Nghiên cứu xây dựng mô hình thực hành về hệ thống rfid kết hợp iot dùng trong giảng dạy tại trường đại học sư phạm kỹ thuật, đại học đà nẵng

Tổng quan tình hình thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước

Năm 1969, sáng chế đầu tiên liên quan tới công nghệ RFID được Mario Cardullo đăng ký ở Mỹ Mỹ cũng là quốc gia chiếm đa số các sáng chế về RFID, thống kê từ năm 1976 –

2014, số sáng chế RFID ở Mỹ là 2.822 sáng chế, kế đến là Nhật: 244, Đức: 130 Các công ty Micron Technologies, IBM và Symbol là những công ty dẫn đầu về các sáng chế trong công nghệ RFID Hãng Micron đi đầu, có đến 183 các sáng chế về RFID, từ 5 sáng chế công bố trong năm 1999 đã tăng vọt nhiều nhất vào năm 2001, có đến 40 sáng chế được công bố Tuy nhiên sau năm 2001 số lượng các sáng chế của Micron bắt đầu giảm xuống nhanh chóng Tập đoàn IBM cũng đã tạo một bước ngoặt về tăng số lượng sáng chế, từ 10 sáng chế công bố trong năm 2005 tăng lên 32 sáng chế công bố trong năm 2007 Ngoài ra còn có những công ty khác như HP, Intermec IP và 3M Innovative Properties… Đến nay công nghệ RFID được nghiên cứu, sử dụng phổ biến ở nhiều nước và đã được tiêu chuẩn hóa bằng các tiêu chuẩn quốc tế Việt Nam đã từng bước ứng dụng các tiện ích của công nghệ RFID Điển hình như công ty TECHPRO Việt Nam, hợp tác cùng hãng IDTECK – KOREA ứng dụng RFID trong chấm công điện tử, kiểm soát thang máy Viện công nghệ thông tin đã giới thiệu chào bán các hệ thống ứng dụng RFID như: hệ thống kiểm soát xâm thực AC200 sử dụng thẻ RFID; Khóa thẻ điện tử RFID K400R[1]; hệ thống kiểm soát vô tuyến Trung tâm công nghệ cao Việt Nam, thuộc viện điện tử - tin học – tự động hóa, đang nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ phần mềm cho các hệ thống quản lý tự động bằng thẻ RFID để ứng dụng trong hệ thống thu phí cầu đường, tại TPHCM, công nghệ RFID cũng đang được triển khai ứng dụng trong trạm thu phí xa lộ Hà Nội và hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe tự động tại hầm đậu xe tòa nhà The Manor Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Thái Lan đã thống nhất triển khai ‘chương trình xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát truy xuất sản phẩm tôm bằng RFID’, ngoài ra còn có các đề tài nghiên cứu như ‘Nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý, điều hành kho thông minh Smart Warehouse dựa trên công nghệ RFID và hệ thống nhúng’(Đại học Khoa học Tự nhiên) và ‘ Nghiên cứu công nghệ xác định, nhận dạng sử dụng RFID trên mạng Internet’( Trung tâm Internet Việt Nam)[1] Việc nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm công nghệ thẻ RFID để ứng dụng công nghệ IoT cho việc xây dựng một mô hình thực hành về hệ thống RFID kết hợp với IoT ở các trường ĐH ở Việt Nam hiện còn là mới mẻ Với nhu cầu thực tế trên thì việc “ Nghiên cứu xây dựng mô hình thực hành về hệ thống rfid kết hợp iot dùng trong giảng dạy tại trường đại học sư phạm kỹ thuật, đại học đà nẵng ” ra đời để phục vụ công tác học tập, nghiên cứu và phát triển các dự án IoT là rất cần thiết.

