Đang tải... (xem toàn văn)
1. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID Thế giới ta trong giai đoạn đổi mới và phát triển mà trong đó nền công nghiệp hóa, tự động hóa ngày càng được ứng dụng nhiều và đặc biệt nền công ngh
ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí MinhPhần 1:Tổng quan về công nghệ RFID1. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID Thế giới ta trong giai đoạn đổi mới và phát triển mà trong đó nền công nghiệp hóa, tự động hóa ngày càng được ứng dụng nhiều và đặc biệt nền công nghệ tự động hóa nhận dạng (Auto-ID) đang trở nên phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp dịch vụ, công nghiệp thương mại và trong nhiều nhà máy sản xuất. Công nghệ nhận dạng tồn tại giúp cho chúng ta có thể nhận được các thông tin về đối tượng nhận dạng : con người, tài sản,vật nuôi, …Công nghệ mã vạch (Barcode) đã mang lại sự thay đổi đáng kể, nhưng nó chỉ mang là bước đầu của một ngành công nghệ và còn có nhiều thiếu sót khi mà số lượng đối tượng cần nhận dạng ngày một tăng lên. Ưu điểm của công nghệ mã vạch là giá thành thấp, khuyết điểm là khả năng lưu trữ thấp, không có khả năng lập trình lại.Các thiết bị mang dữ liệu điện tử phổ biến nhất trong cuộc sống hàng ngày là loại thẻ thông minh dựa trên một môi trường tiếp xúc (ví dụ: thẻ điện thoại, thẻ tín dụng, thẻ ngân hàng …).Tuy nhiên thiết bị tiếp xúc với thẻ thông minh thường không linh hoạt . Hệ thống RFID ( RFID : Radio Frequency Identification) ra đời nhằm khắc phục những nhược điểm trên. Sự truyền dữ liệu không cần phải tiếp xúc giữa thiết bị mang dữ liệu và đầu đọc của nó trong hệ thống RFID sẽ linh hoạt hơn. Kỹ thuật RFID ngày càng được nhiều người biết đến trong những thập niên 60 và 70, bắt đầu xuất hiện nhiều hơn ứng dụng này trong nhiều mặt của cuộc sống. Kỹ thuật này ngày càng được hoàn thiện, từ nhận biết trở thành nhận dạng (from detection to unique identification). RFID tiên tiến vào đầu những năm 80, có những ứng dụng rộng rãi trong việc kiểm soát xe tại Mỹ hay đánh dấu đàn gia súc ở Châu Âu. Hệ thống RFID cũng đựơc ứng trong đời sống hoang dã, các thẻ RFID được gắn vào con vật, nhờ thế mà có thể lần theo dấu vết của chúng trong môi trường thiên nhiên hoang dã.Hệ thống RFID là hệ thống nhận dạng dữ liệu tự động và không dây, cho phép việc đọc và ghi dữ liệu và không cần tiếp xúc trực tiếp với hệ thống. Chúng tỏ ra rất hữu ích trong sản xuất và hoạt động được trong những điều kiện môi trường mà kỹ thuật khác không thể làm được.Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng các hệ thống RFID ngày càng nhiều và mở ra một thị trường đầy tiềm năng cho các nhà nghiên cứu và sản xuất. Tuy nhiên, để đón nhận , vận dụng và phát triển 1 hệ thống mới này, chúng ta cần có sự hiểu biết nhất định về chúng.GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường1 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí MinhNgày nay các công nghệ mới đều hướng đến sự giản đơn, tiện lợi và một cách đặc trưng quan trọng là khả năng không dây (wireless). Một thiết bị chủ yếu trong hướng phát triển này là “Bộ nhận dạng tần số bằng sóng vô tuyến:RFID” (RFID: Radio Frequency Identification) làm cho con người được giải phóng, tự do và thỏa mái hơn về khả năng tự động của nó.2. Phân loại các hệ thống nhận dạng2.1 Hệ thống nhận dạng bằng mã vạch (Barcode system)Mã vạch là một chuỗi mã nhị phân gồm có các vạch và các khoảng trống được sắp xếp song song. Chúng được sắp xếp theo mẫu định trước và tương ứng với dữ liệu cơ sở.Dãy các chữ số tạo nên các mã vạch và các khoảng trống lớn nhỏ khác nhau. Mã vạch được đọc bởi các thiết bị quang học dựa trên phản xạ của tia laze từ các vạch đen và các khoảng trắng. Các mã vạch là