Centro Universitário Positivo Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET Engenharia da Computação Órion Rigel Castelli da Silva

1 Centro Universitário Positivo Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET Engenharia da Computação Órion Rigel Castelli da Silva AUTOMAÇÃO DE VENDAS E CONTROLE DE ESTOQUE VIA RFID Curitiba 2006

2 Centro Universitário Positivo Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET Engenharia da Computação Órion Rigel Castelli da Silva AUTOMAÇÃO DE VENDAS E CONTROLE DE ESTOQUE VIA RFID Monografia apresentada disciplina de Projeto Final, como um dos requisitos parciais para à conclusão do curso de Engenharia da Computação. Orientador: Prof. Alessandro Brawerman Curitiba 2006

3 Termo de Aprovação Órion Rigel Castelli da Silva AUTOMAÇÃO DE VENDAS E CONTROLE DE ESTOQUE VIA RFID Monografia aprovada como requisito parcial à conclusão do curso de Engenharia de Computação do Centro Universitário Positivo, pela seguinte banca examinadora: Professor Alessandro Brawerman (orientador) Professor Edson Pedro Ferlin Professor Roberto Selow Curitiba 11 de Dezembro de 2006

4

5 Resumo Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de vendas e gerenciamento de estoque baseado em RFID (Radio Frequency Identification). O sistema busca otimizar o processo de registro de produtos, evitando a retirada e reposição dos produtos no carrinho de compra ao se chegar ao caixa para o pagamento. Para isso se faz uso da tecnologia de RFID na qual todos os produtos do mercado deveriam ser marcados com etiquetas de identificação por rádio freqüência, também chamados de transponders ou TAGs. Esta identificação ocorre no caixa registrador onde os TAGs dos produtos entram em contato com o Hardware desenvolvido neste projeto que por sua vez entra se comunica com o software responsável pela execução das operações tanto de compra como de gerenciamento de estoque, gerando assim um controle mais ativo para a reposição de produtos do estoque para a prateleira e do distribuidor para o estoque. O sistema possui ainda um módulo de auxílio ao consumidor, no qual através da Internet o usuário pode gerar uma lista de compras e consultá-la ao final de sua compra verificando se existem produtos que ficaram fora da compra.

6 Abstract This work presents the development of a sell system and stock management based in RFID (Radio Frequency Identification). The purpose is to optimize the product s registration process, avoiding waste of time in the supermarket lines. A more active control to replace products from stock to the shelf and from the supplier to the stock in. The system has a customer aid module, in which through the Internet users can generate a shop list and view it or edit it during the shop process.

7 Sumário Resumo... 5 Abstract... 6 Sumário... 7 Lista de Ilustrações... 9 Lista de Tabelas e Quadros... 10 Lista de Siglas... 11 1. Introdução... 13 2. Trabalhos relacionados... 14 3. Especificação... 15 3.1. Descrição das Principais Funcionalidades... 15 3.2. Fundamentos Teóricos... 17 3.2.1. Princípio Físico dos Sistemas de RFID... 17 3.2.2. O Campo Magnético... 17 3.2.3. Indutância... 19 3.2.4. Indutância Mútua... 20 3.2.5. Cadeia de Suprimentos... 21 3.2.6. Estoque Cíclico... 21 3.2.6. A TI no Gerenciamento da Cadeia de Suprimento... 22 3.2.7. Teoria de Software... 22 3.2.7.1. Banco de Dados Relacional... 23 3.2.7.2. Programação Orientada a Objetos... 24 3.2.7.3. Web Service... 24 3.2.8 Teoria de Hardware... 25 3.2.8.1. RFID (Radio Frequency Identification)... 25 3.2.8.2. Elementos de um Sistema RFID... 27 3.2.8.3. Comunicação RFID... 29 3.2.8.4. Freqüências da portadora... 30 3.2.8.5. Taxa de Transferência de Dados e Largura de Banda... 33 3.3 Especificação do Hardware... 33 3.3.1. Módulo de Aquisição... 34 3.3.1.1. Leitor AK-05... 34 3.3.1.2. Protocolo de Comunicação Manchester 64... 36 3.3.1.3. Interface de Comunicação Wiegand26... 36 3.3.2. Módulo de Controle... 37 3.3.2.1. Microcontrolador Atmel AT89C2051... 37 3.3.2.2. Módulo de Controle x Computador... 38 3.4. Especificação do Software... 39 3.4.1. Módulo de Compra... 40 3.4.2. Módulo de Estoque... 41 3.4.3. Módulo de Verificação de Compras... 42 3.5. Estudo da Viabilidade Técnica e Econômica... 43 4. Implementação... 45 4.1 Hardware... 45 4.1.2. Módulo de controle... 45 4.1.2. Estação Base de Rádio Freqüência... 47 4.2. Firmware... 48 4.1. Software... 49 4.2.1. Atores do Sitema... 50

