iv memoria de cálculo
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IV
Memoria
de
cálculo
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IV.1. Elección y configuración del
Hardware
IV.1.1.Arquitectura Hardware Las partes que compondrán el sistema hardware en el punto de venta son:
• Estructura del punto de información y consulta en el punto de venta
• Componentes para la identificación RFID
o Tags RFID . Adheridos al calzado o Lector RFID Dentro de la estructura. o Antena HF
• Pantalla táctil. Interfaz visual y de control para el usuario incorporada a la
estructura
• Host en el interior de la estructura. Procesará los datos después de la identificación de los tags adheridos al calzado. Enviará peticiones al host del almacén.
• Host dentro del almacén de la tienda. Recibirá las peticiones que los usuarios
realicen mediante el punto de información.
Figura IV.1.1 Arquitectura del sistema en el punto de venta
Además se deberá tener en cuenta la necesidad de un lector adicional en el almacén central para incorporar las relaciones tags-localizadores-tienda en la base de datos.
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IV.1.2.Estructura
IV.1.2.1.Características generales Se implantará un quiosco interactivo para el despliegue de información en interiores cuyas características generales que tendrá serán:
• Materiales: Estructura en madera. Se descartan estructuras metálicas debido a posibles efectos negativos con las etiquetas RFID. Acabado en pintura de resina de epoxi.
• Dimensiones: En centímetros. 150 x 51 x 70 (alto x ancho x profundidad).
• Peso: 40 Kg. Aprox. (conjunto estructura-componentes) • Diseño estético: Estructura completa de suelo. El color será elegido dentro de la
gama RAL la cual nos ofrece 210 colores distintos.
Figura IV.1.2 Diseño de la estructura elegida para el punto de información
• Alimentación: Interruptor general para dar alimentación a tres tomas de corriente:
-Alimentación Lector
-Alimentación Pantalla Táctil -Alimentación Host.
• Dispositivos que albergará en su interior: Pantalla táctil, Lector RFID, Antena RFID, Host.
• Cableado interior: 3 cables alimentación, 3 cables USB-USB, cable USB-
RS232, cable de vídeo
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IV.1.2.2.Colocación de los dispositivos Colocación de los dispositivos (véase figura IV.5.4):
• Host: Se encontrará en el interior del pie de la estructura. • Pantalla táctil: Parte superior de la estructura
• Lector RFID con antena integrada: Dentro de la cuña que forma la estructura.
Procurando que la distancia entre la parte superior del lector RFID esté lo más cerca posible al lugar de repositorio del producto.
• Producto: La estructura del punto de información posee una zona debajo de la
pantalla táctil que hará de bandeja para la colocación de los calzados de muestra.
Figura IV.1.3 Dispositivos y cableado en interior del punto de información
IV.1.2.3.Cableado En cuanto al cableado, irá todo por dentro de la estructura menos el cable que conectará el punto de información a la corriente eléctrica. (Véase figura IV.1.3). En la figura se muestra en rojo las conexiones encargadas de la alimentación eléctrica, en verde los de tipo USB, en amarillo las conexiones tipo serie RS232 y en celeste los conectores de video DB9.
PANTALLA PRODUCTO TÁCTIL
LECTOR
PIE
HOST
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• Cableado para pantalla-host
CABLE USB CABLE VIDEO
Figura IV.1.4 Cableado pantalla-host
• Cableado para lector-host
RS232 RS232-USB
Figura IV.1.5. Cableado lector-host
• Cableado para alimentación: Serán similares para el lector RFID y la pantalla. El host sólo tendrá el cable de alimentación.
ALIMENTACION ADAPTADOR ALIMENTACIÓN
Figura IV.1.6 Cableado para alimentación
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IV.1.2.4.Colocación del producto para la consulta Se pintará sobre la bandeja de la que está provista la estructura el lugar para la colocación de los zapatos de muestra. Así se asegura, aún más, una lectura correcta de los elementos identificativos.
Figura IV.1.7 Lugar de colocación del calzado.
IV.1.3.Componentes para la identificación RFID
IV.1.3.1.Lector RFID Dimensiones: En centímetros: 3,6 x 12 x 12,6 (alto x ancho x profundidad)
Conectores:
• Alimentación • Comunicación RS232 • Comunicación RS485 (no se utilizará).
Figura IV.1.8 Conectores Lector RFID Lector 1. Se colocará para uso del cliente: (Véase figura IV.1.3) Lector 2: Se colocará para uso del administrador: En almacén central.
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Elección de la frecuencia de operación Las características principales de las tres posibles frecuencias de trabajo (se descartan las microondas debido a la poca madurez de los estándares existentes) que nos pueden desarrollar la aplicación se resumen en la siguiente tabla.
LF HF UHF
Frecuencia <135 Khz 13,56Mhz 860-950 Mhz
<50cm <1m <6m
Degradación de el rango por presencia de metales
Sí Sí Sí
Degradación del rango por presencia de agua
No No Sí
Coste del tag (altas adquisiciones)
Medio > 0.30 Medio > 0.30€ Bajo < 0.10 €
Tasa de comunicación de datos
Baja Media Alta
Tabla IV.1. Frecuencias de operación en RFID, comparativa LF, HF, UHF.
