ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΟ Ι∆ΡΥΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕ∆ΟΝΙΑΣ & ΘΡΑΚΗΣ ΣΕΜΗΝΑΡΙΟ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΘΕΜΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ:<< ΕΤΑΙΡΙΑ ΣΥΜΒΟΥΛΩΝ>> ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ: ΑΝΤΩΝΙΑ∆ΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΓΕΩΡΓΙΑ∆ΗΣ ΑΠΟΣΤΟΛΟΣ ΓΚΙΕΓΚΙ ΜΠΛΕΝΤΑΡ ∆ΑΛΑΚΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΛΑΖΑΡΙ∆ΗΣ ΘΕΟΦΙΛΟΣ ΣΑΜΑΚΟΥ ΕΜΜΑΝΟΥΕΛΑ ΤΣΑΚΑΛΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΙ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: ΜΑΓΚΑΦΑΣ ΛΥΚΟΥΡΓΟΣ ΚΟΓΙΑΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΠΟΤΟΛΙΑΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1ο……………………………………………………………………………….3 Eισαγωγή………………………………………………………………………………….3 Φωτοβολταϊκό φαινόµενο………………………………………………………………………..4 Ηµιαγωγοί……………………………………………………………………………………….4 Τύποι φωτοβολταϊκών στοιχείων……………………………………………………………...6 ΤΡΟΠΟΙ ΣΥΝ∆ΕΣΗΣ…………………………………………………………………...8 ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ DC/AC………………………………………………………………8 απώλεια ενέργειας και µεγιστοποίηση απόδοσης………………………………………10 Κεφάλαιο 2ο……………………………………………………………………………….16 Πώς λειτουργεί η ανεµογεννήτρια……………………………………………………………..16 Τι πρέπει να προσέχουµε σε µια ανεµογεννητρια κατά την αγορά της……………………...19 Κεφάλαιο 3ο……………………………………………………………………………….20 Εισαγωγή………………………………………………………………………………….21 Περιγραφή GPS τεχνολογίας…………………………………………………………………...22 Πώς λειτουργεί το GPS;…………………………………………………………………………..23 Εφαρµογές του συστήµατος GPS………………………………………………………...25 Κεφάλαιο 4ο………………………………………………………………………………..28 Πρόλογος…………………………………………………………………………………...30 Εισαγωγή…………………………………………………………………………………..29 Περιγραφή της τεχνολογίας RFID………………………………………………………..30 Αρχιτεκτονική του συστήµατος R.F.I.D………………………………………………….31 Συχνότητες λειτουργίας……………………………………………………………………34 Κατηγορίες ετικετών RFID αναλόγως την πηγή ενεργείας τους………………………..36 Χαρακτηριστικά των ετικετών R.F.I.D (RFID tags)…………………………………….36 Εφαρµογές RFID …………………………………………………………………………..38 Κίνδυνοι συστηµάτων RFID………………………………………………………………48 Κεφάλαιο 5ο…………………………………………………………………………………51 Τηλεπικοινωνιακά Συστήµατα…………………………………………………………….51 Τεχνολογία VoIP……………………………………………………………………………51 Κεραίες όλων των ειδών……………………………………………………………………53 Συστήµατα συναγερµών όλων των ειδών…………………………………………………54 2 Κεφάλαιο 1ο Eισαγωγή Ο ήλιος είναι µια πύρινη σφαίρα µε ακτίνα 700.000km, είναι δηλαδή 300 φορές βαρύτερος από τη γη. Από τον ήλιο ακτινοβολείται συνεχώς προς το διάστηµα τεράστια ενέργεια, διαφόρων µηκών κύµατος, αποτελούµενη από φως και θερµότητα. Η ισχύς της ενέργειας αυτής φθάνει τα εκατοντάδες χιλιάδες δισεκατοµµύρια kW, οφείλεται στην πυρηνική διάσπαση του υδρογόνου, καθώς σε χρόνο ενός δευτερολέπτου 600 εκατοµµύρια τόνοι του στοιχείου αυτού µετατρέπονται σε 596 εκατοµµύρια τόνους ηλίου. Τα υπόλοιπα 4 εκατοµµύρια µετατρέπονται στην ακτινοβολούµενη ενέργεια. Η καύση αυτή είναι τόσο ισχυρή, ώστε κάθε τετραγωνικό µέτρο του ήλιου να εκπέµπει 70.000 Hp. Για να παραχθεί ενέργεια σε τέτοια κλίµακα θα πρέπει να καίγεται κάθε δευτερόλεπτο 11 δισεκατοµµύρια φορές η ετήσια παραγωγή της γης σε κάρβουνο. Στη γη φτάνει µόλις το µισό του δισεκατοµµυριοστού αυτής της ακτινοβολίας και επιπλέον η ιονόσφαιρα και ορισµένα τµήµατα της ατµόσφαιρας απορροφούν ένα µέρος της. Το αποτέλεσµα είναι η ηλιακή ακτινοβολία να δρα ενεργητικά στη ζωή του πλανήτη, εκτός από κάποιες ανεπιθύµητες διαταραχές στις τηλεπικοινωνίες, στις κλιµατολογικές συνθήκες και σε ορισµένους οργανισµούς. Έχει υπολογιστεί ότι από τα 4000Q (1Q = ενεργειακό ισοδύναµο µε 25.000 τόνους πετρελαίου) της ηλιακής ενέργειας που φτάνει κάθε χρόνο στη γη, 1000 ανακλώνται στα εξωτερικά στρώµατα της ατµόσφαιρας, 1000 απορροφούνται από την ατµόσφαιρα, ενώ τα υπόλοιπα θερµαίνουν την επιφάνεια της γης. Η µέση τιµή της έντασης της ακτινοβολίας, που προσπίπτει σε κάθετο επίπεδο στις ακτίνες του ήλιου, στα όρια της ατµόσφαιρας είναι 1353 W/m2(ηλιακή σταθερά). Η µεταβολή της απόστασης ηλίου-γης προκαλεί µεταβολή της έντασης κατά ±3% και η δράση των ηλιακών κηλίδων κατά ±2%. Το ποσοστό της ελάττωσης της ακτινοβολίας, εξαρτάται από το µήκος της διαδροµής µέσα στην ατµόσφαιρα και από την κατάσταση της τελευταίας (συννεφιά, αιωρούµενα σωµατίδια). Η ελάττωση αυτή οφείλεται στη σκέδαση από τα µόρια του αέρα, τους υδρατµούς και της σκόνης και την απορρόφηση από το Ο3, το Η2Ο και το CO2. Η απορρόφηση δε γίνεται οµοιόµορφα, αλλά επιλεκτικά κατά ζώνες φάσµατος. Το φάσµα της ηλιακής ακτινοβολίας εκτός της ατµόσφαιρας ισοδυναµεί µε την εκποµπή µελανός σώµατος 5762οΚ. Το φάσµα αυτό είναι συνεχές από 200 περίπου nm µέχρι 3000 nm µε αιχµή γύρω στα 4800 nm. Η ατµόσφαιρα δεν µειώνει µόνο την ποσότητα, αλλά αλλάζει και τη φασµατική σύνθεση της ακτινοβολίας. Το µεσηµέρι µιας τυπικής µέρας, όταν δηλαδή ο ήλιος είναι στο ζενίθ, η ένταση της ακτινοβολίας σε οριζόντιο επίπεδο είναι 1kW/m2,τα 20% µε 25% του οποίου οφείλονται στη διάχυτη. Η ένταση δεν είναι σταθερή, αλλά λόγω της περιστροφής της γης παρουσιάζει µεγάλη χρονική διακύµανση αφενός µεταξύ της µέγιστης τιµής την ηµέρα και της µηδενικής τη νύχτα και αφετέρου διακύµανση ανάλογα µε τη γεωγραφική θέση και την εποχή του έτους 3 Φωτοβολταϊκό φαινόµενο Είναι γνωστό ότι τα ηλιακά στοιχεία είναι δίοδοι ηµιαγωγού µε τη µορφή ενός δίσκου, (δηλαδή η ένωση p-n εκτείνεται σε όλο το πλάτος του δίσκου), που δέχεται την ηλιακή ακτινοβολία. Κάθε φωτόνιο της ακτινοβολίας µε ενέργεια ίση ή µεγαλύτερη από το ενεργειακό χάσµα του ηµιαγωγού, έχει τη δυνατότητα να απορροφηθεί σε ένα χηµικό δεσµό και να ελευθερώσει ένα ηλεκτρόνιο. ∆ηµιουργείται έτσι, όσο διαρκεί η ακτινοβολία, µία περίσσεια από ζεύγη φορέων (ελεύθερα ηλεκτρόνια και οπές), πέρα από τις συγκεντρώσεις που αντιστοιχούν στις συνθήκες ισορροπίας. Οι φορείς αυτοί, καθώς κυκλοφορούν στο στερεό (και εφόσον δεν επανασυνδεθούν µε φορείς αντιθέτου πρόσηµου), µπορεί να βρεθούν στην περιοχή της ένωσης p-n οπότε θα δεχθούν την επίδραση του ενσωµατωµένου ηλεκτροστατικού πεδίου. Ηµιαγωγοί Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία όπως αναφέρθηκε προηγουµένως κατασκευάζονται κυρίως από ηµιαγωγούς που είναι στοιχεία τετρασθενή µε τετραεδρική κρυσταλλική δοµή όπως το πυρίτιο (Si). Στα στοιχεία αυτά δεν υπάρχουν ελεύθεροι φορείς ηλεκτρικού ρεύµατος και δε διαθέτουν ηλεκτρική αγωγιµότητα στην υποθετική περίπτωση που ο ηµιαγωγός βρίσκεται στη θεµελιώδη ενεργειακή κατάσταση, δηλαδή είναι εντελώς υποβαθµισµένος ενεργειακά. Όταν όµως απορροφήσουν κάποια αξιόλογη ενέργεια, π.χ. µε τη µορφή θερµότητας ή ακτινοβολίας, πραγµατοποιείται µια ριζική µεταβολή. Κρυσταλλικό πλέγµα πυριτίου µε άτοµα πρόσµιξης. Η ενέργεια που παρέχεται στο σώµα και κατανέµεται στα άτοµά του, προκαλεί την ελευθέρωση πολλών ηλεκτρονίων από τους δεσµούς. Τα ηλεκτρόνια αυτά αποµακρύνονται από την περιοχή του δεσµού τους στο κρυσταλλικό πλέγµα, χάρη στην κινητική ενέργεια που απόκτησαν και γίνονται ευκίνητοι φορείς του ηλεκτρισµού, δίνοντας στον ηµιαγωγό µια αξιόλογη ηλεκτρική αγωγιµότητα. Είναι φανερό ότι το ενεργειακό διάκενο ανάµεσα στη ζώνη σθένους και στη ζώνη αγωγιµότητας εκφράζει την ελάχιστη απαιτούµενη ενέργεια για τη διέγερση ενός ηλεκτρονίου σθένους, ώστε να µετατραπεί σε ελεύθερο ηλεκτρόνιο, µε ταυτόχρονη δηµιουργία µιας οπής. Αν στα ηλεκτρόνια των δεσµών του κρυστάλλου προσφερθεί µια ποσότητα ενέργειας π.χ. αν δεχθούν µια δέσµη ακτινοβολίας που αποτελείται από φωτόνια µε ενέργεια hv µικρότερη από το ενεργειακό διάκενο (Εg>hν), δε µπορούν να την απορροφήσουν και 4 µένουν στη ζώνη σθένους. Αν όµως τα ενεργειακά κβάντα που προσφέρονται είναι ίσα ή µεγαλύτερα από το ενεργειακό διάκενο του ηµιαγωγού (Εg<hv), τότε κάθε κβάντο µπορεί να απορροφηθεί από ένα ηλεκτρόνιο σθένους και να διεγερθεί προς τη ζώνη αγωγιµότητας, αφήνοντας στη ζώνη σθένους µία οπή. Ο παραπάνω µηχανισµός διέγερσης εξαρτάται και από το αν ο ηµιαγωγός είναι άµεσος ή έµµεσος. Αν τώρα στον τετρασθενή ηµιαγωγό Si, γίνει πρόσµιξη µε κάποιο πεντασθενές στοιχείο (φώσφορος, Ρ) ή µε κάποιο τρισθενές στοιχείο (βόριο, Β), τότε παράγεται ηµιαγωγός προσµίξεως τύπου-n και τύπου-p αντίστοιχα. Τέσσερα από τα πέντε ηλεκτρόνια σθένους κάθε ατόµου Ρ, θα ενωθούν µε ηλεκτρόνια σθένους των γειτονικών ατόµων Si και θα σχηµατίσουν οµοιοπολικούς δεσµούς. Το πέµπτο ηλεκτρόνιο (φορέας πλειονότητας) θα συγκρατείται πολύ χαλαρά από το θετικό πυρηνικό φορτίο του Ρ και µε λίγη ενέργεια µπορεί να αποσπασθεί και να κινηθεί σαν ελεύθερο ηλεκτρόνιο, αφήνοντας ένα ανιόν (Ρ+) που µένει ακίνητο στο πλέγµα. ∆ηλαδή το πεντασθενές άτοµο συµπεριφέρεται στο πλέγµα σαν δότης ηλεκτρονίων (τύπος-η ηµιαγωγός). Αντίστοιχα, µε την πρόσµιξη τρισθενών ατόµων Β σε πλεγµατικές θέσεις του Si, δηµιουργούνται κενές θέσεις ηλεκτρονίων στους δεσµούς. Με την απορρόφηση ενός µικρού ποσού ενέργειας, ένα ηλεκτρόνιο από ένα γειτονικό πλήρη δεσµό µπορεί να καλύψει την κενή θέση, αφήνοντας παράλληλα στην προηγούµενη θέση του µια οπή και µετατρέποντας το άτοµο Β σε κατιόν (Β-). ∆ηλαδή το τρισθενές άτοµο συµπεριφέρεται σαν αποδέκτης ηλεκτρονίων (φορείς µειονότητας) ή δότης οπών (τύπος-p ηµιαγωγός). Όταν σε µια περιοχή του ηµιαγωγού υπάρχει δηµιουργία ή έκχυση φορέων σε περίσσεια, αυτοί διαχέονται προς τις άλλες περιοχές του ηµιαγωγού όπου η συγκέντρωση των αντίστοιχων φορέων είναι µικρότερη. Επίσης όταν ένα τεµάχιο ηµιαγωγού τύπου p έλθει σε στενή επαφή µε ένα τεµάχιο ηµιαγωγού τύπου n, δηλαδή σχηµατιστεί µια ένωση p-n (διάταξη διόδου ηµιαγωγού), τότε ένα µέρος από τις οπές του τεµαχίου τύπου p διαχέεται προς το τεµάχιο τύπου n όπου οι οπές είναι λιγότερες και συγχρόνως ένα µέρος από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του τεµαχίου τύπου n διαχέεται προς το τεµάχιο τύπου p όπου τα ελεύθερα ηλεκτρόνια είναι πολύ λιγότερα. Η ανάµιξη αυτή των φορέων και η αύξηση της συγκέντρωσης των φορέων µειονότητας στις περιοχές κοντά στη διαχωριστική επιφάνεια (περιοχή αραίωσης) των τεµαχίων τύπου p και n, ανατρέπουν την ισορροπία που υπήρχε πριν. Η αποκατάσταση των συνθηκών ισορροπίας γίνεται µε επανασυνδέσεις των φορέων, µέχρι οι συγκεντρώσεις τους να πάρουν τιµές που να ικανοποιούν τον νόµο δράσης των µαζών. Η συγκέντρωση των κατιόντων στα οποία µετατράπηκαν οι αποδέκτες στο τµήµα τύπου p και n, παραµένουν αµετάβλητες αφού τα ιόντα, όπως συνήθως όλα τα άτοµα στα στερεά, µένουν ακίνητα στο σώµα. Έτσι το υλικό χάνει τοπικά την ηλεκτρική ουδετερότητα και οι δύο πλευρές της ένωσης pn φορτίζονται µε αντίθετα ηλεκτρικά φορτία. ∆ηµιουργείται λοιπόν µια διαφορά δυναµικού, που η τιµή της είναι σχετικά µικρή, αλλά το ενσωµατωµένο αυτό ηλεκτροστατικό πεδίο εµποδίζει την παραπέρα διάχυση των φορέων πλειονότητας προς το απέναντι τµήµα της ένωσης. Το αποτέλεσµα είναι ότι η δίοδος που περιέχει την ένωση p-n, παρουσιάζει εντελώς διαφορετική συµπεριφορά στη ροή του ηλεκτρικού ρεύµατος, ανάλογα µε την φορά του. 5 Τύποι φωτοβολταϊκών στοιχείων Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία διακρίνονται σε τρεις κυρίως κατηγορίες, ανάλογα µε το υλικό παρασκευής, τη δοµή του βασικού υλικού καθώς και τον τρόπο παρασκευής. Έτσι, έχουµε την παρακάτω κατηγοριοποίηση: Α. Τύποι φωτοβολταϊκών στοιχείων πυριτίου «µεγάλου πάχους 1)Φωτοβολταϊκά στοιχεία µονοκρυσταλλικού πυριτίου (sc-Si) Κατασκευάζονται από κυψέλες που έχουν κοπεί από ένα κυλινδρικό κρύσταλλο πυριτίου. Αποτελούν τα πιο αποδοτικά φωτοβολταϊκά µε αποδόσεις της τάξεως του 15%, το πάχος τους είναι γύρω στα 0,3 χιλιοστά.Η κατασκευή τους όµως είναι πιο πολύπλοκη γιατί απαιτεί την κατασκευής του µονοκρυσταλλικού πυριτίου µε αποτέλεσµα το υψηλότερο κόστος κατασκευήςΤο µονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά στοιχεία χαρακτηρίζονται από το πλεονέκτηµα της καλύτερης σχέση απόδοσης/επιφάνειας ή "ενεργειακής πυκνότητας.