Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay xu hướng phát triển hội tụ mạng PSTN, mạng số liệu và các mạng khác đang tồn tại độc lập ở Việt Nam thành mạng NGN là một tất yếu. Tuy nhiên lộ trình nâng cấp mạng phải trải qua nhiều
ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Phần 1:Tổng quan cơng nghệ RFID Lịch sử phát triển hệ thống RFID Thế giới ta giai đoạn đổi phát triển mà cơng nghiệp hóa, tự động hóa ngày ứng dụng nhiều đặc biệt cơng nghệ tự động hóa nhận dạng (Auto-ID) trở nên phổ biến nhiều ngành công nghiệp dịch vụ, công nghiệp thương mại nhiều nhà máy sản xuất Công nghệ nhận dạng tồn giúp cho nhận thơng tin đối tượng nhận dạng : người, tài sản,vật nuôi, … Công nghệ mã vạch (Barcode) mang lại thay đổi đáng kể, mang bước đầu ngành cơng nghệ cịn có nhiều thiếu sót mà số lượng đối tượng cần nhận dạng ngày tăng lên Ưu điểm công nghệ mã vạch giá thành thấp, khuyết điểm khả lưu trữ thấp, khơng có khả lập trình lại Các thiết bị mang liệu điện tử phổ biến sống hàng ngày loại thẻ thông minh dựa môi 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) đời nhằm khắc phục nhược điểm Sự truyền liệu không cần phải tiếp xúc thiết bị mang liệu đầu đọc hệ thống RFID linh hoạt Kỹ thuật RFID ngày nhiều người biết đến thập niên 60 70, bắt đầu xuất nhiều ứng dụng nhiều mặt sống Kỹ thuật ngày hoàn thiện, từ nhận biết trở thành nhận dạng (from detection to unique identification) RFID tiên tiến vào đầu năm 80, có ứng dụng rộng rãi việc kiểm soát xe Mỹ hay đánh dấu đàn gia súc Châu Âu Hệ thống RFID đựơc ứng đời sống hoang dã, thẻ RFID gắn vào vật, nhờ mà lần theo dấu vết chúng môi trường thiên nhiên hoang dã Hệ thống RFID hệ thống nhận dạng liệu tự động không dây, cho phép việc đọc ghi liệu không cần tiếp xúc trực tiếp với hệ thống Chúng tỏ hữu ích sản xuất hoạt động điều kiện môi trường mà kỹ thuật khác làm Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng hệ thống RFID ngày nhiều mở thị trường đầy tiềm cho nhà nghiên cứu sản xuất Tuy nhiên, để đón nhận , vận dụng phát triển hệ thống này, cần có hiểu biết định chúng GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Ngày cơng nghệ hướng đến giản đơn, tiện lợi cách đặc trưng quan trọng khả không dây (wireless) Một thiết bị chủ yếu hướng phát triển “Bộ nhận dạng tần số sóng vơ tuyến:RFID” (RFID: Radio Frequency Identification) làm cho người giải phóng, tự thỏa mái khả tự động Phân loại hệ thống nhận dạng 2.1 Hệ thống nhận dạng mã vạch (Barcode system) Mã vạch chuỗi mã nhị phân gồm có vạch khoảng trống xếp song song Chúng xếp theo mẫu định trước tương ứng với liệu sở Dãy chữ số tạo nên mã vạch khoảng trống lớn nhỏ khác Mã vạch đọc thiết bị quang học dựa phản xạ tia laze từ vạch đen khoảng trắng Các mã vạch tương tự chúng lại khác cách xếp định nghĩa sẵn người chế tạo Nội dung mã vạch thông tin sản phẩm định nghĩa sẵn như: tên nhà sản xuất, nước sản xuất, vị trí để, tiêu chuẩn, thơng tin kích thước sản phẩm, nơi kiểm tra… Hình 1.1: Barcode GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh 2.2 Nhận dạng công nghệ sinh trắc học Hệ thống nhận dạng thuật ngữ sinh trắc học chung cho tất thủ tục để nhận dạng người cách so sánh đặc điểm đặc trưng người Thông thường như: dấu vân tay, giọng nói, khn mặt, hình dáng , võng mạc mắt, thân nhiệt chí nhịp đập tim Ví dụ nhận dạng dấu vân tay: Dấu vân tay dạng nhận dạng phổ biến sử