Los requisitos en cuanto la lectura a realizar en nuestra aplicación son:
• La etiqueta se encontrará a una distancia cercana a la antena del lector. • Se quiere evitar la lectura indeseada de otros productos que se encuentren en el
entorno. • Posibilidad de pequeños elementos metálicos en la composición del producto al
que identifique. En nuestro caso se ha elegido para la banda de 13,56 Mhz para el funcionamiento del sistema ya que los sistemas que usan LF están excesivamente limitados en cuanto a rango de lectura y tasa de comunicación de datos, y los sistemas UHF se desempeña mejor en rangos distantes y tienen más problemas con metales Detallamos que ventajas tiene la elección de sistemas HF:
• Banda de frecuencia disponible a nivel mundial. • Estandarización ISO 15693, ISO 14443 y HF EPC para el interfaz aire. • Comunicación lector-etiqueta robusta. • Excelente inmunidad al ruido ambiental e interferencias eléctricas. • Zonas de interrogación de etiquetas bien definidas y localizadas. • Mínimos efectos de apantallado de objetos adyacentes o del cuerpo humano. • Efectos negativos de la humedad relativamente pequeños, su campo penetra
materiales densos.
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• Libre de las reflexiones ambientales que aparecen en los sistemas de UHF y microondas.
• Buena velocidad de transmisión de datos. • Chips baratos, etiquetas desechables. • Fabricación de bobinas de antenas efectivas en coste. • Baja potencia de transmisión RF, por lo que las regulaciones electromagnéticas
no son un problema. • No se requieren licencias para los sistemas lectores (banda ISM). • Posibilidad de usar el sistema en ambientes industriales y peligrosos con
substancias explosivas. Descripción inicial del lector a emplear En concreto se empleará para la detección de las etiquetas RFID el lector Texas Instruments MFR 4100 que viene dentro del kit de desarrollo con el mismo nombre. La elección de este lector apropiado nos forzará a usar una antena y unas etiquetas compatibles con este. Concretamente este lector se comunica con transpondedores y tarjetas de proximidad que cumplen las normas ISO/IEC 14443 A/B, ISO/IEC 15693 y transpondedores Tag-it. En cuanto a interfaces el lector ofrece conexión RS-232 y RS-485. En nuestro caso hemos escogido la RS-232 y hemos añadido un adaptador a USB que emula un puerto serie de forma totalmente transparente. Podemos destacar también que el lector posee una antena interna que será utilizada para llevar a cabo la aplicación y que además acepta, en caso de ser necesario, antenas externas tanto de HF como de LF mediante la conexión a ciertos pines de la MFR Las características más destacadas de este lector son:
• USART para comunicaciones E/S • Tres líneas de E/S de propósito general • Operación dual de frecuencia:
134,4 Khz. 13,56 Mhz
• Multiprotocolo: Productos TI RFID LF Tag-it TI RFID HF ISO 15693 ISO 14443 A/B
• Firmware propio descargable • Arquitectura modular escalable • Operación “power on-reset” • Firmware actualizable
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Visión del módulo S4100 Un sistema lector completo utilizando el módulo S4100, consiste en el módulo en sí, una sección de alta o baja frecuencia (HF/LF), una sección de E/S y una fuente de alimentación.
Figura IV.1.9. S4100 Multi-Function Reader Module (s4100 MFR Evaluation Kit) La comunicación con el circuito se consigue a través de un enlace serie de tres líneas (USART). La interfaz del microprocesador proporciona codificación y recuperación en el mismo chip, minimizando de esta forma los esfuerzos por parte del usuario en el diseño de software.
Figura IV.1.10. S4100 MFR Diagrama de bloques (s4100 MFR Evaluation Kit)
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El módulo S4100 permite el acceso a todas las características y al almacenaje de datos de cada tecnología, usando comandos de alto y bajo nivel disponibles a través del USART, o bien codificados directamente en un firmware propio y cargados en la memoria FLASH de la placa. El S4100 proporciona un cargador de inicio que permite descargar el firmware estándar o uno propio al módulo a través del USART. La habilidad para ejecutar firmware específico de aplicaciones, ofrece un mecanismo para maximizar la velocidad de proceso, a la vez que se minimiza el coste total de las nuevas aplicaciones. Los bloques analógicos de alta y baja frecuencia (HF/LF Analog Front Ends), producen las señales RF de transmisión necesaria para cada tecnología, guiadas por el microcontrolador. Estos bloques también contienen la función receptora para filtrar y demodular las señales de respuesta de los transpondedores, para posterior decodificación por el microcontrolador. El módulo S4100 proporciona la habilidad de leer múltiples testigos de entre múltiples tecnologías, realizando un sondeo individual para cada una, y realizando la anticolisión o mediación necesaria. Para más información véase Anexo I. S4100 Multi-Function Reader Module Data Sheet Para la configuración del lector RFID sólo será necesario hacer el conexionado correctamente (puerto COM1) y mediante el software diseñado en apartados posteriores configurar la comunicación.
IV.1.3.2.Tags HF Para la elección del tag, éste se ha de adaptar a alguno de los protocolos de comunicación que soporta el lector. En el caso del módulo s4100 se ofrece la posibilidad de elegir entre varios. El sistema se basará en concreto en el protocolo ISO 15693. Este estándar prevé un bloque de 64bits (16 hexadecimales) en donde el fabricante almacena un número único de tag (UID) (véase anexo IV. Protocolos de transmisión y anticolisión. Norma ISO 15693). Este código es de sólo lectura y no puede ser modificado. El UID es utilizado para el proceso de inventario de tags, ya que es el único campo que asegura una no duplicación (Sistema anti-colisión. Ver anexo IV), una vez individualizado el tag, se podrá acceder a los otros campos del mismo, estos si podrán ser escritos, leídos y protegidos por el usuario. Se han elegido tags ISO 15693 por los siguientes motivos:
• Buena tasa de comunicación de datos. • Coste del tag bajo. • Encontraremos gran cantidad de encapsulados en el mercado, al ser un protocolo
muy extendido. • El UID (número de serie único) asegura una no duplicación de tags.
