Luận văn ứng dụng công nghệ RFDI cho bãi đỗ xe

CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ BẰNG SÓNG RADIO RFID
1.1. KHÁI QUÁT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA RFID
1.1.1 Khái quát chung về hê thống RFID
Đây công nghệ để định vị đối tượng bằng sóng radio RFID(Radio Frequency
Identification) )[7],[8],[9] đây là một kỹ thuật để nhận dạng một cách tự động dựa
theo khả năng nhận và lưu trữ tín hiệu từ xa sử dụng hệ thống thẻ thông minh
(Smart Card).
Kỹ thuật định vị RFID là một hệ thống không dây nó cho phép thiết bị đọc
dữ liệu được ghi trong một chip nhớ mà không thực hiện tiếp xúc với thiết bị ở
khoảng cách xa, không yêu cầu hai thiết bị phải nhìn thấy nhau. Đây là phương
pháp để truyền và nhận thông tin từ một điểm này đến một điểm khác. Ví dụ về
dạng RFID đơn giản nhất hay được sử dụng là hệ thống RFID bị động nguyên tắc
làm việc như sau: một bộ đọc RFID sẽ truyền tín hiệu vô tuyến qua antenna của nó
tới một con chip mà bộ đọc cần đọc thông tin. Bộ đọc RFID sẽ chờ nhận thông tin
từ chip cần đọc và gửi thông tin đó đến hệ thống sử lý để phân tích các thông tin
nhận được. Các chip cần đọc không cần tiếp xúc với thiết bị đọc, nó hoạt động
bằng phương pháp tận dụng nguồn năng lượng nó nhận được từ tín hiệu đọc của bộ
đọc RFID.
1.1.2. Đặc điểm của hệ thống RFID với các hệ thống nhận dạng định danh
(ID- Identification) khác
Có rất nhiều các hệ thống nhận dạng ID sử dụng các phương thức hoạt động
khác nhau như sử dụng mã vạch, nhận dạng quang học (OCR- Optical Character
Recognition), nhận dạng giọng nói hoặc các thẻ thông minh (Smart Card),…Mỗi
hệ thống có những ưu và nhược điểm riêng và được ứng dụng trong nhưng điều
kiện cụ thể. So với các hệ thống nhận dạng ID khác thì hệ thống RFID có những
ưu điểm và nhược điểm sau)[9],[10],[11]:
Bảng 1.1 So sánh các hệ thống nhận dạng ID
Các thông số

Mã vạch

OCR

Nhận dạng
giọng nói

1

Thẻ thông
minh

RFID


Số lượng dữ
liệu (byte)
Mật độ dữ liệu
Khả năng đọc
Tác động của
môi trường
Tác động của
vỏ bọc
Tác động theo
chiều
và vị trí
Sự thoái hóa
do tiếp xúc
Chi phí đầu tư
Chi phí hoạt
động

Tốc độ đọc
Khoảng cách
đọc

1-100

1-100

-

16-64K

16-64K

Thấp
Tốt

Thấp
Tốt

Cao
Tốt

Rất cao
Tốt

Rất cao
Tốt

Có

Có

Có

Có

Không

Ảnh
hưởng

Ảnh
hưởng

Không ảnh
hưởng

Không ảnh
hưởng

Không ảnh
hưởng

Có

Có

Không

Có

Không

Có

Có

Không

Có

Không

Rất thấp

Trung
bình

Rất cao

Thấp

Trung bình

Thấp

Thấp

Cao

Thấp

Thấp

≈

4 giây

≈

> 5 giây

3 giây

0 – 50 cm Dưới 1cm

0 – 50 cm

≈

4 giây
Tiếp xúc
trực tiếp

≈

0,5 giây
0-60 m

1.1.3. Các thành phần của hệ thống RFID
Các thành phần của hệ thống RFID được mô tả như trên hình 1.1.

Hình 1.1 Cấu trúc của hệ thống RFID
Hệ thống RFID bao gồm các thành phần:
- Thẻ RFID (RFID Tag hoặc Transponder) được ghi vào bằng các bộ ghi với thông
tin thẻ là duy nhất,
- Các RFID Reader (đầu đọc) để truy vấn đển các RFID tag, các RFID Reader
thông qua anten sẽ truyền lệnh đọc và năng lượng tới các RFID tag,

2


- Antenna để khuếch đại sóng điện từ ở dải tần phù hợp và truyền đi,
- Host computer, đây là máy chủ xử lý thông tin chứa hệ thống các phần mềm để
quản lý số liệu nhận được từ RFID tag.
1.1.3.1. Thẻ RFID tag
Thẻ RFID là thiết bị chứa dữ liệu nhận dạng đối tượng của một hệ thống
RFID, nó thường bao gồm một hệ thống anten và một chip điện tử như trên hình
1.2.

Hình 1.2 Cấu trúc của thẻ RFID
- Chip điện tử: Đây là nơi lưu trữ một số thông tin về loại thẻ như read-only
(chỉ đọc), read-write (đọc-ghi được), hay write-once-read-many (chỉ ghi được một
lần).
- Antenna là thành phần qua trọng trên thẻ RFID nó được gắn với vi mạch
và truyền thông tin từ chip điện tử đến RFID Reader [11]. Diện tích antenna càng
lớn thì phạm vi đọc càng được kéo dài[9], [10].
Các thẻ RFID được phân chia thành một số loại dựa trên việc thẻ RFID có
gắn nguồn bên trong hay không, có một số loại như sau:

- Thụ động (Passive),
- Tích cực (Active),
- Bán tích cực (Semi-active)/
a. Thẻ thụ động
Cấu trúc của một thẻ thụ động được mô tả như trên hình 1.3.
3