dụng áp dụng khoa học hình để tìm tội phạm thơng qua dấu vân tay để lại trường Về mặt cơng nghiệp dấu vân tay sử dụng nhận dạng người quản lý vào Nguyên lý hệ thống dùng photodiode truyền tia hồng ngoại tới ngón tay đặt đầu đọc chúng hấp thụ hồng cầu máu Vùng bị hấp thụ trở thành vùng tối hình ảnh chụp lại camera sau quét lên máy tính truy xuất liệu nhớ để tìm đối tượng cần tìm 2.3 Hệ thống RFID ( Radio Frequency Identification ) Tên thông dụng công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) Thẻ RFID thẻ plastic có gắn microchip bé nửa hạt cát Chúng bắt tín hiệu sóng radio đáp ứng cách phát mã số nhận diện tương ứng Hầu tất thẻ RFID không dùng nguồn pin để cung cấp lượng hoạt động mà sử dụng lượng từ sóng radio kích hoạt để hoạt động Đây là loại phương tiện để nhận diện người hoặc vật qua việc truyền sóng vô tuyến Hệ thống thu dữ liệu nhận diện tự động không dây này rất chú trọng đến việc đọc và ghi thông tin mà không cần tiếp xúc và là một lọai công nghệ rất hiệu quả môi trường sản xuất cũng các môi trường không thân thiện khác mã vạch không còn phát huy tác dụng được nữa GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Hình 1.2 Bảng so sánh đặc điểm số hệ thống nhận dạng Hệ thống RFID ( Radio Frequency Identification ) 3.1 Các thành phẩn hệ thống RFID Một hệ thống RFID bao gồm phận : Thẻ RFID (Transponder/Tag ): Đây phận quan trọng cấu thành lên hệ thống RFID sử dụng tất hệ thống RFID GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Hình 1.3 tag Bộ đoc (Reader): Cùng với thẻ phận khơng thể thiếu hệ thống RFID Hình 1.4 Reader Reader Angten : Là thành phần bắt buộc Một vài reader hành ngày có sẵn anten Mạch điều khiển (Controller): Là thành phần bắt buộc Tuy nhiên, hầu hết reader có thành phần gắn liền với chúng GVHD: PGS.TS Hoàng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Cảm biến (sensor), cấu truyền động đầu từ (actuator) bảng tín hiệu điện báo (annunciator): Những thành phần hỗ trợ nhập xuất hệ thống Máy chủ hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, hệ thống RFID hoạt động độc lập khơng có thành phần Thực tế, hệ thống RFID gần khơng có ý nghĩa khơng có thành phần Cơ sở hạ tầng truyền thơng: thành phần bắt buộc, tập gồm hai mạng có dây khơng dây phận kết nối để kết nối thành phần liệt kê với để chúng truyền với hiệu Hình 1.5 : Sơ đồ hệ thống RFID GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh 3.2 Tần số hoạt động hệ thống 3.2.1 Tần số hoạt động RFID Thẻ RFID đầu đọc giao tiếp với tần số Do hệ thống RFID truyền nhận với thông qua sóng vơ tuyến khoảng cách khả truyền nhận phụ thuộc nhiều vào tần số mà hệ thống RFID sử dụng nhiều tần số khác Nhưng theo thực tiễn phạm vi tần số thơng dụng nhất, là: • Tần số thấp ( LF ) ( khoảng 100kHz – 150 kHz ) • Tần số cao ( HF ) ( 10 – 15 MHz ) • Siêu cao tần ( UHF ) ( 850 – 950 MHz ) Với tần số khác thi thích hợp với ứng dụng khác 3.2.2 Ứng dụng hệ thống RFID dải tần số khác Các tần số khác có đặc tính tương thích khác phù hợp với số lĩnh vực ứng dụng riêng Ví dụ: Ở tần số thấp thẻ sử dụng công suất có khả xun qua phi kim tốt hơn, chúng có nhược điểm phạm vi đọc thẻ ngắn thường 0.5m Các thẻ làm việc tần số cao có khả qua vật thể làm kim loại, phạm vi đọc chúng khoảng 1m Các số cao tần UHF có phạm vi đọc tốt truyền liệu nhanh xa so với tần thấp tần cao ( LF HF ), chúng cần có cơng suất lớn