4.2.2. Diagrama de Casos de Uso... 50 4.2.3. Diagrama de Classes... 64 4.2.4. Diagrama de Banco de Dados... 66 4.2.5. Site Mercado Lista de Compra... 67 4.2.6. Web Service... 67 5. Resultados... 70 5.1. Leitor RFID... 70 5.2 Comunicação Módulo de Controle x Computador... 71 5.3 Software... 71 6. Conclusão... 72 7. Referências Bibliográficas... 73 8

9 Lista de Ilustrações Figura 1: Esquema de reposição de estoque... 16 Figura 2: Diagrama de um Leitor de RFID... 17 Figura 3: Campo Magnético... 18 Figura 4: Sentido da força H... 19 Figura 5: Definição da Indutância... 20 Figura 6: Definição de indutância mútua... 20 Figura 7: Funcionamento RFID básico... 26 Figura 8: Visão Geral... 34 Figura 9: Diagrama de Blocos do software... 40 Figura 10: Diagrama de blocos do Módulo de Compras... 40 Figura 11: Diagrama de blocos do Módulo de Estoque... 41 Figura 12: Diagrama de Blocos do Módulo de Verificação de Compras... 42 Figura 13: Esquemático microcontrolador... 45 Figura 14: Placa do módulo de controle... 46 Figura 15: Esquemático módulo de leitura... 47 Figura 16: Placa do módulo de leitura... 48 Figura 17: Fluxograma Firmware... 48 Figura 18: Atores do sistema... 50 Figura 19: Diagrama de Casos de Uso... 51 Figura 20: Diagrama de Seqüência - Cadastrar Usuário... 53 Figura 21: Diagrama de Seqüência - Cadastrar Produto... 54 Figura 22: Diagrama de Seqüência - Identificar Produto... 55 Figura 23: Diagrama de Seqüência - Calcular Compra... 56 Figura 24: Figura 23: Diagrama de Seqüência - Excluir produto na compra... 57 Figura 25: Diagrama de Seqüência - Fechar Compra... 58 Figura 26: Diagrama de Seqüência - Reduzir Estoque Prateleira... 59 Figura 27: Diagrama de Seqüência - Reduzir Estoque Estoque... 60 Figura 28: Diagrama de Seqüência Comunicação Centro de Distribuição... 61 Figura 29: Diagrama de Seqüência - Cadastrar Consumidor... 62 Figura 30: Diagrama de Seqüência - Gerar Lista... 63 Figura 31: Diagrama de Seqüência - Checar Lista do Consumidor... 63 Figura 32: Diagrama de Classes parte 1... 64 Figura 33: Diagrama de Classes parte 2... 65 Figura 34: Diagrama do Banco de Dados... 66 Figura 35: Autenticação do web service utilizando url padrão... 68