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En nuestro caso se ha optado por elegir los tag-it ISO 15693 sin encapsulado. Se utilizará el Tag-it ISO 15693 “Mini Rectangular Inlay” que viene en el kit de desarrollo.
Figura IV.1.11 Tag-it ISO 15693 “Mini Rectangular Inlay”
La organización de la memoria se presenta a continuación. Consta de sesenta y cuatro bloques de treinta y dos bits que pueden ser modificados por el usuario. En la figura se puede ver como el UID, presenta el bit “factory block” marcado para asegurar la no duplicación de tags.
Figura IV.1.12 Memoria Tag-it ISO 15693 “Mini Rectangular Inlay” Para más información véase el Anexo II Tag-it HF Transponder Miniature Rectangle.
IV.1.3.3.Antena HF. Emisiones radioeléctricas. La antena HF interna que incorpora el lector del kit de desarrollo de Texas Instruments cumple con las especificaciones que se requieren y se ha comprobado que los tags
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adheridos al calzado se leen correctamente. Esta comprobación se ha hecho suponiendo que la antena estará fija, que buscaremos la lectura de sólo una etiqueta simultáneamente y que los tags no se encuentran a más de siete centímetros, restricciones que entran dentro del diseño del sistema. Supondremos además, que el calzado a identificar no tendrá grandes cantidades de metal que se interpongan a la comunicación, algo que se cumple prácticamente en todos los modelos del mercado. Al estar en un entorno no industrial no consideramos como influyente la presencia de ruido eléctrico y está verificado que no existen antenas que puedan interferir con la que se utilizará para la identificación. En cuanto a los límites de emisión se tendrán en cuenta los aspectos desde el punto de vista sanitario del REAL DECRETO 1066/2001, de 28 de septiembre, por el que se aprueba el Reglamento que establece condiciones de protección del dominio público radioeléctrico, restricciones a las emisiones radioeléctricas y medidas de protección sanitaria frente a emisiones radioeléctricas. Se puede afirmar que por la baja potencia de transmisión RF, se cumplen las regulaciones electromagnéticas.
IV.1.4.Pantalla Táctil Una pantalla táctil es una pantalla que mediante un contacto directo sobre su superficie permite la entrada de datos al igual que se haría con un “ratón”. A su vez, actúa como periférico de salida teniendo las mismas características que una pantalla habitual. En nuestro caso la pantalla táctil incorporada será de 17”. El cableado necesario para la incorporación de la pantalla táctil es:
• Para la transmisión de información de control habrá una conexión entre la pantalla y el host mediante USB.
• Para la transmisión de la señal de video se necesita cable de video con
conectores DB9
• En cuanto a la alimentación se provee de un adaptador de alimentación, un extremo de este adaptador irá al monitor y el otro al cable de alimentación que irá a la corriente eléctrica.
En la siguiente figura se puede ver una descripción de los conectores de la pantalla:
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Figura IV.1.13 Pantalla táctil y conexionado
Además se proveerá de un software-controlador que permitirá que el monitor táctil funcione sea compatible con el host El botón de encendido para encender el monitor se encuentra en el panel trasero. La estructura del punto de información estará diseñada para aceptar esté tipo de pantalla.
IV.1.5.Host en el interior de la estructura El host se busca que sea lo más compacto posible siempre que cumpla con las necesidades mínimas de la aplicación. Como elementos imprescindibles tendrá:
• 4 conexiones USB (teclado, lector RFID, control de la pantalla táctil y uno de posible mantenimiento)
• Tarjeta de red wifi y antena incorporada.
El punto de información será diseñado sin teclado, eso si el host tendrá la posibilidad de conectar uno en caso de labores de mantenimiento por parte de personal técnico fuera del mantenimiento propio del personal de la empresa. En él ira incluido el software usuario (véase IV.5.3 Aplicación usuario) y la infraestructura para soportarlo (véase IV.4 Software infraestructura base) para su correcto funcionamiento. Asimismo será necesaria la configuración de la red dentro del punto de venta, que se hará aprovechando el punto de acceso inalámbrico que se encuentra en éste. La topología a emplear se muestra en la Figura IV.4.2. Se tendrá una red modo infraestructura implementando el estándar 802.11b, comunicación cifrada WPA2 y con una autenticación con clave previamente compartida.
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Para la configuración de la red véase anexo III Configuración de redes inalámbricas IEEE 802.11 de Windows XP para la pequeña empresa.
IV.1.6.Host dentro del almacén de la tienda Se adquirirá un equipo de similares características que las del host que irá dentro de la estructura y formará parte de la red del punto de venta como se ve en la figura IV.4.2. El equipo estará dotado tarjeta de red wifi y antena incorporada, pantalla convencional y en este caso dispondrá de teclado para la utilización de los dependientes del punto de venta. En él ira incluido el software servidor (véase IV.5.6)
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IV.2. Pruebas de lectura de tags
IV.2.1. Introducción El objetivo del análisis de la colocación del tag en el producto es alcanzar una óptima y eficiente legibilidad de la etiqueta en todas las circunstancias donde la etiqueta será leída. El producto a identificar, el calzado, fue analizado al principio de la memoria ya que es algo imprescindible antes de decidir como será aplicada la etiqueta identificativa. Con ello se ha observado que no es necesaria la modificación del producto para aceptar una etiqueta RFID ya que la composición no afectará a la lectura óptima de etiquetas RFID...