khả xuyên qua kim loại Vì đầu đọc thẻ phải khơng có vật cản GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Băng tần ứng dụng tương ứng RFID Tần số Đặc điểm Tốc độ đọc chậm Giá thành Không đắt Xuyên qua vật liệu phi kim dễ dàng 100-150 kHz Ứng dụng Điều khiển truy nhập Kiểm kê Khoảng cách đọc từ ngắn đến trung bình Tốc độ đọc trung bình 10-15 mHz Khoảng cách đọc từ ngắn đến trung bình Khoảng cách đọc lớn Không qua đắt Điều khiển truy nhập Đắt Hệ thống nhận dạng điều khiển vào xe cộ Tốc độ đọc nhanh 850-950mH z Yêu cầu tầm nhìn thẳng Kiểm kê hàng hóa trước vào kho Khoảng cách đọc lớn 2.4-2.8gH z Đắt Tốc độ đọc nhanh Yêu cầu tầm nhìn thẳng Hệ thống nhận dạng điều khiển vào xe cộ 3.3 Ưu điểm nhược điểm hệ thống RFID 3.3.1 Ưu điểm Hệ thống RFID có tiện lơi mang lại : Không phụ thuộc vào người hoạt động tự động Phạm vi hoạt động lớn đến vài chục mét GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Vật chuyển động xác định vật đọc/ghi lên thẻ mang thẻ RFID Có thể đọc/ghi thẻ khơng cần tiếp xúc, hộp kín(trừ kim loại) Có thẻ chèn thêm xóa thơng tin ghi thơng tin lên Có thể sử dụng nhiều vị trí môi trường Các thẻ nhận dạng không cần tầm nhìn thẳng Có thể sử dụng kết hợp với hệ thống nhận dạng khác mã vạch để bù trừ, hoàn thiện lẫn Có thể chống làm giả, chịu bụi bẩn sử dụng mơi trường có nhiệt độ cao Kết hợp tốt với phần mềm đầu cuối với cung cấp đảm bảo thời gian thực Ưu điểm bản của RFID là an toàn, chính xác và độ tin cậy cao Thẻ RFID có thể được đọc hoặc ghi khoảng cách vài feet (1 feet= 0,3048 m) dù trạng thái động hay ở bất cứ hướng nào, bất chấp bụi bẩn, xuyên giữa các loại vật liệu giấy, nhựa, bìa cát tông hay gỗ Có lẽ điều rất quan trọng là nhiều thẻ RFID có thể được đọc hoặc ghi tự động cùng một lúc, mã vạch phải dùng đầu đọc đọc từng chiếc một Thẻ RFID có thể bao gồm chức chống trộm những chiếc thẻ chống trộm điện từ truyền thống và yếu tố an ninh của chúng có thể được trang bị tự động Và cuối cùng thẻ RFID có thể cùng tồn tại với bất cứ sở hạ tầng an ninh điện từ nào, chúng liên kết được ưu điểm của hệ thống an ninh sẵn có và ưu điểm vượt trội của hệ thống RFID 3.3.2 Nhược điểm hệ thống RFID Giá cao: Nhược điểm kỹ thuật RFID giá cao Trong đầu đọc cảm ứng dùng để đọc thông tin,tag giá cao so với mã vạch(0.6$/tag) Dễ bị ảnh hưởng gây tổn thương ; phủ vật liệu bảo vệ từ đến lớp kim loại thơng thường để ngăn chặn tín hiệu radio GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Việc thủ tiêu thẻ phơ ra: thẻ RFID dán bên bao bì phơ dễ thủ tiêu Điều có nghĩa có nhiều vấn đề người sử dụng biết rõ vai trò thẻ Đụng độ đầu đọc: Tín hiệu từ đầu đọc giao tiếp với tín hiệu từ nơi khác mà nơi tin tức chồng chéo Điều gọi đụng độ đầu đọc Một phương pháp tránh vấn đề sử dụng kỹ thuật gọi phân chia thời gian đa truy cập (TDTM) Các vấn đề đầu đọc, cảm ứng cổng exit: đầu đọc phạm vi ngắn sử dụng cho việc toán tiền việc kiểm kê xuất để đọc thẻ 100 % thời gian, hiệu suất cảm ứng cổng exit khó giải Chúng luôn không đọc thẻ hai lần khoảng cách đầu đọc khác Không có thư viện thực việc kiểm kê trước sau để xác định tỉ lệ mát RFID sử dụng cho việc bảo đảm an toàn Đụng độ thẻ Thiếu chuẩn Tuy nhiên ta khắc phục tốt nhược điểm 3.4 Các ứng dụng hệ thống RFID Trong công nghiệp: RFID thích hợp cho việc xác định sản phẩm có giá trị đơn vị cao thơngqua q trình lắp ráp chặt chẽ Hệ thống RFID bền vững