Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật điện tử viễn thông thiết kế và thi công hệ thống quản lý kho bãi bằng công nghệ rfid điều hướng tìm kiếm vị trí sản phẩm cần tìm trong kho

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật điện tử viễn thông thiết kế và thi công hệ thống quản lý kho bãi bằng, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu

• Tác giả: Lưu Phát Huy
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trương Ngọc Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử, Viễn thông
• Đề tài: Thiết kế và thi công hệ thống quản lý kho bãi bằng công nghệ RFID, điều hướng tìm kiếm vị trí sản phẩm cần tìm trong kho
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. GIỚI THIỆU
• 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
• 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.6. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. ĐỊNH NGHĨA VỀ RFID
• 2.2. MỘT SỐ LOẠI RFID
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 3.2. THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
• 4.1. KẾT QUẢ THỰC HIỆN MÔ HÌNH
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Thiết kế hệ thống quản lý kho bãi bằng RFID

Thiết kế hệ thống quản lý kho bãi bằng RFID là một giải pháp hiện đại nhằm tối ưu hóa quy trình quản lý hàng hóa. Hệ thống này sử dụng công nghệ RFID để gắn thẻ lên sản phẩm, giúp theo dõi và định vị chính xác vị trí của hàng hóa trong kho. RFID cho phép quét mã sản phẩm mà không cần tiếp xúc trực tiếp, giảm thiểu thời gian và công sức so với phương pháp truyền thống. Hệ thống còn tích hợp tự động hóa kho bãi, giúp cập nhật dữ liệu liên tục lên website, đảm bảo tính minh bạch và hiệu quả trong quản lý.

1.1. Công nghệ RFID trong quản lý kho

Công nghệ RFID đã cách mạng hóa quy trình quản lý kho bãi. Thẻ RFID được gắn lên sản phẩm, cho phép quét mã từ xa mà không cần tiếp xúc. Điều này giúp giảm thiểu sai sót và tăng tốc độ xử lý. Hệ thống còn tích hợp định vị sản phẩm chính xác, giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm vị trí hàng hóa trong kho. RFID cũng hỗ trợ quản lý hàng hóa hiệu quả hơn, với khả năng cập nhật dữ liệu liên tục lên hệ thống trực tuyến.

1.2. Tự động hóa kho bãi

Tự động hóa kho bãi là một trong những ưu điểm nổi bật của hệ thống quản lý bằng RFID. Khi hàng hóa được nhập hoặc xuất kho, dữ liệu sẽ tự động cập nhật lên website, giúp người quản lý theo dõi tình trạng kho hàng từ xa. Hệ thống kho bãi này còn giảm thiểu thời gian tìm kiếm sản phẩm, tăng hiệu suất làm việc và đảm bảo tính chính xác trong quản lý.

II. Định vị sản phẩm chính xác

Định vị sản phẩm chính xác là một trong những tính năng quan trọng của hệ thống quản lý kho bãi bằng RFID. Hệ thống sử dụng công nghệ định vị kết hợp với RFID để xác định vị trí chính xác của sản phẩm trong kho. Khi có lệnh tìm kiếm, hệ thống sẽ kết hợp dữ liệu từ thẻ RFID và tín hiệu RSSI để đưa ra hướng dẫn cụ thể. Điều này giúp giảm thiểu thời gian tìm kiếm và tăng hiệu quả quản lý.

2.1. Công nghệ định vị kết hợp RFID

Công nghệ định vị kết hợp với RFID cho phép hệ thống xác định vị trí sản phẩm một cách chính xác. Hệ thống sử dụng tín hiệu RSSI để đo khoảng cách từ thiết bị đọc đến sản phẩm, kết hợp với dữ liệu từ thẻ RFID để đưa ra hướng dẫn cụ thể. Định vị sản phẩm chính xác giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm hàng hóa trong kho, giảm thiểu thời gian và công sức.