Βασικές τεχνολογίες παραγωγής µονοκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών είναι η µέθοδος CZ (Czochralski) και η µέθοδος FZ (float zone). Αµφότερες βασίζονται στην ανάπτυξη ράβδου πυριτίου. Το µονοκρυσταλλικό φωτοβολταϊκό µε την υψηλότερη απόδοση στο εµπόριο σήµερα, έχει απόδοση πλαισίου 18,5%. Φωτοβολταϊκό στοιχείο µονοκρυσταλλικού πυριτίου 2) Φωτοβολταϊκά στοιχεία πολυκρυσταλλικού πυριτίου (mc-Si) Τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά κατασκευάζονται από ράβδους λιωµένου και επανακρυσταλλοµένου πυριτίου. Για την παραγωγή τους οι ράβδοι του πυριτίου κόβονται σε λεπτά τµήµατα από τα οποία κατασκευάζεται η κυωέλη του φωτοβολταϊκού. Η διαδικασία κατασκευής τους είναι απλούστερη από εκείνη των µονοκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών µε αποτέλεσµα το φθηνότερο κόστος παραγωγής. Παρουσιάζουν όµως σε γενικές γραµµές µικρότερη απόδοση της τάξεως του 12%. Βασικότερες τεχνολογίες παραγωγής είναι: η µέθοδος απ' ευθείας στερεοποίησης DS (directional solidification) , η ανάπτυξη λιωµένου πυριτίου ("χύτευση"), και η ηλεκτροµαγνητική χύτευση EMC. Φωτοβολταϊκό στοιχείο πολυκρυσταλλικού πυριτίου 3) Φωτοβολταϊκά στοιχεία ταινίας πυριτίου (Ribbon-Si) Τα φωτοβολταϊκά αυτής της κατηγορίας αποτελούνται από ένα λεπτό στρώµα πυριτίου που έχει εναποτεθεί οµοιόµορφα σε κατάλληλο υπόβαθρο. Σαν υπόβαθρο µπορεί να χρησιµοποιηθεί µια µεγάλη γκάµα υλικών από δύσκαµπτα µέχρι ελαστικά µε αποτέλεσµα να βρίσκει µεγαλύτερο εύρος εφαρµογών, ιδιαίτερα σε καµπύλες ή εύκαµπτες επιφάνειες. Ενώ το άµορφο πυρίτιο παρουσιάζει µεγαλύτερη αποτελεσµατικότητα στην απορρόφηση του φωτός, εντούτοις η φωτοβολταϊκή απόδοση του είναι του µικρότερη των κρυσταλλικών, περίπου 6%. Το φθηνό όµως κόστος κατασκευής τους τα κάνει ιδανικά σε εφαρµογές όπου δεν απαιτείται υψηλή απόδοση. Φωτοβολταϊκό στοιχείο ταινίας πυριτίου Β. Φωτοβολταικα υλικά λεπτών επιστρώσεων,( thin film) 1) ∆ισεληνοϊνδιούχος χαλκός (CuInSe2 ή CIS, µε προσθήκη γάλλιου CIGS) 6 Ο ∆ισεληνοϊνδιούχος Χαλκός έχει εξαιρετική απορροφητικότητα στο προσπίπτων φως αλλά παρόλα αυτά η απόδοση του µε τις σύγχρονες τεχνικές κυµαίνεται στο 11%(πλαίσιο). Εργαστηριακά έγινε εφικτή απόδοση στο επίπεδο του 18,8% η οποία είναι και η µεγαλύτερη που έχει επιτευχθεί µεταξύ των φωτοβολταϊκών τεχνολογιών λεπτής επιστρώσεως. Με την πρόσµιξη γάλλιου η απόδοση του µπορεί να αυξηθεί ακόµα περισσότερο CIGS. Το πρόβληµα που υπάρχει είναι ότι το ίνδιο υπάρχει σε περιορισµένες ποσότητες στην φύση. Στα επόµενα χρόνια πάντως αναµένεται το κόστος του να είναι αρκετά χαµηλότερο. Φωτοβολταϊκό στοιχείο τύπου CIS 2) Φωτοβολταϊκά στοιχεία άµορφου πυριτίου (Amorphous ή Thin film Silicon, a-Si) Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία αυτά, έχουν αισθητά χαµηλότερες αποδόσεις σε σχέση µε τις δύο προηγούµενες κατηγορίες. Πρόκειται για ταινίες λεπτών επιστρώσεων οι οποίες παράγονται µε την εναπόθεση ηµιαγωγού υλικού (πυρίτιο στην περίπτωση µας) πάνω σε υπόστρωµα υποστήριξης, χαµηλού κόστους όπως γυαλί ή αλουµίνιο. Έτσι και λόγω της µικρότερης ποσότητας πυριτίου που χρησιµοποιείται η τιµή τους είναι γενικότερα αρκετά χαµηλότερη. Ο χαρακτηρισµός άµορφο φωτοβολταϊκό προέρχεται από τον τυχαίο τρόπο µε τον οποίο είναι διατεταγµένα τα άτοµα του πυριτίου. Οι επιδόσεις που επιτυγχάνονται µε χρησιµοποιώντας φωτοβολταϊκά thin films πυριτίου κυµαίνονται για το πλαίσιο από 6 έως 8% ενώ στο εργαστήριο έχουν επιτευχθεί αποδόσεις ακόµα και 14%. Το σηµαντικότερο πλεονέκτηµα για το φωτοβολταϊκό στοιχείο a-Si είναι το γεγονός ότι δεν επηρεάζεται πολύ από τις υψηλές θερµοκρασίες. Επίσης, πλεονεκτεί στην αξιοποίηση της απόδοσης του σε σχέση µε τα κρυσταλλικά ΦΒ, όταν υπάρχει διάχυτη ακτινοβολία (συννεφιά). Το µειονέκτηµα των άµορφων πλαισίων είναι η χαµηλή τους ενεργειακή πυκνότητα κάτι που σηµαίνει ότι για να παράγουµε την ίδια ενέργεια χρειαζόµαστε σχεδόν διπλάσια επιφάνεια σε σχέση µε τα κρυσταλλικά φωτοβολταϊκά στοιχεία. Επίσης υπάρχουν αµφιβολίες όσων αφορά την διάρκεια ζωής των άµορφων πλαισίων µιας και δεν υπάρχουν στοιχεία από παλιές εγκαταστάσεις αφού η τεχνολογία είναι σχετικά καινούρια. Παρόλα αυτά οι κατασκευαστές πλέον δίνουν εγγυήσεις απόδοσης 20 ετών. Το πάχος του πυριτίου είναι περίπου 0,0001 χιλιοστά ενώ το υπόστρωµα µπορεί να είναι από 1 έως 3 χιλιοστά. Φωτοβολταϊκό στοιχείο άµορφου πυριτίου 3) Τελουριούχο Kάδµιο (CdTe) Το Τελουριούχο Κάδµιο έχει ενεργειακό χάσµα γύρω στο 1eV το οποίο είναι πολύ κοντά στο ηλιακό φάσµα κάτι που του δίνει σοβαρά πλεονεκτήµατα όπως την δυνατότητα να απορροφά το 99% της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Οι σύγχρονες τεχνικές όµως µας προσφέρουν αποδόσεις πλαισίου γύρω στο 6-8%. Στο εργαστήριο η απόδοση στα φωτοβολταϊκά στοιχεία έχει φθάσει το 16%. Μελλοντικά αναµένεται το κόστος του να πέσει αρκετά. Τροχοπέδη για την χρήση του αποτελεί το γεγονός ότι το κάδµιο σύµφωνα µε κάποιες έρευνες είναι καρκινογόνο µε αποτέλεσµα να προβληµατίζει το ενδεχόµενο της εκτεταµένης χρήσης του. Επίσης προβληµατίζει ή έλλειψη του Τελούριου. Σηµαντικότερη χρήση του είναι ή ενθυλάκωση του στο γυαλί ως δοµικό υλικό, κατάλληλο για ενσωµάτωση στα κτίρια (BIPV Building Integrated Photovoltaic). Φωτοβολταϊκό στοιχείο τύπου CdTe 4) Αρσενικούχο Γάλλιο (GaAs) Το Γάλλιο είναι ένα παραπροϊόν της ρευστοποίησης άλλων µετάλλων όπως το αλουµίνιο και ο ψευδάργυρος. Είναι πιο σπάνιο ακόµα και από τον χρυσό. Το Αρσένιο δεν είναι σπάνιο άλλα έχει το µειονέκτηµα ότι είναι δηλητηριώδες. Το Αρσενικούχο γάλλιο έχει ενεργειακό χάσµα 1,43eV που είναι ιδανικό για την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Η απόδοση του στην µορφή πολλαπλών 7 συνενώσεων (multijunction) είναι η υψηλότερη που έχει επιτευχθεί και αγγίζει το 29%. Επίσης τα φωτοβολταϊκά στοιχεία GaAs είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στις υψηλές θερµοκρασίες γεγονός που επιβάλλει σχεδόν την χρήση τους σε εφαρµογές ηλιακών συγκεντρωτικών συστηµάτων (solar concentrators). Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία GaAs έχουν το πλεονέκτηµα ότι αντέχουν σε πολύ υψηλές ποσότητες ηλιακής ακτινοβολίας, για αυτό αλλά και λόγω της πολύ υψηλής απόδοσης του ενδείκνυται για διαστηµικές εφαρµογές. Το µεγαλύτερο µειονέκτηµα αυτής της τεχνολογίας είναι το υπερβολικό κόστος του µονοκρυσταλλικού GaAs υποστρώµατος. Άλλες Τεχνολογίες Η τεχνολογία των φωτοβολταϊκών εξελίσσεται µε ραγδαίους ρυθµούς και διάφορα εργαστήρια στον κόσµο παρουσιάζουν νέες πατέντες. Κάποιες από τις τεχνολογίες στα φωτοβολταϊκά στοιχεία που φαίνεται να ξεχωρίζουν και µελλοντικά πιθανώς να γίνει ευρεία η χρήση τους είναι: Νανοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά στοιχεία πυριτίου (nc-Si) Οργανικά/Πολυµερή στοιχεία ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ DC/AC Ένα φωτοβολταϊκό σύστηµα διασυνδεδεµένο µε το δίκτυο για να µπορεί να διοχετεύει την ισχύ του σε αυτό, είναι απαραίτητο να µπορεί να µετατρέπει την συνεχή τάση εξόδου του σε εναλλασσόµενη µε χαρακτηριστικά ίδια µε αυτά του δικτύου, ώστε να µη δηµιουργεί πρόβληµα στη λειτουργία του δικτύου και στη ποιότητα ισχύος που αυτό παρέχει. Την µετατροπή αυτή επιτυγχάνουµε µέσω του αντιστροφέα (Inverter) ή DC to AC Converter. Τα χαρακτηριστικά που θέλουµε να επιτύχουµε στην έξοδο του αντιστροφέα είναι ηµιτονοειδής ισχύς εξόδου σταθερού πλάτους, σταθερής συχνότητας και χωρίς απώλειες. Συνήθως για τη µετατροπή αυτή χρησιµοποιούµε ηµιαγωγικά στοιχεία ισχύος σαν διακόπτες όπως τρανζίστορ ή θυρίστορ. ΤΡΟΠΟΙ ΣΥΝ∆ΕΣΗΣ Υπάρχουν δύο τρόποι να χρησιµοποιήσει κανείς τα φωτοβολταϊκά. Σε συνεργασία µε το δίκτυο της ∆ΕΗ ή ανεξάρτητα από αυτό. 8 1.Ένα σύστηµα παραγωγής ηλεκτρισµού µε φωτοβολταϊκά µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε συνδυασµό µε το δίκτυο της ∆ΕΗ (διασυνδεδεµένο σύστηµα). Στην περίπτωση αυτή, πουλάει κανείς το ηλιακό ρεύµα στο δίκτυο έναντι µιας ορισµένης από το νόµο τιµής και συνεχίζει να αγοράζει ρεύµα από τη ∆ΕΗ όπως και σήµερα για να καλύψει τυχόν ανάγκες του. Έχει δηλαδή ένα διπλό µετρητή για την καταµέτρηση της εισερχόµενης και εξερχόµενης ενέργειας. 2. Εναλλακτικά, µια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση µπορεί να αποτελεί ένα αυτόνοµο σύστηµα που να καλύπτει το σύνολο των ενεργειακών αναγκών ενός κτιρίου ή µιας επαγγελµατικής χρήσης. Για τη συνεχή εξυπηρέτηση του καταναλωτή, η εγκατάσταση θα πρέπει να περιλαµβάνει και µια µονάδα αποθήκευσης (µπαταρίες) και διαχείρισης της ενέργειας. Σε ορισµένες περιπτώσεις, τα φωτοβολταϊκά χρησιµοποιούνται για παροχή ηλεκτρικής ενέργειας εφεδρείας (δηλαδή ως συστήµατα αδιάλειπτης παροχής – UPS). Στην περίπτωση αυτή, το σύστηµα είναι µεν διασυνδεδεµένο µε τη ∆ΕΗ, αλλά διαθέτει και µπαταρίες (συν όλα τα απαραίτητα ηλεκτρονικά) για να αναλαµβάνει την κάλυψη των αναγκών σε περίπτωση διακοπής του ρεύµατος και για όσο διαρκεί αυτή. Κατά κανόνα τα φωτοβολταϊκά συστήµατα που είχαν εγκατασταθεί παλιότερα στην Ελλάδα εξυπηρετούσαν αποµονωµένες χρήσεις, σε σηµεία όπου δεν υπάρχει δίκτυο της 9 ∆ΕΗ, επειδή στις περιπτώσεις αυτές η οικονοµική βιωσιµότητα του συστήµατος είναι πολύ πιο εµφανής. Σ’ αυτές τις περιπτώσεις, η εναλλακτική λύση µιας ηλεκτρογεννήτριας αποδεικνύεται µακροπρόθεσµα εξαιρετικά ακριβή. Όταν όµως υπάρχουν ισχυρά κίνητρα για την παραγόµενη ηλιακή κιλοβατώρα (όπως ισχύει πλέον από τον Ιούνιο του 2006), τότε συµφέρει στον καταναλωτή να είναι συνδεδεµένος µε το δίκτυο και να πουλά ηλιακό ηλεκτρισµό σ’ αυτό έναντι µιας ορισµένης από το νόµο τιµής. απώλεια ενέργειας και µεγιστοποίηση απόδοσης Τώρα που η αγορά ηλιακής ενέργειας έχει ωριµάσει και οι ηλιακοί συλλέκτες έχουν εκτεθεί για πολλά χρόνια σε σκληρά στοιχεία, αποκαλύπτονται οι δαπανηρές συνέπειες της έκθεσης στο περιβάλλον. Αυτό συµβαίνει επειδή τα πάνελ δεν καθαρίζονται και παραµένουν βρώµικα. Όταν υπάρχει ένα βρώµικο σηµείο στο ηλιακό γυαλί (π.χ. σκόνη, καυσαέρια, περιττώµατα πουλιών, άλατα κοντά σε παραθαλάσσιες περιοχές, άλγη, βρύα, γύρη, µύκητες, φύκια, φύλλα, κ.λπ.) ο ήλιος δεν µπορεί να λάµψει στις ηλιακές κυψέλες κάτω από το σηµείο, οι οποίες µε τη σειρά τους δεν µπορούν να παράγουν ενέργεια. Με την πάροδο του χρόνου, ένα ηλιακό πάνελ µπορεί εύκολα να χάσει έως και 20% της µέγιστης ισχύος του, διότι δεν καθαρίζεται σωστά και τακτικά, µε αποτέλεσµα να χαθούν πολύτιµα έσοδα από την πώληση της παραγωγής. Τα έξοδα καθαρισµού αποτελούν ένα µικρό µόνο µέρος αυτών των απωλειών. Ο καθαρισµός των φωτοβολταϊκών πάνελς πρέπει να γίνεται τουλάχιστον µία ή δύο φορές το χρόνο, Μάρτιο/Απρίλιο, όταν έχουν περάσει οι βροχές, και Αύγουστο Σεπτέµβριο, στο τέλος του καλοκαιριού. Για τον σωστό καθαρισµό των πάνελς, χρησιµοποιούνται τελευταίας γενιάς προϊόντα νανοτεχνολογίας, ειδικά για το σκοπό αυτό, τα οποία δηµιουργούν ένα υδροφοβικό στρώµα στην επιφάνεια του ηλιακού γυαλιού, µε αποτέλεσµα να καταπολεµούνται οι περιβαλλοντικοί ρύποι και να αποφεύγετε η δηµιουργία του «φαινοµένου του λωτού» στην επιφάνεια του συλλέκτη. Το συγκεκριµένο προϊόν εκµηδενίζει τις παρενέργειες στην επιφάνεια του συλλέκτη, που έχουν οι άλλες µορφές καθαρισµού (µε χηµικά απορρυπαντικά, µε απιονισµένο νερό, πλύσιµο µε πιεστικό µηχάνηµα, χρήση νερού βρύσης κ.α.) 10 Τι έχουν ανακαλύψει οι ερευνητές Μπορεί να συµβεί µια σηµαντική µείωση της απόδοσης της ενέργειας (έως 10% µετά από µερικά χρόνια). Ένα σηµαντικό µέρος αυτής της µείωσης οφείλεται στη ρύπανση που αναπτύσσεται σταδιακά, παρά τον καθαρισµό από τη βροχή. Ανάλογα µε την τοποθεσία, ττη η γωνία κλίσης και τον τύπο, ένας περιοδικός καθαρισµός µπορεί να οδηγήσει στην αποφυγή της µείωσης της απόδοσης της ενέργειας. Αυτό το σχήµα δείχνει ότι η ενεργειακή απόδοση της φωτοβολταϊκής γεννήτριας µειώθηκε αργά στην αρχή, έπειτα όλο και πιο γρήγορα λόγω της αυξανόµενης ρύπανσης στα χαµηλότερα άκρα των πλαισίων. Μετά τον καθαρισµό η απόδοση ενέργειας αυξήθηκε περίπου 7% το 1998 και 9% το 2002. Μέγιστη απόδοση για τα Φωτοβολταϊκά πάνελ Μεγιστοποίηση της απόδοσης του ηλιακού πάνελ σας, κάνοντας το γυα γυαλί λί να απωθεί το νερό, τη σκόνη, τα φύκια, τη µούχλα και άλλους περιβαλλοντικούς ρύπους. Πώς; Με την εφαρµογή του PowerBoosterShield στο φωτοβολταϊκό σας. Αυτή η ειδική φόρµουλα µε Nano-SurfaceProtec Nano αποτελεί µια καθαρή και αόρατη ασπίδα (στην πραγµατικότητ πραγµατικότητα α «δένει» µε την επιφάνεια του γυαλιού και το κρατά καθαρό για µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα). Το όφελος από αυτό; 1. Υψηλότερη ισχύς µέρα µε τη µέρα. 2. Μείωση του καθαρισµού που απαιτείται. Προστασία και αύξηση απόδοσης της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης Τι είναι η νανοτεχνολογία 11 Η νανοτεχνολογία αναφέρεται σε έναν τοµέα της εφαρµοσµένης επιστήµης που εστιάζει στον έλεγχο της ύλης σε ατοµικό και µοριακό επίπεδο. Γενικά η νανοτεχνολογία εµπλέκει την ανάπτυξη υλικών ή συσκευών σε περίπου 100 νανόµετρα. Ένα νανόµετρο (nm) είναι δισεκατοµµυριοστό ή 10-9 του µέτρου. ∆ηλαδή µια κλίµακα σύγκρισης του µεγέθους ενός νανόµετρου µε το µέτρο είναι να το παροµοιάσουµε µε µία µπάλα ποδοσφαίρου και να το συγκρίνουµε µε το µέγεθος της γης. Το νανοσωµατίδιο είναι πραγµατικά πολύ µικρό. Τα νανοσωµατίδια µπορούν να βοηθήσουν να προστατεύσουµε µε τον καλύτερο τρόπο τις επιφάνειες. Ως επακόλουθο της χρήσης της νανοτεχνολογίας αυξάνεται η απόδοση της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης έως και 15% σε σχέση µε τις απώλειες που έχουµε στο πέρασµα του χρόνου που οφείλονται στις εξωτερικές επιδράσεις του περιβάλλοντος. Από τι προστατεύει η νανοτεχνολογία το ηλιακό πάνελ; Υγρασία, γύρη, άµµος, βρύα, περιττώµατα πουλιών, φύκια είναι οι κύριες αιτίες της ρύπανσης ενός ηλιακού γυαλιού. Η ρύπανση των ηλιακών συλλεκτών επιδρά αφενός µεν στην απόδοση του συστήµατος, αφετέρου µπορεί να προκαλέσει διάβρωση του ηλικαού γυαλιού. Βοηθά να επιβραδύνει τις αρνητικές επιδράσεις της διαδικασίας διάβρωσης. Ένα άλλο πρόβληµα µε τους ρύπους (κυρίως περιττώµατα πουλιών) είναι ότι εφόσον δε καθαριστούν σε εύλογο χρονικό διάστηµα τότε γίνεται απορόφηση τους από το πορώδες γυαλί του φωτοβολταϊκού αφήνοντας µία µόνιµη θαµπάδα. Πώς λειτουργούν τα νανοσωµατίδια; Τα νανοσωµατίδια εργάζονται σε διαδικασία 3 βηµάτων: Το υγρό εφαρµόζεται στην επιφάνεια. Τα νανοσωµατίδια οργανώνονται και ταξινοµούνται. ∆ηµιουργούν δεσµό στην επιφάνεια και γεµίζουν τους πόρους του ηλιακού πάνελ. Γίνονται µέρος της επιφάνειας και αρχίζουν να κάνουν τη δουλειά τους προστατεύοντας το πάνελ. Ποιό το όφελος ενός ιδιώτη από τον καθαρισµό µε τη µέθοδο της νανοτεχνολογίας; Προστασία της επένδυσής σας µε ταυτόχρονη αύξηση της διάρκειας καλής λειτουργίας της. Κέρδος έως και 15% καθώς τα πάνελ µένουν καθαρά για µεγάλο χρονικό διάστηµα. Μείωση του καθαρισµού που απαιτείται. Η υδροφοβική νανοτεχνολογία προστατεύει καλύτερα επιφάνειες Υγρασία, άµµος, βρύα, περιττώµατα πουλιών, φύκια είναι οι κύριες αιτίες της ρύπανσης ενός ηλιακού γυαλιού. Την πρόσληψη του νερού από τη διείσδυση στη δοµή του γυαλιού µπορεί να εξαλείψει ή να µειώσει σηµαντικά η ρύπανση των ηλιακών συλλεκτών αυτό που ονοµάζουµε «φαινόµενο του λωτού». Βοηθά να επιβραδύνει τις αρνητικές επιδράσεις της διαδικασίας διάβρωσης. Νέο Nanosurfaceprotec Τα συµβατικά προστατευτικά αποτρέπουν το νερό να εισχωρήσει στο γυαλί, αλλά επίσης σφραγίζουν τους πόρους και παγιδεύουν το νερό σε αυτά. Είναι πολύ λιγότερο ανθεκτικά στη ρύπανση, η οποία επιτρέπει στο νερό για άλλη µια φορά να εισέλθει στους πόρους. Τα προστατευτικά µε 12 Nanosurfaceprotec αποτρέπουν την είσοδο υγρασίας στους πόρους του ηλιακού γυαλιού από την πρώτη κιόλας εφαρµογή. Τα υδατοαπωθητικά νανοσωµατίδια είναι κατά πολύ µικρότερα από τους πόρους του γυαλιού. Εξαιτίας αυτού του γεγονότος και λόγω της χαµηλής τους ιξώδους (ιδιότητα ενός υγρού να αντιστέκεται στη δύναµη που προκαλεί τη ροή του), εισχωρούν βαθειά µέσα στο ηλιακό γυαλί και σχηµατίζουν ένα ισχυρό χηµικό δεσµό µε τα εσωτερικά τοιχώµατα, το οποίο καθιστά υδρόφοβη την επιφάνεια ώστε να µπορεί να απωθεί το νερό. Το εξωτερικό νερό διατηρείται στην είσοδο των πόρων, ενώ οι υδρατµοί που παράγονται από το εσωτερικό της δοµής µπορούν ακόµα να εξαφανιστούν. Η δοµή του ηλιακού γυαλιού παραµένει «αναπνεύσιµη». Αδιάβροχα προϊόντα Nanosurfaceprotec δηµιουργούν µεγαλύτερης διάρκειας προστασία και επιβραδύνουν αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως: όξινη βροχή και άλλους ρύπους άλγη, βρύα, γύρη & περιττώµατα των πουλιών διάβρωση γυαλιού. Τα Nanosurfaceprotec σχεδιάστηκαν για την καταπολέµηση αυτών των προβληµάτων, και αυξάνουν τη διάρκεια ζωής των επεξεργασµένων επιφανειών µειώνοντας τον απαιτούµενο καθαρισµό. Πως αυτό δουλεύει; Τα νανοσωµατίδια εργάζονται σε µία διαδικασία 3 βηµάτων: 13 1. Το υγρό εφαρµόζεται στην επιφάνεια. 