10 Lista de Tabelas e Quadros Tabela 1: Tipos de Modulação... 30 Tabela 2: Freqüências de Portadora... 31 Tabela 3: Tabela 3:... 32 Tabela 4: Variações na leitura e na espera do módulo AK05... 35 Tabela 5: Bits do protocolo Wiegand26... 36 Tabela 6: Consumo de corrente em operação e espera... 39 Tabela 7: Pinagem TXM 433 LR S... 39 Tabela 8: Tabela 8:... 39 Tabela 9: Formulação para controle do nível de estoque [7]... 42 Tabela 10: Componentes microcontrolador... 46 Tabela 11: Componentes módulo de leitura... 47 Tabela 12: Níveis de acesso dos Atores... 50 Tabela 13: Níveis de acesso para os Usuários... 52 Tabela 14: TAGs utilizados para testes de leitura... 70

11 Lista de Siglas ADC Analog Digital Converter - Conversor digital analógico PLL Phase Loop Lock Loop travado por fase RF- Radio Frequency Radio Freqüência RFID Radio Frequency Identification Identificação por Rádio Frequencia TAG - Transponder

12

13 1. Introdução Este projeto visa desenvolver um sistema registrador de compras via RFID (Radio Frequence Identification) com controle de estoque e verificador de compras para grandes supermercados. Buscando otimizar o processo de registro, bem como, facilitar a reposição de produtos do estoque para a prateleira e do distribuidor para o estoque. O sistema possui ainda um módulo de auxílio ao consumidor, onde através da Internet o usuário pode gerar uma lista de compras e consultá-la ou edita-la, em tempo real dentro do mercado através de um equipamento instalado nos carrinhos de compra (simulado). Para cada produto do supermercado tem-se uma etiqueta de marcação (TAG - Transponder). Os caixas possuem um equipamento de leitura de etiquetas, no momento em que os produtos entram no raio de ação da antena, o equipamento faz a leitura dos TAGs fixados aos produtos, e através destas TAGs o sistema irá conseguir calcular quais itens estão no carrinho e mostrar o valor da compra para aquele carrinho. Com isso evitá-se o desperdício de tempo de retirar os produtos do carrinho de compras e colocá-los novamente no carrinho, mais importante ainda, automatizando o processo, evitá-se também longas e demoradas filas de espera. Além deste facilitador o sistema faz um controle do estoque do mercado sinalizando quando é necessário fazer a reposição de certos produtos, podendo ainda em uma outra situação alertar o distribuidor que certo produto está em falta no estoque. Para satisfazer ainda mais o consumidor, existe no software um módulo de verificação de compras, no qual o consumidor tem a possibilidade de gerar uma lista de compras on-line. Através desta lista já é possível saber qual o valor de sua compra antecipadamente possibilitando ainda uma verificação final ao término da compra, com a intenção de se checar se não foi esquecido nenhum produto listado.

14 2. Trabalhos relacionados Hoje, podemos verificar a aplicação da tecnologia de RFID em diversos ramos da indústria. A empresa norte-americana Gillette encomendou cerca de 500 milhões de chips RFID, jogando a tecnologia no noticiário popular. Outra notícia surgiu dizendo que a Boeing e a Airbus as duas maiores fabricantes de aviões do planeta - exigirão de seus mais de 2 mil fornecedores a identificação de peças de aviões e motores utilizando essa tecnologia já no próximo ano, com a justificativa de que desejam evitar erros de manufatura. [12] A rede de supermercados Wal-Mart selecionou 100 de seus fornecedores para que até janeiro de 2005, cumprissem a exigência de que todos os produtos vendidos pela rede precisariam conter etiquetas RFID até janeiro de 2005. [13] O interesse da Gillette por RFID advém principalmente de seu desejo de solucionar furtos de lâminas de barbear, enquanto que os fabricantes de cigarro querem aderir a RFID em um esforço para deter o roubo interestadual de cigarros. Para efeito de comparação, a etiqueta de identificação por radiofreqüência é considerada a sucessora do código de barra, utilizado em todo o mundo.[12] Mesmo com a trajetória de RFID sendo visível, a velocidade de sua adoção é mais incerta. Atualmente, o chip de identificação de radiofreqüência mais barato ainda custa, nos EUA, cerca de 25 centavos de dólar cada, na compra de um milhão de chips, enquanto no Brasil, segundo a Associação Brasileira de Automação, esse custo sobe para 80 centavos até 1 dólar a unidade. Esse valor é barato em comparação ao usado em um laptop, mas extremamente caro se for contabilizada a existência de um chip em cada caixa de leite ou garrafa de refrigerante. Há também o custo das leitoras de etiquetas e a infra-estrutura extremamente complexa necessária para coletar, examinar e mover o vasto volume de dados que as etiquetas de identificação por radiofreqüência geram. [12]

