đặt vấn đề cần phải có một hệ thống quản lý và kiểm soát vào ra một cách hiện đại và chuyên nghiệp nhằm nâng cao công tác quản lý và hiệu năng hoạt động tại các phòng ban (phòng học, phòng nghiên cứu, văn phòng, phòng làm việc,…).3 Tình hình nghiên cứu đề tài (trong và ngoài nước) RFID ( Radio Frequency Identification ) là kỹ thuật nhận dạng, quản lý đối tượng bằng sóng vô tuyến. Là một phương pháp nhận dạng tự động dựa trên việc lưu trữ dữ liệu từ xa sử dụng thiết bị thẻ RFID và một đầu đọc RFID.Thẻ RFID có kích 10 Đề tài KHCN ĐHBK T-KHMT-2012-81 thước nhỏ và có thể gắn vào sản phẩm, gắn trên người, động vật. Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten cho phép nhận lệnh và đáp ứng lại bằng tần số vô tuyến RF từ một RFID phát đáp. RFID trên thế giới đã ra đời và hình thành từ rất lâu.
Những ứng dụng của RFID đã trở nên rất phổ biến và không thể thiếu ở các nước đã phát triển. Ví dụ: Ở các nước phát triển, RFID đã được tích hợp trong hầu hết các hệ thống quản lý như: quản lý đối tượng, quản lý nhân sự, quản lý hàng hóa bán lẻ trong siêu thị, nghiên cứu động thực vật học, quản lý hàng hóa xuất-nhập trong xí nghiệp hay nhà kho, quản lý xe cộ qua trạm thu phí, làm thẻ hộ chiếu, kiểm kê, chống trộm, tự động chấm công, bố mẹ theo dõi con cái, tự động nhận diện, an ninh khu vực, quản lý thủy hải sản… Ở các quốc gia tiên tiến thì quản lý nhân sự vào ra trong những văn phòng làm việc cũng như trong những phòng thí nghiệm hiện đại giúp cho việc quản lý và hiệu suất làm việc trong các phòng ban tăng lên một cách rõ rệt. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã bắt đầu xuất hiện một số hệ thống quản lý tương tự nhưng với những công nghệ thấp và thiếu an toàn, và những hệ thống đó cũng không đủ linh động và chặt chẽ trong hoạt động. Mặt khác, những sản phẩm từ nước ngoài trên những công nghệ RFID hiện đại thì giá thành khá cao và bởi tính bao đóng của sản phẩm nên hệ thống khó được mở rộng một cách linh hoạt.
Trong nước đã có những đề tài nghiên cứu về RFID nhưng vẫn chưa có những ứng dụng thực sự sử dụng hết được sức mạnh của RFID. Chưa có được hệ thống có thể quản lý được hàng trăm thiết bị để áp dụng trong các hệ thống quản lý nhiều phòng, nhiều cửa khác nhau. Đặc biệt trong môi trường quản lý ở các phòng ban, lớp học trong môi trường giáo dục tại Việt Nam vẫn chưa có hệ thống quản lý nào thực sự hoàn chỉnh dựa trên công nghệ RFID. Điều này dẫn đến trong khâu quản lý các phòng ban và lớp học còn rất nhiều bất cập và tiêu tốn nhiều công sức trong quản lý.