2.2. Tối ưu hóa quy trình tìm kiếm

Hệ thống quản lý kho bãi bằng RFID không chỉ giúp định vị sản phẩm chính xác mà còn tối ưu hóa quy trình tìm kiếm. Với khả năng cập nhật dữ liệu liên tục, người quản lý có thể theo dõi tình trạng kho hàng từ xa, giảm thiểu thời gian tìm kiếm và tăng hiệu suất làm việc. Quản lý kho thông minh là một trong những lợi ích lớn nhất của hệ thống này.

III. Giải pháp RFID trong quản lý kho

Giải pháp RFID trong quản lý kho bãi mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Hệ thống sử dụng công nghệ RFID để quản lý hàng hóa một cách hiệu quả, giảm thiểu sai sót và tăng tốc độ xử lý. RFID còn hỗ trợ tự động hóa kho bãi, giúp cập nhật dữ liệu liên tục lên hệ thống trực tuyến. Điều này đảm bảo tính minh bạch và hiệu quả trong quản lý kho hàng.

3.1. Lợi ích của giải pháp RFID

Giải pháp RFID mang lại nhiều lợi ích trong quản lý kho bãi. Hệ thống giúp giảm thiểu thời gian và công sức trong quy trình nhập xuất kho, đồng thời tăng tính chính xác trong quản lý hàng hóa. RFID còn hỗ trợ tự động hóa kho bãi, giúp cập nhật dữ liệu liên tục lên hệ thống trực tuyến, đảm bảo tính minh bạch và hiệu quả.

3.2. Ứng dụng thực tế của RFID

RFID đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ quản lý kho bãi đến theo dõi hàng hóa. Hệ thống quản lý kho bãi bằng RFID không chỉ giúp quản lý hàng hóa hiệu quả mà còn tối ưu hóa quy trình tìm kiếm và định vị sản phẩm. Giải pháp RFID là một bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa quản lý kho bãi.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và tự động hóa phát triển, nhu cầu quản lý hàng hóa tại các kho bãi ngày càng tăng cao. Phần lớn quy trình quản trị kho truyền thống hiện nay vẫn phụ thuộc vào phương thức thủ công như ghi chép sổ sách hoặc quét mã vạch (barcode). Các phương thức này bộc lộ nhiều hạn chế: dung lượng lưu trữ thông tin của mã vạch thấp, không thể ghi đè hay cập nhật lại mã nhận dạng (ID) mới, phạm vi đọc ngắn, đòi hỏi sự tiếp xúc gần hoặc tầm nhìn thẳng (line-of-sight), đồng thời gây khó khăn trong việc kiểm soát số lượng và vị trí chính xác của hàng hóa trong không gian lưu trữ rộng lớn.

Nhằm giải quyết các nhược điểm trên, đề tài khóa luận "Thiết kế và thi công hệ thống quản lý kho bãi bằng công nghệ RFID, điều hướng tìm kiếm vị trí sản phẩm cần tìm trong kho" được thực hiện với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:

1. Thiết kế hệ thống quản lý kho tự động: Tự động lưu trữ thông tin hàng hóa khi nhập và xuất kho; hiển thị danh mục sản phẩm qua màn hình tinh thể lỏng (LCD); tích hợp tính năng điều hướng tìm kiếm sản phẩm trong kho; liên tục cập nhật và đồng bộ dữ liệu lên website quản lý để giám sát số lượng hàng hóa từ xa qua Internet.
2. Thiết kế và chế tạo mô hình phần cứng thực tế: Xây dựng thiết bị quét mã sản phẩm cầm tay tích hợp khối xử lý trung tâm, khối đọc RFID UHF, khối hiển thị LCD, khối cảnh báo âm thanh, khối nút bấm điều khiển và hệ thống website quản lý kết nối cơ sở dữ liệu trực tuyến.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Module đọc thẻ RFID tần số siêu cao (UHF) YRM1005, vi điều khiển ESP32, màn hình LCD 20x4 giao tiếp I2C, còi báo Buzzer, nền tảng cơ sở dữ liệu Firebase và ứng dụng web quản trị.
• Phạm vi nghiên cứu: Mô hình hệ thống quét thẻ cầm tay hoạt động ở tần số UHF (thử nghiệm ở dải 920 MHz), ứng dụng chỉ số cường độ tín hiệu nhận (RSSI) để định hướng và ước lượng khoảng cách trong phạm vi từ 2 đến 5 mét.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên các cơ sở lý thuyết về hệ thống nhận dạng tự động (Auto-ID) và kỹ thuật truyền thông không dây:

1. Khung lý thuyết và công nghệ ứng dụng

• Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification): Hệ thống nhận dạng tự động không dây hoạt động dựa trên sự truyền nhận tín hiệu vô tuyến giữa đầu đọc (Reader) và thẻ (Tag). Phân loại theo tần số hoạt động gồm:
  • Tần số thấp (LF - 30 kHz đến 300 kHz): Thường dùng ở tần số 125 kHz hoặc 134 kHz, phạm vi đọc dưới 10 cm, tốc độ truyền chậm nhưng ít bị ảnh hưởng bởi kim loại và chất lỏng.
  • Tần số cao (HF - 3 MHz đến 30 MHz): Chuẩn hoạt động phổ biến là 13.56 MHz với cự ly đọc từ 10 cm đến 1 mét, tuân theo các tiêu chuẩn như ISO 15693, ISO/IEC 14443A/B, ECMA-340, ISO/IEC 18092 (NFC) và JIS X 6319-4 (FeliCa).
  • Tần số siêu cao (UHF - 300 MHz đến 3 GHz): Dải tần chuẩn EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) từ 860 MHz đến 960 MHz (phổ biến 900–915 MHz và 920 MHz), hỗ trợ khoảng cách đọc xa, tốc độ truyền dữ liệu nhanh, khả năng nhận dạng nhiều thẻ cùng lúc.
• Phân loại thẻ: Thẻ chủ động (Active Tag - có nguồn pin riêng) và thẻ thụ động (Passive Tag - hoạt động nhờ cảm ứng điện từ từ ăng-ten của đầu đọc).
• Công nghệ RSSI (Received Signal Strength Indicator): Sử dụng thang đo logarit để xác định công suất tín hiệu vô tuyến nhận được từ thẻ RFID so với mức tham chiếu 1 mW: $$P_{\text{dBm}} = 10 \log_{10}\left(\frac{P}{1\text{ mW}}\right)$$ Do công suất nhận được thường ở mức microwatt hoặc nanowatt, giá trị RSSI có dạng số âm (ví dụ: $-70\text{ dBm}$ đến $-30\text{ dBm}$). Cường độ tín hiệu nhận được được sử dụng để ước lượng khoảng cách tương đối và hỗ trợ định hướng vị trí sản phẩm.
• Kiến trúc quản lý kho 3 lớp: Lớp thu thập dữ liệu (thẻ RFID UHF gắn trên sản phẩm), Lớp truyền dữ liệu (giao tiếp UART, I2C, kết nối WiFi/HTTP), Lớp quản lý hàng hóa (vi điều khiển ESP32, Firebase Realtime Database và Website).

2. Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp phân tích quét mã tần số vô tuyến thích hợp với mã ID thẻ sản phẩm.
• Phương pháp xử lý dữ liệu RSSI từ module YRM1005 để ước lượng cự ly và phát tín hiệu cảnh báo định hướng.
• Phương pháp thiết kế kỹ thuật thực nghiệm: tính toán công suất tiêu thụ, thiết kế sơ đồ nguyên lý, vẽ mạch in PCB và lập trình nhúng trên nền tảng vi điều khiển.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế và thi công theo mô hình thiết bị phần cứng nhúng cầm tay kết hợp dịch vụ web đám mây.