Hình 1.3 Thẻ RFID kiểu thụ động
Thẻ RFID thụ động bao gồm hệ thống anten và vi mạch được thiết kế trên
một tấm vật liệu đặc biệt[13].
• Vi mạch thông thường gồm có:
- Bộ chỉnh lưu : để chuyển nguồn xoay chiều từ antenna thành nguồn một chiều
đồng thời nó cũng cung cấp nguồn điện đến các thành phần hoạt động khác của vi
mạch.
- Thiết bị tách xung (Clock extractor): Nhiệm vụ của thiết bị này là tách lấy tín
xung điều khiển của RFID Reader nhận được từ anten.
- Bộ điều chế (Modulator): Chức năng của bộ điều chế là trộn tín hiệu trả lời
vào sóng mang và truyền về RFID Reader.
- Bộ xử lý logic (Logic unit): Xử lý các thông tin nhận được từ RFID Reader và
đưa ra các đáp ứng phù hợp.
- Bộ nhớ (Memory): Đây là nơi lưu trữ dữ liệu về thẻ RFID. Bộ nhớ này
thường được chia thành các phân đoạn (block). Một block nhớ của thẻ RFID có thể
chứa nhiều loại dữ liệu mang thông tin khác nhau, ví dụ dữ liệu nhận dạng của đối
tượng được, các bit kiểm soát lỗi.
• Thành phần Antenna [8],[9]
Antenna của thẻ dùng để lấy nguồn năng lượng từ RFID Reader. Antenna này
được nối tới vi mạch. Có thể sử dụng nhiều loại antenna, thông dụng nhất là
antenne UHF, chiều dài của antenna quyết định tới bước sóng hoạt động của thẻ.

4


Antenna được cấu tạo bằng một dây dẫn điện hở một đầu. Chiều dài của một
antenna bằng một nửa bước sóng tần số hoạt động của thẻ RFID.
Chiều dài của antenna của thẻ lớn hơn nhiều so với vi mạch vì vậy kích thước
của nó quyết định tới kích cỡ vật lý của thẻ. Một antenna được thiết kế theo một số
yếu tố sau đây:
- Khoảng cách đọc từ thẻ tới RFID Reader.
- Hướng của thẻ so với RFID Reader.
- Vận tốc đáp ứng.
Những điểm mà kết nối giữa vi mạch và antenna là kết nối yếu nhất trong thẻ.
Nếu như có xuất hiện bất kỳ điểm nối nào hỏng thì coi như thẻ sẽ không làm việc
hoặc có thể làm hiệu suất giảm đáng kể. Hiện nay, antenna được xây dựng bằng
một dây kim loại mỏng tuy nhiên các thẻ RFID trong tương lai sẽ được in lên nhãn
thẻ, hay hộp và các sản phẩm bằng việc sử dụng một loại mực đặc biệt có khả năng
dẫn điện.
Loại thẻ thụ động này thiết kế không có nguồn cung cấp bên trong nên nó
phải sử dụng nguồn năng lượng nhận được từ RFID Reader để cung cấp cho chip
điện tử hoạt động.Thẻ thụ động trên có cấu trúc rất đơn giản và không chứa các
thành phần động chính vì thế thẻ thụ động có tuổi thọ cao và chịu được điều kiện
khắc nghiệt.
Đối với loại thẻ thụ động, khi cần thẻ và RFID Reader truyền thông với nhau
thì bắt buộc RFID Reader phải truyền lệnh truy vấn đến cho thẻ. Chính vì thế bắt
buộc cần phải có RFID Reader để thẻ RFID có thể truyền thông tin của nó tới
RFID Reader.
Thẻ thụ động cho phép đọc ở khoảng cách gần từ 11cm ở trường gần (theo
tiêu chuẩn ISO 14443) hoặc đến 10m ở trường xa (theo ISO 18000-6), và đôi khi
có thể kéo dài đến 183m khi kết hợp với các anten chủ động.Thẻ thụ động có kích
thước nhỏ hơn và giá thành cũng rẻ hơn. Các thẻ thụ động có thể giao tiếp ở các

dải tần số thấp (low), cao (high), rất cao (ultrahigh), hoặc vi sóng(microwave).
b. Thẻ RFID tích cực [13]

5


Thẻ tích cực có chứa một nguồn điện bên trong (một bộ pin, hoặc có thể là
nguồn từ pin mặt trời) và thành phần điện tử để thực hiện những nhiệm vụ đặc thù.
Thẻ RFID tích cực sẽ sử dụng nguồn bên trong để truyền tải dữ liệu với FFID
Reader. Chính vì thế nó không cần sử dụng nguồn năng lượng lấy từ RFID Reader.
Phần điện tử bên trong bao gồm các vi mạch, các cảm biến và cổng vào/ra được
cấp nguồn cho hoạt động bởi chính nguồn điện năng bên trong thẻ như trên hình
1.4 là một dạng của thẻ RFID tích cực.

Hình 1.4 Thẻ RFID tích cực
Đối với loại thẻ tích cực, trong quá trình giao tiếp giữa thẻ và RFID Reader,
thì thẻ RFID luôn truyền trước, rồi sau đó đến RFID Reader. Vì RFID Reader
không cần thiết khi truyền dữ liệu chính vì thế thẻ tích cực có khả năng phát dữ
liệu cho những vùng xung quanh nó ngay cả khi RFID Reader không có.
Thẻ RFID tích cực gồm 4 thành phần như sau:
- Vi mạch: Kích thước và khả năng xử lý của vi mạch thường lớn hơn do có
có nguồn cấp có công suất lớn.
- Antenna: của thẻ RFID tích cực tương tự như thẻ thụ động.
- Nguồn cung cấp bên trong. Tất cả các thẻ RFID tích cực đều có một nguồn
bên trong để cấp phần cho điện tử bên trong và khi truyền dữ liệu. Nếu sử dụng pin
thì thẻ RFID tích cực có tuổi thọ từ 2 - 7 năm. Một trong những yếu tố để quyết
6


định tới thời gian tồn tại của bộ pin đó là tốc độ truyền tải dữ liệu của thẻ tích cực.