2. Τα νανοσωµατίδια οργανώνονται και ταξινοµούνται. ∆ηµιουργούν δεσµό στην επιφάνεια και γεµίζουν τους πόρους του ηλιακού πάνελ. 3. Γίνονται µέρος της επιφάνειας και αρχίζουν να κάνουν τη δουλειά τους προστατεύοντας τα πάνελ Οι σηµαντικοι παραµετροι για την τεχνολογια των φωτοβολταιων ΧΡΟΝΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ και το ΚΟΣΤΟΣ είναι η ΑΠΟ∆ΟΣΗ, ο Χρησιµοποιώντας νανοσωµατίδια του γερµανίου, του πυριτίου και άλλων υλικών, οι συγκεκριµένοι ερευνητές στοχεύουν στο να παράγουν φωτοβολταϊκά κύτταρα περισσότερο αποδοτικά από όσα έχουν υπάρξει έως σήµερα, µε απόδοση που φτάνει έως και το 65%. Τα παραδοσιακά φωτοβολταϊκά κύτταρα λειτουργούν βάσει της αρχής: «Ένα φωτόνιο µέσα – ένα ηλεκτρόνιο έξω», σηµειώνει ο Gergely Zimanyi, καθηγητής Φυσικής στο Davis του Πανεπιστηµίου της Καλιφόρνια. Με άλλα λόγια, κάθε σωµατίδιο φωτός, δηλαδή κάθε φωτόνιο, που εισέρχεται στο φωτοβολταϊκό κύτταρο, παράγει ένα ηλεκτρόνιο και µε αυτό τον τρόπο παράγεται το ηλεκτρικό ρεύµα που λαµβάνεται ως έξοδος. Η απόδοση του φωτοβολταϊκού που προκύπτει βάσει αυτής της αρχής µπορεί να φτάσει θεωρητικά έως και 31%. Ωστόσο, κατασκευάζοντας φωτοβολταϊκά κύτταρα από πολύ µικρά νανοσωµατίδια, οι συγκεκριµένοι επιστήµονες έχουν ως στόχο να καταφέρουν για κάθε ένα φωτόνιο να παράγονται περισσότερα του ενός ηλεκτρόνια. Με αυτό τον τρόπο, η µέγιστη απόδοση θα κυµαίνεται µεταξύ 42 και 65%, σύµφωνα µε τις εκτιµήσεις τους. 14 Τα φ/β πλαίσια χρείαζονται καθαρισµό και αν ναι γιατί? Τα φ/β πλαίσια αν δεν καθαρίζονται χάνουν την απόδοση τους. Με την πάροδο του χρόνου, τα ηλιακά πάνελ µπορούν εύκολα να χάσουν έως 20% της µέγιστης ισχύος των, διότι δε καθαρίζονται τακτικά. Οι ίδιες οι κατασκευάστριες εταιρίες Φ/Β υποδεικνύουν (στις οδηγίες χρήσης τους) ότι τα προιόντα τους πρέπει να καθαρίζονται τακτικά και µάλιστα µε συγκεκριµένο τρόπο και υλικά. Τι τρόποι καθαρισµού υπάρχουν? Καταρχάς τα Φ/Β πλαίσια πρέπει να καθαρίζονται βάση των οδηγιών χρήσης τους αλλιώς δε θα ισχύουν οι εγγυήσεις τους. • Μόνοι σας –Αγορά καθαρού νερού (όχι βρύσης διότι τα άλατα µόνο κακό κάνουν στην επιφάνεια και στις ιδιότητες του γυαλιου των Φ/Β) ή απορυπαντικών µε σύνθεση ειδική για Φ/Β καθώς και εξοπλισµού για Φ/Β (νεφελοποιητές, ειδικά σφουγγάρια, µικροίνες κτλ) • Από εταιρία καθαρισµού. Ειδικά οι ελληνικές στέγες απαιτούν ακριβά µηχανήµατα και ο καθαρισµός µπορεί να γίνει µόνο από εξιδεικευµένα συνεργεία. Φροντίστε η εταιρεία να έχει πιστοποιηµένα προϊόντα και εξειδικευµένο προσωπικό. Κρίνετε µία εταιρεία µετά από ραντεβού µαθαίνοντας και από κοντά τι προσφέρει. • Με Νανοτεχνολογία. Με αυτό τον τρόπο µειώνετε τις ανάγκες για συχνό καθαρισµό. Αν βρέχει συχνά τα πάνελ καθαρίζονται από µόνα τους, ενώ σε περιόδους ξηρασίας αρκεί λίγο νερό χωρίς πίεση και τρίψιµο. Φροντίστε τα προϊόντα να είναι πιστοποιηµένα για φ/β πλαίσια. Επίσης η εφαρµογή της πρέπει να γίνεται µε ειδκό εξοπλισµό (µόνο από εξειδικευµένα συνεργεία). 15 Κεφάλαιο 2ο Πώς λειτουργεί η ανεµογεννήτρια Ο άνεµος περιστρέφει τα πτερύγια µιας ανεµογεννήτριας, τα οποία είναι συνδεδεµένα µε ένα περιστρεφόµενο άξονα. Ο άξονας περνάει µέσα σε ένα κιβώτιο µετάδοσης της κίνησης όπου αυξάνεται η ταχύτητα περιστροφής. Το κιβώτιο συνδέεται µε έναν άξονα µεγάλης ταχύτητας περιστροφής ο οποίος κινεί µια γεννήτρια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύµατος. Aν η ένταση του ανέµου ενισχυθεί πάρα πολύ, η τουρµπίνα έχει ένα φρένο που περιορίζει την υπερβολική αύξηση περιστροφής των πτερυγίων για να περιοριστεί η φθορά της και να αποφευχθεί η καταστροφή της. Η ταχύτητα του ανέµου πρέπει να είναι περισσότερο από 15 kph για να µπορέσει η µια κοινή τουρµπίνα να παράγει ηλεκτρισµό. Συνήθως παράγουν 50-300 Kw η κάθε µία. Ένα Kw ηλεκτρικού ρεύµατος µπορεί να ανάψει 100 λάµπες των 100w. Καθώς η γεννήτρια περιστρέφεται παράγει ηλεκτρισµό µε τάση 25.000 volt. Το ηλεκτρικό ρεύµα περνάει πρώτα από ένα µετεσχηµατιστή στην ηλεκτροπαραγωγική µονάδα ο οποίος ανεβάζει την τάση του στα 400.000 volt. Όταν το ηλεκτρικό ρεύµα διανύει µεγάλες αποστάσεις είναι καλύτερα να έχουµε υψηλή τάση. Τα µεγάλα, χοντρά σύρµατα της µεταφοράς του ηλεκτρικού ρεύµατος είναι κατασκευασµένα από χαλκό ή αλουµίνιο για να υπάρχει µικρότερη αντίσταση στη µεταφορά του ρεύµατος. Όσο µεγαλύτερη είναι η αντίσταση του σύρµατος τόσο πιο πολύ θερµαίνεται. Έτσι κάποιο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας χάνεται επειδή µετατρέπεται σε θερµική ενέργεια. Τα σύρµατα µεταφοράς ρεύµατος καταλήγουν σε ένα υποσταθµό όπου οι µετασχηµατιστές του µετατρέπουν την υψηλή τάση σε χαµηλή γαι να µπορέσουν να λειτουργήσουν ηλεκτρικές συσκευές. Ανεµογεννήτριες Υπάρχουν πολλών ειδών ανεµογεννήτριες οι οποίες κατατάσσονται σε δύο βασικές κατηγορίες : Οριζοντίου άξονα, των οποίων ο δροµέας είναι τύπου έλικα και βρίσκεται συνεχώς παράλληλος µε την κατεύθυνση του ανέµου και του εδάφους Κατακόρυφου άξονα, ο οποίος παραµένει σταθερός και είναι κάθετος προς την επιφάνεια του εδάφους 16 Η απόδοση µιας ανεµογεννήτριας εξαρτάται από το µέγεθος της και την ταχύτητα του ανέµου . Το µέγεθος είναι συνάρτηση των αναγκών που καλείται να εξυπηρετήσει και ποικίλει από µερικές εκατοντάδες µέχρι µερικά εκατοµµύρια Watt. Οι τυπικές διαστάσεις µιας ανεµογεννήτριας 500 kW είναι : ∆ιάµετρος δροµέα, 40 µέτρα και ύψος 40-50 µέτρα , ενώ αυτής των τριών MW οι διαστάσεις είναι 80 και 80–100 µέτρα αντίστοιχα. Παρόλο που δεν υφίσταται κανένας καθοριστικός λόγος, εκτός ίσως από την εµφάνιση, στην αγορά έχουν επικρατήσει αποκλειστικά οι ανεµογεννήτριες οριζόντιου άξονα , µε δύο ή τρία πτερύγια. Μια τυπική ανεµογεννήτρια οριζοντίου άξονα αποτελείται από τα εξής µέρη : το δροµέα, που αποτελείται από δύο ή τρία πτερύγια από ενισχυµένο πολυεστέρα . Τα πτερύγια προσδένονται πάνω σε µια πλήµνη είτε σταθερά , είτε µε τη δυνατότητα να περιστρέφονται γύρω από το διαµήκη άξονα τους µεταβάλλοντας το βήµα το σύστηµα µετάδοσης της κίνησης, αποτελούµενο από τον κύριε άξονα, τα έδρανα του και το κιβώτιο πολλαπλασιασµού στροφών , το οποίο προσαρµόζει την ταχύτητα περιστροφής του δροµέα στη σύγχρονη ταχύτητα της ηλεκτρογεννήτριας. Η ταχύτητα περιστροφής παραµένει σταθερή κατά την κανονική λειτουργία της µηχανής την ηλεκτρική γεννήτρια, σύγχρονη ή επαγωγική µε 4 ή 6 πόλους η οποία συνδέεται µε την έξοδο του πολλαπλασιαστή µέσω ενός ελαστικού ή υδραυλικού συνδέσµου και µετατρέπει τη µηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική και βρίσκεται συνήθως πάνω στον πύργο της ανεµογεννήτριας . Υπάρχει και το σύστηµα πέδης το οποίο είναι ένα συνηθισµένο δισκόφρενο που τοποθετείται στον κύριο άξονα ή στον άξονα της γεννήτριας το σύστηµα προσανατολισµού, αναγκάζει συνεχώς τον άξονα περιστροφής του δροµέα να βρίσκεται παράλληλα µε τη διεύθυνση του ανέµου τον πύργο, ο οποίος στηρίζει όλη την παραπάνω ηλεκτροµηχανολογική εγκατάσταση . Ο πύργος είναι συνήθως σωληνωτός ή δικτυωτός και σπανίως από οπλισµένο σκυρόδεµα τον ηλεκτρονικό πίνακα και τον πίνακα ελέγχου , οι οποίοι είναι τοποθετηµένοι στη βάση του πύργου . Το σύστηµα ελέγχου παρακολουθεί , συντονίζει και ελέγχει όλες τις λειτουργίες της ανεµογεννήτριας , φροντίζοντας για την απρόσκοπτη λειτουργία της. 17 Αιολικη Ενεργεια και Ανεµογεννητριες Φτιάξε µόνος σου µια ανεµογεννητρια! Η αιολικη ενεργεια µπορεί να µετατραπεί σε ηλεκτρική µε µια ανεµογεννητρια. Σε αυτές τις ιστοσελίδες θα µάθεις τα πάντα για τις δυνατότητες της αιολικής ενέργειας και θα καταρρίψουµε τους µύθους που έχουν αναπτυχθεί γύρω από τις ανεµογεννητριες. Θα µάθεις ακόµη πως µπορείς να φτιάξεις µόνος σου, µε πολύ εύκολο τρόπο και µε χαµηλό κόστος, µια µικρή ή και µεγαλύτερη ανεµογεννητρια και να εκµεταλλευτείς την αιολικη ενεργεια που προσφέρει ελεύθερα η φύση! Ξεκίνησε ήδη η παρουσίαση της πρώτης ιδιοκατασκευής: Οικονοµική ανεµογεννήτρια καθετου άξονα! Λίγα εισαγωγικά λόγια για την αιολικη ενεργεια και τις ανεµογεννητριες Η ενέργεια που υπάρχει στην κίνηση του ανέµου (αιολική ενέργεια) µετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια από τις ανεµογεννήτριες. 18 Ο άνεµος περιστρέφει τα πτερύγια της ανεµογεννήτριας, τα οποία µε τη σειρά τους περιστρέφουν ένα µοτέρ το οποίο παράγει ρεύµα. Το ρεύµα αυτό µπορεί να διοχετεύεται κατ΄ ευθείαν στο κεντρικό δίκτυο ρεύµατος ή να αποθηκεύεται σε συσσωρευτές ή και να θερµαίνει νερό. Η ισχύς που µπορεί να δώσει µια ανεµογεννήτρια εξαρτάται κυρίως από δύο παράγοντες: Όσο µεγαλύτερα είναι τα πτερύγια, τόσο µεγαλύτερη η ισχύς της. ∆ιπλασιάζοντας το µήκος των πτερυγίων, τετραπλασιάζεται η ισχύς σε κάθε ταχύτητα ανέµου. Όσο µεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του ανέµου, τόσο µεγαλύτερη η ισχύς. Με διπλάσια ταχύτητα ανέµου, οκταπλασιάζεται η ισχύς της ίδιας ανεµογεννήτριας. Είναι αδύντατο να πάρουµε όλη την ισχύ της αιολικής ενέργειας, εξ΄ αιτίας παραγόντων που αναλύουµε στο άρθρο για τον τρόπο υπολογισµού της αιολικής ενέργειας. Μια καλής ποιότητας µικρή ανεµογεννητρια συνήθως µπορεί να αποδώσει µέχρι το 30-35% της διαθέσιµης στον άνεµο ισχύος. Αν δηλαδή για ένα συγκεκριµένο µέγεθος ανεµογεννήτριας και ταχύτητας ανέµου, η ισχύς του ανέµου που φθάνει στα πτερύγιά της είναι 1000W, µόνο τα 350W θα είναι σε θέση να αποδώσει. Μια µεγάλη ανεµογεννήτρια µπορεί να δώσει και λίγο παραπάνω. Τι πρέπει να προσέχουµε σε µια ανεµογεννητρια κατά την αγορά της Χρειάζεται πολύ µεγάλη προσοχή κατά τη διαδικασία αγοράς ανεµογεννήτριας. Είναι πολύ εύκολο να πέσουµε σε παγίδες και να µας πουλήσουν "φύκια για µεταξωτές κορδέλες". Κι αυτό επειδή οι ανεµογεννητριες πωλούνται µε βάση την ονοµαστική τους ισχύ, π.χ. 1.000W. Σε ποια ταχύτητα ανέµου όµως; Οι περισσότεροι κατασκευαστές αναφέρονται σε ταχύτητα ανέµου 12,5m/sec (µέτρα ανά δευτερόλεπτο). Πόσες µέρες το χρόνο (και για πόσες ώρες) έχουµε τέτοιους ανέµους στην περιοχή µας; Ελάχιστες... Πόσα Watt ισχύος δίνει σε φυσιολογικούς ανέµους µε ταχύτητες της τάξεως των 5-6 m/sec; Μην ξεχνάµε αυτό που είπαµε παραπάνω: ∆ιπλάσια ταχύτητα ανέµου για οκταπλάσια ισχύ. Άρα στα 6m/sec ταχύτητας ανέµου έχουµε το 1/8 της ονοµαστικής ισχύος της ανεµογεννητριας, αν η ονοµαστική ισχύς αποδίδεται από τον κατασκευαστή της στα 12m/sec. ∆ηλαδή µια ανεµογεννήτρια µε ονοµαστική ισχύ 400W (σε ταχύτητα 12m/s), θα αποδίδει σε καθηµερινές συνθήκες µόλις 50W (µε ταχύτητες 6m/s). Γι΄ αυτό καλύτερα να ζητάµε την καµπύλη απόδοσης της ανεµογεννητριας, µε την οποία µπορούµε να δούµε την ισχύ σε κάθε ταχύτητα ανέµου και να κάνουµε συγκρίσεις µεταξύ διάφορων ανεµογεννητριών µε βάση τους ανέµους που επικρατούν στην τοποθεσία εγκατάστασης. Επίσης, να ξέρουµε ότι είναι αδύνατο να υπάρχουν ανεµογεννητριες µε µικρότερα πτερύγια αλλά µε µεγαλύτερη ισχύ, από άλλες ανεµογεννήτριες που έχουν αρκετά µεγαλύτερα πτερύγια (πάντα στην ίδια ταχύτητα ανέµου). ∆εν γίνεται δηλαδή µια ανεµογεννήτρια µε διάµετρο 3,5 µέτρα να είναι 1000W και µια άλλη µε διάµετρο 2 µέτρα να είναι πάλι 1000W ατην ίδια ταχύτητα ανέµου. Το προφανές συµπέρασµα που βγαίνει από τα παραπάνω είναι πως η ανεµογεννήτρια ∆ΕΝ είναι κατάλληλη για αστικό περιβάλλον και πως πρέπει να τοποθετηθεί όσο το δυνατόν υψηλότερα όπου ο άνεµος είναι και πολύ ισχυρότερος και πιο σταθερός 19 Κεφάλαιο 3ο Εισαγωγή To NAVSTAR/G.P.S. ( NAVigation Satellite Timing And Ranging – Global Positioning System ) ή απλά GPS είναι ένα παγκόσµιο δορυφορικό σύστηµα προσδιορισµού θέσης ( συντεταγµένες), χρόνου και ταχύτητας, οπουδήποτε στην επιφάνεια της γης ή και κάτω από αυτήν, σε οποιαδήποτε χρονική στιγµή και ανεξάρτητα από καιρικές συνθήκες . Το σύστηµα σχεδιάστηκε στη δεκαετία του 1970, αναπτύχθηκε στη δεκαετία του 1980 και βρίσκεται συνεχώς υπό τον έλεγχο του Υπουργείου Άµυνας των ΗΠΑ (Department of Defence). Αρχικά σχεδιάστηκε για την κάλυψη των αναγκών της ναυσιπλοΐας και για στρατιωτικούς σκοπούς µε στόχο να είναι δυνατός ο προσδιορισµός θέσης ενός αντικειµένου σε πραγµατικό χρόνο µε ακρίβεια ±10 -15 m. Γρήγορα έγινε αντιληπτή δυνατότητα χρήσης του συστήµατος και για την κάλυψη πολιτικών αναγκών πλοήγησης. Η πολιτική χρήση του GPS, όπως είναι οι τοπογραφικές και γεωδαιτικές εφαρµογές υψηλής ακρίβειας ή οι χαµηλότερης ακρίβειας εφαρµογές GIS, οι εφαρµογές πλοήγησης