mơi trường thời tiết khắc nghiệt nên thích hợp để định danh vật chứa, lưu giữ sản phẩm lâu dài container, cần cẩu, xe kéo v.v… Một mặt, thẻ RFID cho phép xác định sản phẩm mà gắn vào (Ví dụ: part number, serial number, hệ thống đọc/ghi, hướng dẫn quy trình lắp ráp xử lý sản phNm) Mặt khác, thông tin đầu vào nhập tay (hoặc đầu đọc mã vạch) cho phép hệ thống điều khiển/ kiểm soát Sau thơng tin truy xuất đầu đọc RFID Trong vận chuyển phân phối lưu thông: Hệ thống RFID phù hợp với phương thức vận tải đường ray Các thẻ nhận dạng tồn 12 ký tự theo chuẩn công nghiệp cho phép xác định loại GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 10 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Bảng thơng tin cá nhân Tên trường Kiểu liệu Ghi STT AutoNumber HoVaTen Text Họ tên NgaySinh Date/Time Ngày sinh GioiTinh Yes/No Giới tính MaSoNhanVien Text Mã số nhân viên SoDienThoai Text Số điện thoại ChucVu Text Chức công việc CoQuan Text Cơ quan làm việc QueQuan Text Quê quán HoKhauThuongTru Text Hộ thường trú Số thứ tự (khóa chính) Các thơng tin giới hạn quyền vào nhân viên Tên trường GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến Kiểu liệu Ghi SV:Nguyễn Minh Cường 35 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh MaSoThe Text QuyenRaVao Yes/No Mã số thẻ gán Quyền cho thẻ hoạt động T2 Yes/No Thứ T3 Yes/No Thứ T4 Yes/No Thứ T5 Yes/No Thứ T6 Yes/No Thứ T7 Yes/No Thứ CN Yes/No Chủ nhật ThoiGianTu Date/Time Thời gian biên đầu ThoiGianDen Date/Time Thời gian biên cuối 3.4 Các chức quản lý SMARTDOOR SMARTDOOR có khả lưu trữ nạp liệu xóa liệu… Cái lập trình sẵn nạp chương trình vào vi điều khiển trung tâm Vì hoạt động nạp thơng tin mã thẻ hay thông tin quyền vào, đọc thông tin để kiểm tra đối chiếu định người lập trình Bộ nhớ SMARTDOOR chia làm hai vùng : vùng ghi nhớ danh sách thông tin nhân viên mã thẻ thông tin hạn chế quyền vào (gọi Vùng I), vùng ghi nhớ thông tin lịch sử vào nhân viên nhân viên quẹt thẻ (gọi Vùng II) Phần mềm SDMS có quyền xóa vùng nhớ : xóa vùng I để nạp lại danh sách mới, xóa vùng II để SMARTDOOR có khơng gian lưu trữ lịch sử lần vào Phần mềm quản lý SDMS có khả thay đổi thời gian SMARTDOOR có chip thời gian thực chip thời gian thực tính tốn sai cần phải điều chỉnh SDMS làm chức GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 36 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Chức phần mềm phải có khả lập báo cáo thống kê chi tiết số lần vào, thời gian vào nhân viên Ngoài phần mềm cung cấp nhiều chức khác như: tìm kiếm, lập báo cáo, lập danh sách, tạo hồ sơ, in hồ sơ … Mơ hình thực tế tự thiết kế: 4.1 Sơ đồ hệ thống Sóng điện từ Tag Reader Code bits Rs 23 Code Relay mở cửa action CPU Command Sever action Database Báo động Hình 3.4 4.2 Lưu đồ giải thuật GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 37 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Begin từ Tín hi ệ ta u g N Y Giải mã chuỗi bits Truyền lên sever thông qua RS-232 da ta b tro its da ta ng ba se có N Send lệnh cấm Y Ch ph o ép Cập nhập database table check_2 N Báo động Y Send lệnh cho phép Mở cửa Delay Đóng cửa End Hình 3.5 4.3 Ngun lý hoạt động hệ thống GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 38 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Reader ln phát sóng vơ tuyến.Khi nhân viên cầm thẻ (tag rfid) lại gần reader,tag nhận lượng từ reader kích