Chính vì thế chúng tôi quyết định nghiên cứu RFID và xây dựng một ứng dụng thiết thực về nó tại Việt Nam: “Hệ thống quản lý kiểm soát ra vào cửa dùng công nghệ thẻ RFID 13.4 Thiết kế ý niệm Từ những yêu cầu được giao, chúng tôi đã xác định hệ thống cần xây dựng sẽ bao gồm các thành phần được mô tả trong Hình 1. Hệ thống bao gồm 1 mạch điều khiển trung tâm giao tiếp với các module: 2 đầu đọc thẻ RFID 11 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Khóa điện tử khóa cửa Chuông cảnh báo Sim điện thoại Web server qua đường truyền internet Hình 1-1 Mô hình thiết kế ý niệm 1.1 Trung tâm điều hành Web Server Trung tâm điều hành Web Server chứa cơ sở dữ liệu, nó chứa đầy đủ tất cả những dữ liệu quản lý của hệ thống: người dùng hệ thống, các tài nguyên (phòng, lớp, khoa), quyền truy cập phòng của mỗi người dùng trong hệ thống ứng với mỗi phòng và với khung thời gian nhất định. Giao tiếp với hệ thống điều khiển tại mỗi phòng thông qua đường truyền Internet (chuẩn HTTP), thống kê lưu trữ lại toàn bộ hoạt động vào ra trên mỗi phòng. Ngoài ra, cập nhật mọi thay đổi về danh sách người sử dụng phòng cho mỗi hệ thống điều khiển tại mỗi phòng.2 Phương pháp xác định vào ra mỗi phòng Để có thể biết được hoạt động vào ra tại mỗi phòng và đánh giá được việc vào ra đó là được phép hay không, nhóm đưa ra một số ý tưởng quản lý như sau:.
Truy cập bằng thẻ RFID: người dùng sẽ sử dụng thẻ RFID tương tác với đầu đọc thẻ (bằng cách quét thẻ trên đầu đọc thẻ), hệ thống điều khiển tại phòng tiếp nhận thông tin thẻ, sẽ kiểm tra thẻ so trùng với cơ sở dữ liệu có 12 Đề tài KHCN ĐHBK T-KHMT-2012-81 sẵn trong bộ nhớ để xác định có quyền được truy cập vào phòng hay không để đưa ra điều khiển đóng hay mở cửa cho phù hợp. Truy cập bằng gọi điện, nhắn tin: Người dùng có thể sử dụng điện thoại di động để gọi điện, nhắn tin vào hệ thống thông qua 1 số điện thoại giao tiếp của hệ thống tại phòng muốn vào tương ứng. Hệ thống sẽ kiểm tra xem người sử dụng điện thoại, nhắn tin với số điện thoại đó có quyền được truy cập phòng hay không.3 Giao tiếp, truyền nhận đồng bộ thông tin Hệ thống giao tiếp đồng bộ dữ liệu, lưu trữ hoạt động của các phòng được thực hiện giữa hệ thống điều khiển phần cứng tại mỗi phòng với hệ thống web server thông qua giao tiếp Internet (cụ thể là chuẩn giao tiếp HTTP). Hệ thống giao tiếp giữa đầu đọc thẻ, module GSM, điều khiển,… với hệ thống điều khiển chính (Main control) được hiện thực dựa trên nền tảng những chuẩn giao tiếp thông dụng như: CAN, SPI, UART, GSM.5 Kết luận Nhóm phát triển sau cùng đã đi đến thiết kế ý niệm được mô tả trong hình vẽ bên dưới.
Hình 1-2 Mô hình hiệ thực hệ thống 13 Chương 2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN RFID 2.1 Khái niệm RFID (Radio Frequency Identification, nhận dạng bằng sóng vô tuyến) là một phương pháp nhận dạng tự động bằng song vô tuyến dựa trên việc lưu trữ dữ liệu từ xa, sử dụng thiết bị thẻ RFID và đầu đọc RFID.Thẻ RFID có kích thước nhỏ và có thể gắn vào sản phẩm, gắn trên người, động vật.Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten cho phép nhận lệnh và đáp ứng lại bằng tần số vô tuyến RF từ một RFID phát đáp.2 Lịch sử phát triển Năm 1945, Leon Theremin phát minh ra một công cụ do thám cho chính phủ Liên Xô cũ bằng cách truyền các sóng vô tuyến phụ với tin tức audio. Thiết bị này là một thiết bị chuyển đổi âm thanh thụ động chứ không phải là một thẻ nhận dạng và được coi là thiết bị đầu tiên sử dụng một bộ xử lý công nghệ RFID. Một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF được phát minh 1939 bởi người Anh và được quân đồng minh sử dụng trong thế chiến thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch. Nhưng trong khoảng thời gian này do chi phí quá cao và kích thước quá lớn của hệ thống nên chúng chỉ được sử dụng trong quân đội.
