RFID将古代系统带入21世纪

文章：Bill Schweber

试图保持一个非常古老的系统的时代，其潜在的管理概念运营似乎几乎没有绝望。想想您最喜欢的PC，操作系统或应用程序，从十年或更长时间或维护操作所需的努力。与此同时，有时有现代技术升级可以制造系统 - 这在其成功的重量下被堵塞，如更大的成本和努力，并且没有新的建筑。这种情况是加入RFID标签到气动管路由系统。

These days, as email and the web have greatly diminished the need for physical mail in so many situations, it’s important to remember that there are many real-world scenarios where a tangible, physical object must be sent, and bits won’t substitute for it. That’s the case in hospitals where various patient samples—fluids and tissue—must go to different labs and medications need to be sent from in-house pharmacy to patient. To solve this problem, pneumatic tubes—which accept and transport canisters called carriers from a sending station to a distant, selectable receiving station—are used (图1）。

图1载体管非常坚固但具有简单，易锁的门闩。它们的直径为6英寸（15厘米），长约13英寸（33厘米）;较长的载体需要较大半径的管曲线，每个耗费大约125美元。来源：NetBankstore.

最早和最简单的系统使用了物理集线器和辐条网络拓扑。用户将负载放入载体中，添加了一个地址标签，将装载的载体放入管中，关闭门，然后按下“GO”按钮。压缩空气将载体将载体路由到中央分拣位置，其中有人看目的地标签，将载体放在适当的输出管中，并在其途中发送。虽然中心的活动可能是忙碌的，但从用户的角度来看，该系统工作并成为高效医院的关键部分。

即使在建筑物内，使用快递员的替代方案是缓慢，低效，堵塞的走廊，并且依赖于可用人员。最终，开发了自动路由中心，该路线读取载体并将其定向到目标管。

有趣的是，在这些系统用于医院之前，它们用于伦敦和纽约等城市的邮政邮件。参考文献与令人惊叹的照片有一些迷人的历史信息。请注意，常用的点对点气动管系统通常用于银行驾驶窗口，以处理不与建筑物不相邻的车道的客户。这些使用载体和管道原理，但没有任何寻址或路由问题，因为它们是专用的，固定路线，点对点系统而不是辐条和集线器。

由于许多原因，使用管子用于邮件的邮件变得过时;很久以前，即使在电子邮件中削减了纸邮件的数量之前，也是很久以前。然而，气动管系统在医院的作用，在没有可行的替代方案的地方，已经相反的方式，其成功成为最大的问题。作为医疗和制药技术的先进，所进行的患者测试的数量飙升;此外，需要快速运输的患者样品或药物也跳跃。

系统流量过载管，并添加更多管材是太昂贵或不可能的;这就像在拥挤的地区添加更多的高速公路车道（图2.）。更糟糕的是，如果承运人因任何原因被困住，它会阻挡管系统的车道;如果它被错误排列，后果可能会更糟。

图2.宾夕法尼亚大学医学院最近升级的系统的这一非常小部分突出了在医院墙壁或路线中心内运行的管的整体复杂性。资料来源：宾夕法尼亚大学医院

这就是现代电子技术重新发明气动管系统的地方，在不增加更多管子的情况下做得更多、更好。除了标明目的地地址的纸质标签(仅为个人方便和备份需要)或插入到载体上的条形码，最新的系统使用RFID技术为每个载体贴上标签。发送站的用户在触屏键盘上输入地址码，管道管理系统将该地址码与一个RFID标签连接起来，该标签永久地附在承运人(图3.）。

图3.现代系统的用户站是功能，聚焦，最小化和明确的用户界面的优秀模型。资料来源：Swisslog Healthcare

从那时起，系统完全自动化。随着载体速度沿15到20英里/小时（20至30km /小时），它们通过在收件人的最佳可用路径上通过切换节点连续跟踪和路由。

系统管理不仅仅是指导每个承运人在旅程中。It checks that it’s going where it should be going (problems do occur, but rarely), identifies traffic jams due to a stuck carrier (again, surprisingly rarely) and continuously monitors and manages traffic flow, waits, and queue sizes, and even ensures that enough empty carriers are returned to each station based on use patterns. Many systems even have a provision for rushing critical items such as blood to an operating room via a “priority” carrier coding, allowing these carriers to supersede other ones in the routing plan and travel path.

这些系统是复杂的网络，并且对电子通信系统具有许多相似之处。斯坦福大学医院的系统有124个站点（每个护理单位都有自己的车站;141转移单位（类似于路由器）;99区间连接器;和29个鼓风机。在发件人和接收器之间的数十万英尺之间的最大旅行时间在大多数情况下在大多数情况下在大多数情况下在3分钟内，即使在峰流量期间也是如此。交通，等待，队列和其他参数的分析是定量的，因为它是许多电子网络（图4.）。一个大型系统可以每小时处理数百个这些载波，直到你意识到平均旅行时间并等待到达，这不是关键，但最高等待（延迟）是什么。

图4.这些系统的交通分析与电子通信链路的分析非常相似;图表显示了两个透视图的系统加载与队列大小。资料来源：电信气动管系统

即使没有RFID标签的升级和益处，这些气动管系统也没有被过时的危险，因为它们的功能没有可行的替代品，直到星际跋涉的运输工具和复制器可用。鉴于现实，有趣的是，了解如何在这些系统中的载体中添加RFID标签的增加，该系统已经启用了构建了一种在系统负载因子增加时具有改进的系统性能的超大，可靠性和其他关键规范。您甚至可能称之为真正的IOT成功故事。

您是否曾参与过一个系统设计，在那里在适度的成本中添加更多传感器，使得能够大大提高系统管理和性能？是否难以说服支付R＆D努力的人或实际安装以添加这些传感器？最终的福利是否超出了你预期的，或者他们缺乏目标是什么？

本文最初发布行星模拟。

比尔施韦尔他是一位电子工程师，写过三本关于电子通信系统的教科书，以及数百篇技术文章、观点专栏和产品特性。在过去的职位中，他曾担任多个EE Times网站的技术网站经理，并担任EDN的执行编辑和模拟编辑。在Analog Devices，他负责营销传播;因此，他既是技术公关的两方面，向媒体展示公司的产品、故事和信息，同时也是这些信息的接收者。在担任Analog公司的市场营销职务之前，Bill曾担任该公司备受尊敬的技术期刊的副编辑，并曾在该公司的产品营销和应用工程组工作。在此之前，他在Instron Corp.从事材料测试机控制的模拟和电源电路设计和系统集成工作。他拥有哥伦比亚大学(Columbia University)的BSEE学位和马萨诸塞大学(University of Massachusetts)的MSEE学位，是一名注册专业工程师，并持有高级业余无线电许可证。他还计划、编写和展示了关于各种工程主题的在线课程，包括MOSFET基础、ADC选择和驱动led。