Nếu tốc độ truyền càng cao và khoảng cách truyền càng xa thì tuổi thọ của bộ pin
càng thấp do cấp nhiều năng lượng hơn cho quá trình truyền.
- Phần điện tử bên trong cho phép thẻ RFID hoạt động độc lập và cho phép
nó thực hiện những nhiệm vụ như tính toán hay hiển thị hoặc cũng có thể như một
cảm biến, v.v… Thành phần này trong thẻ RFID cũng có thể điều khiển để cho
phép lựa chọn các kết nối tới các cảm biến đặt ở bên ngoài. Vì vậy thẻ RFID tích
cực có thể thực hiện nhiều các nhiệm vụ khác nhau, phụ thuộc vào các loại cảm
biến gắn vào nó.
c. Thẻ RFID bán thụ động [13]
Thẻ RFID bán tích cực cũng có một nguồn bên trong.Nguồn trong cung cấp
năng lượng cho thẻ tích cực hoạt động. Tuy nhiên trong khi quá trình truyền diễn
ra, thẻ RFID bán tích cực lại sử dụng nguồn lấy từ RFID Reader. Thẻ RFID bán
tích cực gọi là loại thẻ có pin hỗ trợ (Battery assisted tag).

Hình 1.5 Thẻ RFID bán thụ động
Trên hình 1.5 mô tải loại thẻ RFID bán thụ động. Đối với loại thẻ bán thụ
động này, khi truyền giữa thẻ RFID và RFID Reader thì RFID Reader luôn luôn
truyền trước rồi đến thẻ. Vì không cần thời gian để tiếp năng lượng cho thẻ RFID
bán tích cực, nên thời gian thẻ thụ động nằm trong phạm vi đọc của RFID Reader
sẽ cần ít hơn. Vì vậy khi đối tượng gắn thẻ đang di chuyển với tốc độ cao, thì dữ
liệu trong thẻ vẫn có thể được đọc hết nếu đang sử dụng loại thẻ RFID bán tích
cực.
7


Thẻ RFID bán tích cực cho phép đọc tốt ngay cả khi bị gắn vào những vật
liệu cản sóng điện từ (RF-Opaque và RF-Absorbent). Phạm vi đọc được của thẻ
RFID bán tích cực có thể đạt đến 30.5m.
1.1.3.2. Bộ đọc thẻ RFID (RFID Reader)
Một bộ RFID Reader điển hình sẽ chứa một mô đun thu và mô đun nhận

sóng điện từ cùng kết nối tới antenna để giao tiếp với thẻ RFID. Ngoài ra RFID
Reader còn được gắn thêm một mô đun truyền thông (RS232, RS485…)[4] để giao
tiếp với máy tính [2] hoặc các thiết bị cần thông tin từ thẻ RFID.
Reader RFID là thiết bị có khả năng đọc và ghi dữ liệu lên các thẻ RFID
tương thích. Quá trình ghi dữ liệu người dùng lên thẻ bằng được gọi là quá trình
tạo thẻ.

8


Một thiết bị RFID Reader có cấu trúc điển hình như trong hình 1.6 dưới đây:

Hình 1.6 Cấu trúc của RFID Reader
Các thành phần của RFID Reader bao gồm:
- Bộ phát (Transmitter): Bộ phát của RFID Reader truyền sóng điện từ đã
được điều chế xung chứa mã lệnh đọc qua antenna đến thẻ RFID nằm trong phạm
vi đọc cho phép.
- Bộ nhận (Receiver): Bộ nhận có nhiệm vụ nhận tín hiệu hồi đáp từ thẻ
RFID, sau đó tách lấy tín hiệu hồi đáp và chuyển tới bộ xử lý.
- Bộ xử lý (Microprocessor): Bộ xử lý thông thường sử dụng một vi điều
khiển nó có nhiệm vụ tạo ra giao thức truyền thông cho RFID Reader để nó có thể

9


truyền thông với thẻ RFID tương thích. Ngoài ra bộ xử lý còn thực hiện giải mã
tín hiệu nhận được và kiểm tra lỗi khi truyền thông.
- Bộ nhớ (Memory): Bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu của RFID Reader như
các tham số để cấu hình RFID Reader và một bản lưu trữ số lần đọc thẻ. Vì vậy
nếu xảy ra việc kết nối giữa RFID Reader và hệ thống điều khiển bị hỏng thì tất cả

dữ liệu mà thẻ RFID đã đọc được sẽ không bị mất.
- Kênh vào/ra (In/Out channel): thông thường các bộ RFID Reader thường
được nối tới các cảm biến, hoặc các thiết bị hiển thị,…Các thiết bị này sẽ yêu cầu
các xử lý tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể chính vì thế nếu các RFID Reader bật
suốt sẽ gây lãng phí năng lượng. Kênh vào/ra cung cấp một phương thức để chế
bật/tắt RFID Reader tùy vào các sự kiện xảy ra bên ngoài. Có một số cảm biến như
: cảm biến ánh sáng hoặc chuyển động để có thể phát lệnh đọc thẻ khi xuất hiện
các đối tượng trong khu vực của cảm biến.
- Mạch truyền thông (Comm. Interface). Đây là thành phần cung cấp các
lệnh đến RFID Reader, nó cho phép RFID Reader tương tác với các đối tượng bên
ngoài qua mạch điều khiển, để truyền và nhận lệnh từ các thành phần bên ngoài.
1.1.4. Cơ chế giao tiếp giữa thẻ RFID và RFID Reader
Tùy thuộc vào từng loại thẻ, việc truyền dữ liệu giữa RFID Reader và thẻ
RFID có thể một trong hai phương pháp sau đây:
- Modulated backscatter.
- Kiểu phát chủ động (transmitter type).
1.1.4.1. Kiểu truyền Modulated backscatter
Việc truyền modulated backscatter [11] áp dụng cho cả thẻ thụ động và bán
tích cực như trong hình 1.7. Trong kiểu truyền thông này, RFID Reader gửi đi liên
tục tín hiệu RF (Radio Frequency) gồm có nguồn xoay chiều cấp cho thẻ RFID và
tín hiệu xung mã hóa lệnh tới thẻ RFID. Nhờ việc có sự kết nối mà antenna của thẻ
sẽ cung cấp nguồn cho vi mạch. Vi mạch cần điện áp khoảng 1.2V từ RFID Reader
để cấp nguồn cho hoạt động đọc. Còn đối với hoạt động ghi thì vi mạch cần nguồn
cao hơn khoảng 2.2V. Khi vi mạch đáp ứng lại RFID Reader nó sẽ tạo ra các sóng