Năm 1948, Harry Stockman cho ra đời tập tài liệu “Communication by Means of Reflected Power” nghiên cứu về RFID. HỆ THỐNG QUẢN LÝ RA VÀO CỬA DÙNG CÔNG NGHỆ THẺ RFID 13.56MHz Hình 2-2 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960 Cuối thập niên 60 đầu thập niên 70, bắt đầu xuất hiện những công ty giới thiệu những ứng dụng mới cho RFID mà không quá phức tạp và đắt tiền, Ban đầu là những thiết bị giám sát điện tử (Electronic Article Surveillance – EAS) để kiểm soát hàng hóa như quần áo, sách thư viện…. Năm 1973, Mario Cardullo (US) chính thức trở thành người đầu tiên hoàn thiện công nghệ RFID. Hình 2-3 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990 Đến thập niên 90, khi mà tần số UHF được sử dụng và thể hiện được những ưu điểm về khoảng cách và tốc độ truyền dữ liệu thì công nghệ RFID đạt được những thành tựu rực rỡ.
Những năm đầu thế kỉ 21 đã đánh dấu những điểm mốc chuyển biến quan trọng của RFID. Kĩ thuật RFID hiện nay đang được sử dụng trong cả khu vực kinh tế tư nhân và nhà nước, từ việc theo dõi sách trong thư viện đến việc xác nhận một chiếc chìa khóa. 16 Đề tài KHCN ĐHBK T-KHMT-2012-81 Hình 2-4 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009 2.3 Các thành phần của hệ thống thẻ RFID Một hệ thống RFID có thể gồm một số thành phần: thẻ, bộ đọc thẻ, database, máy chủ, middleware và phần mềm ứng dụng.Với những ứng dụng phức tạp đòi hỏi thêm mạch điện điều khiển trung tâm, bộ mã hóa cấp phát thẻ. Mục đích của một hệ thống RFID là cho phép dữ liệu được truyền bởi một thiết bị di động đến một bộ đọc RFID và bộ đọc xử lý thông tin theo yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể.
Dữ liệu truyền từ thẻ có thể chứa thông tin nhận dạng hoặc thông tin định vị hoặc những chi tiết về sản phẩm được đánh thẻ như giá, màu, ngày mua,.1 Thẻ (Tag) Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói. Một vài thẻ giống như những nhãn giấy và được ứng dụng để dán lên trên sản phẩm. Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gắn thẻ đó. Hình 2-5 Cấu tạo thẻ (Tag) 17 HỆ THỐNG QUẢN LÝ RA VÀO CỬA DÙNG CÔNG NGHỆ THẺ RFID 13.56MHz RFID có thể lưu giữ một lượng lớn dữ liệu về đối tượng đang theo dõi như thông số kỹ thuật, hướng dẫn cấu hình, thời gian xuất xưởng, màu sắc, giá cả… Dung lượng thẻ phụ thuộc vào nhà cung cấp và loại ứng dụng, thông thường không lớn hơn 2Kb đủ để lưu trữ dữ liệu về đối tượng.
Thẻ RFID có thể xảy ra nhiễu, xung đột nếu có nhiều bộ phát đáp phản xạ tín hiệu tại một thời điểm.2 Đầu đọc (Reader) Một Reader điển hình chứa một module tần số vô tuyến (anten phát và thu) là một đơn vị điều khiển và là phần tử kết nối đến bộ phát đáp. Ngoài ra các Reader còn được gắn với một giao diện bổ sung (RS232, RS485…) để chúng có thể chuyển tiếp dữ liệu đọc được đến một hệ thống khác (PC, hệ thống điều khiển…).Reader có thể phát hiện được các thẻ ngay cả khi không nhìn thấy (tùy thuộc vào tần số radio). Reader có thể xử lý nhiều iteam cùng lúc làm cho thời gian xử lý đọc tăng lên.