tương tự nhau nhưng chúng lại khác nhau về cách sắp xếp và định nghĩa sẵn của người chế tạo.Nội dung mã vạch là các thông tin về sản phẩm được định nghĩa sẵn như: tên nhà sản xuất, nước sản xuất, vị trí để, tiêu chuẩn, thông tin về kích thước sản phẩm, nơi kiểm tra…Hình 1.1: BarcodeGVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường2 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh2.2 Nhận dạng bằng công nghệ sinh trắc họcHệ thống nhận dạng trên thì thuật ngữ sinh trắc học là chỉ chung cho tất cả các thủ tục để nhận dạng con người bằng cách so sánh các đặc điểm đặc trưng nhất của mỗi người. Thông thường như: dấu vân tay, giọng nói, khuôn mặt, hình dáng , võng mạc mắt, thân nhiệt và thậm chí nhịp đập tim Ví dụ nhận dạng dấu vân tay: Dấu vân tay là một dạng nhận dạng phổ biến nhất được sử dụng và áp dụng trong khoa học hình sự để tìm ra tội phạm thông qua dấu vân tay để lại hiện trường.Về mặt công nghiệp thì dấu vân tay cũng được sử dụng nhận dạng con người trong quản lý vào ra. Nguyên lý của hệ thống là dùng các photodiode truyền các tia hồng ngoại tới các ngón tay đặt trên đầu đọc và chúng được hấp thụ bởi hồng cầu trong máu. Vùng bị hấp thụ trở thành vùng tối trong hình ảnh và được chụp lại bằng camera sau đó được quét lên máy tính và truy xuất dữ liệu trong bộ nhớ để tìm được đối tượng cần tìm.2.3 Hệ thống RFID ( Radio Frequency Identification )Tên thông dụng của công nghệ này là RFID (Radio Frequency Identification). Thẻ RFID là những tấm thẻ plastic có gắn các microchip bé chỉ bằng một nửa hạt cát. Chúng bắt được các tín hiệu sóng radio và đáp ứng bằng cách phát ra mã số nhận diện tương ứng. Hầu như tất cả các thẻ RFID không dùng nguồn pin để cung cấp năng lượng hoạt động mà sử dụng năng lượng từ sóng radio kích hoạt để hoạt động.Đây là loại phương tiện để nhận diện người hoặc vật qua việc truyền sóng vô tuyến. Hệ thống thu dữ liệu nhận diện tự động không dây này rất chú trọng đến việc đọc và ghi thông tin mà không cần tiếp xúc và là một lọai công nghệ rất hiệu quả trong môi trường sản xuất cũng như các môi trường không thân thiện khác khi mã vạch không còn phát huy tác dụng được nữa. GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường3 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí MinhHình 1.2 Bảng so sánh đặc điểm 1 số hệ thống nhận dạng3. Hệ thống RFID ( Radio Frequency Identification )3.1 Các thành phẩn cơ bản của hệ thống RFIDMột hệ thống RFID bao gồm các bộ phận : Thẻ RFID (Transponder/Tag ): Đây là bộ phận quan trọng cấu thành lên hệ thống RFID và được sử dụng trong tất cả các hệ thống RFIDGVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường4 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí MinhHình 1.3 các tag Bộ đoc (Reader): Cùng với thẻ thì nó cũng là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống RFIDHình 1.4 Reader Reader Angten : Là thành phần bắt buộc. Một vài reader hiện hành ngày nay cũng đã có sẵn anten Mạch điều khiển (Controller): Là thành phần bắt buộc. Tuy nhiên, hầu hết các reader mới đều có thành phần này gắn liền với chúngGVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường5 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Cảm biến (sensor), cơ cấu truyền động đầu từ (actuator) và bảng tín hiệu điện báo (annunciator): Những thành phần này hỗ trợ nhập và xuất của hệ thống Máy chủ và hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, một hệ thống RFID có thể hoạt động độc lập không có thành phần này. Thực tế, một hệ thống RFID gần như không có ý nghĩa nếu không có thành phần này. Cơ sở hạ tầng truyền thông: là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả hai mạng có dây và không dây và các bộ phận kết nối tuần