1. Kiến trúc phần cứng và tính toán nguồn điện

Phần cứng bao gồm 6 khối chức năng:

• Khối xử lý trung tâm (ESP32): Điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống, xử lý thuật toán quét mã, tính toán khoảng cách RSSI và gửi dữ liệu lên Firebase qua WiFi bằng giao thức HTTP.
• Khối đọc RFID UHF (Module YRM1005): Hỗ trợ dải tần 840–960 MHz, công suất phát 15–26 dBm, độ nhạy thu $<-70\text{ dBm}$, bộ đệm 200 thẻ chuẩn EPC 96-bit, tốc độ nhận diện đỉnh $>50\text{ thẻ/giây}$, giao tiếp với ESP32 qua UART TTL.
• Khối hiển thị (LCD 20x4): Kết nối qua module chuyển đổi I2C (địa chỉ 0x27) tại chân GPIO21 (SCL) và GPIO22 (SDA) của ESP32.
• Khối âm thanh (Buzzer): Kết nối tại chân GPIO26 (hoặc GPIO19), phát âm phản hồi khi bấm phím, quét thành công và khi phát hiện đúng hướng sản phẩm cần tìm.
• Khối nút nhấn: Gồm 4 nút (Mode, Up, Down, Enter) kết nối lần lượt tại các chân GPIO13, GPIO12, GPIO14, GPIO27.
• Khối nguồn: Sử dụng nguồn điện 5V DC để cấp cho toàn hệ thống.

STT	Tên linh kiện	Số lượng	Điện áp hoạt động (V)	Dòng điện tiêu thụ (mA)
1	Vi điều khiển ESP32	1	5	500
2	Màn hình LCD 20x4 (kèm I2C)	1	5	60
3	Còi báo Buzzer	1	5	8
4	Module RFID UHF YRM1005	1	5	180
Tổng	Toàn bộ hệ thống		5V DC	746 mA

Tập lệnh điều khiển UART tiêu chuẩn gửi đến module YRM1005 được cấu hình trong phần mềm:

• Đọc phiên bản phần cứng: 0xBB 0x00 0x03 0x00 0x01 0x00 0x04 0x7E
• Đọc phiên bản phần mềm: 0xBB 0x00 0x03 0x00 0x01 0x01 0x05 0x7E
• Thiết lập vùng tần số: 0xBB 0x00 0x07 0x00 0x01 0x01 0x09 0x7E
• Đọc thẻ đơn lẻ: 0xBB 0x00 0x22 0x00 0x00 0x22 0x7E
• Đọc thẻ liên tục: 0xBB 0x00 0x27 0x00 0x00 0x27 0x7E

2. Thiết kế phần mềm và lưu đồ giải thuật

Phần mềm hệ thống gồm các khối chức năng chính:

• Chương trình chính: Khởi tạo ngoại vi, thiết lập giao tiếp I2C với LCD, kết nối mạng WiFi theo thông tin SSID/Password cài đặt sẵn. Sau khi kết nối thành công, hệ thống hiển thị màn hình chào mừng trong 2 giây, phát âm báo và chuyển sang Menu chính gồm 3 mục lựa chọn.
• Chương trình con Nhập kho (Menu 1): Cho phép người dùng chọn nhập sản phẩm mới (hệ thống tự động gán tên sản phẩm theo số thứ tự) hoặc nhập thêm số lượng cho sản phẩm có sẵn. Khi nhấn nút quét, mã ID được đọc từ module YRM1005, lưu vào biến hệ thống và hiển thị lên LCD.
• Chương trình con Xuất kho (Menu 2): Khi quét thẻ, ESP32 so sánh mã ID đọc được với cơ sở dữ liệu sản phẩm trong kho. Nếu trùng khớp, mã ID đó sẽ bị xóa khỏi danh sách, số lượng sản phẩm được cập nhật giảm; nếu không tìm thấy, hệ thống hiển thị thông báo không tồn tại.
• Chương trình con Danh sách và Tìm kiếm sản phẩm (Menu 3): Hiển thị danh mục và số lượng tồn kho. Khi kích hoạt chế độ tìm kiếm một mặt hàng cụ thể (timkiem = 1), module YRM1005 chuyển sang chế độ quét liên tục. Khi phát hiện mã thẻ trùng khớp trong phạm vi quét, còi Buzzer phát âm thanh cảnh báo và màn hình hiển thị giá trị khoảng cách ước lượng dựa trên RSSI.
• Hệ thống đồng bộ Web và Firebase: ESP32 xác thực và truyền dữ liệu lên Firebase qua Authtoken. Giao diện Website cập nhật liên tục danh sách, số lượng, ngày giờ nhập/xuất và hỗ trợ xuất báo cáo sang tệp Excel.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Trình bày tổng quan về đề tài quản lý kho bãi bằng RFID và điều hướng vị trí; nêu lý do chọn đề tài dựa trên việc khắc phục nhược điểm của phương pháp thủ công và mã vạch; xác định các mục tiêu thiết kế phần cứng, phần mềm và website; nêu rõ giới hạn nghiên cứu (ảnh hưởng của kim loại/nước đến sóng UHF, hệ thống phụ thuộc WiFi, độ trễ web, chưa đọc nhiều tag cùng lúc trong môi trường thực tế) và bố cục gồm 5 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trình bày lịch sử phát triển của công nghệ Auto-ID và nguyên lý RFID; phân tích chi tiết đặc tính kỹ thuật của các dải tần LF (125–134 kHz), HF (13.56 MHz) và UHF (860–960 MHz); so sánh thẻ thụ động và chủ động; mô tả cấu tạo thẻ RFID và đầu đọc (bộ điều khiển, khối giao diện HF/UHF, chip EM4095); phân tích ưu điểm (tự động hóa, không cần tiếp xúc, cự ly xa) và nhược điểm (chi phí, nhiễu kim loại, đụng độ tín hiệu thẻ/đầu đọc); thuyết minh chi tiết thông số kỹ thuật, cấu trúc chân và tập lệnh giao tiếp của module RFID UHF YRM1005.

Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống

Xây dựng sơ đồ khối toàn hệ thống; thiết kế chi tiết từng khối phần cứng (khối xử lý trung tâm ESP32, khối hiển thị LCD 20x4 giao tiếp I2C, khối module YRM1005, khối âm thanh Buzzer, khối nút nhấn); tính toán dòng điện tiêu thụ toàn mạch ($746\text{ mA}$) để lựa chọn nguồn cấp 5V DC; vẽ sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống và thiết kế mạch in PCB; xây dựng lưu đồ giải thuật cho chương trình chính, giải thuật nhập kho, xuất kho, danh sách/tìm kiếm sản phẩm dựa trên công nghệ RSSI và giải thuật đồng bộ dữ liệu với Firebase/Website.

Chương 4: Kết quả

Trình bày kết quả thực nghiệm của mô hình phần cứng và giao diện web; ghi nhận khả năng nhận dạng thẻ RFID ở tần số 920 MHz với khoảng cách từ 2 đến 5 mét; mô tả cơ chế quét đầu đọc theo phương đứng kết hợp còi báo âm thanh để định hướng vị trí sản phẩm; cung cấp bảng dữ liệu đo khoảng cách từ hệ thống đến sản phẩm; tính toán thời gian vận hành liên tục của pin 3000 mAh; minh họa hình ảnh giao diện LCD, cơ sở dữ liệu Firebase và giao diện web quản lý hàng hóa.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ thiết kế và thi công hệ thống; tổng kết các tính năng đạt được và chỉ ra các tồn tại cần hoàn thiện; đề xuất các hướng phát triển tiếp theo về thuật toán định vị, tối ưu hóa phần mềm và mở rộng khả năng chống nhiễu.