Tính cấp thiết của đề tài

- Công nghệ định vị bằng sóng radio RFID (Radio Frequency Identification) là một kỹ thuật nhận dạng tự động dựa trên khả năng lưu trữ và nhận tín hiệu từ xa bằng hệ thống thẻ thông minh Ban đầu, ứng dụng của công nghệ RFID chỉ được sử dụng trong công nghiệp hoặc trong các hệ thống bảo mật (ứng dụng đóng), tuy nhiên khi sử dụng công nghệ RFID vào các ứng dụng mang tính bảo mật đòi hỏi sự xác thực thì công nghệ RFID còn nhiều hạn chế Với việc tích hợp thêm công nghệ nhận dạng mặt người theo phương pháp PCA, RFID không những khắc phục được những hạn chế mà RFID sẽ trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày của con người như các hệ thống giám sát, quản lý vào ra, vân vân.…

- Hiện nay các phòng thí nghiệm tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật nói riêng và ở Đại học Đà Nẵng nói chung đều chưa được trang bị mô hình thực hành về hệ thống RFID kết hợp với IoT Cho Sinh viên theo học ngành Điện – Điện tử thực hành Trong khi mua thiết bị này từ bên ngoài về thì giá rất đắt.

- Để nâng cao tinh thần tự học của sinh viên, tăng thời gian thí nghiệm, thực hành cho các em, tạo môi trường cho các em, nhất là các nhóm nghiên cứu – học tập (SRT) của sinh viên hoạt động hiệu quả, việc xây dựng một mô hình thực hành về hệ thống RFID kết hợp với IoT là một hướng nghiên cứu và triển khai là rất cần thiết.

Mục tiêu của đề tài

Đề tài này nhằm nghiên cứu triển khai mô hình thực hành về hệ thống RFID kết hợp vớiIoT Hệ thống sẽ được triển khai tại phòng thí nghiệm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật,Đại học Đà Nẵng.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

 Thông qua các cựu sinh viên hiện làm việc trong lĩnh vực sử dụng thẻ RFID, tìm hiểu nhu cầu về thực hành kỹ thuật RFID kết hợp với IoT (xác định nội dung cần thực hành, phục vụ tốt cho công việc thực tế);

 Kết hợp với cơ sở lý thuyết và nội dung lý thuyết được giảng dạy tại trường về kỹ thuật RFID để xây dựng mô hình thực hành và các bài thực hành phù hợp

 Tích hợp hệ thống, chạy thử, đánh giá kết quả và tối ưu hóa hệ thống.

 Tìm hiểu, thu thập thông tin về nhu cầu thực hành kỹ thuật RFID;

 Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ RFID và IoT

 Nghiên cứu thực nghiệm (thiết kế và tính toán mô hình, xây dựng bài thực hành, thí nghiệm, chạy thử và hiệu chỉnh).

Nội dung nghiên cứu

Đề tài gồm có 4 chương:

Chương 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

Chương 2: XÂY DỰNG PHẦN CỨNG

2.3 Kết hợp công nghệ RFID và IoT

Chương 3: XÂY DỰNG PHẦN MỀM

Chương 4: BÀI THỰC HÀNH, THÍ NGHIỆM. 4.1 Quy trình thực hành về công nghệ RFID

4.2 Thực hành kết nối công nghệ RFID với IoT

NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

RFID là gì

RFID là viết tắt của từ Radio Frequency Identification, cụm từ tiếng Anh được hiểu là nhận dạng tần số sóng vô tuyến điện Công nghệ RFID là việc sử dụng kỹ thuật nhận dạng bằng sóng vô tuyến điện được truyền từ xa, dữ liệu về đối tượng được tích hợp trên một con chip nhỏ (con chip có khả năng mang tối đa 2.000 byte dữ liệu hoặc ít hơn)[2] và chúng sẽ được nhận dạng/được đọc qua một đường dẫn sóng vô tuyến mà không cần bất kỳ sự tiếp xúc trực tiếp nào Dù khái niệm về RFID nghe có vẻ rắc rối nhưng thực chất ứng dụng của nó vô cùng quen thuộc với chúng ta Độ phủ sóng của công nghệ này gần như xuất hiện trong mọi lĩnh vực của đời sống Đó có thể là thẻ từ bạn cầm mỗi lần gửi xe tại các bãi giữ xe thông minh; là các nhãn dán RFID để kiểm kê sản phẩm, hàng hóa trong các kho lưu trữ, là các đầu đọc thẻ RFID cầm tay được nhân viên bảo vệ tại các trung tâm thương mại sử dụng… Đặc biệt với những người làm công việc quản lý kho, quản lý bán hàng, quản lý ra vào, quản lý dịch vụ… thì công nghệ RFID chính là một phát minh tuyệt vời giúp kiểm kê lượng sản phẩm/ khách hàng khổng lồ mà không tốn nhiều công sức như trước Con chip RFID tích hợp dữ liệu của đối tượng có thể được đính lên bất kỳ sản phẩm nào như: xe ô tô, xe máy, trang sức, thiết bị điện tử… Một phần mềm quản lý từ xa sẽ được cài trên máy tính và cho phép các công ty, tổ chức biết được thông tin đăng ký của sản phẩm cũng như khách hàng của mình, thậm chí là vị trí của các sản phẩm đang ở đâu trong kho hàng, đã được khách mua chưa hay vẫn đang trên kệ trưng bày… Tính năng này sẽ giúp việc quản lý hàng hóa trở nên hiệu quả hơn bao giờ hết vì tránh được tình trạng thất thoát tài sản cũng như giao hàng nhầm

Khóa thẻ từ sử dụng công nghệ RFID được ưa chuộng sử dụng Như đã nói ở trên, RFID được sử dụng rộng rãi để kiểm soát giao thông thông minh, ứng dụng vào thiết bị khóa thẻ từ Nếu như những loại khóa cửa truyền thống ngày càng lộ rõ những nhược điểm về vấn đề an ninh, sự bất tiện khi bị kẹt khóa, làm mất chìa… thì khóa thẻ từ ra đời đã khắc phục được những nhược điểm trên.

Cấu trúc hệ thống RFID

Radio Frequency Identification (RFID) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Hai thiết bị này hoạt động thu phát sóng điện từ cùng tần số với nhau Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID là 125Khz hoặc 900Mhz[2]

Một hệ thống RFID thường bao gồm 2 thành phần chính là thẻ tag (chip RFID chứa thông tin) và đầu đọc (reader) đọc các thông tin trên chip.- RFID có thể được xem như một mã vạch nâng cao với khả năng kết nối vô tuyến Công nghệ nhận dạng bằng sóng vô tuyến có khả năng theo dõi đối tượng và lưu thông tin trong thẻ tag (được gắn vào sản phẩm) từ đó các thiết bị đọc khác có thể phát hiện, tìm kiếm khi đối tượng di chuyển qua các chuỗi cũng ứng như trong nhà kho, gian hàng hay trong dây chuyền sản xuất Hệ thống RFID bao gồm các thành phần như thẻ tag, bộ đọc thẻ, máy chủ, phần mềm trung gian (middleware) và các ứng dụng cung cấp khả năng nhận diện bằng cách theo dõi số lượng lớn đối tượng ở mọi ngành công nghiệp, từ chai bia cho đến máy móc công nghiệp… Mục đích của một hệ thống RFID là cho phép dữ liệu được truyền từ một sản phẩm được gắn thẻ đến bộ đọc RFID và bộ đọc xử lý thông tin theo yêu cầu của ứng dụng cụ thể.

Hình 1 Thiết bị RFID reader [3]

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.

Hình 2 Một loại thẻ chip RFID phổ biến[3]

