Đề tài Kỹ thuật xác nhận đối tượng bằng sóng vô tuyến RFID

Lịch sử hình thành và phát triển của RFID - Từ đầu thập niên 50 của thế kỷ XX, một vài công nghệ nhận dạng bằng sóng radio ra đời để xác định máy bay trong WW2 như hệ thống IFF Identif

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

KỸ THUẬT HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

Đề tài: Kỹ thuật xác nhận đối tượng

bằng sóng vô tuyến RFID

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Tuấn

Nhóm: A05_10

Sinh viên thực hiện

Hoàng Minh Nhường 1412770

TP.HCM, Tháng 11-2016

Mục lục

I Giới thiệu về RFID ……… 2

- RFID là gì? ……… 2

- Lịch sử phát triển của RFID ……… 3

- RFID hoạt động như thế nào? ……… 4

II Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID ……… 5

III Ứng dụng của RFID ……… 9

IV Ưu Nhược điểm của hệ thống RFID ……… 13

V Kết luận ……… 14

I Giới thiệu về RFID

1 RFID là gì?

RFID (Radio Frequency Identification) là một công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng

Một hệ thống RFID cấu tạo gồm 2 thành phần chính cơ bản là thiết bị đọc (reader) và một thẻ có gắn chip để phát mã RFID (tag)

- Reader: Thiết bị đọc có gắn với antenna để thu-phát sóng điện từ,

- Tag: Tag là thiết bị phát mã RFID được gắn với vật cần nhận dạng

Mỗi Tag RFID có một mã số nhất định và không trùng lặp nhau trong cùng một hệ thống

Trên thực tế hệ thống RFID còn có các máy tính chứa cơ sở dữ liệu được kết nối với Reader để trả về các thông tin về đối tượng từ mã RFID đọc được

2 Lịch sử hình thành và phát triển của RFID

- Từ đầu thập niên 50 của thế kỷ

XX, một vài công nghệ nhận dạng

bằng sóng radio ra đời để xác định

máy bay trong WW2 như hệ thống

IFF ( Identification Friend or Foe)

của Đức

- Năm 1948, RFID chính thức ra đời

bởi Harry Stockman

- 1950-1960 RFID được tiến hành

các phân tích và nghiên cứu trong

phòng thí nghiệm

- 1960-1970: các nhà khoa học đã

xây dựng được lý thuyết của hệ

thống RFID, thực hiện các hệ thống

chạy thử nghiệm

- 1970-1980 áp dụng RFID vào trong thực tế một cách rộng rãi nhất là hệ thống quản lý hàng hóa và gia súc trong trong các hệ thống sản xuất quy mô công nghiệp

- 1980-2000 xây dựng các tiêu chuẩn

chung , RFID đượng sử dụng chính thức trong các

hệ thống công nghiệp và dịch vụ

ngày càng trở nên tối ưu RFID đã trở thành một phần không thể thiếu của đời sống xã hội

3 Cách thức hoạt động của hệ thống RFID

- Đầu tiên, các thông tin của vật cần nhận dạng sẽ được lưu trong EEPROM của chip RFID tag Thông tin có thể được lưu trữ mà không cần sử dụng năng lượng trong thời gian dài

- Khi cần lấy thông tin Reader sẽ gửi một tín hiệu yêu cầu đến Tag Nếu tag là Passive RFID nó sẽ lấy năng lượng từ tín hiệu mà Reader gửi đến để hoạt động

- Sau khi Tag kiểm tra tín hiệu yêu cầu của Reader là hợp lệ, nó sẽ gửi một tín hiệu phản hồi trở lại Reader chứa thông tin được lưu

- Reader chuyển các thông tin nhận được từ tag đến máy tính chứa cơ sở dữ liệu và gửi thông tin đến người dùng

II Thành phần cơ bản của hệ thống RFID

1 RFID Tag

Tag RFID được cấu tạo từ một chip bán dẫn nhỏ và một anten được tích hợp thu nhỏ trong các hình thức đóng gói với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau

Tag gồm 2 loại chính là Tag tích cực (Active Tag) và Tag thụ động (Passive Tag)

 Active Tag là loại tag có sử dụng nguồn năng lượng riêng như pin, nhờ đó loại tag này có thể phát ra tín hiệu ngay cả khi không có reader Nó có thể xác định các tín hiệu có mức năng lượng nhỏ gửi đến và có thể phát ra tín hiệu ở công suất cao giúp cho việc nhận dạng ở khoảng cách xa dễ dàng hơn tuy nhiên giá thành cao và kích thước lớn

Active tag được dùng trong các hệ thống lớn như hệ thống kiểm soát các container hàng hóa, hệ thống ô tô hay các hệ thống quân sự

Cấu tạo bên trong của một active tag

 Passive Tag là loại tag không có nguồn cấp riêng, nó sử dụng năng lượng từ tín hiệu mà Reader gửi đến để hoạt động và phản hồi thông tin

Cấu tạo bên trong một Passive tag

Passive tag được cấu tạo từ các

+ Bộ chỉnh lưu để cung cấp nguồn năng lượng từ tín hiệu

+ Bộ tách xung(clock extractor) để lấy tín hiệu xung từ tín hiệu RF thu từ anten + Bộ encounter và điều chế dữ liệu để gửi tín hiệu phản hồi

+ Bộ xử lý tuần tự (sequencer) và bộ nhớ( memory) để lưu trữ và tạo xung thông tin phản hồi

 Ngoài ra còn có semi-Active tag là loại tag bán tích cực có nguồn cấp bên trong tuy nhiên quá trình truyền nhận dữ liệu thì lại sử dụng năng lượng từ reader

2 Reader

Reader được cấu tạo cơ bản từ các bộ phận gồm bộ phát (Transmitter), bộ thu

(receiver), vi điều khiển (Microcontroller) Ngoài ra còn có các bộ phận khác như mạch cảm biến, giao tiếp người dùng, truyền thông đến máy chủ (host)

Nhiệm vụ chủ yếu và cơ bản của reader là gửi tín hiệu yêu cầu đến tag và nhận tín hiệu phản hồi Lấy thông tin nhận được đến máy chủ (host) hoặc người dùng

Các bộ phận cơ bản của một Reader RFID

 Tần số hoạt động của hệ thống RFID

Hệ thống RFID có tần số hoạt động ở cả bốn băng tông tần số chính (LF, HF, UHF, viba) Ngày nay hệ thống RFID chủ yếu hoạt động ở UHF để đạt tốc độ, độ chính xác

và khoảng cách cao hơn

III Ứng dụng của RFID

Ngày nay, RFID ứng dụng rất rộng rãi trong các mặt của đời sống, ví dụ như:

 Theo dõi, quản lý sản xuất, đóng gói, lưu trữ và vận chuyển hàng hóa( logistic)

RFID cho phép con người có thể quản lý từng sản phẩm hàng hóa riêng biệt một cách dễ dàng và chính xác nhờ vào các RFID tag được gắn trên từng sản phẩm và các Reader được đặt liên tục trên đường đi của sản phẩm từ khâu sản xuất đến phân phối

 Nhận dạng con người

RFID còn dùng để nhận dạng thông tin và quản lý con người thông qua các thẻ RFID cá nhân như passport, thẻ căn cước, thẻ ra vào khách sạn, thẻ ký túc xá… giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và con người Cuộc sống trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn rất nhiều

 Thay đổi phương thức thanh toán truyền thống

RFID giúp cho việc thanh toán và quản lý tiền bạc trở nên dễ dàng hơn rất nhiều thông qua các loại thẻ thanh toán như ATM, Visa, MasterCard, và các loại ví điện tử khác

 Quản lý thực phẩm

RFID cho phép con người có thể quản lý nguồn thực phẩm một cách chính xác và an toàn thông qua việc gắn các tag từ khâu sản xuất đến khâu phân phối và tiêu dùng Người sử dụng có thể biết được thực phẩm mình đang sử dụng đến từ đâu, được sản xuất như thế nào và hạn sử dụng của sản phẩm