tự để kết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với nhau để chúng truyền với nhau hiệu quảHình 1.5 : Sơ đồ 2 hệ thống RFIDGVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường6 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh3.2 Tần số hoạt động của hệ thống3.2.1 Tần số hoạt động của RFID Thẻ RFID và đầu đọc giao tiếp với nhau ở cùng một tần số. Do hệ thống RFID truyền nhận với nhau thông qua sóng vô tuyến và khoảng cách cũng như khả năng truyền nhận phụ thuộc rất nhiều vào tần số chính vì vậy mà các hệ thống RFID sử dụng rất nhiều tần số khác nhau. Nhưng theo thực tiễn thì phạm vi tần số thông dụng nhất, đó là:• Tần số thấp ( LF ) ( khoảng 100kHz – 150 kHz )• Tần số cao ( HF ) ( 10 – 15 MHz ) • Siêu cao tần ( UHF ) ( 850 – 950 MHz ). Với những tần số khác nhau thi sẽ thích hợp với những ứng dụng khác nhau.3.2.2 Ứng dụng của hệ thống RFID trong mỗi dải tần số khác nhauCác tần số khác nhau có các đặc tính cũng như sự tương thích khác nhau cho nên nó phù hợp với một số lĩnh vực ứng dụng riêng.Ví dụ: Ở tần số thấp các thẻ sử dụng công suất ít hơn và có khả năng xuyên qua phi kim tốt hơn, nhưng chúng có nhược điểm là phạm vi đọc thẻ ngắn thường dưới 0.5m.Các thẻ làm việc ở tần số cao thì có khả năng đi qua được những vật thể làm bằng kim loại, nhưng phạm vi đọc của chúng cũng chỉ khoảng 1m.Các tấn số cao tần UHF có phạm vi đọc tốt hơn cũng như có thể truyền dữ liệu nhanh và xa hơn so với tần thấp và tần cao ( LF và HF ), nhưng chúng cần có công suất lớn hơn và khả năng xuyên qua kim loại kém. Vì vậy giữa đầu đọc và thẻ phải không có vật cảnGVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường7 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí MinhBăng tần và các ứng dụng tương ứng của RFIDTần số Đặc điểm Giá thành Ứng dụng100-150 kHz Tốc độ đọc chậm Xuyên qua các vật liệu phi kim dễ dàng Khoảng cách đọc từ ngắn đến trung bình Không đắt Điều khiển truy nhập Kiểm kê10-15 mHz Tốc độ đọc trung bình Khoảng cách đọc từ ngắn đến trung bình Không qua đắt Điều khiển truy nhập850-950mHz Khoảng cách đọc lớn Tốc độ đọc nhanh Yêu cầu tầm nhìn thẳng Đắt Hệ thống nhận dạng và điều khiển vào ra của xe cộ. Kiểm kê hàng hóa trước khi vào kho2.4-2.8gHz Khoảng cách đọc lớn Tốc độ đọc nhanh Yêu cầu tầm nhìn thẳng Đắt Hệ thống nhận dạng và điều khiển sự vào ra của xe cộ3.3 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống RFID3.3.1 Ưu điểm Hệ thống RFID có những tiện lơi mang lại như : Không phụ thuộc vào con người các hoạt động đều được tự động Phạm vi hoạt động lớn có thể đến vài chục métGVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường8 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Vật có thể chuyển động nhưng vẫn có thể xác định được vật và đọc/ghi lên thẻ nếu nó mang thẻ RFID Có thể đọc/ghi thẻ không cần tiếp xúc, trong hộp kín(trừ kim loại) Có thẻ chèn thêm hoặc xóa thông tin và ghi thông tin mới lên Có thể sử dụng được ở nhiều vị trí cũng như môi trường Các thẻ được nhận dạng không cần trong tầm nhìn thẳng Có thể sử dụng kết hợp với các hệ thống nhận dạng khác như mã vạch để bù trừ, hoàn thiện lẫn nhau Có thể chống làm giả, chịu được bụi bẩn và sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cao Kết hợp tốt với các phần mềm ở đầu cuối với sự cung cấp đảm bảo thời gian thực Ưu điểm cơ bản của RFID là an toàn, chính xác và độ tin cậy cao. Thẻ RFID có thể được đọc hoặc ghi trong khoảng cách vài feet (1 feet= 0,3048 m) dù trong trạng thái động hay ở bất cứ hướng nào, bất chấp bụi bẩn, xuyên giữa các loại vật liệu như giấy, nhựa, bìa cát tông hay gỗ. Có lẽ điều rất quan trọng là nhiều thẻ RFID có thể được đọc hoặc ghi tự động cùng một lúc, trong khi mã vạch phải dùng đầu