IV.2.2.Pruebas de lectura del UID.
IV.2.2.1.Pruebas
Una herramienta útil para la selección y ubicación de los tags con respecto a la antena es el mapeo de su patrón de radiación dentro del ambiente de operación. Esto se lleva a cabo a través de la ubicación de una etiqueta inteligente en varios puntos del área de lectura intentando leer la etiqueta desde cada uno de ellos respectivamente. Mediante una espátula de madera donde se ha adherido un tag se han medido las características lectoras. Llamándole a la distancia máxima de lectura a la situación en que el tag está centrado con respecto a la antena (x=0, y=0), además totalmente encarado y considerando el valor de esta lectura como 100% hemos obtenido los siguientes datos. Se ha usado para dar estos valores el tag Tag-it ISO 15693 “Mini Rectangular Inlay” que viene en el kit de desarrollo.
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• Tag encarado. Movimiento por el eje de ordenadas.
Posición (x,y) (cm)
Valor de la lectura (%)
(0,0) 100
(0,1) 97
(0,2) 95
(0,3) 82
(0,4) 77
(0,5) 55
(0,6) 30
(0,7) 10
(0,8,5) 0
Tabla IV.2.1 Capacidad de lectura del lector en función de la posición respecto a él.
Figura IV.2.1 Capacidad de lectura lector en función de la posición respecto a él.
• Tag encarado. Movimiento eje de abscisas Se obtienen unos resultados similares, existe una aparente simetría con respecto a la caja del lector.
• Inclinación del tag con respecto al lector. Valor de la lectura en tanto por
ciento respecto a la máxima distancia de lectura dada por un ángulo de 0º.
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Ángulo (º)
Valor de la lectura (%)
0 100
30 ~100
45 90
60 50
80 33
90 0
Tabla IV.2.2 Capacidad de lectura del lector en función del ángulo de inclinación
del tag.
Figura IV.2.2. Capacidad de lectura del lector en función del ángulo de inclinación del tag.
IV.2.2.2.Conclusiones
Observando las gráficas detallamos las conclusiones obtenidas acerca de cómo deberá estar situado con respecto al lector.
• Para que el tag esté centrado con respecto a la antena se tomará como restricción que el tag se encuentre en una circunferencia de cuatro centímetros de radio con centro el centro del lector.
• Como inclinación al colocar el tag, procuraremos que ésta nunca exceda los
cuarenta y cinco grados. Siguiendo estas dos afirmaciones conseguiremos estar entre un 70% y un 100 % de la capacidad máxima del lector y no habrá problemas de lectura.
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Aún así cada entorno está lleno de múltiples variables que hacen que no podamos nunca asegurar el buen funcionamiento, aunque nuestro sistema tenga unas características aparentemente aptas.
IV.2.2.3.Distancia de lectura máxima del tag elegido Se ha probado el tag elegido (“Mini Rectangular Inlay” de Tag-it Texas Instruments) y basándonos en una colocación con respecto a la antena que respete las conclusiones del apartado anterior puede leerse a una distancia máxima de siete centímetros.
Figura IV.2.3 Planta y perfil del patrón de radiación
IV.2.3.Pruebas de lectura y escritura en memoria.
IV.2.3.1.Pruebas Ya que los tags utilizados poseen una memoria la cual puede ser modificada, se contemplo la posibilidad de almacenar en ella los datos relevantes (localizador y el identificador de tienda) para posibilitar una independencia casi total del tag y evitar la necesidad de una tabla adicional en la base de datos actual que relacione tags con localizadores y tiendas. Para ver la viabilidad de esta solución se calculó el tiempo de escritura y de lectura en memoria del tag. Como resultado, se obtuvieron tiempos similares (aproximadamente dos segundos y medio) para lectura y escritura de datos en la memoria del tag. En el caso de la lectura, hay una diferencia sustancial entre el tiempo de la lectura del UID del tag (prácticamente inmediata) y la lectura de la memoria del tag.
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IV.2.3.2.Conclusiones Aún aumentando la independencia del tag al poder almacenar en él el localizador y la tienda donde se encuentra el calzado a asociar, se encuentran críticas deficiencias que hacen descartar esta opción, ya que:
• La escritura en la memoria del tag del localizador y la tienda asociada es mucho lenta y menos fiable que una escritura en base de datos.
• La lectura de la memoria del tag es más lenta y menos fiable que la lectura del
UID del tag y su posterior relación con bases de datos. • Al escribir el localizador y la tienda asociada en el tag, no se tendrá registrada la
población existente de localizadores y su localización, no posibilitando un control de ellos (a no ser que se haga expresamente para ello una tabla relacional).
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IV.3. Introducción en la cadena de
suministro, reutilización y colocación en el
calzado de tags
IV.3.1.Colocación del tag en el calzado Para la colocación del tag en el calzado se utilizarán adhesivos de geometría semejante al tag pero de un tamaño mayor, que tendrán en una cara la parte adherente, y en la otra una superficie susceptible de ser impresa. En el centro de la parte adherente del adhesivo habrá un área que no contendrá pegamento que será igual al área que ocupa el tag y será donde éste se colocará. La razón de que el que el tag no esté en contacto con el pegamento del adhesivo es para que no se deterioré y sea posible una futura reutilización sin que el tag haya sido degradado.
Figura IV.3.1 Colocación del tag en el adhesivo
Para colocarlo en el calzado habrá dos opciones: 1. Calzado con tacón:
Como primera opción se colocará el adhesivo con el tag incorporado en la suela del calzado en la parte cercana al tacón, la cual nunca tendrá contacto con el suelo y por lo tanto no degradará el tag.