και διαχείρισης στόλου οχηµάτων, έγινε δυνατή ύστερα από απόφαση των ΗΠΑ (1983, µε αφορµή κάποιο αεροπορικό δυστύχηµα), σχεδόν από τα πρώτα βήµατα, µε πρόβλεψη για περαιτέρω βελτίωση. Το GPS ανήκει στην κατηγορία των συστηµάτων GNSS (Global Navigation Satellite Systems), δηλαδή των παγκόσµιων δορυφορικών συστηµάτων πλοήγησης, όπως είναι το παρόµοιο Ρωσικό σύστηµα GLONASS ( GLObal NAvigation Satellite Systems) και το πολλά υποσχόµενο καθαρά πολιτικό Ευρωπαϊκό σύστηµα GALILEO. Το GLONASS δεν έγινε µέχρι σήµερα πλήρως επιχειρησιακό, αναµένεται να γίνει έως το 2008, και συνεπώς δεν έτυχε της ευρείας αποδοχής και χρήσης όπως το GPS. Σήµερα η Ευρωπαϊκή Ένωση προχωρεί στην ανάπτυξη του πρώτου πολιτικού συστήµατος προσδιορισµού θέσης και πλοήγησης, του GALILEO, που αναµένεται περί το 2010, όταν ολοκληρωθεί , να αλλάξει σηµαντικά την υπάρχουσα κατάσταση και να άρει τις όποιες ¨στρατιωτικές δεσµεύσεις¨ των άλλων συστηµάτων. Η εποχή της δορυφορικής και διαστηµικής γεωδαισίας αρχίζει ουσιαστικά στη δεκαετία του 1960. Τα τελευταία 15 περίπου χρόνια, το GPS φαίνεται να έχει επικρατήσει στο µεγαλύτερο µέρος των γεωδαιτικών και τοπογραφικών εφαρµογών και όχι µόνο. 20 Περιγραφή GPS τεχνολογίας 1.1Τί είναι το GPS; Το GPS είναι το παγκόσµιο σύστηµα προσδιορισµού θέσης. Είναι ένα δίκτυο δορυφόρων σε τροχιά που µεταδίδουν στη Γη ακριβείς αναλυτικές πληροφορίες σχετικές µε τη θέση τους στο διάστηµα. Τα σήµατα λαµβάνονται από συσκευές GPS, όπως είναι οι συσκευές δορυφορικής πλοήγησης και χρησιµοποιούνται για τον υπολογισµό της ακριβούς θέσης, της ταχύτητας µε την οποία κινείται ένα όχηµα και της ακριβούς ώρας της ηµέρας στη συγκεκριµένη θέση. Το GPS είναι γνωστό για τις στρατιωτικές του εφαρµογές και αναπτύχθηκε αρχικά από τις ΗΠΑ προκειµένου να συµβάλλει στις παγκόσµιες κατασκοπευτικές τους δραστηριότητες κατά την περίοδο της κορύφωσης του Ψυχρού Πολέµου. Ωστόσο, από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 και µετά, το GPS είναι διαθέσιµο προς χρήση σε όλους όσοι διαθέτουν ένα δέκτη GPS. Αεροπορικές εταιρείες, ναυτιλιακές εταιρείες, εταιρείες οδικών µεταφορών και οδηγοί σε οποιοδήποτε σηµείο του πλανήτη χρησιµοποιούν το σύστηµα GPS για να παρακολουθούν οχήµατα, να ακολουθούν την καλύτερη διαδροµή που θα τους οδηγήσει το συντοµότερο δυνατό από το σηµείο A στο σηµείο B. Το πρώτο σύστηµα GPS αναπτύχθηκε κατά τη δεκαετία του 1960 προκειµένου να παρέχει στα σκάφη του πολεµικού ναυτικού των ΗΠΑ τη δυνατότητα να διαπλέουν τους ωκεανούς µε µεγαλύτερη ακρίβεια. Το πρώτο σύστηµα διέθετε πέντε δορυφόρους και παρείχε στα σκάφη τη δυνατότητα να ελέγχουν τη θέση τους ανά µία ώρα. Σήµερα, οι φορητές συσκευές δορυφορικής πλοήγησης µπορούν να παρέχουν στους οδηγούς την ακριβή θέση τους µε απόκλιση λίγων µέτρων, µία επαρκώς ακριβή ένδειξη για την οδική κυκλοφορία. Οι στρατιωτικές εφαρµογές έχουν σαφώς µεγαλύτερη ακρίβεια µε αποτέλεσµα µία θέση να µπορεί να εντοπισθεί µε απόκλιση λίγων εκατοστών. Το παγκόσµιο σύστηµα προσδιορισµού θέσης (GPS) NAVSTAR των ΗΠΑ είναι το µόνο πλήρως επιχειρησιακό παγκόσµιο δορυφορικό σύστηµα πλοήγησης (GNSS) που επί τους παρόντος παρέχει δεδοµένων προσδιορισµού θέσης µε παγκόσµια κάλυψη. Η Ευρωπαϊκή Ένωση αναπτύσσει επί του παρόντος το δικό της σύστηµα GPS, γνωστό ως το σύστηµα προσδιορισµού θέσης Galileo που θα τεθεί σε λειτουργία έως το 2013. Η Κίνα διαθέτει ένα τοπικό σύστηµα που µπορεί να το επεκτείνει σε παγκόσµιο επίπεδο, ενώ η Ρωσία αποκαθιστά επί του παρόντος το δικό της σύστηµα GLONASS. 21 1.2 Πώς λειτουργεί το GPS; Το GPS είναι µία οµάδα 27 δορυφόρων που τροφοδοτούνται µε ηλιακή ενέργεια και κινούνται γύρω από τη Γη σε σχεδόν κυκλική τροχιά σε ύψος περίπου 20000 χιλιοµέτρων. Οι τροχιές διατάσσονται κατά τρόπον ώστε να εξασφαλίζεται η δυνατότητα "οπτικής επαφής" µε τουλάχιστον τέσσερις από τους 24 επιχειρησιακούς δορυφόρους από οποιοδήποτε σηµείο του πλανήτη. 3 από τους επί του παρόντος 27 δορυφόρους σε τροχιά είναι εφεδρικοί, έτοιµοι προς ενεργοποίηση σε περίπτωση βλάβης των άλλων. Κάθε δορυφόρος µεταδίδει ένα ηλεκτροµαγνητικό σήµα - µία δέσµη µικροκυµάτων - που αναγγέλλει την παρουσία του σε οποιοδήποτε άτοµο στη Γη που διαθέτει ένα δέκτη έτοιµο να λάβει το σήµα. Συνεπώς, ένας λήπτης GPS λαµβάνει ανά πάσα στιγµή σήµατα από τέσσερις δορυφόρους. Ο ενσωµατωµένος ηλεκτρονικός υπολογιστής χρησιµοποιεί αυτά τα σήµατα για να υπολογίσει την ακριβή σας απόσταση από καθένα από τους τέσσερις δορυφόρους και στη συνέχεια να υπολογίσει την ακριβή σας θέση επί του πλανήτη µε απόκλιση λίγων µέτρων βάσει αυτών των αποστάσεων. Στην πραγµατικότητα απαιτούνται σήµατα από τρεις µόνο δορυφόρους για τη διεξαγωγή αυτής της διαδικασίας τριπλευρισµού. Ο υπολογισµός της θέσης σας στη Γη βασίζεται στην απόστασή σας από τρεις δορυφόρους. Το σήµα του τέταρτου δορυφόρου είναι πλεονάζον και χρησιµοποιείται για την επιβεβαίωση των αποτελεσµάτων του αρχικού υπολογισµού. Εάν η θέση που υπολογίζεται βάσει των αποστάσεων από τους δορυφόρους A-B-Γ δεν ταυτίζεται µε τον υπολογισµό βάσει των στοιχείων των δορυφόρων A-B-∆, τότε ελέγχονται άλλοι συνδυασµοί µέχρι να προκύψει ένα συνεκτικό αποτέλεσµα. Η διαδικασία της µέτρησης της απόστασης µεταξύ δορυφόρου και δέκτη GPS βασίζεται σε χρονισµένα σήµατα. Για παράδειγµα, ακριβώς στις 16:45, οι δορυφόροι µπορεί να αρχίσουν να µεταδίδουν το σήµα τους. Ο δέκτη GPS θα αρχίσει επίσης να επεξεργάζεται την ίδια ακολουθία στις 16:45 τοπική ώρα, αλλά δεν τη µεταδίδει. Όταν ο δέκτη λάβει το σήµα από τους διάφορους δορυφόρους, θα προκύψει µία χρονική υστέρηση, επειδή τα µικροκύµατα χρειάζονται ένα κλάσµα του δευτερολέπτου για να διανύσουν µε την ταχύτητα του φωτός την απόσταση µεταξύ δορυφόρου και δέκτη. Η χρονική υστέρηση µετατρέπεται εύκολα στην απόσταση προς κάθε δορυφόρο. Οι µικρές διαφορές µεταξύ των σηµάτων κάθε δορυφόρου χρησιµοποιούνται στη συνέχεια για τον υπολογισµό της θέσης του δέκτη. 22 1.2.1 Πώς προσδιορίζεται η Θέση Ένας δέκτης GPS γνωρίζει τη θέση των δορυφόρων, επειδή οι πληροφορίες αυτές περιλαµβάνονται στη µεταδιδόµενη εφηµερίδα των δεδοµένων. Εκτιµώντας από την ταχύτητα µετάδοσης πόσο µακριά είναι ένας δορυφόρος, γνωρίζοντας επίσης ότι βρίσκεται κάπου στην επιφάνεια εια µιας φανταστικής σφαίρας. Από τα διαφορετικά σήµατα κάθε δορυφόρου ξεχωριστά, καθορίζει που βρίσκεται το σηµείο διασταύρωσης, δηλαδή η θέση µας πάνω στη σφαίρα. 1.2.2 Ακρίβεια GPS Η ακρίβεια της θέσης που καθορίζεται µε το GPS εξαρτάται από τον τύπο του δέκτη. Οι περισσότερες καταναλωτικές συσκευές GPS έχουν ακρίβεια της τάξης των 10 µέτρων. Άλλοι τύποι δεκτών χρησιµοποιούν µια µέθοδο που ονοµάζεται Differential GPS (DGPS), για να λάβουν πολύ υψηλότερη ακρίβεια. 1.2.3 Πώς καθορίζεται ο χρόνος; Όλοι οι δορυφόροι GPS έχουν πολλά ατοµικά ρολόγια. Το σήµα που στέλνεται έχει µια τυχαία σειρά, κάθε µέρος της οποίας είναι διαφορετικό από κάθε άλλο, που ονοµάζεται pseudo-random pseudo code. Αυτή η τυχαία ακολουθία επαναλαµβάνεται συνεχώς. Όλοι οι δέκτες GPS γνωρίζουν γνωρίζο αυτή τη σειρά και την επαναλαµβάνουν εσωτερικά. Ως εκ τούτου, οι δορυφόροι και οι δέκτες πρέπει να είναι σε συγχρονισµό. Ο δέκτης παίρνει τη µετάδοση του δορυφόρου και συγκρίνει το εισερχόµενο σήµα µε το εσωτερικό. Με τη σύγκριση, ο χρόνος που χρειάζεται ένα σήµα για να φθάσει µπορεί να υπολογιστεί µε ακρίβεια. 1.3 Τι υπάρχει στο εσωτερικό µιας συσκευής δορυφορικής πλοήγησης; Εξωτερικά, µία συσκευή δορυφορικής πλοήγησης δεν µοιάζει παρά µε µία κοµψή ψηφιακή συσκευή µε οθόνη αφής. Ωστόσο, στο εσωτερικό το του υ περιβλήµατος φιλοξενούνται πολλά σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήµατα που σας παρέχουν τη δυνατότητα να λαµβάνετε σήµατα από δορυφόρους οι οποίοι κινούνται σε τροχιά χιλιάδες µίλια επάνω από τη Γη και να υπολογίζετε την ακριβή σας θέση και ταχύτητα επάνω στον πλανήτη. Κάθε στοιχείο εντός µίας συσκευής δορυφορικής πλοήγησης εξυπηρετεί ένα συγκεκριµένο σκοπό και καθένα είναι απαραίτητο για τη λειτουργία της συσκευής. Η επαναφορτιζόµενη µπαταρία ιόντων λιθίου παρέχει την ηλεκτρική ενέργεια για την οθόνη και τα εεσωτερικά σωτερικά ηλεκτρονικά συστήµατα. Υπάρχουν επίσης κυκλώµατα για τον έλεγχο της οθόνης και για απόκριση στους διαδραστικούς χειρισµούς του χρήστη µέσω της ευαίσθητης στην αφή οθόνης και των κουµπιών. Υπάρχουν επιπλέον κυκλώµατα για τον έλεγχο των πληροφοριών, του χάρτη και της διαδροµής που προβάλλεται στην οθόνη, καθώς και για την αναπαραγωγή φωνητικών οδηγιών – µετατροπή κειµένου σε οµιλία (Text to Speech Speech) – σε ορισµένα µοντέλα. Ορισµένες συσκευές δορυφορικής πλοήγησης, όπως η συσκευή Mio Moov 580, διαθέτουν επίσης δυνατότητες Bluetooth. Bluetooth 23 Προκειµένου να ανταποκρίνεται στην κύρια αποστολή της της σύνδεσης µε το παγκόσµιο σύστηµα προσδιορισµού θέσης ((GPS), ), µία συσκευή δορυφορικής πλοήγησης διαθέτει στο εσωτερικό της µία κεραία. Αυτή λαµβάνει τα σήµατα µικροκυµάτ µικροκυµάτων ων από τους δορυφόρους της οµάδας GPS.. Αυτά τα σήµατα ενισχύονται στη συνέχεια και µεταδίδονται σε ολοκληρωµένα κυκλώµατα που τα αναλύουν και υπολογίζουν τη θέση σας. Το κύκλωµα χρησιµοποιεί ένα σύστηµα γνωστό ως τριπλευρισµός, το οποίο είναι το αντίστοιχο τρισδιάστατο σύστηµα της τριγωνοµέτρησης επί του χάρτη. Η διαδικασία του τριπλευρισµού εξαρτάται από τη δυνατότητα της συσκευής GPS να προσδιορίζει την απόσταση από τους δορυφόρους χρονοµετρώντας τα σήµατά της µέσω του ενσωµατωµένου της ρολογιού. Καθαυτό το ρολόι είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωµα γνωστό ως ταλαντωτής. 1.4 Τι είδους σήµα χρησιµοποιεί το σύστηµα GPS; Επί του παρόντος υπάρχουν 27 δορυφόροι του παγκόσµιου συστήµατος προσδιορισµού θέσης (GPS)) σε τροχιά γύρω από τη Γη. Από αυτούς, οι 24 είναι ενεργοί, ενώ οι άλλοι τρεις λειτουργούν ως εφεδρεία. Κάθε δορυφόρος εκπέµπει ένα τακτικό σήµα GPS που µεταφέρεται από ραδιοκύµατα στο τµήµα µικροκυµάτων του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος. Κάθε δορυφόρος GPS µεταδίδει διαρκώς ένα µήνυµα πλοήγησης µε 50 bit ανά δευτερόλεπτο στη φέρουσα συχνότητα µικροκυµάτων της τάξης των 1600 MHz.. Συγκριτικά, το ραδιόφωνο FM, εκπέµπει σε συχνότητες µεταξύ 87,5 και 108,0 MHz, ενώ τα δίκτυα wi-fi λειτουργούν στο φάσµα συχνοτήτων µεταξύ 5000 MHz και 2400 MHz.. Ειδικότερα, όλοι οι δορυφόροι εκπέµπουν στα 1575,42 MHz (αυτό είναι το σήµα L1) και στα 1227,6 MHz (το σήµα L2). 2). Το σήµα GPS παρέχει την ακριβή "ώρα της εβδοµάδας" σύµφωνα µε το ατοµικό ρολόι του δορυφόρου, τον αριθµό εβδοµάδας του GPS και µία αναφορά λειτουργικότητας του δορυφόρου ώστε να µπορεί να παραβλεφθεί εφόσον είναι ελαττωµατικός. Κάθε µετάδοση διαρκεί 30 δευτερόλεπτα και µεταφέρει 1500 bit κρυπτογραφηµένων δεδοµένων. Αυτή η µικρή ποσότητα δεδοµένων είναι κωδικοποιηµένη ηµένη µε µία ακολουθία ψευδοτυχαίων αριθµών υψηλού ρυθµού (PRN) ( που είναι διαφορετική για κάθε δορυφόρο. Οι λήπτες GPS γνωρίζουν του κωδικούς PRN κάθε δορυφόρου και συνεπώς είναι σε θέση όχι µόνο να αποκωδικοποιούν τα σήµατα, αλλά και να διακρίνουν τους διάφορους δορυφόρους. 24 Οι µεταδόσεις προγραµµατίζονται να αρχίζουν µε ακρίβεια λεπτού και µισού λεπτού όπως υποδεικνύει το ατοµικό ρολόι του δορυφόρου. Το πρώτο τµήµα του σήµατος GPS ενηµερώνει το λήπτη σχετικά µε τη σχέση του ρολογιού του δορυφόρου και του χρόνου GPS.. Η επόµενο οµάδα δεδοµένων παρέχει στο λήπτη πληροφορίες σχετικές µε την ακριβή τροχιά του δορυφόρου. 1.4.1 Το σήµα GPS περιέχει τρεις διαφορετικές πληροφορίες Pseudo random code - Ψευδο-τυχαίος τυχαίος κωδικός: Είναι απλά ένας κωδικός αναγνώρισης που εντοπίζει ποιος δορυφόρος διαβιβάζει πληροφορίες. Almanac data - Ηµερολόγιο δεδοµένων: Είναι δεδοµένα που περιγράφουν την τροχιακή θέση των δορυφόρων. Κάθε δορυφόρος µεταδίδει τέτοια δεδοµένα για κάθε άλλο δορυφόρο. Ο δέκτης GPS χρησιµοποιεί αυτά τα δεδοµένα να για να καθορίσει τους δορυφόρους που περιµένει να δει στον τοπικό ουρανό. Στη συνέχεια µπορεί να καθορίσει τους δορυφόρους που θα πρέπει να παρακολουθεί. Έτσι ο δέκτης µπορεί να επικεντρωθεί σε αυτούς τους δορυφόρους που µπορεί να δει και να αγνοήσει αυτούς τούς που θα είναι εκτός του οπτικού του πεδίου. Τα στοιχεία αυτά δεν είναι ακριβή και µπορεί να έχουν ισχύ πολλών µηνών. Ephemeris data - Εφηµερίδα των δεδοµένων: Είναι τα δεδοµένα που ενηµερώνουν το δέκτη που θα πρέπει να βρίσκεται κάθε δορυφόρος ανά πάσα στιγµή στη διάρκεια της ηµέρας. Κάθε δορυφόρος µεταδίδει τα δικά του στοιχεία που δείχνουν την τροχιακή πορεία του. Επειδή τα στοιχεία αυτά είναι πολύ ακριβή και απαιτούνται για τον ακριβή προσδιορισµό της θέσης, η ισχύς τους είναι πολύ µικρότερη. Μεταδίδονται ονται κάθε 30 δευτερόλεπτα, και θεωρούνται έγκυρα µέχρι για 4 ώρες. Κάποιοι κατασκευαστές τα θεωρούν άχρηστα µετά από µόλις 2 ώρες. 1.5 Εφαρµογές του συστήµατος GPS Το παγκόσµιο σύστηµα προσδιορισµού θέσης ((GPS)) σχεδιάσθηκε αρχικά για στρατιωτικές και κατασκοπευτικές ασκοπευτικές εφαρµογές κατά την περίοδο της κορύφωσης του Ψυχρού Πολέµου, τη δεκαετία του 1960. Ωστόσο, από τη δεκαετία του 1980 και ύστερα, το GPS είναι διαθέσιµο για πολιτικές εφαρµογές. Σήµερα, εκατοµµύρια χρηστών βασίζονται στη δορυφορική πλοήγηση για να προσδιορίζουν τη διαδροµή τους από το σηµείο A προς το σηµείο B και για πολλές άλλες εφαρµογές εκτός από αυτό. Αναλυτικότερα οι εφαρµογές του GPS είναι οι εξής: Η πλέον προφανής εφαρµογή GPS είναι η δορυφορική πλοήγηση για οχήµατα, αεροσκάφη και πλοία. α. Αυτή παρέχει σε όλους όσοι διαθέτουν ένα λήπτη GPS τη δυνατότητα να προσδιορίζουν τη ταχύτητα και τη θέση τους στο χάρτη, στον αέρα ή στη θάλασσα, µε εξαιρετική ακρίβεια. 