15 3. Especificação O sistema reconhece os produtos através de marcações (TAG) em cada um destes. Ao entrar no raio de ação da antena o leitor identifica o produto e verifica o seu preço no banco de dados. Depois de reconhecido, o sistema passa a ler outro produto sucessivamente até todos serem lidos e o valor da compra calculado. Após o fechamento da conta tem-se a interação do módulo da verificação das compras on-line, caso o usuário informe um código válido podese verificar se todos os itens foram comprados. Finalmente após a compra ser efetuada e concluída entra em ação o módulo de gerencia de estoque onde, este irá fazer o cálculo para a reposição da prateleira e do estoque geral do mercado. 3.1. Descrição das Principais Funcionalidades A proposta é o desenvolvimento de uma aplicação utilizando RFID no qual teremos dois pontos a serem abordados. Primeiramente o regsitro dos produtos no caixa. Esse processo é realizado em três etapas, os itens são identificados pelo leitor de RFID s através de uma comunicação via rádio possibilitada pela antena posicionada na entrada no caixa. Após a identificação o microprocessador envia os dados a serem tratados pelo sistema que finalmente faz os cálculos necessários, mostrando ao caixa o valor da compra. A partir deste momento, entra-se em outro escopo do projeto o do controle do estoque. Ele é responsável pelos avisos de reposição de prateleira e de estoque, alimentando ainda um web service no qual o distribuidor poderá verificar a situação de seus produtos em determinado mercados. A Figura 1 exemplifica o funcionamento do sistema no que se diz respeito a comunicação com o centro de distribuição. Observe que logo após o

16 leitor identificar o produto e a compra ser finalizada, o sistema se encarrega de carregar o web service do centro de distribuição com as informações necessárias para a reposição do estoque na loja onde o produto foi retirado. Figura 1: Esquema de reposição de estoque Um fator para destacarmos neste projeto é a montagem de um leitor de RFID próprio. Um leitor RFID pode ser dividido em 2 unidades básicas, como mostra a Figura 2. Uma responsável pelo controle, Unidade de Controle e outra responsável pela comunicação, Unidade de Rádio Freqüência. Esta unidade seria adquirida junto a um determinado fabricante, enquanto que a unidade de controle será desenvolvida para completarmos nosso leitor, sem precisar adquirir um leitor manufaturado.

17 Figura 2: Diagrama de um Leitor de RFID 3.2. Fundamentos Teóricos Para o desenvolvimento de toda a tecnologia, seja ela de hardware ou de software, foi necessário um estudo e embasamento para que a proposta inicial do trabalho alcance seu objetivo final com sucesso. Abordaremos daqui para frente o estudo teórico das tecnologias envolvidas neste projeto. 3.2.1. Princípio Físico dos Sistemas de RFID A grande maioria de sistemas RFID opera segundo o princípio do acoplamento indutivo. Entretanto o entendimento dos procedimentos de alimentação e transferências de dados requer um conhecimento dos princípios físicos dos fenômenos magnéticos. Nesta seção abordaremos um estudo teórico dos campos magnéticos do ponto de vista da RFID. 3.2.2. O Campo Magnético O conceito de campo magnético é similar ao do elétrico. O vetor do campo magnético B é chamado de indução magnética e as linhas que representam o campo são ditas linhas de indução. As propriedades são as mesmas: Uma tangente à linha de indução em um determinado ponto indica a direção do vetor B nesse ponto.