Thẻ chip (tag) RFID chứ rất nhiều mã nhận dạng khác nhau, thông thường là 32bit tương ứng với hơn 4 tỷ mã số khác nhau Ngoài ra khi xuất xưởng mỗi thẻ chip RFID được gán một mã số khác nhau Do vậy khi một vật được gắn chip RFID thì khả năng nhận dạng nhầm vật đó với 1 thẻ chip RFID khác là rất thấp, xác suất là 1 phần 4 tỷ.Với ưu điểm về mặt công nghệ như vậy nên sự bảo mật và độ an toàn của các thiết bị ứng công nghệ RFID là rất cao Ứng dụng tiêu biểu nhất của công nghệ này là chống mất trộm hàng hóa trong siêu thị Thiết bị chip RFID (tag) được gắn với các hàng hóa trong đó quản lý việc truy cập hệ thống và bảo mật, quản lý nhân viên, dược phẩm, siêu thị và đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý phòng thí nghiệm đa chức năng Thiết bị Reader và antenna được gắn bên ngoài cửa kiểm soát Nếu một đồ vật chưa được tháo chip đi qua cửa kiểm soát thì thiết bị Reader dễ dàng nhận dạng thấy và phát cảnh bảo Một ứng dụng khác cũng được áp dụng công nghệ này mang đến lợi ích rất lớn là ứng dụng trong việc sản xuất khóa chống trộm xe máy Việc áp dụng công nghệ RFID vào khóa chống trộm này sẽ làm cho những tên trộm gian manh nhất cũng phải bó tay.