25 Οι οδηγοί επίσης µπορούν να χρησιµοποιούν φορητές συσκευές δορυφορικής πλοήγησης αυτοκινήτου για να ακολουθήσουν µία διαδροµή, να εντοπίζουν εναλλακτικά δροµολόγια για την παράκαµψη κυκλοφοριακών προβληµάτων και µε το εγκαταστηµένο πρόσθετο λογισµικό να λαµβάνουν ενηµερώσεις και προειδοποιήσεις σχετικές µε τις θέσεις καµερών ασφάλειας. Το GPS χρησιµοποιείται από µία πληθώρα διαφορετικών χρηστών. Άτοµα που πεζοπορούν και άλλοι φυσιολάτρες µπορούν να χρησιµοποιούν δέκτες GPS για να ελέγχουν κατά πόσον ακολουθούν την επιλεγµένη διαδροµή και να επισηµαίνουν σηµεία συνάντησης κατά µήκος αυτής. Οι υπηρεσίες πρώτων βοηθειών, µπορούν να χρησιµοποιήσουν τους δέκτες GPS όχι µόνο για να προσδιορίζουν τη διαδροµή προς το σηµείο ενός συµβάντος πιο γρήγορα από ποτέ, αλλά και για να εντοπίζουν το σηµείο ενός ατυχήµατος παρέχοντας στο επικουρικό προσωπικό τη δυνατότητα να εντοπίσει γρήγορα το σηµείο. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιµο για επιχειρήσεις έρευνας και διάσωσης στη θάλασσα και υπό ακραίες καιρικές συνθήκες στην ξηρά, όταν ο χρόνος µπορεί να αποτελεί ζήτηµα ζωής ή θανάτου. 26 Οι επιστήµονες και οι µηχανικοί µπορούν επίσης να χρησιµοποιούν δέκτες GPS στο πλαίσιο επιστηµονικών πειραµάτων και για την παρακολούθηση της γεωλογικής δραστηριότητας, όπως π.χ. των σεισµικών δονήσεων, των σεισµών και της ηφαιστειακής βοής. Μπορούν να χρησιµοποιούν συσκευές GPS εγκαταστηµένες σε στρατηγικά σηµεία που τους συνδράµουν στην παρακολούθηση της κλιµατικής αλλαγής και άλλων φαινοµένων. Βασικά, το GPS µπορεί πλέον να χρησιµοποιηθεί για την κατάρτιση χαρτών εξαιρετικής ακρίβειας. 27 Κεφάλαιο 3ο Πρόλογος Η δυνατότητα αναγνώρισης αντικειµένων µε ασύρµατες ή οπτικές µεθόδους, αποτελούσε ανέκαθεν µια µεγάλη πρόκληση για τη σύγχρονη τεχνολογία. Οποιοσδήποτε χώρος όπου παράγονται κάθε είδους προϊόντα, ή όπου διακινούνται αντικείµενα σε µεγάλες ποσότητες, χρειάζεται ένα αξιόπιστο σύστηµα ελέγχου, χωρίς χρονοβόρες διαδικασίες. Τα τελευταία χρόνια χρησιµοποιούµε ένα σύστηµα οπτικής αναγνώρισης γνωστό ως bar code. Η τεχνολογία αυτή, αν και έλυσε πολλά προβλήµατα, διέθετε αρκετά µειονεκτήµατα. Έτσι το RFID, ένα σύστηµα ασύρµατης αναγνώρισης αντικειµένων , ήρθε να αντικαταστήσει το bar code. Ο όρος RFID προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων Radio Frequency Identification, δηλαδή «ταυτοποίηση µέσω ραδιοσυχνοτήτων». Η αναγνώριση µέσω ραδιοσυχνοτήτων είναι µία µέθοδος αναγνώρισης που στηρίζεται στην αποθήκευση και εξ’ αποστάσεως ανάκτηση δεδοµένων από ειδικά καρτελάκια, τα οποία διαθέτουν µηχανισµούς ραδιοεντοπισµού. Τα τελευταία χρόνια, µε την ολοένα και µεγαλύτερη εκµετάλλευση των ασύρµατων δικτύων, η τεχνολογία αυτή βρίσκει εφαρµογή σε πολλά πεδία όπως η βιοµηχανία, οι µεταφορές, η ασφάλεια, η ιατρική, ο αθλητισµός και µάλιστα θεωρείται ως µία από τις τεχνολογίες που θα αναπτυχθεί και χρησιµοποιηθεί περισσότερο τις επόµενες δεκαετίες. 28 Εισαγωγή Γενικότερα λέγετε ότι οι ρίζες της τεχνολογία RFID ξεκινάει από την εποχή του δευτέρου παγκόσµιου πόλεµου µε την χρήση των radar. Η ανακάλυψη έγινε το 1935 από ένα σκοτσέζο φυσικό ονόµατι Robert Alexander Watson-Watt, ο όποιος κατασκεύασε το πρώτο σύστηµα για να µπορεί να ξεχωρίζει τα φιλικά ή τα εχθρικά αεροσκάφη, βάζοντας ένα ποµπό σε κάθε βρετανικό αεροπλάνο. Όταν ο ποµπός λάµβανε σήµατα από σταθµούς ραντάρ στο έδαφος, άρχιζε να εκπέµπει πίσω ένα σήµα από το αεροσκάφος που το προσδιόριζε ως φιλικό. Το σύστηµα RFID λειτουργεί πάνω στην ίδια βασική ιδέα. Αφού προηγήθηκε η απαραίτητη τεχνολογική ανάπτυξη, η δεκαετία του 1950 ήταν η εποχή έρευνας για το RFID. Νωρίτερα είχαν γίνει έρευνες για τα ραντάρ και τα ραδιοκύµατα. Παράλληλα, ερευνούνταν και πολλές τεχνολογίες που σχετίζονταν µε το RFID µέχρι που τo 1960 αρχίζει να χρησιµοποιείται για εµπορικούς λόγους σαν αντικλεπτικό σύστηµα το οποίο χρησιµοποιούσε ραδιοκύµατα για να καθορίζει εάν το προϊόν έχει πληρωθεί η όχι. Τότε ακόµη αποτελούταν από ένα tag ενός bit, και αυτό που ανιχνευόταν ήταν η ύπαρξη ή όχι του tag. Τη δεκαετία του 1970 η αµερικανική κυβέρνηση δηµιουργεί ένα σύστηµα για την ανίχνευση οχηµάτων βάζοντας ποµποδέκτες σε αυτά και το 1980 αρχίζει να χρησιµοποιείται για πρώτη φορά για τον εντοπισµό ζώων, ενώ το 1990 ξεκινούν οι εµπορικές εφαρµογές σε επιχειρήσεις. Εφαρµόζεται σε εργοστάσια, σε αυτοκινητοβιοµηχανίες, σε λεωφόρους, σε γέφυρες, για τον εντοπισµό φορτίων, στην επιστήµη και σε πολλούς ακόµη τοµείς, κάνοντας το RFID µέρος της καθηµερινής µας ζωής. 29 1 Περιγραφή της τεχνολογίας RFID Τα συστήµατα RFID αποτελούν ένα υποσύνολο των Συστηµάτων Αυτόµατου Προσδιορισµού (Automatic Identification Systems). Ειδικότερα, λειτουργεί ως γενικός όρος των τεχνολογιών που χρησιµοποιούν ραδιοκύµατα, για να προσδιορίσουν αυτόµατα ανθρώπους ή αντικείµενα και αποτελεί την τεχνολογική εξέλιξη των ραβδωτών κωδίκων (barcode). Τις τελευταίες δεκαετίες, άρχισε να εδραιώνεται η χρήση και εκµετάλλευσή της τεχνολογίας RFID. Αρχικά, σε πειραµατικό στάδιο και σε εργαστηριακό επίπεδο, για να φτάσουµε στο σήµερα, όπου γίνεται λόγος για εφαρµογή της τεχνολογίας RFID στην καθηµερινή ζωή των ανθρώπων, κυρίως µέσω του εµπορίου. Παράλληλα αναπτύσσεται το ενδεχόµενο της ευρείας εφαρµογής του, µε την καθιέρωση προτύπων και την λειτουργία της σε παγκόσµιο επίπεδο. Τα συστήµατα RFID απαρτίζονται από δύο κύρια µέρη. Το πρώτο είναι οι ποµποδέκτες (transponders), που συχνά αναφέρονται και ως ετικέτες RFID (RFID tags). Οι ετικέτες RFID είναι µικρά chips που αποτελούνται από ένα ολοκληρωµένο κύκλωµα, το οποίο περιλαµβάνει µνήµη ώστε να αποθηκεύει δεδοµένα- πληροφορίες και µία κεραία. Το µέγεθός τους, µπορεί να είναι τόσο µικρό, όσο το µισό ενός κόκκου άµµου (1/3 του χιλιοστού), ανάλογα µε το τύπο τις ετικέτας. Το δεύτερο µέρος, είναι οι αναγνώστες ή αισθητήρες (readers), οι οποίοι ανακτούν τα δεδοµένα από τις ετικέτες RFID. Οι αναγνώστες RFΙD, έχουν ενσωµατωµένα µια κεραία και µια µονάδα ελέγχου. Η λειτουργία των συστηµάτων RFID είναι απλή και βασίζεται στη δυναµική και αµφίδροµη επικοινωνία των ετικετών και των αναγνωστών. Όταν οι ετικέτες RFID βρεθούν στην εµβέλεια της κεραίας του αναγνώστη, η µονάδα ελέγχου επικοινωνεί µε ραδιοκύµατα µε την κεραία των ετικετών RFID. Οι ετικέτες RFID ενεργοποιούνται µε τη σειρά τους και επιστρέφουν τα αναζητούµενα δεδοµένα στους αναγνώστες. Στη συνέχεια παρεµβαίνει ένα ενδιάµεσο λογισµικό, το οποίο κατανοεί τις πληροφορίες, οι οποίες αποστέλλονται από τη µονάδα ελέγχου του αναγνώστη. Ο αναγνώστης τις µεταφέρει στο εκάστοτε πληροφοριακό σύστηµα. Οι ετικέτες RFID, κατηγοριοποιούνται σε τρεις τύπους ανάλογα µε τον τρόπο επικοινωνίας µεταξύ των ετικετών και των αναγνωστών, στις ενεργές ετικέτες, στις παθητικές ετικέτες και στις ηµι-παθητικές ή ηµι-ενεργητικές ετικέτες. Ένα ολοκληρωµένο κύκλωµα στις ετικέτες RFID, µπορεί να περιέχει µνήµη µόνο για ανάγνωση (read only memory - ROM), επανεγγράψιµη µνήµη (Read – Write), µνήµη µιας εγγραφής και πολλών αναγνώσεων (Write 30 Once and Read Many memory - WORM). Στο ολοκληρωµένο κύκλωµα µε µνήµη ROM, η αναγνώριση της ταυτότητας κωδικοποιείται κατά τη διάρκεια της παραγωγής της και δεν είναι επανεγγράψιµη. Συµβάλει στην αποθήκευση των δεδοµένων ασφαλείας, µε ένα µοναδικό σειριακό αριθµό. Αντίθετα, τα ολοκληρωµένα κύκλωµα µε επανεγγράψιµη µνήµη, χρησιµοποιούνται για να αποθηκεύουν δεδοµένα – πληροφορίες, όταν η ετικέτα βρίσκεται στην ακτίνα του αναγνώστη και παρουσιάζουν µεγαλύτερη ευελιξία, καθώς έχουν τη δυνατότητα τροποποίησης και προσθήκης πληροφοριών. Τέλος, τα ολοκληρωµένα κυκλώµατα µε µνήµη “WORM”, προγραµµατίζονται από τον οργανισµό που τα χρησιµοποιεί, χωρίς όµως να έχουν τη δυνατότητα της επανεγγραφής. Τα δεδοµένα που αποθηκεύονται στις ετικέτες, αποτελούνται από ένα µοναδικό αναγνωριστικό και µπορούν, επίσης, να περιλαµβάνουν ένα λειτουργικό σύστηµα, µία αποθήκη δεδοµένων (πτητική ή όχι) και έναν ηλεκτρονικό κώδικα προϊόντων (Electronic Product Code - EPC) Το µέγεθος των δεδοµένων, που µια ετικέτα RFID έχει την δυνατότητα να υποθηκεύσει, καθορίζεται από τον εκάστοτε προµηθευτή αλλά και την ίδια την εφαρµογή, µε ανώτερο όριο αποθήκευσης τα 4KB. Χωρητικότητα αρκετή για να αποθηκευτούν τα απαραίτητα δεδοµένα του κάθε αντικειµένου. Μια άλλη σηµαντική κατηγοριοποίηση που µπορούµε να διακρίνουµε στις ετικέτες RFID, σχετίζεται µε την κατασκευή και την εφαρµογή τους. ∆εδοµένου ότι τα συστήµατα RFID έχουν εφαρµογή σε διάφορους τοµείς στην καθηµερινή ζωή του σύγχρονου ανθρώπου, η κατασκευή των ετικετών RFID αλλάζει ανάλογα µε τις εφαρµογές και τις ανάγκες που χρειάζεται κάθε φορά, να καλύψει. Οι αναγνώστες RFID αποτελούνται από µία κεραία, η οποία αναλαµβάνει την επικοινωνία, µέσω ραδιοσυχνοτήτων, µε τις ετικέτες. Καθώς και µία µονάδα ελέγχου, που εκτελεί δύο συγκεκριµένα έργα. Πρωτίστως τον καθορισµό των διάφορων ενεργειών (αποστολή/ λήψη σηµάτων, ανάγνωση/ εγγραφή ετικετών κ.ά.). Ενέργεια που πραγµατοποιείται µέσω του ενδιάµεσου λογισµικού. Και δευτερευόντως την επικοινωνία µε το πληροφοριακό σύστηµα. Οι αναγνώστες RFID µπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε σχέση µε τις φυσικές τους διαστάσεις, την εφαρµογή τους και τις τεχνικές ιδιότητες σε "σταθερούς αναγνώστες", "ολοκληρωµένους αναγνώστες", "αναγνώστες χειρός" και σε "ενσωµατωµένους αναγνώστες". Οι εφαρµογές του τεράστιες, µε κλασικό παράδειγµα τα προϊόντα που έχουν συρµάτινες ταινίες στις αλυσίδες καταστηµάτων. Τα σηµαντικά πλεονεκτήµατα που προσφέρει το RFID είναι: 31 Η αναγνώριση µπορεί να γίνει από απόσταση, µιας και υπάρχουν RFID tags που είναι σε θέση παίρνοντας ενέργεια από κάποια πηγή, που συνήθως είναι µπαταρία, να στείλουν τις πληροφορίες στον δέκτη. ∆υνατότητα αποθήκευσης περισσοτέρων δεδοµένων σε σχέση µε τα Bar Code. Μπορούν να µην είναι ορατά στο ανθρώπινο µάτι οι ετικέτες RFID, µιας και για την αναγνώριση τους δεν χρειάζεται οπτικό µέσο. ∆υνατότητα προγραµµατισµού εξ αποστάσεως. Επιπρόσθετες λειτουργίες. Π.χ. Παρακολούθηση και καταγραφή της θερµοκρασίας. Οι ετικέτες RFID έχουν µεγάλη αντοχή, είναι επαναχρησιµοποιήσιµες και έχουν δυνατότητα επανεγγραφής. Ικανότητα ανάγνωσης αντικειµένων, ενώ βρίσκονται σε κίνηση. Οι παθητικές ετικέτες δεν απαιτούν συντήρηση και ενέργεια. Αρχιτεκτονική του συστήµατος R.F.I.D. Η τεχνολογία R.F.I.D. βρίσκεται στα άκρα ενός πληροφοριακού συστήµατος. Είναι στην ουσία ένας διαφορετικός τρόπος διασύνδεσης µε αντικείµενα που επιθυµούµε να αναγνωρίζουµε, να εντοπίζουµε και να συλλέγουµε πληροφορίες για αυτά. Η διασύνδεση είναι ασύρµατη και βασίζεται στα ραδιοκύµατα τα οποία µεταδίδονται στον αέρα. Παράλληλα η αναγνώριση αντικειµένων δεν απαιτεί οπτική επαφή (σε αντίθεση µε τον γραµµωτό κώδικα που έχει µέσο διασύνδεσης τις υπέρυθρες και απαιτεί οπτική επαφή.) Ένα σύστηµα R.F.I.D. περιλαµβάνει τρία βασικά στοιχεία: 1. την Ετικέτα (tag), η οποία αναφέρεται στην βιβλιογραφία και ως ποµποδέκτης (transponder) 2. τον Αναγνώστη (reader), ο οποίος αποτελείτε από την κεραία (antenna) και την µονάδα ελέγχου (control unit) 3. και το Ενδιάµεσο Λογισµικό (Middleware), το οποίο λειτουργεί ως «γέφυρα» επικοινωνίας µεταξύ του αναγνώστη και του πληροφοριακού συστήµατος. 32 Η αρχιτεκτονική του συστήµατος R.F.I.D. απεικονίζεται στην παρακάτω εικόνα και αφορά τις τρεις οντότητες που αναφέραµε δηλαδή τις ετικέτες, τους αναγνώστες και το ενδιάµεσο λογισµικό. Χαρακτηριστικά του συστήµατος R.F.I.D Ένα βασικό σύστηµα RFID αποτελείται από τρία (3) συστατικά µέρη: Μια κεραία (antenna) Τις ετικέτες (tags / transponders) Μια συσκευή αναγνώστη (interrogator / reader) Η κεραία (antenna) είναι η συσκευή µέσω της οποίας γίνεται η συλλογή / µετάδοση της πληροφορίας από και προς τα tags. Οι ετικέτες (tags) είναι ένα µικρό ηλεκτρονικό κύκλωµα, το οποίο τοποθετείται στο υπό αναγνώριση αντικείµενο. Αποθηκεύει έναν σειριακό αριθµό αναγνώρισης καθώς και ορισµένες άλλες πληροφορίες που αφορούν το αντικείµενο στο οποίο χρησιµοποιείται. Το µέγεθος των κυκλωµάτων κυµαίνεται από µερικά bits έως αρκετά Kbytes. Το φυσικό τους µέγεθος κυµαίνεται από µέγεθος γραµµατοσήµου µέχρι µέγεθος τούβλου. Ο αναγνώστης (reader / interrogator) είναι µια συσκευή η οποία ελέγχεται από κάποιο υπολογιστή και η οποία µεταδίδει (µέσω της κεραίας) τα RF κύµατα προς τα tags, τα οποία θα πρέπει να βρίσκονται εντός µια προκαθορισµένης ακτίνας ώστε να εντοπιστούν και να ενεργοποιηθούν. Η ίδια συσκευή λαµβάνει (πάλι µέσω της κεραίας) και αναλύει τις 33 πληροφορίες που περιέχει κάθε tag και στη συνέχεια τις στέλνει σε κάποιον υπολογιστή για περαιτέρω επεξεργασία και αποθήκευση. [7] Ακολουθεί ένα παράδειγµα που δείχνει πως λειτουργούν το RFID συστήµατα: Μεταξύ του tag και της κεραίας ή του αναγνώστη δεν απαιτείται οπτική επαφή. Τα tags λειτουργούν σε κάθε είδους περιβάλλον – υγρασία, βρωµιά, ζέστη,- είναι διαφόρων µεγεθών για να χρησιµοποιούνται παντού και δεν είναι αναγκαία η ευθυγράµµιση της ετικέτας µε κάποια συσκευή ανάγνωσης. Τα tags έχουν πολύ µεγάλη διάρκεια ζωής. ∆ε χρειάζονται συντήρηση, δε χρησιµοποιούν µπαταρίες, αντέχουν σε ισχυρά shock, σε αναταράξεις ενώ µπορούν και να επαναχρησιµοποιηθούν. Η ανάγνωση κάθε προϊόντος είναι µοναδική, η δυνατότητα εισαγωγής πληροφορίας είναι πολύ µεγάλη και γίνεται αυτόµατη µετάδοση δεδοµένων σε ERP / WMS. Τα RFID συστήµατα είναι απολύτως αυτοµατοποιηµένα. ∆εν απαιτείται η παρέµβαση ανθρώπου, είναι πολύ γρήγορα, δεν παραλείπονται tags κατά την ανάγνωση, διαβάζονται πολλά ταυτόχρονα (έως 100) και υπάρχει µεγάλη ασφάλεια δεδοµένων. 