Rozwój systemów pomiaru czasu na zawodach

Rozwój systemów pomiaru czasu na zawodach biegowych
Żeby zrozumieć stan w jakim znajdują się obecnie systemy pomiaru czasu i
przewidzieć ich dalszy rozwój trzeba kilka słów poświęcić historii systemów pomiaru
czasu. Bezpośrednio po okresie, kiedy jedynym urządzeniem pomiarowym czasu był stoper,
pojawiły się pierwsze chronometry sprzężone z fotokomórką. Przecięcie przez zawodnika
promienia świetlnego pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem powodowało zarejestrowanie
czasu, wydrukowanie go na małej drukarce, a w nowszych wersjach przesłanie zmierzonego
czasu kablem do komputera. Zarejestrowany czas trzeba było nadal ręcznie powiązać z
numerem startowym zawodnika, co przy coraz liczniej startujących zawodnikach stanowiło
problem i było źródłem pomyłek.
Warto w tym miejscu wspomnieć o rozwiązaniu pośrednim, które było bardzo
popularne w Polsce i stosowane jest nadal, czyli o wykorzystaniu czytników kodów
kreskowych do identyfikacji zawodników na mecie. Numer startowy z nadrukowanym
kodem kreskowym czytany „pistoletem” na mecie, kojarzony był półautomatycznie z kolejno
rejestrowanymi fotokomórką (lub ręcznym przyciskiem) czasami. Przy bardzo starannym
użytkowaniu tej techniki i dużej wprawie osiągano bardzo zadawalające rezultaty, jednak
bywały one obarczone błędami zamiany kolejności odczytanych skanerem na mecie osób lub
przesunięciem w przyporządkowaniu czasów i numerów.
Pod koniec lat 90-tych pojawiły się pierwsze systemy oparte na technologii
radiowej i chipach. Najbardziej znane firmy ChampionChip, WinningTime i DAG
zaproponowały podobne rozwiązania. Chipy pasywne mniejszy od pudełka zapałek
pracowały w zakresie niskich częstotliwości, doskonale przenikały przez ciało ludzkie i różne
materiały jednak nie miały dużego zasięgu, dużej wydajności ani dużej szybkości. Chipy
mocowane były do sznurówek, co pewnej rzeszy zwłaszcza początkujących biegaczy
nastręczało trudności. Wysoki koszt chipów wymagał zbierania ich na mecie, co utrudniało
organizację wielkich imprez. Chipy pasywne Championchip były najpopularniejszym
systemem pomiaru czasu na Świecie i tak mocno zakorzeniły się w świecie biegaczy, że wiele
firm mierzących czas używa ich nadal.
W tym miejscu należy się kilka słów wyjaśnień trudnej kwestii technicznej
mianowicie co to znaczy pasywny chip RFID. Chip to w skrócie mówiąc szalenie małych
rozmiarów radio i antena. Kiedy chip znajdzie się w okolicy maty pomiarowej odbiera fale
radiowe wysyłane przez matę, a ponieważ fala radiowa jest bardzo małą, ale wciąż porcją
energii, chip odbierając fale z maty odbiera energię i ładuje swoje malutkie akumulatory.
Kiedy już się naładuje wysyła do maty swój numer (jako kolejna fala radiowa). Mata po
odebraniu sygnału od chipa zapamiętuje czas i numer wysłany w tym sygnale i przekazuje go
kablem do komputera. Cały proces ładowania się chipa przy macie i wysyłania swojego
sygnału trwa bardzo krótko (ułamki sekund). Dlatego chipy nazywamy pasywnymi bo nie
mają swojej baterii, żadnego własnego źródła zasilania. Po prostu obijają falę wysyłaną przez
matę, dodając do niej swoją wiadomość – numer startowy. Czasami chip pasywny nie zdąży
się naładować, czasami jego wysłany sygnał zostanie zakłócony sygnałem innego chipa i
dlatego systemy chipów pasywnych nie są całkowicie niezawodne. Ich skuteczność szacuje
się na 99,5 – 99.9 %. Oznacza to, że na 1000 zawodników kilka chipów może nie zostać
oczytanych pomimo, że są sprawne i zawodnicy zamocowali je prawidłowo i jest to normalne
ograniczenie systemu i nic na to nie poradzimy.