10


mang và điều chế vào đó tín hiệu trả lời và truyền đến antenna. Khi RFID Reader
nhận được tín hiệu đã điều chế gửi từ thẻ RFID, RFID Reader sẽ loại bỏ sóng

mang và thu được dữ liệu từ thẻ.Vì thế trong cách truyền modulated backscatter,
RFID Reader luôn phải “hỏi” trước sau. Thẻ RFID dùng mô hình này không thể
truyền khi mà không có mặt RFID Reader vì nó phụ thuộc vào nguồn năng lượng
từ RFID Reader.

Hình 1.7 Kiểu truyền Modulated backscatter
1.1.4.2. Kiểu phát chủ động
Kiểu truyền này áp dụng cho loại thẻ tích cực, mô tả quá trình họat động như
hình 1.8.
Trong kiểu truyền phát chủ động, thẻ RFID sẽ phát thông điệp ra môi
trường xung quanh với khoảng trong phạm vi hoạt động của thẻ, bất kể RFID
Reader có mặt hay không có ở đó. Vì thế, trong kiểu truyền phát chủ động, thẻ
RFID luôn “hỏi” trước RFID Reader. Khi RFID Reader phát hiện ra thông điệp của
thẻ RFID nếu phù hợp nó sẽ tiến hành kết nối để truyền dữ liệu.

11


Hình 1.8 a) Thẻ phát thông điệp; b) RFID Reader đáp ứng
1.2. Giao thức của thẻ RFID
Có nhiều giao thức để cho RFID Reader và thẻ RFID liên lạc với. Trong
phần này, sẽ nghiên cứu một số giao thức phổ biến cho RFID là: Slotted Aloha và
Adaptive Binary Tree.
1.2.1. Giao thức Slotted Aloha [8], [10], [11]
Đối với giao thức này, các thẻ bắt đầu truyền ID của thẻ ngay khi RFID
Reader truyền năng lượng cho thẻ. Mỗi thẻ RFID gửi đi ID của chính nó và đợi
một khoảng thời gian trước khi truyền lại. RFID Reader sẽ nhận các ID của các
thẻ, mỗi thẻ sẽ truyền trong một khoảng thời gian mà các thẻ khác không truyền.
Ưu điểm của phương thức này là tốc độ nhanh và đơn giản. Nhưng giao thức
này chỉ có ưu điểm khi số lượng thẻ là ít. Có nghĩa là các thẻ khác phải chờ các thẻ

RFID truyền lại cho đến khi truyền hết và phương thức này phụ thuộc khoảng cách
truyền, và không thể thực thi khi số lương thẻ lớn hơn 12. Slotted Aloha đã được
cải tiến bằng cách thêm khái niệm Singulation và bắt buộc yêu cầu các thẻ chỉ
truyền vào thời điểm lúc bắt đầu của một khe thời gian chính vì thế nó đã giảm
đáng kể xung đột khi truyền. Với giao thức cải tiến có thể đọc gần 1.000/giây.
12


Slotted Aloha sẽ sử dụng ba lệnh để chọn thẻ đó là: REQUEST, SELECT và
READ. Lệnh đầu tiên là REQUEST sẽ cung cấp một mốc thời gian cho để cho
toàn bộ thẻ RFID có thể sử dụng. Lệnh REQUEST của Slotted Aloha cũng cho biết
cách thức để đưa thẻ sử dụng vào các khe thwofi gian có sẵn. Mỗi thẻ RFID sẽ
chọn trong những khe thời gian đó. Sau đó các thẻ RFID sẽ truyền ID của nó ở
những khe thời gian đã được chọn. Khi nhận được ID thì RFID Reader sẽ phát mã
lệnh SELECT có chứa giá trị ID đó. Chỉ thẻ RFID nào có ID trùng với ID của nó
mới trả lời. Sau đó RFID Reader sẽ phát mã lệnh READ. Kết thúc quá trình READ
thì RFID Reader sẽ phát lại mã lệnh REQUEST. Nếu có càng ít khe thời gian thì
việc đọc dữ liệu càng nhanh. RFID Reader có thể sẽ tăng tổng số khe thời gian lên
nếu lệnh REQUEST bị xung đột và RFID Reader sẽ tiếp tục lặp lại lệnh
REQUEST cho đến khi không còn bị xung đột nữa. RFID Reader cũng có thể dùng
một mã lệnh BREAK để cho biết các thẻ RFID chờ đợi. Trong một vài trường hợp,
thẻ RFID sẽ rơi vào trạng thái ngủ (SLEEP) sau khi được đọc thành công, việc đó
cho phép các thẻ RFID còn lại có nhiều hơn cơ hội được chọn.
1.2.2. Giao thức Adaptive Binary Tree [8], [10], [11]
Các thẻ RFID loại UHF EPC phiên bản 1.0 sử dụng một cách giao tiếp phức
tạp hơn để chống xung đột gọi là Adaptive Binary Tree. Phương thức này sẽ sử
dụng cách tìm kiếm kiểu nhị phân để có thể tìm một thẻ RFID trong nhiều thẻ
RFID. Không giống như với Slotted Aloha, các thẻ RFID sử dụng giao thức
Adaptive Binary Tree sẽ có thể trả lời RFID Reader ngay tức thì. Cách thức hoạt
đông của phương thức này dựa trên một phương thức dễ dàng là đoán từng số. Khi

ta bắt đầu giao tiếp RFID Reader không có thông tin gì về các thẻ, RFID Reader sẽ
gửi một câu hỏi truy vấn đến tất cả các thẻ “Có thẻ nào có bit đầu là 1 không?”.
Nếu tất cả câu trả lời là “Không” thì dừng đáp ứng, còn lại những thẻ RFID trả lời
là “Có” thì nó sẽ được hỏi lại câu hỏi tương tự nhưng cho bit kế tiếp. Với cách thức
này, các thẻ RFID sẽ tiếp tục bị thu lại hẹp dần cho đến khi mà chỉ còn một thẻ
RFID trả lời. Bằng cách thức này RFID Reader sẽ có thể thu hẹp số lương thẻ về

13


mà không cần hỏi hết toàn bộ ID của các thẻ RFID. Cách thức hỏi của Adaptive
Binary Tree được mô tả như trong hinh 1.9.