Khái niệm về Internet kết nối vạn vật

Internet vạn vật (Internet of Things - IoT) là một phần tích hợp của Internet Tương lai bao gồm các phát triển Internet và mạng hiện tại và tiến hóa và có thể được định nghĩa theo khái niệm là một cơ sở hạ tầng mạng động toàn cầu với các khả năng tự định hình dựa trên các giao thức liên lạc tiêu chuẩn và tương tác, nơi "vạn vật" hữu hình và ảo có các đặc tính,thuộc tính vật lý, và tính cá nhân ảo, sử dụng các giao diện thông minh và được tích hợp vào mạng thông tin một cách thông suốt Trong IoT, "vạn vật/đối tượng thông minh" sẽ trở thành những đối tượng tham gia tích cực vào kinh doanh, các quá trình thông tin và xã hội,nơi chúng được tạo khả năng để tương tác và giao tiếp giữa chúng với nhau và với môi trường bằng cách trao đổi dữ liệu và thông tin "cảm nhận được" về môi trường, trong khi tự động phản ứng với các sự kiện "thế giới vật chất/thực tế" và tác động đến nó bằng cách thực hiện các quy trình kích hoạt các hành động và tạo ra các dịch vụ có hoặc không có sự can thiệp trực tiếp của con người Các dịch vụ sẽ có thể tương tác với những "vật thể/đối tượng thông minh" bằng cách sử dụng các giao diện tiêu chuẩn cung cấp liên kết cần thiết thông qua Internet, truy vấn và thay đổi trạng thái của chúng và truy xuất mọi thông tin liên quan đến chúng, có tính đến các vấn đề bảo mật và riêng tư Internet vạn vật sử dụng các thiết bị cảm biến, bộ truyền động và công nghệ truyền dữ liệu gắn kết với các thực thể vật lý - từ các thiết bị đường bộ đến máy tạo nhịp tim - cho phép những vật thể này được theo dõi, phối hợp hoặc được kiểm soát thông qua một mạng dữ liệu hay Internet[4] Có ba bước trong các ứng dụng của IoT đó là: thu thập dữ liệu từ vật thể (ví dụ, đơn giản như dữ liệu vị trí hay các thông tin phức tạp hơn), tập hợp thông tin đó thông qua một mạng dữ liệu, và hành động dựa trên các thông tin đó (thực hiện hành động ngay lập tức hoặc tập hợp dữ liệu theo thời gian để thiết kế các cải tiến quy trình) Internet vạn vật cũng có thể dùng để tạo ra các giá trị theo nhiều phương thức khác nhau Ngoài việc cải thiện năng suất trong các hoạt động hiện thời, IoT có thể cho phép tạo ra các sản phẩm, dịch vụ và chiến lược mới chẳng hạn như các bộ cảm biến từ xa có thể tạo ra các mô hình giá chi tiêu tùy khả năng giống như Zipcar Phạm vi công nghệ IoT trải rộng từ các thẻ nhận dạng đơn giản đến cảm biến và thiết bị truyền động phức tạp Các thẻ nhận dạng bằng tần số vô tuyến (RFID) có thể được gắn với hầu hết các vật thể Các thiết bị đa cảm biến và thiết bị truyền động tinh vi để truyền các dữ liệu có liên quan đến vị trí, hiệu suất, môi trường và các trạng thái hiện đang ngày càng phổ biến Với các công nghệ mới hiện đại như các hệ thống vi cơ điện tử (MEMS), có thể đặt nhiều thiết bị cảm biến tinh vi trong hầu như mọi vật thể (thậm chí trong cơ thể con người) Và do chúng được sản xuất ra bằng quy trình chế tạo giống với chất bán dẫn nên giá thành MEMS hiện đang giảm nhanh chóng Với các công nghệ IoT ngày càng tinh vi đang trở nên phổ biến hiện nay, các công ty không chỉ có thể theo dõi luồng sản phẩm hoặc kiểm tra các tài sản hữu hình, mà còn có thể quản lý hiệu suất làm việc của từng thiết bị máy móc và hệ thống, ví dụ như là theo dõi và quản lý một dây chuyền lắp rắp toàn bộ các bộ phận của robot hoặc máy móc nào đó Các thiết bị cảm biến cũng có thể được nhúng trong cơ sở hạ tầng cơ sở, ví dụ như, bộ cảm biến từ tính đặt trên đường có thể đếm chính xác số lượng các loại phương tiện xe chạy qua, có thể hiệu chỉnh theo thời gian thực thời gian tín hiệu giao thông Quan trọng không kém các cảm biến và các thiết bị truyền động này là các kết nối thông tin liên lạc dữ liệu để truyền dữ liệu này và các chương trình mã hóa, bao gồm các phân tích dữ liệu lớn, làm cho dữ liệu trở nên có ý nghĩa Hơn nữa, các ứng dụng của IoT tính đến cả các thiết lập hệ điều khiển khép kín trong các hoạt động có thể tự động kích hoạt dựa trên các dữ liệu do thiết bị cảm biến đóng gói Ví dụ, trong các ngành công nghệ chế biến, các hệ thống dựa trên thiết bị cảm biến có thể tự động phản ứng với các tín hiệu đầu vào và hiệu chỉnh các quá trình xử lý lưu lượng sao cho phù hợp Chúng có thể thay đổi đèn tín hiệu giao thông sang màu xanh khi một cảm biến trong vỉa hè báo hiệu các phương tiện ô tô bị ùn tắc kéo dài ở các điểm ngã ba, ngã tư, hoặc cảnh báo bác sỹ khi nhịp tim của bệnh nhân hiển thị bất thường trên màn hình máy giám sát từ xa Các ứng dụng cơ bản của IoT hiện đã được triển khai thực tế Một trong những ứng dụng lớn nhất cho đến nay là sử dụng RFID để theo dõi lưu lượng của nguyên liệu thô, các thiết bị phụ tùng và hàng hoá thông qua việc sản xuất và phân phối Các thẻ theo dõi này sẽ truyền tín hiệu vô tuyến để có thể xác định vị Hãng chuyển phát nhanh FedEx hiện đang cung cấp một chương trình có thể cho phép khách hàng theo dõi các công việc đóng gói hàng hóa gần như liên tục bằng cách đặt một thiết bị nhỏ (có kích thước khoảng bằng một chiếc điện thoại di động) vào bên trong kiện hàng Thiết bị này gồm cả một hệ thống định vị toàn cầu và một bộ cảm biến để giám sát nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển và phơi sáng, đây là hai thiết bị có tính quyết định đến hàng hóa vận chuyển bằng đường thủy như các mẫu sinh vật học và các thiết bị điện tử nhạy cảm Các thiết bị này được lập trình để chuyển thông tin vị trí và trạng thái khí quyển theo định kỳ để khách hàng có thể biết chính xác vị trí hàng hóa và tình trạng gói hàng của họ và biết được ngay lập tức khi chúng bị lạc hoặc gặp tình trạng nguy hiểm Dạng dữ liệu liên tục khả dụng đầy triển vọng này có ý nghĩa lớn đối với các công ty có chuỗi cung ứng phức tạp.