Wraz z miniaturyzacją układów scalonych i spadkiem cen baterii i akumulatorków
pojawiły się nowe możliwości. Pokazały się na rynku systemy pomiaru czasu z chipami
aktywnymi: AMB, Jchip, WTA Winning Time, Tag Heuer. W przeciwieństwie do chipów
pasywnych, te posiadają własną bateryjkę dzięki czemu po wykryciu sygnału radiowego,
oznaczającego że znalazły się w pobliżu maty pomiarowej, natychmiast wysyłają bardzo silny
i czasami powtarzany wielokrotnie swój własny sygnał radiowy zasilany baterią do maty.
Chipy aktywne możemy traktować jako całkowicie niezawodne. Jeżeli chip jest sprawny,
prawidłowo zamocowany to nie ma możliwości aby nie został zarejestrowany. Dodatkową
cechą jest zmiana częstotliwości nadawania na wyższą co umożliwia stosowanie chipów
aktywnych do wysokich prędkości zawodników oraz przy bardzo dużych gęstościach. Chipy
aktywne mają jedyną wadę – wysoką cenę. Podczas gdy cena chipa pasywnego wahała się
między 1 a 2 Euro to cena chipa pasywnego waha się między 13 a 70 Euro za sztukę.
W roku 2005 rozpoczęła się ekspansja rozwoju technologii RFID w logistyce i
transporcie. Opracowano specyfikację technologii (wprowadzono ramy standardowe dla
wszystkich producentów) i rozpoczęła się masowa produkcja chipów RFID pierwszej
generacji. Podjęto próby zastosowania tej technologii do pomiaru czasu w zawodach.
Powstało kilka prototypów systemów jednak ich rezultaty nie były całkowicie zadawalające.
Chipy pierwszej generacji źle funkcjonowały w pobliżu ciała ludzkiego i materiału o dużej
gęstości. Prawdziwy przełom nastąpił dopiero w roku 2009 kiedy firma Chronotrack
zaproponowała system pomiaru czasu oparty o chipy pasywne RFID dopracowanej już,
drugiej generacji i po wielu zabiegach marketingowych zastosowała go w najbardziej
prestiżowym na świecie maratonie biegowym w Nowym Yorku. Chipy pasywne 2 generacji
RFID zakładane jako papierowa pętla na sznurowadle przy niskim koszcie samego chipa – u
producenta wahającym się w granicach 10-ciu centów stał się już całkowicie jednorazowym
rozwiązaniem, rewelacyjnie usprawniającym organizacje dużych imprez biegowych. Ostatni
rok to pokonywanie kolejnej bariera postawionej przed chipami RFID – próba zastosowania
ich w numerach startowych. Pół roku testów, badań i wreszcie jest rozwiązanie. Firmy
MyLaps, Chronotrack, RFID Timing, Jaguar i inne zaproponowały użycie chipów drugiej
generacji przyklejanych do numeru startowego wraz z matami. Cechy najnowszych systemów
to:
-niska cena chipa (od 10 centów)
-łatwa dystrybucja z numerami startowymi i możliwość jednorazowego użycia
chipów,
-duża pojemność systemu, duża przepustowość (wysoka częstotliwość 900 MHz)
-niska wrażliwość na zakłócenia,
Podejścia marketingowe różnych firm są różne, jednak trzeba pamiętać, że wszystkie
systemy RFID 2 generacji są zbudowane na podobnych lub tych samych komponentach,
spełniających normy jednej międzynarodowej specyfikacji technicznej przez co ich działanie
jest niemalże jednakowe. Nie ma róży bez kolców – są to nadal chipy pasywne i zasada
skuteczności w granicach 99.7% obowiązuje nadal, jednak niska cena masowo
produkowanych chipów popycha producentów do wytężonych prac związanych z coraz
szerszym zaprzęgnięciem RFID do zawodów sportowych.
Jaka będzie przyszłość? Z relacji ekspertów wynika, że chip w przyszłości nie będzie
już tylko identyfikował zawodnika i jego czas, ale będzie musiał podać jego lokalizację w
terenie, monitorować kondycję zawodnika, zapewnić z nim łączność na bieżąco.
Niewątpliwie przyszłość należy do rozwiązań aktywnych. Jednak rok 2011 będzie rokiem
masowego użycia tanich pasywnych chipów RFID przy sznurówkach oraz coraz częstsze ich
stosowanie w numerach startowych. Kilkukrotnie niższa cena chipa pozwoli nieco obniżyć
koszt pomiaru czasu, spełniając oczekiwania organizatorów zawodów w trudnych czasach
kryzysu finansowego i po części osiągnąć lepsze zyski firmom pomiarowym, które będą
mogły cześć zysków przeznaczyć na rozwój kolejnych technologii pomiaru czasu.
Marek Zieliński