---

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả thực nghiệm

• Hiệu năng nhận dạng và định hướng: Thiết bị phần cứng nhận dạng ổn định thẻ RFID UHF ở tần số 920 MHz trong khoảng cách từ 2 đến 5 mét. Khi quét theo phương đứng, còi buzzer phát âm thanh báo hiệu hướng của sản phẩm và hiển thị khoảng cách ước tính trên LCD.
• Dung lượng lưu trữ: Hệ thống có khả năng lưu trữ và quản lý dữ liệu cho khoảng 68.000 mã thẻ RFID khác nhau.
• Tiêu thụ năng lượng: Dòng tiêu thụ tổng của thiết bị là $746\text{ mA}$ ở điện áp 5V. Với nguồn pin dung lượng 3000 mAh, thời gian hoạt động liên tục trên lý thuyết được tính toán như sau: $$T = \frac{3000\text{ mAh}}{746\text{ mA}} \approx 4{,}02\text{ giờ}$$
• Quản lý dữ liệu trực tuyến: Dữ liệu nhập, xuất và trạng thái tồn kho được cập nhật tự động lên cơ sở dữ liệu Firebase và hiển thị trên website, cho phép xuất dữ liệu ra tệp Excel.

2. Đóng góp của đề tài

• Hiện thực hóa một mô hình thiết bị cầm tay kết hợp công nghệ đọc thẻ RFID UHF tầm xa và ước lượng khoảng cách dựa trên chỉ số RSSI.
• Tích hợp quy trình quản lý kho khép kín (nhập, xuất, tra cứu, định vị sản phẩm và đồng bộ web thời gian thực) trên một hệ thống nhúng có chi phí linh kiện thấp.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế

• Ảnh hưởng môi trường: Sóng vô tuyến UHF (840–960 MHz) nhạy cảm với môi trường xung quanh, dễ bị suy hao hoặc phản xạ bởi kim loại và nước, làm giảm cự ly và độ chính xác khi đọc thẻ.
• Phụ thuộc kết nối mạng: Hệ thống chưa hỗ trợ chế độ lưu trữ ngoại tuyến (offline); nếu mất kết nối WiFi, thiết bị không thể đồng bộ dữ liệu.
• Độ trễ truyền thông: Tốc độ cập nhật dữ liệu từ vi điều khiển lên giao diện website qua Firebase còn có độ trễ nhất định.
• Khả năng đọc đa thẻ: Hệ thống trong thực nghiệm chưa hỗ trợ quét đồng thời nhiều thẻ tag cùng lúc.
• Lưu trữ thời gian thực: Thiết bị phần cứng chưa tích hợp module thời gian thực (RTC) để ghi nhận độc lập mốc ngày giờ nhập/xuất tại chỗ.
• Độ chính xác định vị: Giá trị khoảng cách tính toán từ RSSI mang tính chất tương đối và có sai số do thuật toán chưa tối ưu hóa trước hiện tượng đa đường (multipath).

2. Hướng nghiên cứu tiếp

• Hoàn thiện thuật toán lọc và xử lý tín hiệu RSSI để nâng cao độ chính xác khi ước lượng khoảng cách và định vị vật thể.
• Tích hợp bộ nhớ lưu trữ cục bộ và module RTC để hệ thống có thể hoạt động ở chế độ offline khi mất mạng.
• Tối ưu hóa giao thức truyền nhận nhằm giảm độ trễ khi đồng bộ dữ liệu với web.
• Nâng cấp thuật toán chống va chạm (anti-collision) để đọc đồng thời nhiều thẻ RFID trong thời gian thực.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo chuyên môn đối với các đối tượng:

• Sinh viên và giảng viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, Kỹ thuật Máy tính, Tự động hóa và IoT: Tham khảo quy trình thiết kế phần cứng nhúng, tính toán công suất nguồn và layout mạch in PCB kết hợp vi điều khiển ESP32.
• Kỹ sư phát triển hệ thống Logistics và Quản lý kho thông minh: Tham khảo phương pháp giao tiếp UART với module RFID UHF YRM1005 thông qua tập lệnh Hex chuẩn, cũng như mô hình kết nối cơ sở dữ liệu Firebase để quản lý hàng hóa từ xa.
• Nội dung tham khảo trọng tâm: Bảng thông số kỹ thuật module YRM1005, lưu đồ giải thuật chương trình nhập/xuất/tìm kiếm sản phẩm và phương pháp ứng dụng RSSI để xác định khoảng cách không dây.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Thiết bị phần cứng sử dụng vi điều khiển và module RFID nào, hoạt động ở dải tần số bao nhiêu?
Hệ thống sử dụng vi điều khiển ESP32 làm bộ xử lý trung tâm và module UHF RFID YRM1005 để đọc thẻ. Module này hỗ trợ dải tần 840–960 MHz (chuẩn EPCglobal Class 1 Gen 2 / ISO 18000-6C) và được cấu hình thử nghiệm ở tần số 920 MHz.

2. Tính năng điều hướng và tìm kiếm vị trí sản phẩm trong kho hoạt động theo nguyên lý nào?
Khi chọn chức năng tìm kiếm sản phẩm trên menu, hệ thống gửi lệnh quét liên tục đến module YRM1005. Người dùng quét đầu đọc theo phương đứng trong không gian; khi phát hiện đúng mã ID cần tìm, còi Buzzer sẽ phát âm thanh cảnh báo hướng của sản phẩm và màn hình LCD hiển thị khoảng cách tương đối được tính toán từ chỉ số cường độ tín hiệu nhận (RSSI) đo bằng đơn vị dBm.

3. Mức tiêu thụ điện năng của các linh kiện và thời gian hoạt động của pin được tính toán ra sao?
Toàn bộ hệ thống tiêu thụ tổng dòng điện $746\text{ mA}$ ở điện áp 5V DC (gồm ESP32: $500\text{ mA}$, LCD: $60\text{ mA}$, Buzzer: $8\text{ mA}$, YRM1005: $180\text{ mA}$). Với nguồn cấp có dung lượng 3000 mAh, thời gian hoạt động liên tục của thiết bị đạt xấp xỉ $4{,}02\text{ giờ}$.

4. Giao diện LCD và hệ thống nút bấm của thiết bị hỗ trợ những menu chức năng nào?
Thiết bị sử dụng màn hình LCD 20x4 I2C và 4 nút bấm (Mode, Up, Down, Enter). Màn hình cung cấp các menu: Menu 1 (Quét mã nhập kho - tạo sản phẩm mới hoặc thêm số lượng), Menu 2 (Quét mã xuất kho - xóa hoặc trừ số lượng), Menu 3 (Xem danh sách sản phẩm trong kho và kích hoạt tính năng tìm kiếm sản phẩm).

5. Dữ liệu quản lý kho được lưu trữ và xử lý như thế nào trên hệ thống website?
Sau khi kết nối WiFi, vi điều khiển ESP32 đồng bộ dữ liệu ID thẻ, tên sản phẩm và số lượng lên cơ sở dữ liệu đám mây Firebase thông qua giao thức HTTP. Người quản lý có thể truy cập giao diện website để theo dõi tình trạng kho hàng theo thời gian thực và trích xuất dữ liệu ra tệp Excel.

---

Kết luận

Đồ án đã thiết kế và thi công hoàn chỉnh mô hình thiết bị cầm tay quản lý kho bãi ứng dụng công nghệ RFID UHF tần số 920 MHz kết hợp chỉ số cường độ tín hiệu RSSI để tìm kiếm sản phẩm. Hệ thống đáp ứng các chức năng nhập kho, xuất kho, cảnh báo âm thanh định hướng trong cự ly 2–5 mét và đồng bộ dữ liệu thời gian thực lên nền tảng Firebase và giao diện web. Mặc dù còn một số hạn chế về độ nhạy môi trường và tính năng hoạt động offline, công trình đã xây dựng thành công giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực tự động hóa quản lý kho bãi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống Chương 4: Kết quả Chương 5: Kết luận và hướng phát triển 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ RFID Thế giới đang dần đổi mình và phát triển mạnh mẽ, trong đó nền công nghiệp hóa và tự động hóa ngày càng được phổ biến ứng dụng rộng rãi. Ngành công nghệ tự động hóa cho nhận dạng (Auto-ID) đang trở nên phổ biến trong các ngành công nghiệp, thương mại và sản xuất. Công nghệ nhận dạng giúp người dùng thu thập thông tin về đối tượng nhận dạng như con người, tài sản và vật nuôi [2]. Mặc dù công nghệ mã vạch (barcode) đã đem lại những thay đổi khá lớn, nhưng công nghệ đó chỉ là bước đầu của công nghệ nhận dạng và còn nhiều hạn chế khi số lượng đối tượng cần cho việc nhận dạng ngày càng tăng [3].

