Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification – Nhận dạng tần số sóng vô tuyến) là một thuật ngữ chung cho các công nghệ sử dụng sóng vô tuyến để tự động nhận dạng người hoặc vật từ khoảng cách vài xen-ti-mét đến vài mét.
Công nghệ RFID sử dụng hệ thống thu thập dữ liệu tự động giúp tăng cường hiệu quả hệ thống. Kết hợp thẻ và đầu đọc được sử dụng cho mục đích nhận dạng. Một mã được lưu trữ trong thẻ RFID và thẻ này được gắn vào một đối tượng vật lý. Bây giờ đối tượng trở thành nhận dạng duy nhất. Sau đó, đối tượng truyền mã từ thẻ. Bằng cách này, đầu đọc có được thông tin về đối tượng.
RFID có nhiều ưu điểm hơn so với các thiết bị nhận dạng truyền thống như mã vạch. Để đọc mã vạch, máy quét mã vạch cần nằm trong tầm nhìn với nhãn. Điều này có nghĩa là sự di chuyển thủ công của các đối tượng hoặc máy quét là cần thiết. RFID có thể đọc dữ liệu từ thẻ mà không cần trong tầm nhìn. Ngoài ra, công nghệ RFID cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip ở khoảng cách xa, không cần tiếp xúc trực tiếp, không thực hiện bất kì giao tiếp vật lý nào giữa hai vật không nhìn thấy. RFID có tốc độ đọc cao ngay cả khi có rào cản. Công nghệ này hiệu quả hơn khi cần đọc phạm vi xa hơn, quét nhanh và khả năng mang dữ liệu linh hoạt. Công nghệ RFID đã đạt được thành công rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nhận dạng động vật, theo dõi tài sản, thu phí đường cao tốc, thiết bị nhà thông minh, quản lý chuỗi cung ứng, cho đến các hệ thống giám sát.
Xem thêm bài viết “Hệ thống đóng mở cửa tự động dùng RFID và Arduino“.
Cấu trúc hệ thống RFID
Một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là đầu đọc (reader) và thẻ RFID có gắn chip hay còn gọi là tag.
Thẻ RFID (RFID tag, Transponder – bộ phát đáp)
Là những chiếc thẻ nhãn nhỏ (cỡ vài cm) có gắn chip silicon cùng ăng-ten radio. Thẻ RFID được gắn với vật cần nhận dạng, mỗi thẻ RFID chứa một mã số nhất định và không trùng lặp nhau.
Thẻ RFID gồm 2 phần chính:
- Chip: (bộ nhớ của chip có thể chứa tới 96 bit đến 512 bit dữ liệu, gấp 64 lần so với mã vạch) lưu trữ một số thứ tự duy nhất hoặc thông tin khác dựa trên loại thẻ read-only, read-write, hoặc read-once-write-many.
- Ăng-ten: được gắn với vi mạch truyền thông tin từ chip đến reader. Ăng-ten càng lớn cho biết phạm vi đọc càng lớn.
Có 2 loại thẻ RFID: thẻ thụ động và thẻ tích cực
Thẻ RFID thụ động (RFID Passive Tag)
Thẻ RFID thụ động không có nguồn năng lượng riêng, thay vì vậy nó sử dụng năng lượng được phát ra từ reader để làm nguồn năng lượng cho bản thân nó hoạt động và thực hiện truyền dữ liệu mà nó lưu trữ tới reader.
Thẻ thụ động bao gồm 3 thành phần chính: chip tích hợp, đế và ăng ten. Chip tích hợp còn được gọi là vi chip (micro-chip) và được sử dụng để thực hiện một số tác vụ chính xác cùng với việc tích lũy dữ liệu. Thẻ RFID thụ động có thể chứa nhiều loại vi chip tùy thuộc vào thiết kế cấu trúc của một thẻ cụ thể. Các chip này có thể là chip read-only (chỉ đọc) hoặc read-once-write-many (đọc một lần, ghi nhiều lần) hoặc chip read-write (đọc ghi). Một chip RFID thông thường có khả năng tích lũy 96 bit dữ liệu nhưng một số chip khác có khả năng lưu trữ 1000-2000 bit. Thẻ thụ động có ăng ten được gắn vào vi chip. Ăng-ten này được sử dụng để truyền dữ liệu bằng sóng radio. Hiệu suất của thẻ thụ động phụ thuộc vào kích thước của ăng-ten. Trong quá trình hoạt động, hình dạng của ăng ten cũng đóng một vai trò quan trọng. Phần thứ ba của thẻ là đế, đế là lớp phủ nhựa hoặc Mylar được sử dụng để hợp nhất ăng-ten và chip. Thẻ RFID thụ động có kích thước càng nhỏ thì giá thành rẻ càng rẻ.