18 O número de linhas por unidade de área é proporcional ao módulo do vetor B. Isso significa que as linhas são mais próximas entre si onde B é maior e mais afastadas onde B é menor. A Figura 3 mostra uma indicação aproximada das linhas de indução em um ímã de formato cilíndrico. Note que as linhas são mais próximas entre si no meio do imã, isso ocorre devido a ação das forças indutivas terem como foco o centro do imã. Figura 3: Campo Magnético A magnitude deste campo magnético é dada pela força do campo magnético H, a qual depende diretamente das propriedades do material e de sua disposição. Pode-se utilizar a Equação 1 para calcular a força de um campo magnético H qualquer para diferentes tipos de condutor: r r = ds I H (1) Em uma situação onde o condutor se apresenta de forma circular como na Figura 4, podemos determinar a força do campo magnético como sendo: 1 H = (2) 2πr

19 Figura 4: Sentido da força H A força de magnitude gerada por este campo magnético é diretamente responsável pela área de atuação da antena de nosso leitor RFID, quanto maior a área para o campo magnético maior será a distância de leitura. Vale lembrar também, que este campo magnético está relacionado com a freqüência de atuação do sistema RFID, no qual maiores freqüências tem uma distância de leitura maior. [3] 3.2.3. Indutância Um campo magnético juntamente com um fluxo magnético φ é gerado sobre um condutor de qualquer formato. Este campo é particularmente intenso quando o condutor se apresenta na forma circular. Normalmente, este condutor não se apresenta com apenas um único círculo, mas sim uma série de N círculos, onde para cada um deles a corrente I circula. Estes círculos contribuem então para formação de um fluxo total, demonstrado pela equação: ψ = φ = N µ H A (3) N N A constante µ indica a permeabilidade magnética do elemento no vácuo, já a variável A representa a área gerada pelos círculos do condutor. A razão entre o fluxo total ψ e a corrente I que circula no condutor é denotada como sendo a indutância L que é o parâmetro que relaciona a corrente elétrica com o fluxo magnético.

20 ψ L = = I N φ = I N µ H A I (4) Figura 5: Definição da Indutância A indutância em um condutor circular, como apresentado na Figura 5, depende das propriedades do material condutor na condição espacial onde o condutor se encontra. Para os condutores no formato circular, podemos ainda utilizar uma formulação mais simples baseando-se no diâmetro do material utilizado e o raio R do condutor, chegando-se a fórmula 5: 3.2.4. Indutância Mútua 2 2 R L = N µ 0 R Ln( ) (5) d Indutância mútua é o parâmetro que relaciona dois condutores solenoidais que acabaram tendo seus campos magnéticos afetados pelos fluxos magnéticos de ambos, gerando assim um campo magnético acoplado, como podemos ver na Figura 6. Figura 6: Definição de indutância mútua

21 Este campo magnético é o principio físico pelo qual é gerado o acoplamento indutivo utilizado nos sistemas de RFID. [8] 3.2.5. Cadeia de Suprimentos Uma cadeia de suprimentos engloba todos os estágios envolvidos, direta e indiretamente, no atendimento de um pedido de um cliente. A cadeia de suprimento não inclui apenas fabricantes e fornecedores, mas também transportadoras, depósitos, varejistas e os próprios clientes. O objetivo de toda cadeia de suprimento é maximizar o valor global gerado. O valor gerado por uma cadeia de suprimentos é a diferença entre o valor do produto final para o cliente e o esforço realizado pela cadeia de suprimento para atender ao seu pedido. Buscando evitar a elevação de custos e aumentar a lucratividade da cadeia, para utiliza-se diversas técnicas e ferramentas, uma destas técnicas é utilizada em um dos pontos mais cruciais em uma cadeia de suprimentos, que vêm a ser o estoque dos produtos produzidos ou comercializados. [1] 3.2.6. Estoque Cíclico O estoque cíclico é o estoque médio construído na cadeia de suprimento quando um estágio da cadeia produz ou compra em lotes maiores do que o necessário para atender a demanda do cliente. Para a análise aqui apresentada não se leva em conta a influência da variabilidade, pois esta exerce um impacto marginal sobre o tamanho do estoque cíclico. Pode-se então elaborar uma definição matemática para o estoque conforme apresentado na Equação 1: Estoque Cíclico = tamanho do lote / 2 = Q/2 (1)