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Figura IV.3.2 Colocación del tag calzado con tacón 2. Calzado sin tacón. El adhesivo con el tag incorporado irá pegado a la plantilla del zapato.
Figura IV.3.3 Colocación del tag calzado sin tacón
IV.3.2.Introducción de tags en la cadena de suministro a tienda Actualmente, en el almacén central existe un informático encargado de asignar los localizadores a los modelos nuevos que lleguen a almacén. Realizada esta asignación imprime códigos de barras correspondientes a las cajas de zapatos que serán enviados a los puntos de venta y que el dependiente colocará en las cajas a su recepción en éste. La colocación de tags (adhesivo + tag) será labor exclusivamente del informático que actualmente se encuentra en el almacén central. Éste deberá escoger el par que será par de muestra (deberá tener un criterio ya que es aconsejable que el par de muestra sea el número estadísticamente más usual para que haya menos transacciones del dependiente al almacén), escribirá el localizador correspondiente al calzado en la parte susceptible de ser impresa del adhesivo, introducirá en base de datos la relación de este con un localizador de una tienda en concreto y colocará el conjunto tag-adhesivo en el calzado.
IV.3.3.Reutilización de tags Cuando un modelo ya no es susceptible de ser vendido y pasa de nuevo a almacén se extraerá el tag simplemente quitando el adhesivo y podrá ser reutilizado para un nuevo modelo.
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IV.4. Software. Infraestructura base y
adaptación a la base de datos actual
IV.4.1.Tipo de aplicación Para poder llevar a cabo las funcionalidades ofrecidas por el punto de información se ha escogido una aplicación Web, debido a que permite una interfaz con la que el cliente está diariamente familiarizado y por otra parte ofrece un fácil acceso remoto. Una aplicación Web es un conjunto de páginas Web estáticas y dinámicas. Definiendo estos dos tipos de páginas Web como: Página Web estática: Aquélla que no cambia cuando un usuario la solicita: el servidor Web envía la página al navegador Web solicitante sin modificarla. Página Web dinámica: Cuando un usuario solicita la página, el servidor tiene la posibilidad de modificar, según ciertos criterios establecidos por el programador de la aplicación, el contenido de las páginas Web antes de enviarlas al navegador solicitante. La naturaleza cambiante de este tipo de página es la que le da el nombre de dinámica. El lenguaje que interpreta el navegador Web es código HTML (código estático). Para poder dar dinamismo a una página Web se suele emplear una combinación de código html y código de otro tipo. Está combinación será interpretada por un servidor de aplicaciones que lo transformará de nuevo en código html que entenderá el navegador Web. Véase figura IV.4.1.
:
Figura IV.4.1 Funcionamiento de interpretación de páginas dinámicas
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IV.4.2.Lenguaje de programación La tecnología que se utilizará para dar dinamismo a la aplicación Web será JSP. JSP es un acrónimo de Java Server Pages, es pues una tecnología orientada a crear páginas Web con programación en Java. Los archivos JSP permiten incluir, dentro de la estructura de etiquetas HTML, las sentencias Java a ejecutar en el servidor. Antes de que sean funcionales estos archivos, se ha de llevar a cabo una fase de traducción de esa página en un servlet, generando un archivo class (Byte codes de Java). Esta fase de traducción se lleva a cabo habitualmente cuando se recibe la primera solicitud de la página JSP, aunque existe la opción, como se ha hecho fundamentalmente en el presente proyecto, de precompilar el código para evitar ese tiempo de espera la primera vez que un cliente solicita la página. En este sentido esta tecnología es más ventajosa que otras que requieren una nueva compilación cada vez. Para hacer uso de páginas JSP se necesita en primer lugar un servidor Web con unas características especiales para que se capaz de manipular toda la lógica que dichas páginas implementan y generar para el navegador la respuesta adecuada. Uno de estos servidores Web, y el que se utilizará, es Tomcat. Además puesto que JSP se basa en Java, también se requiere, dotar al mismo el soporte necesario para la ejecución de aplicaciones Java. Las funcionalidades que ofrece Java se suministran a través de diversos componentes (kits). En nuestro caso para desarrollar y ejecutar el código utiilizaremos un JDK (Java Development Kit, que contiene el conjunto básico de clases Java) y el JRE (Java Runtime Environment, para ejecutar programas en Java). Puede ser fácilmente descargado de la página principal de “Sun Microsystems” http://java.sun.com. En nuestro caso se ha utilizado la versión 1.6.0 del JDK. Como se describió antes, en nuestro caso la mayoría de la programación se ha hecho directamente en Java, para posteriormente compilar el código creando los servlets. La elección de Java como el lenguaje de programación, ha sido debido a que el kit de evaluación disponía de librerías cuyas clases Java hacen posible configurar y dar órdenes al lector RFID.
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IV.4.3.Servidor Web Tomcat Para la obtención del servidor Web se ha accedido a la página oficial de Tomcat http://tomcat.apache.org/ y se ha descargado la versión 6.0.14. Para instalar el software será necesario indicar la ruta donde se encuentre el JDK instalado anteriormente. Una vez instalado y arrancado el servidor, éste escuchará peticiones por el puerto 8080. Otro elemento importante a considerar del servidor Web Tomcat es la estructura de directorios en el directorio base de la página Web a diseñar. Se presenta en la siguiente tabla.