Hình 1.9 Sơ đồ Adaptive Binary Tree
CHƯƠNG 2
GIẢI PHÁP QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID
2.1. NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ PHAM VI ỨNG DỤNG KHI SỬ DỤNG CÔNG
NGHỆ RFID
2.1.1. Ưu điểm của RFID
Với ưu điểm quan trọng của việc áp dụng công nghệ RFID đó là không cần
quan sát thấy đối tượng nhưng vẫn có thể định danh (xác định danh tính) được đối
tượng, RFID có độ bền cao và chịu được các hoạt động trong môi trường khắc
nghiệt. Do việc truy cập mà không cần sự tiếp xúc vì thế không bị hư hỏng do tiếp
xúc về mặt cơ học, hệ thống sử dụng RFID có khả năng lưu trữ và phân biệt nhiều
đối tượng hiện diện cùng một lúc…
Sử dụng thẻ RFID sẽ làm giảm chi phí lưu trữ thông tin bởi vì các thẻ RFID
có khả năng lưu trữ một khối lượng thông tin lớn về đối tượng nó được gắn với.

14

Các thông tin về đối tượng đó có thể thay đổi được hoặc cập nhật ngay tại điểm sử
dụng.
Sử dụng hệ thống RFID cho phép cập nhật các thông tin về trạng thái của
đối tượng bởi vì việc chúng được tích hợp các cảm biến. Nhờ đó, các hệ thống
RFID đã và đang ngày càng phát triển trong cuộc sống.
2.1.2. Phạm vi ứng dụng của RFID trên thế giới [10], [11]
2.1.2.1. Ứng dụng của RFID trong phân phối và lưu thông sản phẩm
Trong chuỗi vận chuyển, phân phối và lưu thông hàn hóa, hệ thống
RFID hoàn toàn phù hợp với phương thức đường bộ hoặc đường ray. Các
thẻ RFID cho phép nhận dạng được toàn bộ 12 ký tự định danh (theo chuẩn
công nghiệp) điều này cho phép có thể xác định được từng loại xe/toa xe chở
hàng hay chủ sở hữu hoặc số xe...Các thẻ RFID này sẽ được gắn vào xe chở
hàng, toa hàng; Các ăng-ten thu RFID được lắp đặt ở giữa hoặc lắp đặt ở bên
cạnh đường, các đầu đọc thẻ RFID và các thiết bị dùng để hiển thị sẽ được
lắp thành một vòng chuẩn khoảng 40 đến 100 feet (1feet=0,3048m) bố trí
dọc theo đường vận chuyển cùng một số các thiết bị khác, do vậy hệ thống
có thể giám sát được hàng hóa vận chuyển qua. Hệ thống RFID đặc biệt
thích hợp cho vận chuyển bằng hệ thố ng đường ray. Mục đích vận chuyển
theo đường ray là giúp giảm kích thước và tăng tốc độ vận chuyển từ đó dẫn
đến giảm chi phí đầu tư cho các thiết bị mới. Hệ thống thẻ còn được sử
dụng trong các hệ thống thu phí đường bộ hoặc cho phép kiểm soát hành lý
tại các sân bay. Trên hình 2.1 mô tả một hệ thống giám sát sử dụng hệ thống
nhận dạng không dây RFID.

15


Hình 2.1 Hàng hóa từ khâu sản xuất đến lưu thông
2.1.2.2. Ứng dụng trong công nghiệp của RFID

Trong ngành công nghiệp,hệ thống RFID thích hợp sử dụng cho việc xác
định các sản phẩm sản xuất có số lượng lớn thông qua quá trình lắp ráp một
cách chặt chẽ. Hệ thống sử dụng thẻ RFID rất bền vững trong điều kiện môi
trường và thời tiết khắc nghiệt nên nó thích hợp cho việc định danh cho các
đối tượng chứa, đối tượng lưu giữ sản phẩm trong thời gian dài như
container, xe kéo v.v… Các thẻ RFID cho phép định danh các sản phẩm mà
nó gắn vào (Ví dụ như: số kiệu sản phẩm, số serial, tham số để đọc/ghi hay
quy trình lắp ráp,..). Ngoài ra sử dụng thẻ RFID còn cho phép các thông tin
từ đầu của sản phẩm được nhập bằng tay (hoặc sử dụng các thiết bị đọc mã
vạch) các dữ liệu thẻ cho phép hệ thống có thể điều khiển/kiểm soát các sản

16


phẩm. Trên hình 2.2 là ứng dụng của thẻ RFID trong các khâu lưu trữ và sản
xuất sản phẩm trong nhà máy đông lạnh.

