Phương pháp luận và nghiên cứu khoa học_Xây dựng hệ thống quản lý tài sản trường học bằng công nghệ rfid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

BÀI TIỂU LUẬN
Mơn: Phương pháp luận NCKH

ĐỀ TÀI: Xây dựng hệ thống quản lý tài sản trường học
bằng cơng nghệ RFID

Giảng viên hướng dẫn : Đặng Hồi Bắc


I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Hiện nay cơng tác kiểm sốt quản lý tài sản, con người ở các trường học vẫn còn nhiều
bất cập, thủ tục rườm rà mất nhiều thời gian gây phiền phức rác rối cho người quản lý
thậm chí là đối với cả học sinh sinh viên trong trường.Trong khi đó các ứng dụng khoa
học cơng nghệ hiện đại ngày một phát triển mạnh mẽ nhanh chóng va được áp dụng vào
nhiều lĩnh vực như hiện nay thì 1 giải pháp để khắc phục việc quản lý tài sản là điều tất
yếu. Công nghệ RFID đang trở thành một công nghệ được nhiều Trường học, thư viện
trên thế giới cũng như ở Việt Nam sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và quản lý
tài sản an tồn. Đây là cơng nghệ mới tiên tiến hơn so với công nghệ mã vạch đang
được sử dụng hiện nay.Các ứng dụng phổ biến của RFID trong trường học như: Quản
lý tài sản, quản lý ra vào-điểm danh học sinh sinh viên, quản lý thư viện,…
II. MỤC ĐÍCH: Xây dựng hệ thống quản lý tài sản trong trường học
III.NỘI DUNG:
1.Sơ lược về RFID:
RFID (Radio Frequency Identification, nhận dạng 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 thể thay thế cho các mã vạch trên các sản phẩm có bán tại các siêu thị
bán lẻ. Thay vì phải đưa thiết bị vào sát mã vạch để quét, RFID cho phép thơng tin có

thể được truyền qua những khoảng cách nhỏ mà không cần một tiếp xúc vật lý nào cả.
Thẻ RFID được đưa vào sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: Quản lý nhân sự, quản
lý hàng hóa vào/ra siêu thị, nhà kho, ... theo dõi động vật, quản lý xe cộ qua trạm thu
phí, làm thẻ hộ chiếu …

1


a. Lịch sử phát triển.
Thế giới ta trong giai đoạn đổi mới và phát triển mà trong đó nền cơng nghiệp
hóa,tự động hóa ngày càng được ứng dụng nhiều và đặc biệt nền cơng nghệ tự động
hóanhận 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. Cơng 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 manglà
bước đầu của một ngành cơng nghệ và cịn có nhiều thiếu sót khi mà số lượng
đốitượng 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, khơng 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 mơi 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
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
đầu đọc của nó trong hệ thống RFID sẽ linh hoạt hơn.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.
b. Thành phần hệ thống :
Một hệ thống RFID toàn diện gồm những thiết bị sau:
1/Thẻ RFID (RFID Tag, còn được gọi là transponder): là một thẻ gắn chíp + Anten
có 02 loại: RFID passive tag và active tag:
2


o Passive tags: Khơng cần nguồn ngồi và nhận nằng lượng từ thiết bị đọc.
Khoảng cách đọc ngắn.
o Active tags: Được nuôi bằng PIN, sử dụng với khoảng cách đọc lớn
2/ Reader hoặc sensor (cái cảm biến): để đọc thông tin từ các thẻ, có thể đặt cố định
hoặc lưu động.
3/ Antenna: là thiết bị liên kết giữa thẻ và thiết bị đọc.
Thiết bị đọc phát xạ tín hiệu sóng để kích họat và truyền nhận với thẻ.
4/Server: nhu nhận, xử lý dữ liệu, phục vụ giám sát, thống kê, điều khiển,..