Directorio Descripción
/directorio_base/ Contendrá los ficheros JSP
/directorio_base/WEB_INF/ Contendrá el fichero “web.xml” donde se describe la descripción de los servlets que componen la aplicación
/directorio_base/WEB_INF/classes/ Contendrá los servlets.
Tabla IV.4.1. Directorios para aplicaciones Tomcat
IV.4.4.Bases de datos. Adaptación. En la actualidad se cuenta con una base de datos que contiene toda la información referente a cada modelo de calzado, marca, color, precio actual, stocks de las tiendas… La base de datos se encuentra en el almacén central y es en éste donde se introduce la información relativa a los modelos que se van adquiriendo. Desde los puntos de venta, para hacer consultas o actualizaciones sobre la base de datos, se hacen copias diarias y trabajan sobre estas. A última hora del día se actualizan las bases de datos. La base de datos actual es de tipo SQL por lo que para adaptarla al sistema que se pretende implantar se diseñarán cambios para una base de datos simulada de este tipo. En nuestro caso se ha optado por MySQL. Para la adaptación de la base de datos se necesitarán incluir varias tablas en la base de datos.
• Incorporar una tabla que relacione la identificación de los tags con los localizadores y la tienda donde se encontrará el tag. Tendrá como nombre BE_REL_TAGS_LOCALIZADORES y campos los que se indica en la siguiente tabla.
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tag_id Localizador Tienda
E0070000026A19A7 77777 1
E0070000026AA444 44444 1
E0070000026A2343 23434 1
Tabla IV.4.2. Tabla BE_REL_TAGS_LOCALIZADORES
Esta tabla será consultada por el punto de información en el punto de venta y modificada por el informático en el almacén central cuando se incorporé una nueva relación tag-localizador-tienda. Con la creación de esta tabla, el punto de información podrá consultar el localizador y la tienda asociado al identificador que contiene el producto de muestra y procederá a hacer consultas de las tablas actuales de las cuales podrá obtener información sobre información referente al calzado, precios actuales, stock… Para la simulación de esta información se han creado dos tablas BE_SIM_CARACTERISTICAS y BE_SIM_EXISTENCIAS_TIENDA con las que trabajará el software diseñado. El cambio de las instrucciones de consulta será sencillo debido a la flexibilidad del software.
• Incorporar tablas para estadísticas Se incorporaran tablas, tres de ellas relacionadas con las consultas realizadas en la aplicación base por los clientes y las otras tres relacionadas con las peticiones. Tablas existentes en base de datos estadísticas:
• consultas_dia: Almacena el número de veces que un localizador ha sido consultado en un día.
• consultas_mes: Almacena el número de veces que un localizador ha sido
consultado en un mes.
• consultas_ano: Almacena el número de veces que un localizador ha sido consultado en un año.
• peticiones_dia: Almacena el número de veces que una talla de un
determinado localizador ha sido consultado en un día.
• peticiones_mes: Almacena el número de veces que una talla de un determinado localizador ha sido consultado en un mes.
• peticiones_ano: Almacena el número de veces que una talla de un
determinado localizador ha sido consultado en un año. Con el software a diseñar, estas tablas serán modificaras por el software del punto de información y podrán ser consultadas en el almacén central.
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Para ello deberá hacerse también actualización de estas tablas al final del día al igual que se hace con las tablas existentes en la base de datos de la tienda.
IV.4.5.Comunicación entre los distintos elementos del sistema. La red actual implementa una conexión diaria a través de Internet entre los puntos de venta y el almacén central para actualización de las bases de datos. Para el funcionamiento del punto de información será necesario añadir a la subred del punto de venta el equipo contenido en el punto de información y el equipo que se encontrará en el almacén de la tienda, quedando una red como la que se muestra a continuación. Figura IV.4.2.
Figura IV.4.2 Topología de red. En ella tendremos:
• Equipo en almacén central Se añadirá a éste la funcionalidad de modificar en la base de datos actual las relaciones entre los tags y los localizadores de cada tienda, para ello irá acompañado de un lector RFID. También desde este equipo podrán ser consultadas las consultas y peticiones de productos durante intervalos de tiempo.
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• Caja No habrá ningún cambio sobre este equipo. Es aquí donde se actualiza la base de datos de la tienda dando entrada o salida a productos.
• Punto de información
Mediante el software diseñado se comunicará con el lector RFID para la identificación de tags, con el equipo del almacén para enviarle las peticiones que hagan los clientes y con la caja para consultar la base de datos actual y actualizar las estadísticas.
• Equipo servidor en almacén de la tienda
Implementará con el software diseñado un servidor que reciba las peticiones hechas por los clientes mediante el punto de información.
Para poder llevar a cabo esta comunicación el software dará la flexibilidad de poder cambiar tanto las direcciones que ocupen los distintos equipos en la red, el nombre de la base de datos y el usuario y la contraseña de éstos. Para ello se tendrá que modificar el archivo XML “configuracion_aplicacion.xml” rellenando en él los parámetros necesarios. Véase IV.5.2. Configuración inicial.
IV.4.5.1.Comunicación con el lector tanto en el almacén central como en el punto de información.
La comunicación con el lector se realiza por el puerto serie del que dispone el mismo. No obstante, se ha adquirido para el desarrollo del proyecto un conversor RS232-USB, siendo la conexión física a los distintos hosts de tipo USB. Por lo tanto, ya que la comunicación con el dispositivo se hará por el puerto serie y siendo Java el lenguaje a utilizar, ha sido necesaria la búsqueda de librerías que faciliten este tipo de comunicación. De este modo se ha adquirido la librería javax.comm que permite llevar a cabo una comunicación serie (disponible en www.serialio.com). Asimismo, para la configuración del lector y la posibilidad de controlar las funciones de las que dispone, el kit, como se ha mencionado antes, está provisto de la librería rfid.jar. Los parámetros de configuración iniciales se harán llegar al lector mediante el paso de la información contenida en un archivo xml (rfid.xml) que contiene todas las características de la comunicación (puerto, tasa de bits…). Este archivo deberá estar en el directorio base de la aplicación y se muestra al final del anexo V Código fuente de las aplicaciones diseñadas.