22 Tamanhos de lotes e estoque cíclico também influenciam o tempo de fluxo de material dentro da cadeia de suprimento, sendo a razão entre este tempo e a demanda R, de um produto em específico, como se pode observar pela Equação 2. Tempo de fluxo médio resultante do estoque cíclico = Q/2R (2) O estoque cíclico é, primordialmente, mantido para explorar as economias de escala e reduzir os custos na cadeia de suprimentos. O aumento do tamanho do lote pode muitas vezes reduzir os custos contraídos por diferentes estágios de uma cadeia de suprimentos. [7] 3.2.6. A TI no Gerenciamento da Cadeia de Suprimento O fluxo de informações é um elemento de grande importância nas operações logísticas. Pedidos de clientes e de reposição de suprimentos, necessidades de estoque, movimentações nos armazéns, documentação de transporte e faturas são algumas das formas mais comuns de informações logísticas. Antigamente, o fluxo de informações baseava-se principalmente em papel, resultando em uma transferência de informações lenta, pouco confiável e propensa a erros. O custo decrescente da tecnologia, associado a sua maior facilidade de uso, permitem aos executivos poder contar com meios para coletar, armazenar, transferir e processar dados com maior eficiência, eficácia e rapidez. A transferência e o gerenciamento eletrônico de informações proporcionam uma oportunidade de reduzir os custos logísticos através da sua melhor coordenação. Além disso, permite o aperfeiçoamento do serviço baseando-se principalmente na melhoria da oferta de informações aos clientes. 3.2.7. Teoria de Software

23 Para o desenvolvimento deste projeto utilizamos a linguagem de programação orientada a objetos, C++. É utilizado Recursos de Banco de Dados e os protocolos de comunicação TCP/IP para a comunicação dos web services que fazem a interface on-line e a codificação Manchester para a decodificação dos dados recebidos pelo leitor RFID do TAG do produto, também são usados. Abordaremos a seguir uma breve descrição destas tecnologias utilizadas com a intenção de elucidar algum ponto que possa gerar dúvidas no funcionamento geral do sistema. 3.2.7.1. Banco de Dados Relacional Um banco de dados relacional organiza seus dados em relações. Cada relação pode ser vista como uma tabela, onde cada coluna corresponde a atributos da relação e as linhas correspondem às tuplas ou elementos da relação. Um conceito importante em um banco de dados relacional é o conceito de atributo chave, que permite identificar e diferenciar uma tupla de outra. Através do uso de chaves é possível acelerar o acesso a elementos (usando índices) e estabelecer relacionamentos entre as múltiplas tabelas de um sistema de banco de dados relacional. Essa visão de dados organizados em tabelas oferece um conceito simples e familiar para a estruturação dos dados, sendo um dos motivos do sucesso de sistemas relacionais de dados. Certamente, outros motivos para esse sucesso incluem o forte embasamento matemático na base dos conceitos utilizados em bancos de dados relacionais e a uniformização na linguagem de manipulação de sistemas de bancos de dados relacionais através da linguagem SQL. [9]