 Chăm sóc sức khỏe

Ngày nay, ở các bệnh viện lớn việc ứng dụng RFID giúp cho việc quản lý, điều trị và chăm sóc sức khỏe cho từng bệnh nhân trở nên rất dễ dàng Khi nhận viện, người bệnh sẽ được gắn một thẻ tag trong đó có chứa các thông tin cá nhân, tình trạng diễn biến của sức khỏe từng ngày giúp cho bác sĩ có thể dễ dàng hơn trong việc chữa trị

 Một vài hướng phát triển của RFID trong tương lai Trong tương lai, công nghệ RFID sẽ tiếp tục phát triển Các tag sẽ ngày càng được thu nhỏ, chứa được nhiều dữ liệu hơn và giá thành giảm xuống và có thể tiến tới thay thế hoàn toàn mã vạch truyền thống Từ đó con người có thể quản lý tất cả mọi thứ một cách dễ dàng và chính xác, an toàn

Trong lĩnh vực sản xuất hàng hóa, tương lai có thể sẽ xây dựng được một hệ thống được quản lý chặt chẽ về chất lượng cũng như

số lượng từ khâu nguyên liệu, sản xuất cho đến khâu phân phối, tiêu thụ Các thông tin về sản phẩm sẽ được gửi đến các cơ sở lưu trữ đám mây và người dùng có thể tiếp cận, tìm hiểu trước khi mua hàng

Trong tương lai không xa, máy mọc có thể thay thế con người trong việc quản lý và vận hành các thiết bị, máy móc như hệ thống IOT đã được triển khai ở nhiều nơi trên thế giới và RFID đóng góp một phần quan trọng trong quá trình này

IV Ưu nhược điểm của hệ thống RFID

So sánh RFID với phương thức nhận dạng bằng mã vạch truyền thống

Yêu cầu tiếp xúc trực tiếp

Khoảng cách đọc Lên đến 100m Chỉ vài cm Tốc độ đọc 10 – 1000 chip một

lần

Một lần một mã

Nhận dạng Mỗi tag có duy nhất

một mã

Có thể có nhiều sản phẩm có chung mã

Bảo quản Dễ dàng vì không

phải tiếp xúc trực tiếp môi trường

Phải tiếp xúc trực tiếp môi trường bên

ngoài

Tuy nhiên, hệ thống RFID cũng có nhiều hạn chế

- Chi phí triển khai cao

- Có thể gặp các vấn đề kỹ thuật dẫn đến chết tag Dữ liệu có thể bị mất

- An ninh : Dữ liệu có thể bị đọc và lấy cắp trái phép

- Có thể có nhiều Tag cùng gửi thông tin cùng lúc dẫn đến không thể lấy được thông tin cần thiết

- Khó trong việc đọc dữ liệu qua môi trường chất lỏng hoặc kim loại

- Các quốc gia khác nhau có các quy định về vùng tần số khác nhau dẫn đến ảnh hưởng đến chức năng của RFID và các hệ thống khác

V Kết luận

- RFID là công nghệ giúp cho cuộc sống con người trở nên dễ dàng, tiện lợi và chính xác hơn

- RFID tăng năng suất và chất lượng sản phẩm từ việc quản lý từng sản phẩm được sản xất ra

- RFID được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội

- RFID có rất nhiều ưu điểm tuy nhiên cũng không ít hạn chế cần được giải quyết bằng các giải pháp công nghệ và quản lý

Tài liệu tham khảo

- https://en.wikipedia.org/wiki/Radio-frequency_identification

- https://youtube.com

- http://www.electronicshub.org/

- https://prezi.com/explore/search/?search=rfid

- https://electrosome.com/rfid-radio-frequency-identification/

- Advantages and Disadvantages of RFID Technology 15th , 2009 Pandey Kundan