Điểm nổi bật của RFID là công nghệ không sử dụng tia sáng như mã vạch, không
tiếp xúc trực tiếp. Một vài loại thẻ có thể được đọc xuyên qua các môi trường, vật liệu

như Bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn, và các điều kiện môi trường thách thức
khác mà mã vạch và các công nghệ khác khơng thể phát huy hiệu quả.
Thẻ RFID có thể đọc trong khoảng thời gian < 10ms. Và sẽ cịn có hiệu quả trong
các ứng dụng thực tiễn phát sinh trong đời sống.
RFID có phải là mới ?
Cơng nghệ RFID được bắt đầu đề cập tới từ khi lâu từ những năm thế chiến II khi
Khơng qn hồng gia Anh - British Royal Air Force (RAF) sử dụng để nhận dạng
phân biệt máy bay của RAF và máy bay Đức. Ngày nay nó được ứng dụng trong cuộc
sống vì tính cạnh tranh với các khía cạnh hấp dẫn của RFID.

3


Các khoảng cách đọc chuẩn của thiết bị RFID?
Khoảng cách đọc phụ thuộc vào một số thông số và điều kiện cụ thể, tùy thuộc vào
thẻ là Active hay Passive Tag. Phần lớn thẻ RFID Passive có khoảng cách đọc < 3
feet, tùy thuộc vào giải tần số của đầu đọc.
Hệ thống RFID sử dụng dải tần UHF sẽ có khoảng cách đọc lớn hơn.thậm chí có
những hệ thống khoảng cách đọc có thể lên tới 300 feet ( 100 m ) phụ thuộc vào từng
ứng dụng cụ thể.
Dải tần hoạt động của hệ thống RFID ?
Khi phải lựa chọn một hệ thống RFID, yêu cầu đầu tiên là chọn dải tần hoạt động
của hệ thống.
Tần số thấp - Low frequency 125 KHz: Dải đọc ngắn tốc độ đọc thấp
Dải tần cao - High frequency 13.56 MHz: Khoảng cách đọc ngắn tốc độ đọc trung
bình
Phần lớn thẻ Passive sử dụng dải này.
Dải tần cao hơn - High frequency: Dải đọc từ ngắn đến trung bình, tốc độ đọc trung
bình đến cao.
Phần lớn thẻ Active sử dụng tần số này.

Dải siêu cao tần - UHF frequency 868-928 MHz: Dải đọc rộng Tốc độ đọc cao
Phần lớn dùng thẻ Active và một số thẻ Passive cao tần sử dụng dải
này.
Dải vi sóng - Microwave 2.45-5.8 GHz: Dải đọc rộng tốc độ đọc lớn.

RFID liệu có đe dọa đến an ninh cá nhân và bảo mật thơng tin khách hàng?
RFID khơng khác gì so với hệ thống thẻ ghi nợ, máy điện thoại di động, thẻ thu
phí, thẻ tín dụng vè phương diện bảo mật thông tin cá nhân. Các nhà cung cấp sản
phẩm RFID đang cố gắng tăng cường tính bảo mật và cân bằng giữa sự tiện dụng và
các khả năng đe dọa đến bảo mật cá nhân thông qua các giao thức như over-the-air
protocols, chống giả mạo -Anticounterfeit - tamper detection, mã hóa dữ liệu để tăng
tính an tồn cho cơng nghệ và sản phẩm thương mại hóa.

4


c. Phương thức hoạt động
Chip trên thẻ nhãn RFID được gắn kèm với một ăngten chuyển tín hiệu đến một
máy cầm tay hoặc máy đọc cố định. Các máy này sẽ chuyển đổi sóng radio từ thẻ
RFID sang một mã liên quan đến việc xác định các thông tin trong một cơ sở dữ liệu
máy tính do cơ quan quản lý kiểm sốt.
Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: thẻ, đầu đọc, và một host computer.
Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng
gói. Vài thẻ RFID giống như những nhãn giấy và được ứng dụng để bỏ vào hộp và
đóng gói. Một số khác được sáp nhập thành các vách của các thùng chứa plastic được
đúc. Còn một số khác được xây dựng thành miếng da bao cổ tay.
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. Bởi vì các chip được sử dụng trong thẻ RFID
có thể giữ một số lượng lớn dữ liệu( từ 96 đến 512 bit nhiều gấp 64 lần so với bít mã
vạch ), chúng có thể chứa thông tin như chuỗi số, thời dấu, hướng dẫn cấu hình, dữ