Hình 2.2 Ứng dụng của hệ thống RFID trong công nghiệp
Trên hình 2.2 các sản phẩm được đưa đến từ hệ thống phân phối và được
định danh tại cổng ra vào sau đó được truyển vào kho chứa, các sản phẩm sẽ
được kiểm tra về thời gian lưu trữ và số lượng nhờ hệ thống RFID.
2.1.2.3. RFID trong hình thức kinh doanh bán lẻ
Trong hình thức kinh doanh bán lẻ, hệ thống RFID hoàn toàn có thể thay thế
việc sử dụng mã vạch, vì nó không những có khả năng trong việc xác định
nguồn gốc của sản phẩm mà nó còn cho phép biết chính xác số lượng mặt
hàng còn lại trên quầy và số lượng còn trong kho của các cửa hàng bán lẻ và
gửi thông tin đó đến các nhà cung cấp sản phẩm và các đại lý bán lẻ để điều
phối số lượng sản phẩm. Một số các siêu thị lớn đã áp dụng việc sử dụng các
thẻ RFID mỏng để dán lên các mặt hàng hóa thay cho việc sử dụng mã vạch,
giúp cho việc thanh toán trở lên nhanh chóng và dễ dàng hơn. Nếu như hàng

hóa nào đó chưa được thanh toán tiền, khi đi qua cửa các đầu đọc thẻ
RFID sẽ phát hiện và báo cho nhân viên bảo an để xử lý. Ngoài ra, một lợi

thế khác là các công ty bách hóa tổng hợp không còn phải thực hiện việc
kiểm kho hay không sợ việc giao nhầm sản phẩm và thống kê số lượng đầu
17


vào cũng như đầu ra của sản phẩm đang được kinh doanh toàn bộ tổ hợp cửa
hàng. Hơn nữa khi sử dụng hệ thống thẻ RFID các nhà quản lý của công ty
còn có thể biết được chính xác rằng bên trong túi khách hàng khi vào, ra có
mang những gì. Trên hình 2.3 là hệ thống quản lý bằng thẻ cho một cửa
hàng bán lẻ điển hình.

Hình 2.3 Sử dụng thẻ RFID để quản lý trong hình thức bán lẻ sản phẩm
2.1.2.4. RFID trong hệ thống an ninh
Trong lĩnh vực đảm bảo an ninh, do hệ thống RFID không yêu cầu phải có
tầm nhìn giữa đầu đọc RFID và thẻ RFID, do vậy hệ thống này sẽ khắc phục
cho những hạn chế của các phương pháp nhận dạng khác, ví dụ như phương
pháp sử dụng mã vạch hay chụp ảnh,...Điều này đồng nghĩa với việc là hệ
thống RFID sẽ có thể hoạt động hiệu quả trong các điều kiện môi trường
tương đối khắc nghiệt như những nơi có nhiều bụi bẩn, những nơi có độ ẩm
cao quá mức hay những nơi mà phạm vi quan sát đối tượng bị hạn chế. Một
trong những ưu điểm nổi bật của hệ thống RFID đó là khả năng đọc được
trong điều kiện khắc nghiệt cao với tốc độ đọc nhanh: trong phần lớn các
trường hợp đọc thì thời gian đáp ứng đều dưới 100 mili giây cho một chu
trình đọc. Một ưu điểm khác là khả năng kết nối tới đa thẻ RFID, điều này
18

cho phép quản lý được nhiều nơi riêng rẽ mà chỉ cần sử dụng một hệ thống
thực hiện giám sát chung. Điều này rất thích hợp với các công ty hay các
trung cư nơi có nhiều đối tượng với khoảng cách xa và hoạt động độc lập
với nhau.

Hình 2.4 Quản lý bằng RFID trong thư viện
Trong công tác quản lý và bảo quản tài sản, ví dụ như việc quản lý các cuốn
sách tại thư viện hiện nay đang rất vất vả, bởi vì việc tìm kiếm các cuốn sách
một thủ công sẽ làm lãng phí nhiều thời gian và ngay cả việc quản lý cũng
theo đó mà chưa thực sự hiệu quả. Mô hình quản lý thư viện nhờ RFID sẽ
hạn chế những nhược điểm trên. Trên hình 2.4 là mô hình thư viện điện tử,
nơi mà việc tra cứu, quản lý sách đều tự động nhờ các thẻ RFID. Nhờ vào
công nghệ thẻ RFID, mà mỗi cuốn sách sẽ được liên kết với một thẻ RFID để

lưu toàn bộ thông tin về cuốn sách đó, khi cần tìm tới một cuốn sách, thay vì
việc phải dò tìm và phân loại cho từng cuốn sách, trong trường hợp này thủ
thư chỉ cần dùng một đầu đọc RFID có khả năng đọc được các thẻ RFID từ
khoảng cách xa nó sẽ giúp định vị các cuốn sách cần tìm một cách nhanh

19


chóng và thuận tiện, ngoài ra việc thực hiện thống kê đầu sách vào cuối ngày
ở thư viện sẽ trở lên đơn giản vì số lượng sách thay đổi trong này đều đã
được cập nhật vào hệ thống lưu trữ điện tử. Ngoài hệ thống thư viện, các hạt
giống lưu trữ có giá trị cao hay các động vật để thí nghiệm có liên quan tới
các nghiên cứu trong thời gian lâu dài và tiêu tốn chi phí cao, các loại gen
quý hiếm...hiện nay vấn đề để xác định danh tính duy nhất của đối tượng có
thể được thực hiện thông qua việc ứng dụng công nghệ RFID.
2.1.2.5. Ứng công nghệ RFID trong quản lý nhân sự