5 trí của chúng Vì vậy, ví dụ như khi một sản phẩm đã được gắn thẻ được đưa khỏi nhà máy, các máy tính có thể theo dõi địa điểm của nó ở bất kỳ thời điểm nào Bằng cách sử dụng các thông tin đó, công ty có thể nhận ra các trở ngại, quản lý thời gian cung cấp thiết bị linh kiện vào trong hệ thống, hoặc lên danh mục các xe chuyên chở hàng hóa thành phẩm. Các thẻ RFID được gắn trên các thùng chứa hàng và các hộp chứa để theo dõi các sản phẩm khi chúng được đưa vào các kệ chứa trong nhà kho, các trung tâm vận chuyển và thậm chí khi sản phẩm đã đến tay người tiêu dùng (trong các trường hợp có đưa thẻ theo dõi vào các gói hàng) Việc theo dõi lưu lượng hàng hóa này sẽ cho phép các công ty có thể thắt chặt các chuỗi cung ứng và phòng tránh đọng hàng tồn kho quá nhiều Các thẻ RFID cũng được sử dụng trong các hệ thống thu phí tự động E-Zpass[4], giúp đẩy nhanh luồng giao thông trên các con đường và cầu đường bộ.

Xây dựng hệ thống RFID phục vụ bài toán xác thực

Bộ đầu đọc RFID nhận thông tin từ thẻ tag, sau đó truyền về cho máy tính theo chuẩn RS232 (truyền nối tiếp)

Hình 3 Đầu đọc thẻ RFID[4]

Dữ liệu trên tag mã hóa theo chuẩn EM4100

1.4.3 Cơ chế truyền giữa đầu đọc RFID và thẻ RFID Đầu đọc RFID truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip được gắn trên thẻ RFID Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin tìm được từ con chip Các con chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng chúng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader Đây là một phương pháp đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử,một dạng mới của phương pháp truyền thông tin vô tuyến Cũng có thể hiểu RFID như một loại mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa dưới dạng bít, được truyền đi và nhận biết thông qua sóng vô tuyến

Arduino là một board mạch vi xử lý dự trên nền tảng vi điều khiển Atmega được giới thiệu lần đầu tiên tại Italy nhằm giúp cho việc xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn

Arduino uno là dòng arduino sử dụng vi điều khiển Atmega328P đóng vai trò là bộ xử lí trung tâm, do vậy tất cả các thông số kỹ thuật trên board arduino hầu như gần giống với vi điều khiển Atmega328P Board Arduino uno được lập trình thông qua cổng USB, thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB – to – serial, nhờ đó mà giúp cho việc lập trình và upload chương trình dễ dàng hơn thông qua môi trường lập trình IDE trên nền tảng ngôn ngữ C. Trong đề tài này, board arduino uno được sử dụng để giao tiếp với máy tính cá nhân thông qua chuẩn USB, đồng thời nó cũng là mạch nhận tín hiệu sóng Radio 2.4 GHz từ mạch phát (mạch chuyển đổi tín hiệu từ các cảm biến trên đối tượng cần khảo sát) để xử lí và gửi dữ liệu về máy tính cá nhân Code nạp cho Arduino thực hiện giao tiếp với máy tính và truyền nhận dữ liệu không dây được tham khảo từ các nguồn thư viện mở của cộng đồng Arduino

[12] và được chỉnh sửa cho phù hợp với đề tài.

1.4.5 Chuẩn phát sóng radio Để truyền nhận dữ liệu giữa hai board mạch, Module nRF24L01 sử dụng chip thu phát không dây NRF24L01 của hãng Nordic cho phép kết nối không dây và truyền nhận dữ liệu giữa 2 module nhanh chóng thông qua sóng radio tần số 2,4 GHz Với ưu điểm là cùng một tần số truyền nhận bằng sóng radio 2,4 GHz nhưng có tới 6 kênh truyền nhận dữ liệu khác nhau, mỗi kênh truyền nhận dữ liệu được thực hiện thông qua một địa chỉ riêng biệt Đây là ưu điểm nổi bậc so với các các module khác.