34 Συχνότητες λειτουργίας Αναµεταδότες ή ετικέτες διαφοροποιούνται βάση της περιοχής συχνοτήτων σε τέσσερις κατηγορίες: Χαµηλών Συχνοτήτων (Low Frequency) < 135 KHz Υψηλών Συχνοτήτων (High Frequency) 13,56 MHz Πολύ Υψηλών Συχνοτήτων (Ultra High Frequency) 860-930 MHz Συχνότητες Μικροκυµάτων (Microwaves) 2,45 GHz Ένα σηµαντικό κριτήριο για την επιλογή του συστήµατος RFID, είναι η συχνότητα στην οποία επικοινωνούν ο αναγνώστης RFID µε της ετικέτες. Πρέπει να δοθεί µεγάλη προσοχή για να αποφευχθούν «συγκρούσεις» συχνοτήτων, µε άλλα ασύρµατα συστήµατα. Ο λόγος έγκειται στο γεγονός, ότι το RFID λειτουργεί στην ISM ζώνη συχνοτήτων, στην οποία λειτουργούν επίσης πολλές ιατρικές, βιοµηχανικές και επιστηµονικές εφαρµογές. Στη συνέχεια αναφέρονται τα πλεονεκτήµατα και τα µειονεκτήµατα των περιοχών συχνοτήτων. 35 Ζώνη συχνοτήτων 100 – 135 KHz Πλεονεκτήµατα Χρήση χαµηλού κόστους παθητικών ποµποδεκτών. Καλή διείσδυση στα µη µεταλλικά αντικείµενα, στο νερό και στους οργανικούς ιστούς. Τυποποίηση µέσω του ISO 11784/85. Σχετικά αδιαπέραστη σε µεταλλικές παρεµβολές. Ζώνη συχνοτήτων παγκοσµίως διαθέσιµη. Υψηλή επιτρεπόµενη ισχύς εκποµπής. Μειονεκτήµατα Ευρύ φάσµα των διαθέσιµων µορφών κατασκευής αναµεταδότη (υψηλή συνέλιξη της σπειροειδής κεραίας). Μικρή χωρητικότητα δεδοµένων. Αργή µεταφορά δεδοµένων. Συχνότητα 13,56 MHz Πλεονεκτήµατα Χρήση χαµηλού κόστους παθητικών ποµποδεκτών. Τυποποίηση µέσω του ISO 15693, Part 1-3. Υψηλή χωρητικότητα δεδοµένων. Η µέση ταχύτητα µεταφοράς δεδοµένων 26 kbit/sec. Ζώνη συχνοτήτων παγκοσµίως διαθέσιµη. Μειονεκτήµατα Υψηλή εξασθένηση µέσα από µεταλλικά περιβάλλοντα. Η απόσταση ανάγνωσης περιορίζεται από τους νοµικούς κανονισµούς. Μεγαλύτερες αποστάσεις ανάγνωσης, µπορούν να επιτευχθούν µε µεγαλύτερες κεραίες. Συχνότητες 896, 915 MHz Πλεονεκτήµατα Μεγάλες αποστάσεις ανάγνωσης. Απλός σχεδιασµός της κεραίας. Αποδοτικό από πλευράς κόστους. Τυποποίηση (EPC - Electronic Product Code). Μειονεκτήµατα Αδύναµη η διείσδυση στο νερό και τους οργανικούς ιστούς. Συχνότητα 2,45 GHz Πλεονεκτήµατα 36 Υψηλή ταχύτητα µεταφοράς δεδοµένων. Μεγάλες αποστάσεις ανάγνωσης. Μειονεκτήµατα Μεγάλος µέγεθος. Υψηλό κόστος. Χρήση µπαταριών στους αναµεταδότες. Η διάρκεια ζωής περιορίζεται, λόγω των µπαταριών. ∆εν υπάρχει τυποποίηση. 2 Κατηγορίες ετικετών RFID αναλόγως την πηγή ενεργείας τους Χαρακτηριστικά των ετικετών R.F.I.D (RFID tags) Η ποσότητα της πληροφορίας που µπορεί να αποθηκεύσει µία ετικέτα R.F.I.D εξαρτάται από τον προµηθευτή και την εφαρµογή, αλλά τυπικά δεν υπερβαίνει τα 2KB δεδοµένων, αρκετά για να αποθηκευτούν βασικές πληροφορίες για το αντικείµενο που τη φέρει. Στην παρούσα φάση, οι εταιρείες εξετάζουν τη χρήση µίας απλής ετικέτας, η οποία περιλαµβάνει µόνο ένα σειριακό αριθµό 96-bit, έχει χαµηλότερο κόστος κατασκευής και είναι πιο χρήσιµη σε εφαρµογές όπου η ετικέτα θα πεταχτεί µε τη συσκευασία. Οι ετικέτες µπορούν να φέρουν από απλές πληροφορίες, όπως τα στοιχεία του κατόχου ενός κατοικίδιου ή τις οδηγίες καθαρισµού ενός ρούχου, έως πιο σύνθετες, όπως οδηγίες συναρµολόγησης ενός αυτοκινήτου. Μερικοί κατασκευαστές αυτοκινήτων χρησιµοποιούν συστήµατα R.F.I.D στη γραµµή παραγωγής, όπου σε κάθε στάδιο η ετικέτα πληροφορεί τους υπολογιστές για το επόµενο στάδιο συναρµολόγησης. Οι ετικέτες χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες, τις παθητικές και τις ενεργητικές, ανάλογα µε την κατασκευή τους. Επίσης, λόγω της κατασκευής της κατηγοριοποιείται ξεχωριστά µια ακόµα µορφή ετικέτας, η οποία είναι ενδιάµεση των δύο παραπάνω κατηγοριών, οι ηµι παθητικές ετικέτες. Παθητικές Ετικέτες Οι παθητικές ετικέτες (passive tags) αποτελούνται από ένα µικροτσίπ και µία κεραία. Ο αναγνώστης στέλνει ραδιοκύµατα τα οποία µέσω της κεραίας µεταδίδουν ηλεκτρικό ρεύµα στο µικροκύκλωµα που περιλαµβάνει η ετικέτα. Αυτή στέλνει µε τον τρόπο αυτό τα δεδοµένα τα οποία έχουν αποθηκευτεί στο µικροτσίπ ως απάντηση. Οι παθητικές ετικέτες λόγω της ικανότητάς τους να λειτουργούν δίχως να τροφοδοτούνται µε ηλεκτρικό ρεύµα από δική τους πηγή, είναι σηµαντικά φθηνότερες και πολύ πιο µικρές σε µέγεθος, µε αποτέλεσµα να βρίσκουν εφαρµογή σε πολλά προϊόντα. 37 Ωστόσο, η έλλειψη τροφοδοσίας περιορίζει και την εµβέλεια λειτουργίας τους που φτάνει µέχρι και τα πέντε µέτρα, αλλά και το εύρος των δεδοµένων τα οποία µπορεί να αποθηκεύσουν και να αναµεταδώσουν. Ενεργές ετικέτες Οι ενεργές ετικέτες (active tags) λειτουργούν µε τον ίδιο ακριβώς τρόπο που λειτουργούν οι παθητικές. Η διαφορά τους έγκειται στην τροφοδοσία του κυκλώµατος που προκαλεί την αναµετάδοση των δεδοµένων. Οι ενεργές ετικέτες διαθέτουν µπαταρίες και µπορούν µόνες τους να τροφοδοτήσουν την αναµετάδοση. Η χρήση της µπαταρίας, όµως, προκαλεί µεγαλύτερο κόστος παραγωγής, άρα και διάθεσης, ενώ ο όγκος επίσης αυξάνεται. Από την άλλη πλευρά, αυξάνονται και το µέγεθος των αποθηκευµένων στο µικροτσίπ δεδοµένων αλλά και η εµβέλεια αναµετάδοσης που φθάνει τις µερικές δεκάδες µέτρα, δυνατότητες που καθιστούν τις ενεργές ετικέτες τις επικρατέστερες στο µέλλον, µε µόνη προϋπόθεση την µείωση του κόστους και του όγκου. Ηµι-παθητικές ετικέτες Οι ηµι-παθητικές ετικέτες στην κατασκευή τους και στον τρόπο επικοινωνίας τους είναι ίδιες µε τις παθητικές ετικέτες. Αυτό που τις κάνει να διαφέρουν είναι η µπαταρία που διαθέτουν, όπως και η ενεργητικές. Ωστόσο η διαφορά τους παρουσιάζεται στο ότι η πηγή ενέργειας θέτει σε λειτουργία το ολοκληρωµένο κύκλωµα και όχι τη µετάδοση του σήµατος στον αναγνώστη, από όπου και απορροφούν ενέργεια. Τέλος, οι ετικέτες αχρηστεύονται όταν τελειώσει η µπαταρία που διαθέτουν. 3 Πεδία εφαρµογής των συστηµάτων RFID Τα πεδία εφαρµογής των συστηµάτων RFID, στην εποχή µας, είναι αρκετά, καθώς µπορούν να βρουν εφαρµογή σε πληθώρα τοµέων όπου η αναγνώριση ανθρώπων ή αντικειµένων είναι απαραίτητη, δεδοµένου ότι οι ετικέτες RFID αποθηκεύουν πληροφορίες σχετικές µε τους ανθρώπους ή τα αντικείµενα που τις φέρουν. Παρακάτω θα δούµε που χρησιµοποιούνται τα συστήµατα αυτά σε διαφόρους τοµείς : Τοµέας µεταφοράς και διανοµής Εφαρµογές: Αεροσκάφη ,οχήµατα ,εξοπλισµός βαγονιών, συστήµατα εντοπισµού. Τοµέας λιανικής πώλησης Εφαρµογές: Αλυσίδα εφοδιασµού , ανίχνευση κουτιών, Ανίχνευση κιβώτιων /παλετών, Ανίχνευση αντικειµένων , φαρµακευτικά είδη, Απογραφή και ανίχνευση. Κατασκευαστικός και βιοµηχανικός τοµέας Εφαρµογές: Κατασκευές, Εργασίες εν πρόοδο. Τοµέας ασφάλειας και ελέγχου πρόσβασης 38 Εφαρµογές: διαχείριση διαβατηρίων και visa ,Ανίχνευση παιδιών, ζώων, Αποσκευές αεροδροµίων και λεωφορείων, Αντικλεπτικά, πρόσβαση σε υπολογιστές, Αναγνώριση υπαλλήλων, παρεµπόδιση πλαστογραφίας, Πρόσβαση σε χώρους στάθµευσης, δωµατίων, εργαστήριων, εγκαταστάσεις. Τοµέας είσπραξης φόρων Εφαρµογές: ∆ρόµοι, Γέφυρες. Τοµέας παρακολούθησης και αισθητήρων Εφαρµογές: Πίεση, θερµοκρασία, ήχος και βάρος, Πρόσβαση σε εγκαταστάσεις ασφάλειας, Παρακολούθηση περιοχών µέσα σε εγκαταστάσεις. Τοµέας συστηµάτων βιβλιοθήκης Εφαρµογές: Συλλογή βιβλίων της βιβλιοθήκης ,Πρόσβαση σε συγκεκριµένα προϊόντα. Τοµέας Ιατρικής Εφαρµογές: Φάκελος ασθενών, ∆ιαχείριση αποθεµάτων εξοπλισµού και φαρµάκων. 3.1 Εφαρµογές RFID στην εφοδιαστική αλυσίδα Πρώτη και κύρια εφαρµογή της τεχνολογίας RFID, είναι η ιχνηλάτηση προϊόντων και εµµέσως η διαχείριση της εφοδιαστικής αλυσίδας. Για να το επιτύχουµε αυτό τοποθετούµε αναγνώστες RFID σε προκαθορισµένα σηµεία ελέγχου. Όταν το προϊόν περάσει από ένα σηµείο ελέγχου, ο αναγνώστης διαβάζει τις πληροφορίες της ετικέτας RFID που φέρει το προϊόν και τις µεταβιβάζει στο κεντρικό πληροφοριακό σύστηµα. Με τον τρόπο αυτό µπορούµε να γνωρίζουµε σχεδόν σε πραγµατικό χρόνο τον τόπο στον οποίο βρίσκεται το προϊόν µας. Ανάλογα µε τις εκάστοτε απαιτήσεις και δυνατότητες µας, µπορεί να αφορά ακόµη και την συνολική ζωή του προϊόντος, δηλαδή την διαδροµή από την παραγωγή, την διανοµή, την διάθεση και τέλος την ανακύκλωση του. Έτσι, µπορούµε να εντοπίσουµε τους κρίκους της εφοδιαστικής αλυσίδας στους οποίους εµφανίζονται προβλήµατα, όπως υπερβολικές καθυστερήσεις, απώλεια προϊόντων κ.α. 39 Έτσι τα κίνητρα που ωθούν τις εταιρείες και τους οργανισµούς για την τυποποίηση του RFID είναι: • Ορατότητα και διαφάνεια της εφοδιαστικής αλυσίδας. • Ανάπτυξη αυτόµατων συνεργατικών µοντέλων µεταξύ των επιχειρήσεων. • Αυτοµατοποίηση εσωτερικών διαδικασιών. • Ελαχιστοποίηση των απωλειών. Πλεονεκτήµατα RFID στην εφοδιαστική αλυσίδα • 4ιαφάνεια στην εφοδιαστική αλυσίδα: Όλες οι διαδικασίες , από την παραγωγή µέχρι την τοποθέτηση του προϊόντος στο ράφι, υπόκεινται σε συνεχή έλεγχο. • Μείωση του κόστους: καθώς επιτυγχάνεται η αυτοµατοποίηση πολλών διεργασιών που συµβαίνουν µέσα στην εφοδιαστική αλυσίδα. • Υπολογισµός επιπέδου αποθέµατος: Οι επιχειρήσεις γνωρίζουν , ανά πάσα στιγµή , την ποσότητα και τον όγκο των προϊόντων που έχουν στις αποθήκες τους. • Υπολογισµός επιστροφών: Η ταυτότητα , ο όγκος και η αξία των προς επιστροφή προϊόντων ροϊόντων είναι γνωστά ανά πάσα στιγµή. • Εξάλειψη κλοπών προϊόντων: Μειώνονται οι απώλειες από κλοπή τόσο στα καταστήµατα όσο και στις αποθήκες. Οι ετικέτες σήµανσης µπορεί να είναι συνδεδεµένες µε ένα σύστηµα ασφαλείας έτσι ώστε να παρακολουθούνται όλα τα προϊόντα µέσα στο κατάστηµα. Το 40 σύστηµα ασφαλείας τίθεται σε λειτουργία µόλις το προϊόν βγει από το κατάστηµα χωρίς να έχει πληρωθεί. • Αχρήστευση – απαρχαίωση ενός προϊόντος: Έγκαιρη πληροφόρηση για το επίπεδο αποδοχής από τα καταστήµατα και το καταναλωτικό κοινό. • Λάθη παράδοσης χωρίς πρόθεση: Μειώνονται οι περιπτώσεις σφάλµατος κατά την παράδοση και παραλαβή των προϊόντων στο τελικό σηµείο πώλησης. • Υπέρβαση της ηµεροµηνίας λήξης: Εξασφαλίζεται πως δεν υπάρχουν στο ράφι ληγµένα προϊόντα σε ευπαθής κατηγορίες. • Υπολογισµού του ακριβούς επιπέδου ζήτησης: Οι επιχειρήσεις γνωρίζουν επακριβώς τις επιθυµίες των καταναλωτών ανά τύπο προϊόντος, καθώς µε την τεχνολογία RFID δίνονται πολύτιµες πληροφορίες για την ζήτηση και τα αποθέµατα των εµπορευµάτων που υπάρχουν στην εφοδιαστική αλυσίδα, έτσι ώστε η επιχείρηση να έχει µια πλήρη εικόνα της αγοράς και µε τα κατάλληλα εργαλεία και τις αποφάσεις της διοίκησής της να προσδιορίσει την τιµή, την προώθηση και τις πωλήσεις που αποσκοπούν στην µεγιστοποίηση του κέρδους. • Απελευθέρωση ανθρωπίνων πόρων: Απαιτούνται λιγότερες εργατοώρες για την ολοκλήρωση των εργασιών της εφοδιαστικής αλυσίδας. • Εκτός Αποθέµατος: Μειώνονται στο ελάχιστο οι περιπτώσεις µη ύπαρξης του προϊόντος στα ράφια ή στην αποθήκη. • Εναρµόνιση παραγγελιών: Η ζήτηση προϊόντων από τα καταστήµατα είναι αντίστοιχη µε αυτή των καταναλωτών. • Αποφυγή λαθών που πραγµατοποιούνται κατά την διάρκεια της απογραφής και αποτελούν πρόβληµα στην αποτελεσµατικότητα της εφοδιαστικής αλυσίδας. • Αποτελεσµατικότητα προωθητικών ενεργειών: Άµεσος συσχετισµός των ενεργειών µάρκετινγκ µε την αύξηση στη ζήτηση και τις πωλήσεις των προϊόντων. • Μείωση της γραφειοκρατίας και του όλου όγκου του χαρτιού, καθώς επιτρέπουν να γράφεται πάνω σ’ αυτό ένα feedback, όταν χρησιµοποιείται, και αυτοµάτως να ειδοποιεί το ERP σύστηµα της εταιρείας για την διαδικασία. • Βέλτιστη εκµετάλλευση του χώρου των αποθηκών, καθώς οι ετικέτες RFID περιέχουν στοιχεία για την θέση που έχουν οι παλέτες µέσα στην αποθήκη και προστίθενται και άλλες νέες πληροφορίες κάθε φορά που η παλέτα αλλάζει θέση και µετακινείται µέσα στην εφοδιαστική αλυσίδα. Μια µη προγραµµατισµένη µετακίνηση παλέτας µπορεί να πληροφορήσει την διοίκηση για ένα λάθος του προσωπικού ή πιθανή κλοπή. Επιπλέον, οι αποθηκάριοι µπορούν εύκολα να εντοπίσουν αντικείµενα χωρίς να τα ψάχνουν µέσα στην αποθήκη µετακινώντας άλλα. 41 Μειονεκτήµατα του RFID στην εφοδιαστική αλυσίδα • Υψηλό κόστος απόκτησης και λειτουργίας Οι εφαρµογές RFID έχουν υψηλότερο κόστος λειτουργίας. Οι πρώτες εφαρµογές σχεδιάστηκαν µε την προϋπόθεση ότι οι ετικέτες RFID θα κόστιζαν έως και 5 cents. Επτά χρόνια µετά, τα 5 cents παραµένουν ζητούµενο, ενώ το αντίστοιχο κόστος για µια ετικέτα barcode είναι 0,2 cents. Πέρα από το κόστος της ετικέτας, το RFID εµπεριέχει και το κόστος απόκτησης των ποµποδεκτών. Αυτό σηµαίνει ότι µια ενδεχόµενη επέκταση εφαρµογής RFID θα αυξήσει πολύ περισσότερο το συνολικό κόστος. • 4 διαφορετικά πρότυπα αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων Τα πρότυπα κάθε κατασκευάστριας εταιρείας RFID (η µορφή των ψηφιακών ετικετών, η συχνότητα που θα λειτουργούν τέτοια συστήµατα και οι τρόποι που θα λειτουργούν τα διάφορα συστήµατα µεταξύ τους)διαφοροποιούνται από αυτά των άλλων εταιριών. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα να µην µπορούν τα πληροφοριακά συστήµατα των επιχειρήσεων που παίρνουν µέρος σε µια εφοδιαστική αλυσίδα να επικοινωνούν σε ικανοποιητικό βαθµό µεταξύ τους. • Αλλαγή του τρόπου λειτουργίας της κάθε επιχείρησης Με την χρήση ολοένα και περισσότερων ψηφιακών ετικετών, θα συσσωρευτεί ένας τεράστιος όγκος πληροφοριών σε µεγάλες βάσεις δεδοµένων, για την ανάκτηση των οποίων απαιτούνται εξειδικευµένα προγράµµατα και συσκευές, έτσι ώστε να γίνει κατάλληλη χρησιµοποίησή τους κατά την όλη διάρκεια της εφοδιαστικής αλυσίδας. 42 3.2 Εφαρµογή RFID για την ταυτοποίηση και αναγνώριση ζώων Τα ηλεκτρονικά συστήµατα αναγνώρισης χρησιµοποιούνται στην κτηνοτροφία εδώ και περίπου 30 χρόνια. Εκτός από τη χρήση τους για την αυτόµατη παροχή τροφής και την εκτίµηση των επιδόσεων των ζώων, χρησιµοποιούνται επίσης στον έλεγχο για πιθανές επιδηµίες, για θέµατα ποιότητας, αλλά και για την προέλευση του ζώου. Οι απαραίτητες προδιαγραφές για τη µετάδοση και την κωδικοποίησή των δεδοµένων σε ένα τέτοιο σύστηµα περιέχονται στα ISO πρότυπα 11784 και 11785. H συχνότητα των συστηµάτων αυτών είναι 134,2 KHz. Υπάρχουν τέσσερα διαφορετικά είδη tags που χρησιµοποιούνται στην αναγνώριση ζώων. Η πρώτη κατηγορία είναι tags που προσδένονται στο λαιµό των ζώων.