Trong quản lý nhân sự và chấm công, khi vào, ra công ty để bắt đầu hay kết
thúc một ngày hoặc ca làm việc, nhân viên chỉ cần đưa thẻ của mình đến gần
máy đọc thẻ (không phải nhét vào), ngay lập tức máy phát ra một tiếng bíp,
dữ liệu vào, ra của nhân viên đó đã được ghi nhận và lưu trữ trên máy chấm
công. Trong trường hợp nếu những nhân viên nghỉ việc, thẻ nhân viên sẽ
được thu hồi và tái sử dụng mà không ảnh hưởng đến chất lượng thẻ. Ưu
điểm nổi bật của thẻ RFID so với thẻ mã vạch (Barcode) hay thẻ mã từ
(Mag.Stripe card) là thẻ RFID không bị trầy xước, mài mòn khi dùng. Sử
dụng thẻ chấm công loại cảm ứng, người phụ trách hệ thống sẽ lấy toàn bộ
dữ liệu từ các máy đọc thẻ về, sau khi cập nhật dữ liệu sẽ có ngay báo cáo
thống kê nhanh để ban giám đốc biết số lượng nhân viên đang có mặt, số
nhân viên nghỉ hoặc biết được trình độ tay nghề từng nhân viên; nhân viên
nào hết hạn hợp đồng lao động; bảo hiểm xã hội, bảo hiểm y tế...
2.1.2.6. Ứng dụng RFID trong y tế và giáo dục
Trong lĩnh vực y tế, giáo dục và vui chơi giải trí, RFID có thể được sử dụng
cho người hoặc đồ vật. Chính vì vậy, trong một số bệnh viện đã đang sử
dụng các vòng đeo tay gắn thẻ RFID cho trẻ sơ sinh và những bệnh nhân cao
tuổi bị mất trí nhớ. Ngoài ra RFID còn được ứng dụng trong việc quản lý hồ
sơ và các loại bệnh án...
2.1.2.7. Ứng dụng RFID trong quản lý cảng biển

20


Trong vài năm gần đây, công nghệ thẻ RFID ứng dung trong việc quản lý
logistics cảng biển đã được sử dụng rất rộng rãi trên toàn thế giới. Ứng dụng công
nghệ RFID vào lĩnh vực quản lý logistics cảng biển, không những chỉ giúp tăng
cường mức độ an ninh cảng và mức độ an ninh thương mại của ngành hàng hải mà
nó còn làm giảm thiểu nhiều các rủi ro trong khi khai thác cảng biển cũng như làm

gia tăng hiệu quả hoạt động của cảng, giúp cảng tiết kiệm được nguồn nhân lực và
thời gian. Việc sử dụng công nghệ RFID vào việc quản lý kho bãi giúp làm giảm
số lượng hàng tồn trong kho xuống còn từ 5 đên 20% và giúp doanh nghiệp sản
xuất nâng cao được năng suất lao động từ 15 đến 40%. Hình 2.5 là ví dụ về ứng
dụng RFID trong quản lý logistic.

Hình 2.5 RFID trong quản lý logistic
Công nghệ thẻ RFID có thể được ứng dụng trong năm lĩnh vực hoạt động
của cảng rất hiệu quả, đó là: thứ nhất là kiểm soát số lượng công nhân ra/vào khu
vực cảng; thứ hai là đảm bảo an ninh và an toàn cho các container; thứ ba là nhận
dạng và xác định được vị trí container; thứ tư là cho phép truy xuất vào các hoạt
động; cuối cùng là giám sát tuân thủ các quy định.
Với việc kiểm soát số lượng công nhân ra/vào cảng: hệ thống RFID sẽ đảm
bảo rằng chỉ những người có nhiệm vụ mới được phép ra vào tránh mất hàng hoặc
lấy nhầm hàng. Các thẻ RFID của nhân viên, sẽ tự động cung cấp các thông số về
21


thời gian và địa điểm của nhân viên đó. Ở một số nơi, các thẻ RFID còn tích hợp
chức năng thanh toán giúp công nhân có thể mua các mặt hàng như đồ ăn trưa, đồ
uống mà không phải sử dụng tiền mặt.
Thẻ RFID có chức năng đảm bảo an ninh cho container, mục đích của nó là
ngăn ngừa đối với các hành vi như đổi tráo hàng hóa hoặc lấy cắp hàng hóa. Với
kẹp chì thường thì các bằng chứng của việc xâm phạm với nhãn niêm phong chỉ
được phát hiện khi sự xâm phạm đã xảy ra rất lâu sẽ không mang lại ý nghĩa nào
ngoài việc chứng minh rằng container đó đã bị xâm phạm. Sử dụng kẹp chì RFID,
sẽ giải quyết được vấn đề đó ngoài ra nó còn cảnh báo được các nhân viên đang
trong khu vực container bị xâm phạm ngay tại thời điểm mà container bị gỡ niêm
phong.
Thẻ RFID giúp kiểm soát các phương tiện vận chuyển: Thệ thống RFID

ghi/đọc được bố trí tại những bị trí như các trạm xăng hay cổng cảng hoặc các địa
điểm vào cảng để quản lý các phương tiện ra/vào cảng, đồng thời nó cũng lưu trữ
toàn bộ các thông tin có liên quan về thời điểm mà xe chạy qua. Ngoài ra, thẻ
RFID còn giúp nhận dạng nhân viên xem có đúng lái xe và xếp đúng đơn vị hàng
của mình hay không...
2.1.3. Ứng dụng công nghệ RFID tại Việt Nam
Ở Việt Nam hiện nay cũng đã bắt đầu phát triển rất nhiều các thiết bị có ứng
dụng công nghệ nhận dạng định danh RFID, đi đầu trong lĩnh vực này có thể kể ra
như: Đại học Bách Khoa Hà Nội, công ty TECHPRO Việt Nam. Các sản phẩm
RFID tầm ngắn đã được sử dụng trong các giải pháp ví dụ như kiểm soát vào/ra,
kiểm soát các thang máy hay chấm công điện tử,...Các sản phẩm RFID hoạt động
tầm xa được sử dụng trong kiểm soát bãi đỗ xe, kiểm soát hàng hóa kho hàng, kho
vận hay quản lý hàng hóa tịa siêu thị,…Một số ứng dụng đang hoạt động có thể kể
đến là:
• Trạm thu phí tại xa lộ Hà Nội : Đang vận hành rất tốt,
• Hệ thống ứng dụng RFID để kiểm soát bãi đỗ xe tại hầm đậu xe của tòa nhà
The Manor Hồ Chí Minh : Đang được triển khai áp dụng,
• Trạm thu phí tại Chơn Thành - Bình Phước: Đang trong gia đoạn lắp đặt,
22