Hình 6 Module nRFL01 và sơ đồ các chân[4]

 Tiêu thụ dòng thấp Tại tốc độ truyền 2 Mbit/s, dòng tối đa là 12 mA Chế độ nghỉ, module 2.4 GHz tiêu thụ 32 𝜇𝜇𝜇𝜇 Các tính năng chính của module thu phát không dây 2.4 GHz:

 Có thể lựa chọn 3 mức tốc độ kết nối là 2 Mbit/s, 1 Mbit/s và 250 Kbit/s [11,tr.1]. Tốc độ càng thấp, thì khả năng thu phát càng xa (khoảng cách xa nhất có thể đạt là 100 m trong môi trường không vật cản).

 Số kênh kết nối: 6 kênh

 Có sẵn anten trên module.

 Phương thức giao tiếp : SPI

Sơ đồ kết nối các chân của module nRFL01 với vi điều khiển Atmega 328P như hình

Hình 7 Sơ đồ kết nối module nRFL01 với vi điều khiển Atmega328P[4]

RFID ứng dụng IOT sử dụng Arduino

Tiềm năng lớn nhất của RFID trong IoT là khả năng theo dõi người dùng và các đối tượng cùng được trang bị công nghệ Nhiều chính phủ trên thế giới đã tích hợp chip RFID một cách rộng rãi vào hộ chiếu hay giấy phép lái xe[4] Ngoài ra, trong quá trình chờ đợi sự phát triển toàn diện thì giới kinh doanh cũng đã phổ biến công nghệ sóng vô tuyến này vào số ít ngành nghề nhất định như quản lý phòng khách sạn hay thẻ tag thuê xe nhỏ gọn Đầu năm 2015, các hãng nghiên cứu đã chứng minh rằng thẻ RFID với giá thành rẻ có thể được sử dụng để xác định đối tượng một cách kín đáo và có khả năng tương tác liên tục Điều này sẽ giúp ngành công nghiệp trò chơi phát triển hơn, hay được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống nhà thông minh để các thiết bị có khả năng giao tiếp mạnh mẽ và tạo nên môi trường làm việc mới Ngoài ra, công nghệ này cũng tạo nên các phương thức mới trong việc nghiên cứu thói quen mua sắm của người tiêu dùng Ví dụ như hệ thống IDSense sử dụng công nghệ sóng vô tuyến có khả năng theo dõi đồng thời 20 đối tượng trong căn phòng và xác định vị trí chính xác tới 93% của các chuyển động

Công nghệ RFID

Khoảng một thập kỷ hoặc lâu hơn trước đây, thời điểm mà không có một chuyên gia công nghệ nào có thể phân tích và dự đoán công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến (RFID - radio-frequency identification) sẽ thay đổi thế giới RFID đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kinh doanh bán lẻ khi được kì vọng thay thế hoàn toàn mã vạch hay ứng dụng trong y tế với khả năng giám sát nhằm chăm sóc người già hoặc trẻ sơ sinh…Ngoài ra công nghệ này được sử dụng nhiều trong hệ thống an ninh, ngành công nghiệp vận chuyển, tuy phần lớn những ứng dụng thường không thỏa mãn được kì vọng và chịu lép vế trước nhiều cuộc cách mạng công nghệ khác như mạng xã hội hay giải trí streaming luôn được ca tụng… Hiện tại RFID dường như đã bước vào kỉ nguyên thứ 2 của mình khi trở thành một phần thiết yếu của xu hướng Internet kết nối vạn vật (IoT) và tạo ra cuộc cách mạng trong môi trường tương tác hiện nay Các chuyên gia nghiên cứu thị trường cho rằngRFID đã có quãng thời gian tồn tại không giống như sự kì vọng ban đầu của nó nhưng công nghệ này đang chuyển mình trở thành vai trò chủ đạo và tạo ra một tương lai vô hạn Và thời điểm hiện tại thì RFID được ứng dụng một cách đơn giản khi trở thành kênh dữ liệu của IoT Kết nối vạn vật chỉ có ý nghĩa khi dữ liệu được tích hợp trên thiết bị có khả năng tương tác và chia sẻ với nhiều nguồn khác nhau, và được sử dụng cho các giải pháp hiện tại hoặc trong tương lai, và RFID đang trở thành một trong những yếu tố đầu vào của dữ liệu. Hầu như tất cả các ứng dụng IoT có một yếu tố chung: kết nối vật lý và kỹ thuật số RFID có thể trở thành cầu nối bằng cách cung cấp dữ liệu xác định đối tượng cụ thể tại một địa điểm tụ thể và thời gian chính xác Thẻ tag đảm bảo thiết bị có một định danh để có thể được nhận dạng bởi các đặc tính duy nhất Đó cũng chính là mức độ giao tiếp cơ bản đặc trưng của RFID và điều này hoàn toàn phù hợp với những gì mà IoT đòi hỏi[4].