Ưu điểm chính của mã vạch là giá thành thấp, nhưng điểm yếu là khả năng cho việc lưu trữ hạn chế và không thể cập nhật lại ID mới [5]. Các thiết bị lưu trữ dữ liệu điện tử phổ biến được sử dụng trong cuộc sống ngày nay là các loại thẻ tín dụng, thẻ ngân hàng ,thẻ sim dựa trên việc tiếp xúc giữ thẻ với đầu đọc. Tuy nhiên, việc sử dụng loại thẻ này thường gây bất tiện vì phải tiếp xúc gần với đầu đọc. Hệ thống RFID đã ra đời để khắc phục những yếu điểm này [2].

Việc truyền nhận dữ liệu không cần tiếp xúc giữa thiết bị đầu đọc và thẻ RFID sẽ thuận tiện hơn nhiều. Kỹ thuật nhận dạng RFID đã trở nên phổ biến trong các năm thập niên 60 và 70 [9], và bắt đầu được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Kỹ thuật nhận dạng này đang dần được hoàn thiện hơn, từ việc nhận biết đơn giản đến nhận dạng duy nhất. Trong đầu những năm 80, RFID được ứng dụng phổ biến trong kiểm soát xe cộ tại Mỹ và đánh dấu nhận biết gia súc ở Châu Âu.

Hệ thống RFID cũng được sử dụng trong việc nghiên cứu đời sống hoang dã, cho phép theo dõi dấu vết của động vật trong tự nhiên [9]. Hệ thống RFID là một thiết bị nhận dạng các dữ liệu tự động và không dây, cho phép người sử dụng đọc và ghi dữ liệu mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Ở Việt Nam, việc ứng dụng các hệ thống có tích hợp công nghệ RFID ngày càng tăng, mở ra một thị trường phát triển đầy tiềm năng cho các nghiên cứu và ứng dụng sản xuất [5]. 3 Hiện nay, các công nghệ mới luôn hướng đến sự đơn giản, tiện lợi và không dây.

Một thiết bị quan trọng trong xu hướng này là "Bộ nhận dạng tần số bằng sóng vô tuyến" (RFID), mang lại sự tự do và tiện lợi nhờ khả năng tự động hóa cao [10].2 MỘT SỐ LOẠI RFID Trong nhiều lĩnh vực tự động hóa, khác nhau tổ chức mô hình và quản lý, việc sử dụng RFID đang được áp dụng để cung cấp giải pháp tự động nhận dạng dữ liệu một cách hiệu quả và tối ưu hơn [11]. Công nghệ nhận dạng bằng RFID được phân chia theo từng loại tần số mà chúng hoạt động như là: tần số thấp (LF), tần số cao (HF) và tần số cực cao (UHF). Tần số này nó còn phụ thuộc vào độ lớn của sóng radio mà nó sử dụng trong việc giao tiếp của các thành phần của hệ thống [8]. Giới thiệu về RFID tần số thấp (LF RFID): - Tần số của hệ thống RFID LF được bao phủ khoảng từ 30 KHz đến 300 KHz, với các hệ thống phổ biến hoạt động ở 125 KHz, mặc dù cũng có một số hệ thống số ít hoạt động ở 134 KHz [6].