liệu kỹ thuật, sổ sách y học, và lịch trình. Cũng như phát sóng tivi hay radio, hệ
thốngs RFID cũng sử dụng bốn băng thông tần số chính: tần số thấp (LF), tần số cao
(HF), siêu cao tần (UHF) hoặc sóng cực ngắn (viba).
Các hệ thống trong siêu thị ngày nay hoạt động ở băng thông UHF, trong khi các hệ
thốngs RFID cũ sử dụng băng thông LF và HF. Băng thông viba đang được để dành
cho các ứng dụng trong tương lai.
Các thẻ RFID có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong thẻ (các thẻ active)
hoặc bởi một RFID reader mà nó “wake up” thẻ để yêu cầu trả lời khi thẻ đang trong
phạm vi (thẻ passive).
Thẻ active RFID có thể được đọc xa 30 mét từ RFID reader và có thể là thẻ “thông
minh” (với bộ nhớ được viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là thẻ chỉ đọc.
Thẻ passive RFID có thể được đọc xa RFID reader 6 mét và có nói chung là bộ nhớ
chỉ đọc. Kích thước thẻ và giá cả, dải đọc, độ chính xác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và
chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trong thiết kế và dải tần hệ thống
FRID sử dụng.
RFID reader gồm một anten liên lạc với thẻ RFID và một đơn vị đo điện tử học đã
được nối mạng với host computer. Đơn vị đo tiếp sóng giữa host computer và tất cả
các thẻ trong phạm vi đọc của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc với hàng trăm thẻ
đồng thời. Nó cũng thực thi các chức năng bảo mật như mã hóa/ giải mã và xác thực
người dùng. Đầu đọc RFID có thể phát hiện thẻ ngay cả khi khơng nhìn thấy chúng.
Hầu hết các mạng RFID gồm nhiều thẻ và nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi
một máy tính trung tâm, hầu như thường là một trạm làm việc gọn để bàn. Host xử lý
dữ liệu mà các đầu đọc thu thập từ các thẻ và dịch nó giữa mạng RFID và các hệ
thống kỹ thuật thơng tin lớn hơn, mà nơi đó quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ liệu
quản lý có thể thực thi. “Middleware” phần mềm nối hệ thống RFID với một hệ thống
IT (Information Technology) quản lý luồng dữ liệu.
5


Nguyên lý làm việc của một hệ thống RFID:

Một hệ thống RFID toàn diện gồm bốn thành phần:
1. Thẻ RFID được lập trình điện tử
2. Các reader hoặc sensor để truy vấn các thẻ.
3. Anten
4. Host Computer
Kỹ thuật RFID có liên quan đến hệ thống không dây cho phép một thiết bị đọc
thông tin được chứa trong một chip không tiếp xúc trực tiếp ở khỏang cách xa, mà
không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào. Nó cho ta phương pháp truyền và nhận dữ
liệu từ một điểm đến điểm khác.

6


Sơ đổ khối 1 Reader và 1 bộ Reader dải tần HF:

Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ dưới hình thức đóng gói.
Giống như phát sóng tivi hay radio, hệ thốngs RFID cũng sử dụng bốn băng thơng tần
số chính: tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) hoặc sóng cực ngắn
(viba). Các hệ thống trong siêu thị ngày nay hoạt động ở băng thông UHF, trong khi
các hệ thốngs RFID cũ sử dụng băng thông LF và HF. Băng thông viba đang được để
dành cho các ứng dụng trong tương lai.
Kết nối trong RFID và 1 RFID printer
RFID reader gồm một anten liên lạc với thẻ RFID đã được nối mạng với host
computer. Đơn vị đo tiếp sóng giữa host computer và tất cả các thẻ trong phạm vi đọc
của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc với hàng trăm thẻ đồng thời. Nó cũng thực
thi các chức năng bảo mật như mã hóa/ giải mã và xác thực người dùng. Đầu đọc
RFID có thể phát hiện thẻ ngay cả khi khơng nhìn thấy chúng. Hầu hết các mạng
RFID gồm nhiều thẻ và nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi một máy tính
trung tâm. Host sẽ xử lý dữ liệu mà các đầu thu thu thập từ các thẻ gửi về.