Thẻ RFID tích cực (RFID Active Tag)
Thẻ tích cực bao gồm các thành phần tương tự như trong các thẻ thụ động. Chúng cũng bao gồm một micro-chip và ăng-ten, điểm khác nhau duy nhất giữa hai loại thẻ này là kích thước của micro-chip trong thẻ tích cực lớn hơn so với chip của thẻ thụ động. Một thẻ tích cực được kết hợp với một nguồn năng lượng được tích hợp sẵn. Phần lớn các thẻ tích cực sử dụng pin trong khi một số khác hoạt động dựa vào pin mặt trời. Nguồn cung cấp sẵn có tạo điều kiện cho thẻ được sử dụng như một đầu đọc độc lập có khả năng chuyển thông tin mà không cần hỗ trợ bên ngoài. Thẻ RFID tích cực có sẵn với một số tính năng bổ sung như bộ vi xử lý, cổng nối tiếp và cảm biến. Công nghệ phát triển cao hiện có trong thẻ RFID tích cực tạo ra nhiều khả năng hơn so với các thẻ thụ động vì các thẻ tích cực có thể dễ dàng được sử dụng cho một loạt các nhiệm vụ.
Thẻ Micro-Chip RFID về cơ bản được chế tạo để hoạt động ở các tần số nhất định mà không cần giấy phép.
Đó là:
- Low Frequency (LF) 125-135 KHz: ứng dụng nhiều cho hệ thống quản lý nhân sự, chấm công, cửa bảo mật, bãi giữ xe…
- High Frequency (HF) 13.56 MHz: ứng dụng nhiều cho quản lý nguồn gốc hàng hóa, vận chuyển hàng hóa, cửa bảo mật, bãi giữ xe …
- Ultra High Frequency (UHF) 868-930 MHz: ứng dụng nhiều trong các hệ thống kiểm soát như thu phí đường bộ tự động, kiểm kê kho hàng, kiểm soát đường đi của hàng hóa…
- Microwave 2.45 GHz: ứng dụng nhiều trong các hệ thống kiểm soát như thu phí đường bộ tự động, kiểm soát lưu thông hàng hải, kiểm soát hàng hóa, kiểm kê kho hàng…
Đầu đọc (reader) hoặc cảm biến (sensor) để truy vấn các thẻ
Đầu đọc FRlD (hay còn gọi là interrogator) là thiết bị kết nối không dây với thẻ để dễ dàng nhận dạng đối tượng được gắn thẻ. Nó là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu trên thẻ RFID tương thích.
Đầu đọc có nhiệm vụ kích hoạt thẻ, truyền dữ liệu bằng sóng vô tuyến với thẻ, thực hiện giải điều chế và giải mã tín hiệu nhận được từ thẻ ra dạng tín hiệu cần thiết để chuyển về máy chủ để thực hiện các yêu cầu truy vấn hay đọc ghi thẻ.
RFID hoạt động như thế nào
Sơ đồ dưới đây mô tả hoạt động cơ bản của hầu hết các hệ thống RFID.
Thiết bị RFID Reader phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định, khi thiết bị RFID Tag trong vùng hoạt động sẽ cảm nhận được sóng điện từ này và thu nhận năng lượng từ đó phát lại cho thiết bị RFID Reader biết mã số của mình. Từ đó thiết bị RFID Reader nhận biết được tag nào đang trong vùng hoạt động.
Ứng dụng của RFID
Công nghệ RFID được sử dụng trong một số ngành công nghiệp để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau như:
- Theo dõi và truy tìm đối tượng
- Giám sát và quản lý tài sản
- Giám sát và quản lý hàng hóa kho
- Kiểm soát truy cập vào các khu vực hạn chế
- Theo dõi nhân sự
- Quản lý chuỗi cung ứng
- Chống trộm
- Chống giả mạo
Bên cạnh những ứng dụng nổi bật đó còn rất nhiều những ứng dụng thiết thực như:
- Chìa khóa để mở khóa cửa xe
- Thu phí tự động trên đường
- Thẻ thanh toán, thẻ sinh viên và thậm chí cả hộ chiếu
- Cảm biến không dây & mạng lưới.
Cho dù sự phục tùng của công nghệ RFID là cần thiết, các ứng dụng hiện nay sử dụng công nghệ mã vạch là những lựa chọn tuyệt vời để nâng cấp chúng thành công nghệ phát triển dựa trên RFID hoặc pha trộn của hai công nghệ này. RFID mang lại một số lợi thế trái ngược với mã vạch, chính xác là thực tế là thẻ RFID có thể lưu trữ nhiều dữ liệu về một sản phẩm cụ thể hơn mã vạch. Ngoài ra, thẻ RFID không gặp các vấn đề có thể xảy ra như đối với nhãn mã vạch, chẳng hạn như bị rách và bôi đen.
