Anwendungsgerechte Gestaltung von RFID-Tags für die Fischereiwirtschaft

Abstract

Um Prozesse aufgrund des wachsenden Wettbewerbsdrucks effizienter zu gestalten, werden zunehmend Objekte und Orte die verschiedenen und teilweise sehr hohen Belastungen in rauen Umgebungen ausgesetzt sind gekennzeichnet und identifiziert. Raue Umgebungen sind dadurch charakterisiert, dass mediale, thermische und mechanische Belastungen in verschiedenen Kombinationen und Ausprägungen definiert oder undefiniert wirken. In dieser Arbeit werden das Feld der robusten RFID-Tags und deren Einsatz analysiert und anhand einer konkreten Anwendung sowohl ein Anforderungskatalog erstellt als auch anforderungsgerechte Gehäusegeometrien ermittelt. Der Einsatz von RFID-Tags an Fischereinetzen dient vor dem Hintergrund einer nachhaltigeren Fischerei als besonders anspruchsvolle Anwendungsumgebung mit hohen mechanischen und medialen Belastungen. Zwischen den einzelnen Anforderungsgruppen ergeben sich aufgrund technischer und wirtschaftlicher Gründe Zielkonflikte. Als wesentlicher Zielkonflikt bei der Gestaltung von Tags besteht die Beschränkung der üblichen Lesereichweiten sowie das Erfassungsverhalten von Transpondern durch die heute verfügbaren robusten Gehäuse. Außerdem sind standardmäßig verfügbare Kennzeichnungs- und Datenträger auf ihre Funktion hin gestaltet, sodass z.B. prozessbezogene Anforderungen an die Bauform nicht berücksichtigt werden können. Aufbauend auf dem Anforderungskatalog wurden erstmalig systematische Untersuchungen von Transpondern und einer Auswahl von Gehäusematerialien zur Ermittlung von relevanten Wirkzusammenhängen durchgeführt. Dabei wurden sowohl Leistungs- als auch Frequenz-parameter der Transponder bei verschiedenen Transponder-Material-Kombinationen ermittelt und analysiert. Neben der Berücksichtigung der mechanischen Belastbarkeit der Gehäuse-materialien wurden auch die Auswirkungen von Alterungserscheinungen der Materialien auf das Verhalten der Transponder untersucht. Anschließend wurden die Auswirkungen unterschiedlicher Fixierungs- und Einbringungsmöglichkeiten von Transpondern in Gehäuse auf ihre Auswirkungen auf das Frequenz- und Leistungsverhalten der Transponder überprüft. Unter Verwendung der Analyseergebnisse über das Frequenz- und Leistungsverhalten der Transponder wurde es möglich, einen Hardtag zu konstruieren, der den Belas-tungsanforderungen, den Prozessanforderungen sowie den Leistungsanforderungen gerecht wird und den anschließenden Praxiseinsatz erfolgreich absolvierte. Ergebnis der konkreten Anwendung der Arbeitsresultate ist eine Lösung zur eindeutigen Kennzeichnung und automatischen Identifikation von Fischereinetzen mit dem Ziel einer durchgehenden Zertifizierung der Netze, einer Möglichkeit zur Führung eines elektronischen Logbuches sowie der automatischen Fangaufwanderfassung. Darüber hinaus wurden die Grundlagen geschaffen höchst leistungsfähige und gleichzeitig belastbare Tags für verschiedenste robuste Anwendungsumgebungen zu realisieren und erfolgreich einzusetzen.

Due to an increasing pressure of competition and the resulting need for more efficient processes, objects and locations that are exposed to various and partly extreme stress in rough environments are more and more tagged and identified. Rough environments are characterized by medium-related, thermal and mechanical stress in diverse combinations and shapes having either a defined or undefined effect. This publication analyzes the field of robust RFID tags and their use. Furthermore, a catalogue of requirements is developed and casing geometries according to the requirements are investigated by means a concrete application. The use of RFID tags for fishery nets serve a sustainable fishery as especially challenging environment with high mechanical and medium-related stress. Out of technical and economic reasons result conflicts of objectives between the different groups of requirements. For the construction of RFID-Tags, the most important conflict of objectives is the shortage of the common read distances as well as the capture behaviour of transponders by the currently available rough casings. An other point is that available marking and data media are designed following their function, so that process related requirements on the structural shape cannot be taken into account. Building on the catalogue of requirements for the first time a systematic research on Transponders and a selection on casing materials has been done to investigate the relevant interactions. Performance as well as frequency parameters were identified and analyzed with different transponder-material combinations. Besides the mechanical stressing of the casing materials, the effects of aging materials were taken into account too. After analyzing the materials, the effects of different fixing and insertion possibilities of transponders in casings were analysed on their effects on the performance and frequency characteristics. By using the cognitions of the performance and frequency characteristics it was possible to built a hardtag that met the stress requirements, the process requirements as well at the performance requirements and completed the terminal real application successful. Result of the concrete application of the work results is a solution for the unique marking and automated identification of fishery nets with the objective of a persistent certification of nets, a possibility to run an electronic logbook as well as the automated detection of capture effort. Furthermore a basis was established to realize and to successfully apply highly performing and at the same time stressable RFID-Tags for different rough application environments.