácii s mobilným komunikátorom. Pomocou neho vodič upozorní zodpovedné orgány a nahlási im svoju polohu. Druhou možnosťou, ktorá môže plniť úlohu takéhoto terminálu, je palubná jednotka (On-Board Unit). V prípade dopravnej nehody a vzniku ekologickej havárie, už nemusia policajti a hasiči čakať na expertízu obsahu kontajnera, čo môže trvať aj niekol'ko hodín. Za pomoci mobilného terminálu (MT2) vybaveného snímacou jednotkou RFID čipov si dokážu zistiť identifikačné číslo uložené v čipe. Pripojením na centrálnu databázu sa tak v pomerne krátkom čase dozvedia informácie o prevážanom náklade a informácie potrebné na vykonanie opatrení či na zaistenie bezpečnosti, ochrany l'udí a životného prostredia. Po dopravení na miesto určenia sa celý náklad opäť zosníme pomocou snímacej jednotky RFID (SJ) a všetky údaje o nebezpečnom náklade sa odošlú na archiváciu pre ďalšie spracovanie (štatistické údaje). Riadiaca jednotka zároveň skontroluje, či nebezpečný náklad, ktorý bol naložený a prepravovaný, reálne dorazil do ciel'a a bol vyložený.

Systém musí byť koncipovaný tak, aby k vybraným dátam mala prístup len oprávnená osoba, a to z l'ubovol'ného miesta pripojeného na sieti. Dáta musia byť dôsledne "personalizované", tzn. každý používatel' informačného systému (IZS - Integrovaný záchranný systém, samospráva, dopravcovia, iní používatelia) musí mať pridelené autorizačné údaje (používatel'ské meno a heslo), ktoré bude pridel'ovať správca systému. Niektorí účastníci budú mať tak možnosť informácie zo systému iba čítať, iní môžu dáta zapisovať, alebo ich meniť. Prenos dát v rámci celého systému musí byť realizovaný pomocou bezpečnostných komunikačných protokolov.

ZÁVER

S rozširujúcim sa obchodom a nárastom tranzitnej nákladnej prepravy predstavuje cestná nákladná doprava stále väčší podiel oproti železničnej doprave, čo má nevyhnutne negatívny vplyv na otázku životného prostredia, hustotu cestnej premávky a kvalitu života, najmä v mestských oblastiach. Pri stanovenej požiadavke zabezpečiť ochranu obyvatel'stva a vytvoriť náležité podmienky na prežitie pri mimoriadnych situáciách, je bezpodmienečne nutné poznať riziká a stupeň ohrozenia obyvatel'stva v prípade vzniku mimoriadnych udalostí aj v súvislosti s prepravou nebezpečných vecí. Súčasná situácia si vyžaduje vytvorenie elektronického systému monitorovania nebezpečných nákladov, ktorý by bol náhradou za už dnes nevyhovujúci systém. Tento systém by prispel k zvýšeniu bezpečnosti nielen účastníkov cestnej premávky, ale aj obyvatel'ov žijúcich v blízkosti cestných komunikácií, po ktorých sa uskutočňuje prevoz nebezpečných nákladov, a v neposlednom rade aj k zvýšeniu ochrany životného prostredia.

Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu vedy a techniky prostredníctvom finančnej podpory projektom č. APVV - 20 - P00705.

ZDROJ:
Kmeť, Vladimír a kol. Monitorovanie nebezpečných nákladov pomocou RFID. In EnviWeb.cz [online]. Brno: EnviWEb, s.r.o., 2007 [cit. 15-08-2007]. Dostupný z WWW: <http://www.enviweb.cz/?env=havarie_archiv_gfaeh/Monitorovanie_nebezpecny....