7


Hệ thống RFID hỗ trợ TCP/IP cho phép giám sát từ xa qua Internet

2.Ứng dụng của RFID trong quản lý tài sản trường học:

a. Quản lý đồ dùng trang thiết bị nhà trường:
Thay vì dán các mã vạch lên các tài sản thì bây giờ dán các con Chip RFID lên các tài
sản và sử dụng một đầu đọc RFID để thu thập thơng tin các tài sản. Sau đó dùng phần
mềm quản lý để truy vấn, đưa ra các báo cáo.

b. Quản lý ra vào và điểm danh học sinh sinh viên:
HSSV( Học sinh sinh viên ) sẽ đeo thẻ HSSV có gắn con Chip RFID. Trên thẻ này có
thể lưu trữ thơng tin của HSSV như là tên HSSV, ngày sinh, mã số HSSV,... Bằng
việc quẹt thẻ cho mỗi lần vào cổng và ra cổng sẽ giúp nhà trường xác định được số
lần và thời gian đến trường của HSSV. Ngồi ra với tính năng định vị thì các quản
sinh có thể biết được HSSV đó hiện đang ở đâu trong khuôn viên trường...Đây được
coi là biện pháp tối ưu để kiểm soát ra vào của HSSV trong trường

8


Các giảng viên và nhân viên trong trường cũng có thẻ RFID của riêng họ trên thẻ
cũng ghi các thông tin cá nhân như họ tên, chức vụ, mã số cá nhân của từng người,…

c.Quản lý thư viện:

Quy trình hoạt động:
Bao gồm các công đoạn nhập thông tin vào thẻ, Mượn/trả tài liệu, Phân loại tài liệu

tự động, Kiểm kê kho. Thông tin ở mỗi công đoạn này đều được cập nhật vào hệ
thống quản trị thư viện tích hợp.

9


Nhập thông tin vào thẻ:
- Mỗi tài liệu cần quản lý sẽ được dán một thẻ RFID. Trong thẻ RFID chứa các
thơng tin về đối tượng mà nó được dán lên. Thơng tin lưu trên các thẻ RFID có thể là
số hiệu biểu ghi, nhan đề tài liệu, tác giả, số đăng ký cá biệt,… tùy thuộc vào mục
đích quản lý tài liệu của thư viện và khả năng lưu trữ của thẻ.
- Các thiết bị để nhập thông tin bao gồm: máy tính chứa phần mềm ứng dụng, máy
đọc, anten và tài liệu đã được dán thẻ.
Mượn/trả tài liệu:
- Khi ứng dụng cộng nghệ RFID, quá trình mượn/trả tài liệu có thể được tiến hành
bằng 2 cách: Mượn/Trả tại bàn hoặc Mượn /trả tự động.
Các thẻ RFID dán lên tài liệu, sách, DVD...
* Mượn/Trả tại bàn: Khi tiến hành mượn/trả một tài liệu bạn đọc tới trực tiếp bàn của
thủ thư. Quá trình mượn/trả gần giống với mượn/trả sử dụng công nghệ mã vạch. Thủ
thư sẽ dùng máy đọc để nhận biết thông tin trên thẻ bạn đọc và trên tài liệu để ghi
nhận một phiên mượn vào phần mềm ứng dụng.
10