(ετικέτες περιλαίµιου) Τα tags αυτά είναι µεταφέρσιµα από το ένα ζώο στο άλλο, γεγονός το οποίο διασφαλίζει την επαναχρησιµοποίηση τους. Χρησιµοποιούνται κυρίως για την αυτόµατη παροχή τροφής στα ζώα αλλά και για τη µέτρηση της ποσότητας γάλακτος. Η δεύτερη κατηγορία tags είναι αυτά που ενσωµατώνονται στα αυτιά των ζώων(ετικέτες ενωτίου). Τα tags αυτά έχουν ως ανταγωνιστές τα πολύ φθηνότερά τους barcode. Ενώ όµως µε τα barcode η αναγνώριση του ζώου γίνεται από απόσταση λίγων εκατοστών, η αντίστοιχη απόσταση για τα RFID tags είναι 1m. Τα tags της τρίτης κατηγορίας καταπίνονται από το ζώο και παραµένουν µόνιµα στο προστόµαχο τους(Κεραµικές ετικέτες). Τέλος, υπάρχουν tags που εισάγονται µε σύριγγα κάτω από το δέρµα του ζώου(Γυάλινος σωλήνας). Επίσης η εν λόγο τεχνολογία εφαρµόζετε για ανίχνευση και ταυτοποίηση κατοικίδιων από τους ιδιοκτήτες τους, αλλά µόνο µε ετικέτες τύπου γυάλινου σωλήνα . 3.4 Εφαρµογή RFID στον Άνθρωπο Το verichip κατασκευάστηκε από το παράρτηµα της applied digital, µε την επωνυµία digital angel..Είναι ένας µικροποµπός (µικροτσίπ), του οποίου η εφαρµογή γίνετε µόνο υποδόρια δηλαδή κάτω από το δέρµα. Μέχρι πριν λίγο καιρό χρησιµοποιούταν µόνο σε ζώα, αυτό όπως ήταν αναµενόµενο άλλαξε και πλέον η χρησιµότητα του εστιάζεται κυρίως στους ανθρώπους. Ήδη αρκετοί άνθρωποι είναι σφραγισµένοι µε το τσιπ αυτό. Το verichip έχει µέγεθος µόνο µερικών χιλιοστών είναι στο µέγεθος ενός κόκκου ρυζιού όπως λένε και οι κατασκευαστές του και εµφυτεύετε κάτω από το ανθρώπινο δέρµα µε σύριγγα. Μέσα στο τσιπάκι υπάρχει µια κεραία. Αυτή η µικροκεραία καθιστά το verichip ποµπό ο οποίος εντοπίζετε από δορυφόρο. Έτσι αυτός που το έχει κάτω από το δέρµα του παρακολουθείτε 24 ώρες το 24ωρο µέσω των δορυφόρων, και µπορεί να εντοπιστεί 43 οποιαδήποτε στιγµή, σε οποιοδήποτε µέρος του πλανήτη και αν βρίσκετε. Επίσης το µικροτσίπ αυτό εσωτερικά διαθέτει µια µπαταρία λιθίου και όπως µας ενηµερώνει ο κατασκευαστής του, Carl Sanders, αυτή η µπαταρία φορτίζει από την θερµότητα που εκπέµπει το ανθρώπινο δέρµα. Μέσα σε αυτό το µικροσκοπικό µηχανισµό µπορούν να αποθηκευτούν πέντε «γκίγκαµπαιτ»(5 gigabytes). Όλες οι πληροφορίες επεξεργάζονται από δορυφόρους έπειτα έρχονται σε επίγεια ραντάρ και ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Μπορούν να εντοπίσουν τον οποιωνδήποτε φέρει το verichip κάτω από το δέρµα του και να τον βλέπουν ζωντανά και απευθείας, έχουν και τη δυνατότητα να διαβάσουν όλες τις πληροφορίες που έχει αποθηκευµένο το µικροτσίπ µέσα του για τον κάτοχο του. Το verichip κατασκευάσθηκε για να αντικαταστήσει πολλά από τα δηµόσια και µη έγγραφα του σηµερινού πολίτη. Θα περιέχει µέσα του όλα τα στοιχεία της ταυτότητας του κατόχου, όπως επίσης το δίπλωµα οδήγησης, αυτό που ξέρουµε σήµερα σαν βιβλιάριο υγείας, ταξιδιωτικό διαβατήριο και το βασικότερο τον τραπεζικό λογαριασµό του κατόχου κ.α. Ένα από τα πρώτα πειράµατα µε εµφυτεύµατα RFID διεξήχθη από το Βρετανό καθηγητή Kevin Warwick, ο οποίος εµφύτευσε ένα τσιπ στο χέρι του το 1998. Το 2004 ο Conrad Chase παρείχε εµφυτευόµενα τσιπ στα νυχτερινά club του, στη Βαρκελώνη και το Ρότερνταµ, για την αναγνώριση των VIP πελατών του, οι οποίοι µε τη σειρά τους χρησιµοποιούσαν το εµφύτευµα για να πληρώνουν τα ποτά τους. Το 2004, το γραφείο της Γενικής Εισαγγελίας του Μεξικού εµφύτευσε σε 18 από τα µέλη του προσωπικού της το Verichip για να ελέγχει την πρόσβαση σε έναν ασφαλή χώρο δεδοµένων. Παρά όλες τις εφαρµογές της, η τεχνολογία RFID στον άνθρωπο αυτή την στιγµή βρίσκει ιδιαίτερα µεγάλη χρήση στο σωφρονιστικό σύστηµα τον Ηνωµένων Πολιτειών Αµερικής. 3.5 Εφαρµογή RFID σε κρατούµενους Η εταιρία Alanco/TSI PRISM, Inc. θυγατρική της Alanco Technologies που εδρεύει στο Scottsdale, της Arizona πρωτοπόρησε στην παρακολούθηση κρατουµένων τον Αύγουστο του 2000. Επί του παρόντος, 10 φυλακές σε όλο τον κόσµο χρησιµοποιούν την τεχνολογία εντοπισµού της, συµπεριλαµβανοµένων των εγκαταστάσεων στην Καλιφόρνια, Μίσιγκαν, Μινεσότα, Ιλινόις, Ιντιάνα, Οχάιο, Μισούρι, Βιρτζίνια, και την Αυστραλία. Έπειτα, άλλες τρεις ακολούθησαν συµπεριλαµβανοµένης και της Ουάσιγκτον. Το TSI PRISM αποτελείτε από τρία βασικά µέρη: από αναγνώστες, ετικέτες που ανιχνεύουν εάν ο κρατούµενος προσπαθεί να τις αφαιρέσει ή να τις αναπρογραµµατίσει (tamper 44 detection tags) και έναν κεντρικό υπολογιστή που χρησιµοποιεί το λογισµικό TSI PRISM. Κάθε κρατούµενος και µέλος του προσωπικού της φυλακής φοράει έναν ποµπό. Υπάρχουν δύο είδη ποµπών, ο ένας χρησιµοποιείται στους κρατούµενους και είναι µια συσκευή ικανή να ανιχνεύσει απόπειρες δολιοφθοράς (αφαίρεση ή αποπήρα επαναπρογραµµατισµού ετικέτας), η οποία τοποθετείτε στον καρπό του κρατουµένου και µοιάζει µε µεγάλο ρολόι. Αυτή η συσκευή στέλνει ένα σήµα θέσης κάθε δύο δευτερόλεπτα και διαθέτει πολλαπλά επίπεδα ανίχνευσης παραβίασης ώστε να µην µπορεί να αφαιρεθεί. Το άλλο είδος ποµπού χρησιµοποιείται από το προσωπικό της φυλακής και είναι µια συσκευή αναµετάδοσης που µοιάζει µε αγκράφα ζώνης .Η συσκευή αυτή µπορεί να µεταδώσει διάφορα σήµατα (απειλής ), έτσι ώστε εάν κάποιος υπάλληλος δεχθεί επίθεση ή έχει πρόβληµα στην φυλακή µπορεί να πατήσει το κουµπί απειλής και να γίνετε αµέσως γνωστή η θέση του και το µέγεθος της απειλής . Χάρη στην συγκεκριµένη τεχνολογία είναι δυνατόν να γίνετε γνωστή η θέση και το όνοµα του καθένα µέσα στο συγκρότηµα µε ακρίβεια. Όλες αυτές οι πληροφορίες είναι αρχειοθετηµένες σε µια βάση δεδοµένων ώστε να µπορούµε να καθορίσουµε το που είναι κάποιος µε το πάτηµα ενός κουµπιού. Επίσης µπορούµε να ανατρέξουµε στη βάση δεδοµένων για να δούµε τη θέση ενός συγκεκριµένου ατόµου χθες ή ακόµη και πριν µήνες . δυο από τα κύρια οφέλη αυτής της τεχνολογίας είναι ότι προωθεί και αναγκάζει την λογοδότηση των κρατουµένων και γίνετε µια ισχυρή δύναµη έρευνας για την επίλυση περιστατικών. Άλλο ένα πρόσθετο όφελος είναι η µείωση τον λειτουργικών εξόδων καθώς υπάρχει µείωση των χειρονακτικών εργασιών που απαιτούν συνήθως πολύτιµο χρόνο του προσωπικού. Για παράδειγµα, εάν κάποιος κρατούµενος δεν εµφανιζόταν στην εργασία του ή στην αίθουσα διδασκαλίας θα έπαιρνε 30 µε 40 λεπτά σε ένα υπάλληλο του προσωπικού για να διεξάγει έρευνα ενώ µε την τεχνολογία RFID, η θέση του είναι συνεχώς γνωστή. Αυτό απελευθερώνει το προσωπικό από την τυπική δουλειά έρευνας επιτρέποντας τους να αφιερώσουν χρόνο σε άλλα καθήκοντα, όπως την ανίχνευση ναρκωτικών και έλεγχους ασφαλείας . 45 Σύµφωνα µε διάφορα βασικά στατιστικά φυλακών που χρησιµοποιούν τεχνολογία RFID υπάρχει σηµαντική µείωση βίαιων περιστατικών κατά 65 της εκατό και τον περιστατικών καταστροφής δηµόσιας περιουσίας κατά 40 τις εκατό. 3.6 Εφαρµογή RFID στις βιβλιοθήκες Στις βιβλιοθήκες η τεχνολογία RFID πρόσθεσε πολλές δυνατότητες στη διαχείριση του υλικού των βιβλιοθηκών. Κάθε βιβλίο θα τακτοποιείται µε µία RFID ετικέτα. Οι Ετικέτες RFID που χρησιµοποιούνται στις βιβλιοθήκες είναι : τετραγωνική ετικέτα (βιβλίων), στρογγυλή ετικέτα (CD/DVD) και ορθογώνια ετικέτα (VHS).Η ετικέτα RFID µπορεί να περιέχει τον προσδιορισµό των πληροφοριών, όπως ο τίτλος ενός βιβλίου, ο συγγραφέας καθώς και πιο σύνθετες πληροφορίες όπως το ράφι στο οποίο ταξινοµείται το βιβλίο και οι ηµεροµηνίες δανεισµού και επιστροφής. Κάθε χρήστης της βιβλιοθήκης µπορεί να έχει µια κάρτα µέλους µε την οποία θα µπορεί να δανείζετε βιβλία χωρίς να χρειάζεται να παρέµβει καθόλου το προσωπικό. Η δυνατότητα αυτή απαλλάσσει το προσωπικό της βιβλιοθήκης από αρκετές εργασίες και µειώνει κατά πολύ το εργασιακό κόστος. Επίσης η εύρεση και η ταξινόµηση των βιβλίων γίνεται πολύ πιο εύκολα, αποτελεσµατικά και µε µειωµένα λάθη καθώς ο RFID αναγνώστης εντοπίζει τα βιβλία που δεν είναι δανεισµένα και δεν βρίσκονται στα ράφια και επισηµαίνει το ράφι στο οποίο πρέπει να τοποθετηθούν. 3.7 Εφαρµογή RFID στα νοσοκοµεία Η τεχνολογία RFID εφαρµόζετε πλέον και στον τοµέα της ιατρικής και της περίθαλψης βοηθώντας να απλοποιηθούν οι απαιτούµενες διαδικασίες και να αποφευχθούν ανθρώπινα λάθη , τα οποία θέτουν σε κίνδυνο τη ζωή των ασθενών. Μερικές εφαρµογές είναι η εξής: Ταυτοποίηση ασθενούς πριν το χειρουργείο και έλεγχος τήρησης των απαιτούµενων διαδικασιών. 46 Αντιστοίχηση µητέρας-νεογέννητου Αποτροπή µη εξουσιοδοτηµένης εισόδου σε χώρους του νοσοκοµείου και περιορισµός ασθενών Παρακολούθηση αποθέµατος και ηµεροµηνίας λήξης φαρµάκων 3.8 Εφαρµογή RFID στην αποθήκη Οι αποθήκες αποτελούν απαραίτητο δεσµό ανάµεσα στα εισερχόµενα στην παραγωγή, (στις πρώτες ύλες και στα εξερχόµενα τελικά προϊόντα). Για αυτό είναι σηµαντικό οι λειτουργίες τους να γίνονται γρήγορα και σωστά ώστε να µην επιβαρύνετε η αποθήκη αλλά ούτε η εφοδιαστική αλυσίδα Αυτό επιτυγχάνετε µε τη χρήση του συστήµατος RFID το οποίο αυτοµατοποιεί πολλές από τις λειτουργίες της αποθήκης. Τρεις από τις ποιο σηµαντικές λειτουργίες του RFID στην αποθήκη είναι: Ο έλεγχος τον αποθεµάτων µέσα στην αποθήκη. Ο έλεγχος στην διακίνηση των εµπορευµάτων. Ανίχνευση και ταυτοποίηση προϊόντων κατά την µεταφορά Ο έλεγχος αποθεµάτων είναι µια από τις βασικές εφαρµογές του RFID στη διαχείριση αποθηκών .Τα προϊόντα τα οποία εισάγονται στην αποθήκη επισηµαίνονται µε µια ετικέτα RFID η οποία έχει αποθηκευµένες όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για το προϊόν. Όταν το προϊόν χρησιµοποιηθεί στην παραγωγή, είτε αφαιρείται η ετικέτα, ή διακόπτεται η λειτουργία της, είτε µεταβάλλονται κάποια από τα στοιχεία της. Οι αλλαγές αυτές µπορούν να καταγράφουν στη RFID ετικέτα µε τη χρήση ενός RFID αναγνώστη. Έτσι το απόθεµα προϊόντος σε µία αποθήκη µπορεί να ελεγχθεί µε πολύ απλό και σύντοµο τρόπο. Λόγω της ευκολίας αυτής υπάρχει η δυνατότητα συνεχών καταγραφών και ενηµέρωσης των συστηµάτων διαχείρισης των αποθηκών. Καθώς οι ετικέτες στα προϊόντα της αποθήκης 47 αποθηκεύουν όλες τις απαραίτητες πληροφορίες αρκεί µία σάρωση από έναν υπάλληλο ή ένα ροµποτικό µηχάνηµα, που θα φέρει αναγνώστη RFID και το σύστηµα διαχείρισης της αποθήκης θα έχει συλλέξει τις πληροφορίες και θα µπορεί να δώσει µια πλήρη εικόνα της καταγραφής. Η ίδια διαδικασία γίνεται και µε τα προϊόντα που παράγονται και στη συνέχεια αποθηκεύονται. Το RFID µπορεί να εφαρµοστεί και στην διακίνηση των εµπορευµάτων. Κατά τη φόρτωση των εµπορευµάτων γίνονται συνήθως τα περισσότερα λάθη τα οποία οδηγούν σε επιστροφές προϊόντων. Με τη χρήση RFID και κατάλληλα σχεδιασµένων λογισµικών οι λάθος φορτώσεις ελέγχονται και περιορίζονται. Οι ετικέτες που τοποθετούνται στα προϊόντα φέρουν µεταξύ των υπολοίπων πληροφοριών και πληροφορίες για το φορτηγό και τη θέση που πρέπει να φορτωθούν σε αυτό. Οι πληροφορίες µπορούν να εισαχθούν αυτόµατα στις ετικέτες απλά µε σκανάρισµα από RFID αναγνώστες συνδεδεµένους µε το σύστηµα διαχείρισης της αποθήκης που ενηµερώνει για τις πληροφορίες αυτές. Κατά τη φόρτωση γίνεται επίσης έλεγχος από RFID αναγνώστες που είναι τοποθετηµένοι στα φορτηγά. Σε περίπτωση λάθος φόρτωσης ειδικά σχεδιασµένο σύστηµα δίνει ηχητικό σήµα προειδοποιώντας για το λάθος. Κατά τη µεταφορά των προϊόντων υπάρχει επίσης ανάγκη ανίχνευσης και ταυτοποίησης των µεταφερόµενων προϊόντων. Ένα µεγάλο µέρος των λαθών γίνεται επίσης και κατά τη εκφόρτωση των προϊόντων στο χώρο του παραλήπτη. Με τη χρήση GIS συστηµάτων [G.I.S:(Geographical Informations Systems) ή (Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών Γ.Σ.Π) : Είναι ένα ολοκληρωµένο σύστηµα συλλογής, αποθήκευσης ,διαχείρισης , ανάλυσης και απεικόνισης πληροφοριών σχετικών µε ζητήµατα γεωγραφικής φύσης] καθώς και άλλων συστηµάτων επικοινωνίας των µεταφορικών οχηµάτων δίνεται η δυνατότητα παρακολούθησης της πορείας µεταφοράς των προϊόντων. Κατά την εκφόρτωση των προϊόντων πάλι οι RFID ετικέτες δηλώνουν τον προορισµό της παραγγελίας και οι αναγνώστες µε τη χρήση του κατάλληλου συστήµατος επισηµαίνουν την ορθότητα ή µη του παραλήπτη στον οποίο έχουν µεταφερθεί τα προϊόντα. Στην παραπάνω εικόνα µπορούµε να δούµε τις λειτουργίες του RFID που αναλύσαµε παραπάνω..Στο νούµερο 1 έχουµε την εισαγωγή των προϊόντων στην αποθήκη και την ταυτοποίηση τους από τον αναγνώστη που βρίσκετε στη είσοδο. Κατόπιν στο νούµερο 2 έχουµε ένα ασύρµατο σηµείο πρόσβασης (αναγνώστης) που λαµβάνει τα δεδοµένα (ποσότητα και τύπος προϊόντων) από τις ετικέτες και τα µεταβιβάζει στον υπάλληλο . 3 Τα προϊόντα είναι τοποθετηµένα σε ράφια τα οποία είναι αριθµηµένα µε ετικέτες RFID για να είναι εύκολη και γρήγορη η εύρεση τους. Στο νούµερο 4 έχουµε επισηµατοθετηµένες περιοχές µε προϊόντα 48 πριν τοποθετηθούν στα αντίστοιχα ράφια .5 Οι αναγνώστες RFID που είναι συνδεδεµένοι µε το σύστηµα διαχείρισης της αποθήκης εισάγουν αυτόµατα πληροφορίες στις ετικέτες για το φορτηγό και τη θέση που πρέπει να φορτωθούν σε αυτό. 6 Χώρος τοποθέτησης προϊόντων πριν την φόρτωση τους .7 Έλεγχος προϊόντων από αναγνώστες που είναι τοποθετηµένοι στην έξοδο της αποθήκης και στα φορτηγά για εξάλειψη λάθους κατά την φόρτωση. Κίνδυνοι συστηµάτων RFID • Κίνδυνος παρακολούθησης των κινήσεων ενός ατόµου. Μπορεί να βγει ένα συµπέρασµα για τη συµπεριφορά ενός ατόµου µε βάση τα δεδοµένα που λαµβάνεται από µια οµάδα tags. • Κίνδυνος συσχέτισης. Όταν ένας πελάτης αγοράσει ένα προϊόν το οποίο φέρει ένα tag, η ταυτότητα αυτού του ατόµου µπορεί να συσχετιστεί µε τον ηλεκτρονικό σειριακό αριθµό του αντικειµένου. 