24 3.2.7.2. Programação Orientada a Objetos A programação orientada a objetos (POO) é uma forma especial de programar, mais próximo de como expressaríamos as coisas na vida real do que outros tipos de programação. Com a POO temos que aprender a pensar as coisas de uma maneira distinta, para escrever nossos programas em termos de objetos, propriedades, métodos e outras coisas que veremos rapidamente para esclarecer conceitos e dar uma pequena base que permita soltarmos um pouco com este tipo de programação. Hoje existem duas vertentes no projeto de sistemas orientados a objetos. O projeto formal, normalmente utilizando técnicas como a notação UML e processos de desenvolvimento como o RUP; e a programação extrema, que utiliza pouca documentação, programação em pares e testes unitários. Na programação orientada a objetos, se implementa um conjunto de classes que definem os objetos presentes no sistema de software. Cada classe determina o comportamento (definidos nos métodos) e estados possíveis (atributos) de seus objetos, assim como o relacionamento com outros objetos. Podemos também dizer que a classe representa um conjunto de objetos com características afins. Uma classe define o comportamento dos objetos, através de métodos, e quais estados ele é capaz de manter, através de atributos. Já o objeto é uma instância de uma classe. Um objeto é capaz de armazenar estados através de seus atributos e reagir a mensagens enviadas a ele, assim como se relacionar e enviar mensagens a outros objetos. 3.2.7.3. Web Service Um web service é um componente, ou unidade lógica de aplicação, acessível através de protocolos padrões de Internet. Como componentes, esses serviços possuem uma funcionalidade que pode ser reutilizada sem a preocupação de como é implementada. O modo de acesso é diferente de

25 alguns modelos anteriores, onde os componentes eram acessados através de protocolos específicos, como o DCOM, RMI ou IIOP. Web Services combinam os melhores aspectos do desenvolvimento baseado em componentes e a Web. Há algumas especificações e tecnologias definidas para a construção ou utilização de web services. Essas especificação e tecnologias endereçam para os seguintes requisitos para o desenvolvimento baseado em serviços: uma forma comum de representar dados um formato de mensagens comum e extensível uma linguagem de descrição do serviço, comum e extensível um mecanismo para localizar os serviços localizados em um Web site específico um mecanismo para descobrir os provedores de serviço. O XML é a escolha natural para o modo de representação dos dados. Muitas especificações utilizam o XML para representação dos dados, assim como os XML Schemas para descrever os tipos dos dados. Podemos definir, resumidademente, um XML Web service como um serviço de software publicado na Web através do SOAP, descrito com um arquivo WSDL e registrado em UDDI. 3.2.8 Teoria de Hardware O tema principal do projeto é a utilização da tecnologia de RFID para comunicação sem fio. A seguir expomos um estudo mais detalhado desta tecnologia. 3.2.8.1. RFID (Radio Frequency Identification) RFID, ou Identificação por Radiofreqüência, é uma tecnologia sem fio (wireless) destinada a coleta de dados. Tal qual o código de barras, o RFID faz parte do grupo de tecnologias de Identificação e Captura de Dados Automáticos. Seu surgimento remonta há várias décadas, mas o crescimento massivo de seu uso vem se percebendo nos últimos anos, em especial pela redução do custo de seus componentes.

26 O princípio de funcionamento da tecnologia RFID é muito simples, mas há uma série de complicações em sua aplicação, devido ao fato de não haver apenas um conjunto de elementos que seja possível responder à diversidade de necessidades. Observando a Figura7, um sistema RFID é composto por um transceptor que transmite uma onda de radiofreqüência, através de uma antena, para um transponder, ou mais conhecido por TAG. O TAG absorve a onda de RF e responde com algum dado. Ao transceptor é conectado um sistema computacional que gerencia as informações do sistema RFID. Figura 7: Funcionamento RFID básico A tecnologia é similar ao conceito de código de barras. O sistema de código de barras utiliza um leitor óptico para os códigos impressos que são colocados nos itens, enquanto que o RFID utiliza um leitor de radiofreqüência e componentes denominados por TAGs, que são colocados nos itens a serem controlados. Os dados dentro de um TAG podem prover a identificação de um item numa linha de fabricação, de mercadorias em trânsito, a localização, a identificação de um veículo, um animal ou indivíduo. Apesar disso, a tecnologia RFID não é um substituto do código de barras, pelo menos por enquanto. O custo da impressão de um código de barras é insignificante no custo da embalagem se comparado ao custo de um tag de RFID, por mais simples que este seja. A grande vantagem do RFID é a sua capacidade de obter maior número de informações, identificando vários itens ao mesmo tempo, não exigindo leitura-em-linha. Fato que representa, no caso de uma aplicação em um supermercado, uma redução de custos operacionais na hora da verificação das compras.