• Hệ thống đỗ xe S-parking tại bệnh viện Thống Nhất- Hồ Chí MInh: hệ thống
S-parking được dựa trên một mô hình bãi giữ xe sử dụng công nghệ RFID
hiện đang rất phổ biến tại Indonesia, Singapore, Hongkong, Malaysia. Ưu
điểm được cho là lớn nhất của bãi đỗ S-parking đó là tính năng an toàn và
rút ngắn thời gian xử lýTừ đầu tháng 1-2009, bệnh viện thống nhất, bệnh
viện nhân dân gia định, và kí túc xá trường đại học bách khoa tp.hcm đã đưa
vào sử dụng hệ thống gửi xe này.
• Ứng dụng RFID trong lĩnh vực nuôi trồng thuỷ hải sản tại Việt Nam. Những
thẻ RFID siêu nhỏ sẽ được gắn vào sản phẩm ở từng giai đoạn nhằm ghi lại

các thông số của quy trình và được phần mềm ghi lại kết quả để làm cơ sở
truy xuất được nguồn gốc hàng hóa tại bất kì nơi nào trong vòng 1 giờ.
2.2. HỆ THỐNG QUẢN LÝ XE TẠI BÃI ĐỖ TRONG THỰC TẾ
2.2.1. Nguyên lý hoạt động
Hệ thống được ứng dụng trong việc kiểm soát số lượng xe ra/vào ở các bãi
đỗ xe, hệ thống có thể kiểm soát được thời gian xe ở trong bãi, số lượng chỗ trống
còn lại. Khi các xe đi vào bãi đỗ sẽ được cấp phát cho một thẻ RFID tại điểm dừng
kiểm tra ở cửa vào, thẻ này đã được đăng ký mã số trong hệ thống quản lý. Khi
quẹt thẻ tại cửa vào camera sẽ chụp lại biển số xe và sử dụng thuật toán phân tích
hình ảnh thành số, sau đó Barie chắn sẽ mở ra và cho phép xe đi vào bãi đỗ. Số thẻ
RFID mà xe nhận được và biển số xe đó sẽ được lưu trữ lại cùng với hình ảnh của
người lái xe do một camera thứ 2 chụp lại để làm cơ sở truy vấn khi cần thiết trong
trường hợp mất thẻ ra vào hoặc gặp sự cố với thẻ.

23


Hình 2.6 Mô hình bãi đỗ xe tự động
Thời gian ,mà xe vào sẽ bắt đầu được tính ngay khi quẹt thẻ và lấy đó làm
cơ sở để tính toán cho thời gian đỗ xe. Trên hình 2.6 mô tả quá trình kiểm tra tại
đầu vào của bãi đỗ.
Khi ra lái xe lấy xe ra sẽ đưa thẻ RFID cho nhân viên tại cửa ra để quẹt thẻ,
phần mềm sẽ kiểm tra tính hợp lệ của thẻ và sẽ tính toán ra thời gian mà xe đã
được gửi trong bãi sau đó phần mềm sẽ tính ra mức phí theo quy định của bãi.
Đồng thời một camera tại đầu ra sẽ chụp lại biển số của xe đó và so sánh nó với
với biển số xe khi vào. Nếu phần mềm phát hiện có sự khác biệt về biển số xe khi
vào và khi ra thì hệ thống sẽ bật thông báo giọng nói hoặc sử dụng âm thanh để
nhân viên có thể biết và thực hiện kiểm tra lại. Hình ảnh do camera thứ hai chụp lái
xe khi vào cũng sẽ được hiển thị lên màn hình để hỗ trợ cho công tác kiểm tra và rà
soát được chính xác.

Đối với xe đã đăng ký gửi trong bãi dài hạn sẽ được cấp một thẻ riêng và sẽ
được đăng ký cùng với số biển số xe tương ứng (có thể áp dụng việc dùng thẻ và
đầu đọc tầm xa khoảng từ 3m-5m để khi xe vào hoặc ra không cần phải dừng xe
giúp quá trình gửi xe được diễn ra nhanh chóng hơn). Khi xe ra/vào thì biển số
cũng được chụp lại và được so sánh với biển số đã đăng ký hoặc thực hiện so sánh
giữa biển số lúc vào và biển số lúc ra. Nếu hệ thống phát hiện ra có sự khác biệt thì
nó sẽ đưa ra các cảnh báo.
24


2.2.2. Ưu điểm của phương pháp quản lý dùng thẻ RFID cho bãi đỗ xe
Sử dụng thẻ RFID trong bãi đỗ xe có những ưu điểm sau:
•

Kiểm soát chính xác các loại phương tiện ra vào. Mỗi phương tiện được
cung cấp một thẻ RFID có mã định danh duy nhất trong hệ thống, kết hợp
với camera ghi lại biển số và lái xe . Mặt khác ngay cả khi lái xe bị mất thẻ
cũng không lo bị mất cắp xe, do trên thẻ không ghi số,

•

Kiểm soát doanh thu chặt chẽ, chống thất thoát. Doanh thu được kiểm soát
tự động nhờ phần mềm quản lý và lưu trong bộ nhỡ giúp kierm soát một
cách chặt chẽ doanh thu,

•

Phần mềm quản lý thân thiện, dễ sử dụng và khai thác,

•

Các báo cáo đầy đủ phục vụ công tác quản lý. Các báo cáo ngày và tháng
được thực hiện tự động bằng phần mềm do vậy giảm bớt được quá trình viết
báo cáo và thống kê doanh thu.

Trên hình 2.7 là hệ thống kiểm soát cho mô hình bãi đỗ xe tự động.

Hình 2.7 Kiểm soát tại cửa ra và cửa vào của bãi đỗ xe
Tại cửa vào, xe đến được phát thẻ và chụp ảnh biển số và lái xe, dữ liệu về
xe được lưu vào máy chủ (server). Tại cửa ra, thẻ gửi xe được quét lại và đối chiếu
với dữ liệu lưu trên máy chủ.
25