49 • Κίνδυνος αποκάλυψης θέσης. Άτοµα τα οποία φέρουν ένα tag µοναδικού σειριακού αριθµού µπορεί να παρακολουθούνται στο χώρο και η τοποθεσία τους να φανερώνεται, µε την προϋπόθεση αυτός που κάνει την παρακολούθηση να γνωρίζει την αντιστοιχία ατόµου µε tag. Κίνδυνος αποκάλυψης προτιµήσεων. Επιπλέον το tag σε ένα αντικείµενο φανερώνει τον κατασκευαστή, τον τύπο του, την µοναδική ταυτότητα του αλλά και την τιµή του. Αυτό αποκαλύπτει τις προτιµήσεις του πελάτη σε ανταγωνιστικές εταιρίες, ή άλλα αδιάκριτα άτοµα. • Κίνδυνος κατηγοριοποίησης ανθρώπων. Κάποιοι µπορούν να κατηγοριοποιήσουν τα άτοµα σε διάφορες οµάδες µε βάση τα tags που φέρουν, και να τα εντοπίσουν χωρίς καν να γνωρίζουν την ταυτότητα τους. • Κίνδυνος αποκάλυψης συναλλαγών. Όταν ένα αντικείµενο που φέρει tag αλλάξει οµάδα µπορεί κάποιος να συµπεράνει µια συναλλαγή µεταξύ των ατόµων που συσχετίζονται µε αυτές τις οµάδες. • Κίνδυνος απαρχαιωµένων στοιχείων. Οι καταχωρήσεις που αφορούν ένα άτοµο σε µια βάση δεδοµένων δεν ενηµερώνονται όταν το άτοµο αποκόπτεται από το προϊόν που φέρει το tag, αλλά το συσχετίζουν εφόρου ζωής µε αυτόν, µε αποτέλεσµα σε πολλές περιπτώσεις να εξάγονται λάθος συµπεράσµατα για το άτοµο αυτό. 50 Κεφάλαιο 4ο Τηλεπικοινωνιακά Συστήµατα Τεχνολογία VoIP Το Voice over IP ή VoIP ή τηλεφωνία µέσω διαδικτύου ή σωστότερα Φε∆Π δηλαδή "Φωνή επί διαδικτυακού πρωτοκόλλου", χαρακτηρίζει µια οµάδα πρωτοκόλλων-τεχνολογιών (H.323, SIP), η οποία προσφέρει φωνητική συνοµιλία σε πραγµατικό χρόνο µε σχετικά καλή ποιότητα πλέον και στην ουσία χωρίς κόστος. Οι συνοµιλίες αυτές παραδοσιακά γίνονταν αποκλειστικά µέσω PC που ήταν συνδεδεµένο µε το ∆ιαδίκτυο (Internet) και διέθετε µικρόφωνο, ακουστικά και το κατάλληλο λογισµικό. Η κλήση κατέληγε σε ένα άλλο, ανάλογα εξοπλισµένο, PC χωρίς να υπάρχει κάποια επιπλέον χρέωση, εκτός από αυτή της πρόσβασης στο ∆ιαδίκτυο, αφού στη συγκεκριµένη επικοινωνία δεν µεσολαβεί κάποιος παραδοσιακός φορέας τηλεπικοινωνιών (π.χ. ΟΤΕ) παρά µόνο το ∆ιαδίκτυο. 51 Τρόπος µετάδοσης µε τεχνολογία VoIP Τον τελευταίο καιρό έχουν εµφανιστεί οι λεγόµενοι εναλλακτικοί (ιντερνετικοί) τηλεπικοινωνιακοί φορείς, οι οποίοι προσφέρουν προώθηση των κλήσεων VoIP σε σταθερά δίκτυα τηλεπικοινωνιών σε εξαιρετικά χαµηλό κόστος, αλλά όχι το αντίστροφο. Μερικοί εξ αυτών έχουν παρουσιάσει και ειδικές τηλεφωνικές συσκευές USB VoIP,, οι οποίες συνεργάζονται µε το αντίστοιχο λογισµικό στον Η/Υ και καθιστούν τις κλήσεις µέσω ∆ιαδικτύου σαφώς πιο λειτουργικές. Ποιότητα κλήσεων και πλεονεκτήµατα Η τηλεφωνία µέσω IP είναι περίπλοκη στην υλοποίησή της, απαιτεί υπολογιστική ισχύ και χρειάζεται bandwidth.. Το κόστος υλοποίησης µιας τέτοιας υπηρεσίας είναι δεν είναι υψηλότερο από τις ις σηµερινές ((circuit switch)) λύσεις µεταφοράς φωνής αν θέλουµε να πετύχουµε αντίστοιχη ποιότητα ήχου της αναλογικής µε την ψηφιακή τηλεφωνία, αλλά αν αναλογιστούµε πως σε βάθος χρόνου σίγουρα εξοικονοµούµε περισσότερα χρήµατα καθώς οι «γραµµές» είναι πλέονν δικές µας, καταλαβαίνουµε πως µία τέτοια σύνδεση είναι ιδανική για επιχειρήσεις που θέλουν να είναι ένα βήµα µπροστά στην επικοινωνία. Σε χώρες όπως 52 Αγγλία, ΗΠΑ, Καναδά κ.α. λόγω του ότι υπάρχει wifi το οποίο καλύπτει τέτοιες τεχνολογίες, πολλοί κάτοικοι επικοινωνούν µέσω τέτοιων συνδέσεων. Το κυριότερο σε αυτού του είδους την σύνδεση είναι πως µιλάς εντελώς ∆ΩΡΕΑΝ µε άλλους χρήστες της υπηρεσίας . Μειονεκτήµατα Επειδή µας αρέσει ο πελάτης µας να έχει µία σφαιρική εικόνα όλων των θεµάτων που τον ενδιαφέρουν σας παραθέτουµε και τα µοναδικά µειονεκτήµατα που εµφανίζει αυτή η υπηρεσία (τουλάχιστον τώρα καθώς στο σύντοµο µέλλον δεν θα υπάρχουν ούτε αυτά). Σίγουρα µιλάτε ποιοτικά αλλά ενδεχοµένως να υπάρξει καθυστέρηση στην σύνδεση ή στην αναµετάδοση αν η εταιρία που σας παρέχει ιντερνέτ δεν σας προσφέρει σωστές ταχύτητες. Καθυστέρηση µπορεί να οφείλεται και λόγω εξοπλισµού σε περίπτωση που δεν έχει πραγµατοποιηθεί έρευνα και µελέτη. Κεραίες όλων των ειδών ∆εν αναφερόµαστε µόνο στην λήψη ,αναφερόµαστε και στην εκποµπή σήµατος. ∆εν αποτελεί µυστικό το γεγονός ότι για τη µετάδοση των ραδιοκυµάτων στον περιβάλλοντα χώρο καθώς επίσης και για τη λήψη τους από τον δέκτη, είναι αναγκαία η ύπαρξη κατάλληλης διασύνδεσης. Η εν λόγω κατασκευή εξασφαλίζει την εκποµπή και την λήψη των ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων προς και από (αντίστοιχα) τον περιβάλλοντα χώρο. Λόγω των διαφόρων εφαρµογών τους ,τις κεραίες τις χωρίζουµε στις εξής κατηγορίες: ∆ίπολα και παραλλαγές αυτών. Πρόκειται για την µεγαλύτερη κατηγορία, ευρύτατα χρησιµοποιούµενη από 2 MHz έως 4 GHz. Κατακόρυφες κεραίες Marconi. Χρησιµοποιούνται από τις πολύ χαµηλές συχνότητες µέχρι τους 5 GHz. ∆εν είναι αυτόνοµες αλλά συνεργάζονται µε κάποιο "έδαφος", που µπορεί να είναι το φυσικό έδαφος, µια αγώγιµη µεταλλική επιφάνεια ή µεταλλικοί αγωγοί. Κεραίες βρόχου (loop) ∆ιάφορες απεριοδικές κεραίες, όπως ροµβικές, V, discone και ελικοειδείς. Χοανοειδείς κεραίες (horn), συνεργάζονται καλύτερα µε κυµατοδηγούς και χρησιµοποιούντα σε συχνότητες άνω του 1 GHz. 53 Στην εικόνα βλέπουµε κεραία η οποία υποστηρίζει την ασύρµατη επικοινωνία της αστυνοµίας µε την τεχνολογία TETRA. Για να επιλέξουµε την κεραία που θα χρειαστεί ο κάθε πελάτης είναι απαραίτητη η µελέτη και έρευνα σε επίπεδο που να συµπεριλαµβάνει σίγουρα και γεωγραφική δοµή της περιοχής που θέλει να καλύπτει ο πελάτης µας. Συστήµατα συναγερµών όλων των ειδών Η ασφάλεια της οικείας σας και των αγαπηµένων σας δεν είναι παιχνίδι! 54 Οι συναγερµοί είναι βασικά δύο ειδών: Ενσύρµατοι που απαιτούν καλωδίωση για να εγκατασταθούν και ασύρµατοι που δεν απαιτούν χρήση καλωδίων. Οι ενσύρµατοι συναγερµοί χρειάζονται εγκατάσταση από ειδικό συνεργείο, ενώ τους ασύρµατους µπορείτε να τους εγκαταστήσετε µόνοι σας. Υπάρχουν ακόµη συναγερµοί αυτοκινήτων (αν το αυτοκίνητο σας δεν έχει), µοτοσικλετών, ακόµη και συναγερµός ποδηλάτου. Σήµερα που διανύουµε την εποχή της οικονοµικής κρίσης µε αποτέλεσµα την αύξηση της ανεργίας και της εγκληµατικότητας ο απλός πολίτης θα πρέπει να προστατέψει την κατοικία του, το γραφείο του , τις κτηριακές εγκαταστάσεις από κακόβουλες ενέργειες, βανδαλισµούς και κλοπές. Έτσι στον πολίτη γεννιέται το αίσθηµα της ανασφάλειας για την διαφύλαξη της υλικής περιουσίας του όσο και για την σωµατική ακεραιότητα της οικογένεια του και την δικιά του. Κάµερες ασφαλείας διαφόρων ειδών Οι επίδοξοι ληστές έχουν φτάσει στο σηµείο να διεισδύουν στα σπίτια και τα καταστήµατα και να διακινδυνεύουν ακόµα και κάποια συνάντηση µε τους ιδιοκτήτες για περισσότερο και εύκολο κέρδος. Στατιστικά µε τον ρυθµό που αυξάνεται η εγκληµατικότητα, σε λίγο θα είναι σίγουρο ότι θα κτυπήσουν και τον δικό σου χώρο. Τότε σίγουρα την αµέσως επόµενη ηµέρα θα τοποθετήσεις ένα σύστηµα συναγερµού. Ποιο προτιµότερο δεν είναι η πρόβλεψη; Ο συναγερµός είναι ένα σύστηµα ασφαλείας που αποτρέπει τους ληστές να πραγµατοποιήσουν τα σχέδια τους. Η προστασία ενός σπιτιού απέναντι σε προσπάθειες 55 των διαρρηκτών δεν είναι απλή υπόθεση. Χρειάζεται να υπάρχει όσο γίνεται µια καλά σχεδιασµένη µελέτη που να µπορεί να υπολογίζει συνδυασµό µέτρων ασφαλείας σε περίπτωση που υπάρξει αστοχία ενός από τα συστήµατα και να υπάρχει δικλείδα προστασίας. Όταν υπάρχει ένα σύστηµα συναγερµού λειτουργεί αποτρεπτικά για τους διαρρηκτές σε αντίθεση µε µία οικία που είναι απροστάτευτη και αποτελεί πόλο έλξης για τον διαρρήκτη. Ένα ολοκληρωµένο σύστηµα συναγερµού αποτελείται από συσκευές που ανιχνεύουν ανθρώπινες κινήσεις και ανάλογα µε τις εντολές που του έχουµε καταχώρηση ενεργεί. Ο συναγερµός που επιθυµείτε για το σπίτι σας ή την επιχείρηση σας, θα πρέπει να γνωρίζετε από τι θα αποτελείτε. Η επιλογή δεν είναι απλή και µονοσήµαντη υπόθεση. Σήµερα στην αγορά διατίθενται πολλές διαφορετικές προτάσεις που καλύπτουν όλες τις απαιτήσεις και µπορούν και δίνουν µια αξιόπιστη λύση. Ένα ολοκληρωµένο σύστηµα που αποτελείται από τον συναγερµό µε τα παρελκόµενα του για κάθε υποψήφιο είναι διαφορετικός αφού προσαρµόζεται ανάλογα µε το χώρο σας. Συνήθως όµως η δοµή ενός συναγερµού είναι συγκεκριµένη. Ένα σύστηµα συναγερµού αποτελείται από την κεντρική µονάδα που είναι η καρδιά του συστήµατος. Σ' αυτήν συνδέονται όλα τα υπόλοιπα στοιχεία, όπως οι αισθητήρες, η σειρήνα, οι τηλεφωνικές γραµµές, το πληκτρολόγιο, τα τηλεχειριστήρια. Αποτελεί το µέσο που λαµβάνει τα σήµατα ,τα καταγραφή και ενεργοποιεί τις συσκευές ανάλογα µε τον προγραµµατισµό που έχει κάνει ο ιδιοκτήτης. Θα πρέπει να υπάρχει εφεδρική µπαταρία σε περίπτωση διακοπής του ρεύµατος. Στις εξελιγµένες συσκευές θα πρέπει να υποστηρίζει τουλάχιστον τρεις ζώνες και να υπάρχει χρονοκαθυστέρηση για να έχει το περιθώριο για την είσοδο από το χώρο που προστατεύεται. Στην κεντρική µονάδα µπορεί να υπάρχει οθόνη µε ενσωµατωµένο πληκτρολόγιο για να ενεργοποιείται ή απενεργοποιείται η λειτουργία του συναγερµού. Εάν επιθυµείτε η µονάδα πληκτρολόγιου µπορεί να είναι ξεχωριστή για να τοποθετηθεί σε θέση άµεσα προσβάσιµη. Το πληκτρολόγιο είναι η µονάδα σ' ένα συναγερµό από την οποία ο χρήστης µπορεί να χειρίζεται το σύστηµα τοπικά. Στην οθόνη του πληκτρολογίου εµφανίζονται πληροφορίες και µπορούµε να ενεργοποιήσουµε και να επανεργοποιήσουµε τον συναγερµό ή λειτουργία έκτακτης ανάγκης. Ακόµη στο πληκτρολόγιο µπορείτε να κάνετε και τις ρυθµίσεις και τον προγραµµατισµό του συναγερµού. Υπάρχουν τόσο ασύρµατα όσο και ενσύρµατα πληκτρολόγια. Χρησιµοποιώντας ασύρµατα πληκτρολόγια µπορούµε να τα τοποθετήσουµε σε οποιοδήποτε σηµείο του χώρου χωρίς να υπάρχει το πρόβληµα της καλωδίωσης. Είναι σηµαντικό οι θέσεις των πληκτρολογίων να 56 βολεύουν και να εξυπηρετούν τον χρήστη. Συνήθως οι βασικότερες θέσεις τοποθέτησης πληκτρολογίων είναι κοντά στις κύριες εισόδους, στην είσοδο του parking και στα υπνοδωµάτια. Ακόµη θα χρειαστείτε µια σειρήνα που µπορεί να είναι εσωτερική ή εξωτερική για να ενεργοποιηθεί όταν θα ύπαρξη παραβίαση. Μπορείτε να χρησιµοποιήσετε και εσωτερική και εξωτερική σειρήνα συγχρόνως εµφανής θέση της σειρήνας από τους περαστικούς είναι από τα βασικά χαρακτηριστικά για την ασφάλεια του σπιτιού, αφού αποτρέπει εύκολα τους ερασιτέχνες διαρρήκτες. Ο ρόλος της εσωτερικής σειρήνας είναι σηµαντικός για να πανικοβάλει τον διαρρήκτη όταν θα µπει στο σπίτι και να τον εµποδίσει να ολοκληρώσει το έργο του. Οι εξελιγµένοι ηλεκτρονικοί συναγερµοί έχουν την δυνατότητα της τηλεφωνικής ειδοποίησης άρα είναι απαραίτητη µια τηλεφωνική γραµµή κοντά στην κεντρική µονάδα. Υπάρχει η δυνατότητα όµως να µην χρησιµοποιήσετε σταθερή τηλεφωνική γραµµή αλλά να λειτουργεί το σύστηµα συναγερµού µε µια κάρτα κινητού SIM. Έτσι µπορείτε να το τοποθετήσετε σε σπίτια, εξοχικά κ.α Ανιχνευτής κίνησης εξωτερικού χώρου. Θα πρέπει σε κάθε παράθυρο, µπαλκονόπορτα ή εξωτερική πόρτα να τοποθετηθούν µαγνητικές επαφές (παγίδες) που θα προστατεύουν από την παραβίαση του σπιτιού. Οι παγίδες απαρτίζονται από δύο τεµάχια που όταν θα αποµακρυνθούν µεταξύ τους θα δώσουν εντολή ενεργοποίησης του συναγερµού. Υπάρχουν διαφορετικές µαγνητικές 57 επαφές για διαφορετικά είδη πορτών και παραθύρων. Μια βασική διάκριση τους έχει να κάνει µε το εάν µπορούµε µετά την εγκατάσταση τους ορατές στα ανοίγµατα. Οι µη ορατές παγίδες έχουν περισσότερο κόστος τοποθέτησης ωστόσο το τελικό αισθητικό αποτέλεσµα είναι σαφώς καλύτερο. Για περισσότερη ασφάλεια στο χώρο σας θα χρειαστούν αισθητήρια ανίχνευσης κίνησης (ραντάρ)που ανιχνεύουν οποιαδήποτε κίνηση στο πεδίο κάλυψη τους το διάστηµα που είναι ενεργοποιηµένος ο συναγερµός. Αυτό το πετυχαίνουν ανιχνεύοντας την διαφορά της θερµοκρασίας που εκπέµπει ο ληστής σε σχέση µε το περιβάλλον. Σε µία σωστή εγκατάσταση συστήµατος συναγερµού θα πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα ενεργοποίησης όλων των περιµετρικών ανοιγµάτων (πόρτες παράθυρα) µε απενεργοποιηµένους τους αισθητήρες κίνησης. Με τον τρόπο αυτό ακόµα και αν βρίσκεστε και κινήστε στο εσωτερικό της οικίας µπορείτε να είστε προφυλαγµένος χωρίς οι αισθητήρες κίνησης να δίνουν εντολή του συναγερµού.Στην περίπτωση που υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς θα χρειαστούν αισθητήρες καπνού που ανιχνεύουν καπνό στο χώρο που είναι τοποθετηµένοι µε αποτέλεσµα την ενεργοποίηση του συστήµατος συναγερµού και την άµεση αντίδραση από σας για να µην εξελιχθεί η φωτιά. Επίσης στην περίπτωση που υπάρχει κίνδυνος διαρροής νερού θα χρειαστούν να τοποθετηθούν ανιχνευτές διαρροής ύδατος ώστε να έχετε αρκετό χρόνο για να σταµατήσετε την διαρροή στο χώρο που δρα αφού ενεργοποιηθεί ο συναγερµός και µετά. Εάν έχετε µεγάλες επιφάνειες από γυαλί στα παραθυρόφυλλα, στις πόρτες θα πρέπει να προσθέσετε και ανιχνευτές θραύσης κρυστάλλων που θα εµποδίσει να βρει δίοδο ο ληστής σπάζοντας την γυάλινη επιφάνεια, αφού άµεσα θα ενεργοποιηθεί το ηλεκτρικό σύστηµα του συναγερµού. Ακόµη εάν υπάρχουν ηλικιωµένοι άνθρωποι ή άνθρωποι µε ειδικές ανάγκες για να ειδοποιήσουν άµεσα για έκτακτη ανάγκη(βοήθεια) τοποθετείται ασύρµατο µπουτόν πανικού, το οποίο δεν χρειάζεται καλώδια αφού επικοινωνούν ασύρµατα µε την κεντρική µονάδα του συναγερµού. Με το πάτηµα του µπουτόν ο συναγερµός ενεργοποιείται µε άµεση ενεργοποίηση της σειρήνας και την τηλεφωνική ειδοποίηση εάν περιλαµβάνεται στο σύστηµα του συναγερµού. 58 ∆εν χρειάζεται να µετρήσετε τρείς φόρες για να τους τσακώσετε…µία πλέον αρκεί! Τέλος για περισσότερη ευκολία όπλισης-αφόπλισης του συναγερµού µπορείτε να χρησιµοποιήσετε τηλεχειριστήρια. Τώρα η οικία ή το καταστήµα σας είναι πιο ασφαλές να αντιµετωπίσει οποιοδήποτε σχέδιο του διαρρήκτη να το ληστέψει. Πραγµατοποιούµε την µελέτη, σας παραδίδουµε τα σχέδια και σας εγγυόµαστε πως αν τοποθετηθούν σωστά δεν έχετε να φοβάστε τίποτα! Μετά το τέλος της εγκατάστασης µας καλείται για µία δοκιµαστική λειτουργία, ανοίγοντας και κλείνοντας τις εισόδους του κτιρίου η οποία θα σας αποδείξει κατά πόσον η εγκατάσταση του συστήµατος συναγερµού ήταν αποτελεσµατική και η οποία θα µας επιτρέψει να σας εγγυηθούµε την ασφάλειά σας. 59