27 Há uma faixa enorme de tipos de TAGs disponíveis no mercado, que satisfazem às diversas necessidades de aplicações. As TAGs são constituídos de diversas maneiras: passivo, alimentados por baterias, em diferentes freqüências, com antenas impressas, com antenas helicoidais, em etiquetas ou encapsulados, etc. A despeito dessa diversidade, o princípio de funcionamento é muito similar entre eles. A tecnologia RFID utiliza freqüências dentro da faixa de 50 KHz até 2,5 GHz. Os sistemas de RFID são distinguidos por 3 faixas: baixa, intermediária (média) e alta. Nos próximos itens serão apresentados os detalhes da arquitetura dos sistemas de RFID. 3.2.8.2. Elementos de um Sistema RFID Conforme vimos em um sistema de RFID se faz necessário a utilização de três itens básicos, o TAG, o LEITOR e a ANTENA. Veremos algumas características básicas de cada um destes elementos. 1. TAG ou transponder que na verdade é um microchip e uma antena que contém um número ID gravado previamente em ROM (somente leitura) e que em alguns casos possui também informações gravadas pelo usuário. A palavra transponder é derivada de TRANSmitter / responder porque sua função é justamente responder a comandos que chegam através da portadora de RF (Radiofreqüência). Geralmente estes microchips são fabricados usando circuitos integrados de baixo consumo. Podemos encontrar atualmente duas categorias de RF TAGs as ativas e as passivas. RF Tags Ativas: São alimentadas por uma bateria interna e tipicamente são de escrita e leitura, ou seja, podem ser atribuídas (re-escrita ou modificada) novas informações ao RF TAG. O custo das RF TAG ativas é maior que o das RF TAG passivas, além de possuírem uma vida útil limitada de no máximo 10 anos.

28 RF TAGs Passivas: Operam sem bateria, sua alimentação é fornecida pelo próprio leitor através das ondas eletromagnéticas. As RF TAGs Passivas são mais baratas que as Ativas e possuem teoricamente uma vida útil ilimitada. As RF TAGs Passivas geralmente são do tipo só leitura (read-only), usadas para curtas distâncias e requerem um leitor mais completo (com maior potência). Os TAGs podem ser de vários tamanhos, formas e dimensões. Podem ser com ou sem bateria e de leitura/escrita ou apenas leitura. Tipicamente as TAGs sem bateria (passivas) são mais leves, pequenas e baratas do que as ativas. Além disso, não requerem manutenção e duram quase indefinidamente 2. Leitor ou transceiver é responsável pelo envio da freqüência portadora, do comando de leitura e também pela recepção e decodificação do sinal recebido, enviando-o diretamente ao computador ou microprocessador que utilizará essa informação. Este leitor é formado por basicamente dois módulos, um módulo de radio freqüência que contém as funções básicas para permitir a leitura e a escrita de dados no TAG. O princípio de acoplamento indutivo é usado para transmissão de dados entre a unidade de leitura/escrita e o TAG, já o módulo de controle é responsável pela escrita/leitura dos dados nos TAGs que estão no raio de ação da antena. 3. Antena existe em ambos os dois módulos anteriores. Serve para eficiente transmissão e recepção dos sinais nos dois sentidos. É peça imprescindível para a máxima eficiência e confiabilidade de todo o sistema. As antenas são oferecidas em diversos formatos e tamanhos. Cada configuração possui características distintas, indicadas para diferentes tipos de aplicação.