La aplicación ha sido diseñada para que la comunicación con el lector se inicialice cada vez que un nuevo usuario utilice el software. En este momento se fija la configuración con el lector, se espera a la colocación de un tag en el área de lectura y cuando llegue
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esta situación, se identificará el tag llegando ésta al host, cerrando en este momento la comunicación con el lector hasta la llegada de un nuevo usuario. Las especificaciones de las clases y interfaces que contiene el paquete rfid.jar se pueden encontrar en www.databrokers.net.
IV.4.5.2.Comunicación con el usuario. Tendremos diferentes tipos de comunicación con el usuario dependiendo de que éste sea un cliente o un administrador. En ambos casos, la comunicación se lleva a cabo mediante interfaz Web. Véase IV.5. Software funcionalidad.
IV.4.5.3.Comunicación punto de información-almacén de la tienda
La comunicación con el almacén se realiza cuando el cliente solicita un par concreto mediante la aplicación usuario. El servidor en el almacén recibirá las peticiones hechas por el cliente por un puerto libre del equipo. La aplicación enviará a la dirección IP y puerto asignado al equipo dentro de la subred del punto de venta, el localizador y la talla solicitada, que será recibida por el servidor y mostrada por pantalla. Véase IV.5.6. Aplicación servidor En la aplicación usuario se mostrará al cliente un mensaje de espera, indicándole que el par solicitado le será entregado por el dependiente. Para la comunicación necesitamos que el host del punto de información y el host del almacén de la tienda se encuentren en la misma subred que administrará el punto de acceso de la tienda. Información de la configuración de la subred se detalla en el anexo III Configuración de redes inalámbricas IEEE 802.11 de Windows XP para la pequeña
empresa
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IV.5. Software. Funcionalidad
IV.5.1.Introducción En esta sección se pretende describir las distintas aplicaciones que tanto los clientes como los administradores podrán utilizar examinando las distintas pantallas que podrá encontrar el usuario. Se han diseñado cuatro aplicaciones:
• Aplicación usuario: Engloba todo lo referente a la identificación de tags mediante RFID. Esta aplicación será ejecutada en el punto de información para responder a las consultas y peticiones de los clientes en lo referente a un calzado que se deposite en el punto de información.
• Aplicación administrador: Su uso se hará en el almacén central para grabar en
los tags el localizador que se le asignará.
• Aplicación estadísticas: Tiene como función la visualización de que calzados han sido consultados por los clientes y cuales han sido solicitados para una posible compra. En ella el administrador tendrá la opción de elegir en que intervalos de tiempo querrá generar las estadísticas.
• Aplicación Servidor: Ejecutada en el host que se encuentre en el almacén de la
tienda, recibirá las peticiones que se realicen en el punto de información y las mostrará por pantalla.
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IV.5.2.Configuración inicial Para configurar los parámetros de base de datos y de la comunicación (direcciones IP de los equipos, puertos) se dota al software de un fichero de configuración llamado “configuracion_aplicacion.xml”. El fichero tendrá la siguiente estructura: <?xml version="1.0"?>
<configuracion_aplicacion>
<aplicacion>
<nombre>usuario</nombre>
<ip_servidor_almacen_tienda>IP_servidor</ip_servidor_almacen_tienda>
<puerto_servidor_almacen_tienda>num_pto</puerto_servidor_almacen_tienda>
<ip_db_tienda>IP_db_tienda</ip_db_tienda>
<nombre_base_datos>nombre_db</nombre_base_datos>
<usuario_db>usuario</usuario_db>
<contrasena_db>contraseña</contrasena_db>
</aplicacion>
<aplicacion>
<nombre>administrador</nombre>
<ip_db_almacen_central> IP_db_almacen_centralt</ip_db_almacen_central>
<nombre_base_datos>nombre_db</nombre_base_datos>
<usuario_db>usuario</usuario_db>
<contrasena_db>contraseña</contrasena_db>
</aplicacion>
</configuracion_aplicacion>
Se deberán rellenar como configuración, en el caso del uso de la aplicación usuario y servidor los campos del primer bloque <aplicacion>. Para el uso de las aplicaciones de administrador y estadísticas se deberá rellenar el segundo bloque <aplicacion>. Este fichero deberá colgar del directorio base de la aplicación. Por otro lado para poder cambiar la publicidad que se mostrará en la pantalla de bienvenida se deberá incluir la imagen en un directorio llamado imágenes que se encuentre por debajo del directorio base de la aplicación, con formato de imágenes .gif y con nombre “publicidad.gif”
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IV.5.3.Aplicación usuario El organigrama general de la aplicación para modo usuario será de la siguiente forma.
IV.5.3.1.Organigrama
Figura IV.5.1. Organigrama aplicación para modo usuario
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IV.5.3.2.Desarrollo
Pantalla Inicio Esta pantalla está formada por la interfaz visual implementada en el fichero “marco.jsp” y a la vez que se muestra ésta, en segundo plano y llevado a cabo por el servlet “lee_tag_usuario”, se está escuchando en busca de tags en el área de lectura. Es por ello, que mientras se muestra esta pantalla, se espera continuamente a que el usuario deposite el calzado en la zona del punto de información destinada a la lectura. Asimismo, a esta pantalla se le ha dado la posibilidad de albergar publicidad ya que será vista por toda persona que utilice el punto de información.