đọc đọc từng chiếc một. Thẻ RFID có thể bao gồm chức năng chống trộm như những chiếc thẻ chống trộm điện từ truyền thống và yếu tố an ninh của chúng có thể được trang bị tự động ngay. Và cuối cùng thẻ RFID có thể cùng tồn tại với bất cứ cơ sở hạ tầng an ninh điện từ nào, chúng liên kết được ưu điểm của hệ thống an ninh sẵn có và ưu điểm vượt trội của hệ thống RFID.3.3.2 Nhược điểm của hệ thống RFID Giá cao: Nhược điểm chính của kỹ thuật RFID là giá cao. Trong khi các đầu đọc và bộ cảm ứng được dùng để đọc thông tin,tag là giá cao so với mã vạch(0.6$/tag) Dễ bị ảnh hưởng gây tổn thương ; nếu phủ vật liệu bảo vệ từ 2 đến 3 lớp kim loại thông thường để ngăn chặn tín hiệu radio.GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường9 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Việc thủ tiêu các thẻ phô ra: các thẻ RFID được dán bên trong bao bì và được phô ra dễ thủ tiêu. Điều này có nghĩa là sẽ có nhiều vấn đề khi người sử dụng biết rõ hơn về vai trò của thẻ Đụng độ đầu đọc: Tín hiệu từ một đầu đọc có thể giao tiếp với tín hiệu từ nơi khác mà nơi đó tin tức chồng chéo nhau. Điều này được gọi là đụng độ đầu đọc. Một phương pháp tránh vấn đề là sử dụng một kỹ thuật được gọi là phân chia thời gian đa truy cập (TDTM) Các vấn đề đầu đọc, bộ cảm ứng cổng exit: trong khi các đầu đọc phạm vi ngắn được sử dụng cho việc thanh toán tiền và việc kiểm kê xuất hiện để đọc các thẻ 100 % thời gian, hiệu suất của bộ cảm ứng cổng exit thì khó giải quyết hơn. Chúng luôn luôn không đọc thẻ quá hai lần khoảng cách của các đầu đọc khác. Không có thư viện thực hiện một việc kiểm kê trước và sau để xác định tỉ lệ mất mát khi RFID sử dụng cho việc bảo đảm an toàn. Đụng độ thẻ. Thiếu chuẩnTuy nhiên ta vẫn có thể khắc phục tốt các nhược điểm này3.4 Các ứng dụng của hệ thống RFID Trong công nghiệp:RFID rất thích hợp cho việc xác định sản phẩm có giá trị đơn vị cao thôngqua quá trình lắp ráp chặt chẽ. Hệ thống RFID rất bền vững trong môi trường thời tiết khắc nghiệt nên thích hợp để định danh các vật chứa, lưu giữ sản phẩm lâu dài như container, cần cẩu, xe kéo v.v… Một mặt, các thẻ RFID cho phép xác định sản phẩm mà nó được gắn vào (Ví dụ: part number, serial number, trong hệ thống đọc/ghi, hướng dẫn quy trình lắp ráp xử lý sản phNm). Mặt khác, thông tin đầu vào được nhập bằng tay (hoặc bằng các đầu đọc mã vạch) cho phép hệ thống điều khiển/kiểm soát. Sau đó những thông tin này có thể được truy xuất bởi các đầu đọc RFID. Trong vận chuyển và phân phối và lưu thông:Hệ thống RFID phù hợp nhất với phương thức vận tải đường ray. Các thẻ có thể nhận dạng toàn bộ 12 ký tự theo chuẩn công nghiệp cho phép xác định loại GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường10 [...]... CỦA HỆ THỐNG RFID 1 Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID Một hệ thống RFID không thể thiếu 2 thành phần quan trọng cấu tạo nên là : Thẻ RFID (Transponder ) Đầu đọc (Reader) Hình 2.1 : Transponder và Reader là hai thành phần chính của hệ thống RFID Thẻ RFID là thành phần luôn gắn lên đối tượng cần nhận dạng Nó bao gồm một ăngten kết nối với đầu đọc và một vi mạch điện tử Khi thẻ RFID không nằm... Trong công tác quản lý bảo quản sản phẩm: Việc quản lý sách tại thư viện hiện rất vất vả, việc tìm kiếm sách thủ công làm tốn thời gian và quản lý cũng chưa thực sự hiệu quả Nhờ công nghệ RFID, mỗi cuốn sách được gắn với một thẻ lưu thông tin về cuốn sách, mỗi khi cần tìm một cuốn sách nào đó, thay vì việc dò tìm phân loại từng cuốn sách, thủ thư chỉ việc dùng một đầu đọc có khả năng đọc các thẻ RFID. .. qua các hệ thống khác 2 Thẻ RFID GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 13 ĐAMH1 -RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh 2.1 Giới thiệu tổng quát thẻ RFID Thành phần của thẻ (tag) RFID bao gồm một anten dùng kết nối với đầu đọc và một con chip dùng để lưu trữ dữ liệu.Dữ liệu được đọc ghi thông qua một đầu đọc thẻ (đầu đọc RFID) mà không phụ thuộc vào hướng hay vị trí chỉ cần thẻ RFID nằm trong vùng phủ sóng... ĐAMH1 -RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Phần 3 : HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH SDS (SMART DOOR SYSTEM) DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ RFID 1 Giới thiệu chung về hệ thống cửa thông minh Hệ thống RFID đã đang ngày càng phát triển và đã được đa số các nước trên thế giới ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực: vận chuyển, trong lĩnh vực an ninh, quản lý nhân sự, y tế, giáo dục, quản lý sản phẩm cũng như lưu thông sản phẩm trong công. .. Các hạt giống có giá trị, động vật thí nghiệm liên quan tới các dự án nghiên cứu lâu dài và chi phí cao, thịt và bơ sữa động vật, thú vật hoang dã và giống động vật quý hiếm, các loại gen hiện nay vấn đề xác định tính duy nhất có thể được giải quyết thông qua ứng dụng các sáng kiến của công nghệ RFID Trong quản lý nhân sự và chấm công: Khi vào, ra công ty để bắt đầu hay kết thúc một ngày hoặc ca làm... chuyển đổi sóng điện từ từ thẻ RFID cung cấp sang một dạng mã liên quan để xác định thông tin và xử lý cơ sở dữ liệu trên máy tính do người điều hành quản lý giám sát Các thẻ RFID rất mỏng và có kích cỡ vừa phải tương đương như một thẻ tín dụng bình thường vì nó đơn giản cũng chỉ cần một anten và một diode 2.2 Phân loại thẻ RFID Tùy thuộc vào chức năng và các chuẩn mà thẻ RFID được phân loại thành nhiều... có thể công nghệ thẻ phát triển thì chi phí thẻ giảm xuống 3 Đầu đọc (Reader) Hình 2.4 : Tương tác giữa Application-Reader và Reader-Transponder (mô hình Master-Slave) Các bộ đọc trong tất cả các hệ thống RFID có thể được quy về hai khối chức năng cơ bản: Đơn vị điều khiển Giao diện HF, bao gồm một bộ truyền và một bộ nhận dữ liệu GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 18 ĐAMH1 -RFID ĐHBK... cung cấp cho Transponder và phương thức truyền dữ liệu giữa Transponder và Reader Trong thực tế có 3 hệ thống RFID cơ bản: GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 23 ĐAMH1 -RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Hình 2.15: Các hệ thống RFID khác nhau - Hệ thống 1 bit - Hệ thống song công và bán song công - Hệ thống tuần tự 5.1 Transponder 1 bit Một bit là đại lượng nhỏ nhất của thông tin, nó có 2 trạng thái:... số bệnh viện đang sử dụng vòng đeo tay RFID cho trẻ mới sinh và bệnh nhân cao tuổi mất trí Ngoài ra còn ứng dụng trong việc quản lý hồ sơ bệnh án Học sinh một trường đông học sinh ở Nhật dùng thẻ RFID để báo cho cha mẹ biết mình đã ra tới GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 12 ĐAMH1 -RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Các công viên giải trí ở Mỹ bán ra vé RFID sẽ bật-nháy báo cho khách biết đến... PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 34 ĐAMH1 -RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Bảng thông tin cá nhân Tên trường Kiểu dữ liệu Ghi chú STT AutoNumber HoVaTen Text Họ và tên NgaySinh Date/Time Ngày sinh GioiTinh Yes/No Giới tính MaSoNhanVien Text Mã số nhân viên SoDienThoai Text Số điện thoại ChucVu Text Chức năng công việc CoQuan Text Cơ quan làm việc QueQuan Text Quê quán HoKhauThuongTru Text Hộ khẩu thường . ĐAMH1 -RFID ĐHBK TP.Hồ Chí MinhPhần 1 :Tổng quan về công nghệ RFID1 . Lịch sử phát triển của hệ thống RFID Thế giới ta trong giai đoạn. tìm.2.3 Hệ thống RFID ( Radio Frequency Identification )Tên thông dụng của công nghệ này là RFID (Radio Frequency Identification). Thẻ RFID là những tấm