hoạt truyền code chip nhớ tag.Reader nhận tín hiệu tiến hành giải mã dạng byte liệu.Dữ liệu thông qua vi xử lý reader truyền qua chuẩn RS-232 lên máy tính.Sau máy tính nhận xong khung byte liệu tiếng hành kết nối với hệ thống SQL kiểm tra.Nếu khung liệu có database hệ thống SQL tiến hành ghi lại thời gian gởi lệnh cho phép nhân viên vào xuống CPU hệ thống xử lý chuẩn RS-232.Nếu khung khơng có database hệ thống.Máy tính tiến hành gởi lệnh báo động có đột nhập Sau nhận command từ máy tính.Hệ CPU tiến hành giải mã thực theo yêu cầu máy tính đề ra: Cho phép nhân viên vào báo động có xự xâm nhập 4.4 Một số chi tiết thành phần hệ thống tự thiết kế 4.4.1 Cơ sở liệu database Table danhsach: • Vai trị:Chứa thông tin tất nhân viên công ty • Các Fields: o o o o [ID] [Mã số nhân viên] [Họ tên nhân viên] [NgaySinh] [GioiTinh] [Số điện thoại] [ChucVu] [CoQuan] [QueQuan] o [HoKhauthuongTru] o o o o o • Code tạo fields: USE [DAMH] GO /****** Object: Table [dbo].[danhsach] Script Date: 12/26/2010 09:07:18 ******/ SET ANSI_NULLS ON GO SET QUOTED_IDENTIFIER ON GO CREATE TABLE [dbo].[danhsach]( [ID] [nchar](10) NULL, [Mã số nhân viên] [nchar](20) NULL, [Họ tên nhân viên] [nchar](21) NULL, GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 39 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh [NgaySinh] [datetime] NULL, [GioiTinh] [nchar](10) NULL, [Số điện thoại] [nchar](15) NULL, [ChucVu] [nchar](10) NULL, [CoQuan] [nchar](10) NULL, [QueQuan] [nchar](50) NULL, [HoKhauthuongTru] [nchar](50) NULL ) ON [PRIMARY] Table check_2: • Vài trị: Chứa thơng tin cập nhập thời gian ra,vào nhân viên • Các Field: o [Mã số nhân viên] o [Họ tên nhân viên] o [Số điện thoại] o [Thời gian vào] • Code tạo fields: USE [Bai2] GO /****** Object: Table [dbo].[check_2] Script Date: 12/26/2010 09:08:51 ******/ SET ANSI_NULLS ON GO SET QUOTED_IDENTIFIER ON GO SET ANSI_PADDING ON GO CREATE TABLE [dbo].[check_2]( [Mã số nhân viên] [nchar](20) NULL, [Họ tên nhân viên] [nchar](21) NULL, [Số điện thoại] [varchar](15) NULL, [Thời gian vào] [datetime] NULL ) ON [PRIMARY] GO SET ANSI_PADDING OFF GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 40 ĐAMH1-RFID 4.4.2 ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Chương trình giao tiếp • Vai trị: Nhận thơng tin từ reader thông qua cổng com,xử lý thông tin nhân được,tiến hành kết nối với database,truyền lệnh xuống xử lý • Ngơn ngữ lập trình : Visual Basic • Các phần source code: Phần Com driver:Connect tới cổng com.Có chức gởi nhận thơng tin Phần SQL:Connect với database.Có chức đọc.Bổ sung liệu database Phần xử lý trung tâm:Phân tích liệu truyền lệnh điều khiển hệ thống Phần giao diện:Hiện thông tin cập nhập nhận liệu từ reader 4.4.3 Khối xử lý ( CPU ) • Chức năng: nhận & xử lý liệu nhận từ sever điều khiển thành phần chấp hành • Sơ đồ mạch: GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 41 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Hình 3.6 • Layout: GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 42 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh Hình 3.7 • Phần Source C: #include #FUSES NOWDT #FUSES XT #FUSES PUT #FUSES NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_a0,rcv=PIN_a1) int32 c; byte i; void start() GVHD: PGS.TS Hồng Đình Chiến SV:Nguyễn Minh Cường 43 ĐAMH1-RFID ĐHBK TP.Hồ Chí Minh { output_low(pin_a3); for (i=1;i