Figura IV.5.2 Pantalla de inicio para aplicación usuario Pantalla Resultado Cuando un usuario deposita el calzado en la zona del punto de información destinada a la lectura, se lee de la etiqueta RFID el UID y se relaciona con el localizador y la tienda que tiene asociados en BE_REL_TAGS_LOCALIZADORES. De esta forma se obtiene el localizador que representa el modelo, se obtiene de la base de datos actual de la empresa información, y se nos redirecciona a esta pantalla, la cual muestra información del modelo escogido por el cliente y da la posibilidad de hacer peticiones de un par concreto (se muestran las existencias del almacén). La información suministrada dependerá directamente de las necesidades de la empresa, en nuestro caso se da una información básica que corresponde a:
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• Marca del zapato • Modelo • Precio • Pares disponibles en almacén.
Desde esta pantalla además se podrá volver al inicio si el cliente desea cambiar el modelo de calzado a consultar.
Figura IV.5.3 Pantalla resultado En el caso de que el usuario intente hacer una petición al almacén del punto de venta se mostrará una ventana emergente que preguntara al usuario si esta seguro de realizar la acción ya que va a realizar una transacción que implica que un empleado busque el calzado en el almacén.
Figura IV.5.4 Ventana emergente de confirmación de petición
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Pantalla confirma_peticion_cliente El cliente, estando interesado en el calzado escogido, elige el par que le gustaría probarse en la pantalla resultado, esto hará que automáticamente se redireccione a éste a la pantalla que se lleva a cabo con el servlet “confirma_peticion_cliente”. En esta pantalla se informa que el par escogido se ha solicitado correctamente y se solicita la espera del cliente y que devuelva el calzado al lugar donde se encontraba. Asimismo se pide que se retire el calzado de muestra del punto interactivo y se da la opción de cerrar la consulta para volver la pantalla Inicio.
Figura IV.5.5 Pantalla Confirmación de pedido
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IV.5.4.Aplicación administrador El organigrama general de la aplicación para modo administrador es el siguiente. Cada rectángulo que se encuentra en el organigrama representa un servlet.
IV.5.4.1.Organigrama
Sí
No
Figura IV.5.6 Organigrama aplicación modo administrador
IV.5.4.2.Desarrollo
Cuando un usuario administrador quiera utilizar la aplicación para tareas de gestión tendrá un acceso similar al del modo usuario, utilizando una pantalla inicial con similares características. Se hará interaccionar el tag RFID con el lector para hacer modificaciones de éste.
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Figura IV.5.7 Pantalla de inicio para aplicación administrador Identificado el tag RFID se nos redirecciona a una pantalla de modificación de tags. Es en ésta donde se tiene la opción de introducir el localizador nuevo y la tienda que se quiere asignar al tag. Al introducir el localizador y la tienda se insertará o se actualizará en la base de datos la relación del tag y se lleva al administrador a una pantalla de confirmación. Asimismo como en todas las pantallas de la aplicación podremos volver a la pantalla inicial, en este caso con el botón cancelar.
Figura IV.5.8 Pantalla para modificación de localizador
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IV.5.5.Aplicación estadísticas El organigrama general de la aplicación “estadísticas” es el siguiente.
IV.5.5.1.Organigrama
Figura IV.5.9 Organigrama aplicación estadísticas
IV.5.5.2.Desarrollo
Cuando un cliente utiliza la aplicación base, la aplicación almacena de forma anónima tanto los modelos consultados como los pares pedidos por éste. Esta información se irá almacenando en una base de datos destinado a ello. Pantalla consulta_estadisticas Esta pantalla será la inicial de la aplicación “estadísticas” y nos dará la posibilidad de elegir el intervalo temporal en el cual queremos generar las estadísticas. Se nos da la posibilidad de generar informes de intervalos anuales, mensuales y diarios.
Figura IV.5.10 Pantalla elección del intervalo temporal de las estadísticas
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Pantalla salida_estadisticas
Al introducir el intervalo temporal se podrán observar las consultas y peticiones hechas en el intervalo elegido.
Figura IV.5.11 Pantallas para la salida de las estadísticas consultadas
IV.5.6. Aplicación Servidor Está aplicación está programada en java, consta de una única clase y tiene una única pantalla que va recibiendo las peticiones que se realicen en el punto de información, siendo numeradas éstas consecutivamente.
Figura IV.5.12 Pantalla de aplicación servidor
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IV.6. Dimensionamiento
Con objeto de minimizar riesgos, y con vistas a que el sitio de consulta (punto de información) esté en cuanto a distancia cómodamente accesible para el usuario se prevé incluir dos tótems en el punto de venta a la hora de la implantación. Teniendo en cuenta un tiempo medio de utilización del punto de información de dos minutos por cliente, se llega a la conclusión que se podrá llegar a satisfacer las consultas o peticiones de un número máximo de sesenta clientes la hora, expectativa que cumpliría ampliamente con la media de clientes esperados en este intervalo de tiempo, lo que hará extraño la espera para utilizar en el punto de información. Asimismo se considera ilimitado (teniendo en cuenta que puede haber un máximo de 99999 localizadores) el número de calzados que el sistema podría administrar ya que la información reside en las bases de datos actuales y la normativa ISO 15693 nos asegura que no habrá colisión entre los tags existentes.