* Mượn/Trả tự động: Khi mượn/trả một tài liệu bạn đọc sẽ không cần đến sự hỗ trợ
của thủ thư. Cách này thường được áp dụng đối với kho sách tổ chức theo hình thức
kho mở. Để tiến hành mượn một tài liệu, bạn đọc chỉ cần mang thẻ bạn đọc và tài liệu
tới các máy mượn sách. Thao tác đầu tiên là đưa thẻ vào máy để máy nhận biết thơng
tin của người mượn sau đó bạn đọc để sách lên máy để anten của máy đọc kích hoạt
thẻ gửi thông tin về tài liệu tới bộ đọc. Thông tin về bạn đọc và tài liệu sẽ được các

phần mềm trung gian và phần mềm thư viện điện tử xử lý sau đó hiện thơng tin lên
màn hình để người mượn theo dõi. Nếu thông tin mượn trên màn hình là đúng thì
người mượn thực hiện thao tác chấp nhận mượn và sẽ nhận được một tờ giấy biên
nhận do máy tính in ra.
Khi tiến hành trả sách bạn đọc chỉ cần đi tới trạm trả sách tự động và cho sách vào
khoang trả. Trong trạm trả sách có gắn thiết bị đọc tích hợp anten sẽ nhận dữ liệu có
từ thẻ gắn trong sách để chuyển dữ liệu tới phần mềm thư viện điện tử. Nếu quyển
sách đó được quyền mượn, một phiên mược được kết thúc và bạn đọc có thể mang
sách đi qua cổng an ninh. Một trạm trả sách tự động có thể thực hiện được khoảng
20.000 lượt trả mỗi tháng.
Kiểm kê tài liệu thư viện tự động:
Khi tiến hành kiểm, thủ thư sử dụng một máy gom di động cho phép lưu dữ liệu
kiểm kê. Thủ thư sẽ đi đến từng giá sách và quét lên từng quyển sách. Việc tập hợp
thông tin từ sách sử dụng công RFID khá nhanh và không cần phải dí sát máy gom
vào từng quyển sách hoặc di chuyển sách ra khỏi giá sách. Với việc sử dụng công
nghệ không dây, kết nối dữ liệu kiểm kê với trực tiếp máy chủ sử dụng phần quản trị
thư viện, nó cho phép khơng chỉ cập nhật thơng tin về kiểm kê mà cịn cho phép biết
được ngay vị trí đúng của tài liệu trên giá sách.
Chống trộm:
Hệ thống cổng an ninh sử dụng cơng nghệ RFID có gắn một bộ cảm ứng phát ra
sóng radio khi thẻ RFID đi qua vùng phủ sóng của nó và nhận thơng tin từ thẻ chuyển
tới phần mềm trung gian và phần mềm ứng dụng để xử lý. Trường hợp tài liệu mượn
chưa hoàn thành thủ tục mượn tại bàn thủ thư hoặc tại hệ thống mượn tự động, nghĩa
là, thông tin tài liệu mượn chưa được hệ thống thư viện điện tử chấp nhận mượn thì
khi bạn đọc mang tài liệu ra khỏi thư viện, cổng an ninh sẽ phát ra tín hiệu báo động.

11


Phân loại tài liệu tự động:

Trong mỗi thẻ RFID có chứa thông tin về môn loại và kết hợp với hệ thống phân
loại tự động giúp cho việc phân loại và sắp xếp tài liệu ở mức sơ bộ. Nó hỗ trợ đắc lực
cho các thư viện tổ chức theo kho mở.

IV. KẾT LUẬN:
Ứng dụng RFID trên là rất cần thiết trong việc quản lý tài sản trong trường học. Nó
đáp ứng được các tiêu chuẩn của 1 hệ thống quản lý trường học với đầy đủ các hạng
mục như quản lý tài sản, thiết bị, phương tiện, quản lý được nhân sự, thư viện, …Với
những tiện ích trên việc quản lý trường học trở lên dễ dàng chặt chẽ và manh tính hệ
thống hơn đây là nền tảng quan trọng đối với một trường học chất lượng và hoàn tồn
theo đúng hướng cơng nghệ hóa hiện đại hóa giáo dục của nhà nước.
V. LỜI CẢM ƠN:
Em cảm ơn thầy vì đã đọc bài tiểu luận của em. Trong quá trình làm bài em đã rất cố
gắng để được hồn chỉnh nội dung nhưng chắc chắn vẫn sẽ có sai xót, em mong thầy
sẽ góp ý và giúp đỡ em để bài làm của em sẽ được hoàn thiện.

12