1.6.1 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ RFID

Trước hết, kỹ thuật RFID cần một thiết bị là thẻ thông minh Thẻ RFID có kích thước rất nhỏ, dùng để gắn lên vật thể cần quản lý như hàng hóa, người… Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten cho phép nhận lệnh và đáp ứng lại bằng tần số vô tuyến RF từ một RFID phát đáp Tín hiệu được ghi vào thẻ và được đọc không phụ thuộc vào hướng của thẻ mà chỉ cần thẻ đó nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị là được.

Hình 8 Minh họa công nghệ RFID[5]

Khi một thẻ RFID tiến đến gần một thiết bị đọc ghi thẻ, năng lượng sóng điện từ đủ để cung cấp cho thẻ và từ đó quá trình trao đổi dữ liệu giữa thẻ và thiết bị đọc ghi thẻ bắt đầu. Trong quá trình này, thiết bị có thể đọc ghi thông tin trên thẻ, sau khi kết thúc quá trình trao đổi dữ liệu, chiếc thẻ đó được chỉ thị không tiếp nhận thêm thông tin gì nữa cho đến khi được lọt vào vùng phủ sóng tiếp theo.

Mặc dù ứng dụng chính hiện nay của công nghệ RFID là trong các kho hàng bán lẻ,RFID cũng được phát hiện có ứng dụng hiệu quả trong hoạt động vận tải, sản xuất từ những năm 1980 và sau đó lan sang các hoạt động khác do chi phí công nghệ giảm mạnh và mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp sử dụng công nghệ này.

1.6.2 Ứng dụng của công nghệ RFID kết hợp IoT để xây dựng bộ thực hành

Khi có sự tương tác giữa thiết bị đọc ghi (kết nối với PC) với thẻ RFID, thì các thiết bị đọc ghi đó sẽ truyền dữ liệu vào phần mềm điều khiển thiết bị đọc ghi Phần mềm điều khiển đọc ghi (được cài trên PC) sẽ tạo thành các yêu cầu Nhờ giao thức SIP2[3] các yêu cầu sẽ được chuyển đổi thành các câu lệnh truy vấn vào cơ sở dữ liệu của phần mềm quản lý bộ thí nghiệm (được cài trên SERVER) Phần mềm quản lý bộ thí nghiệm sẽ xử lý và trả lại các giá trị ứng với các câu lệnh truy vấn cho phần mềm điều khiển đọc ghi thông qua SIP2 thông tin về sinh viên, thông tin về bài thí nghiệm đã thực hiện,… Cho phép mở cữa, kích hoạt hệ thống điện cho các bàn thí nghiệm, kiểm soát tiến độ hoàn thành các bài thí nghiệm Thu nhận dữ liệu đầy đủ và chính xác

Hình 9: Minh họa công nghệ RFID tích hợp IoT[5]

Thiết kế, chế tạo hệ thống mô hình thực hành về hệ thống RFID kết hợp với

Công nghệ định vị bằng sóng radio RFID (Radio Frequency Identification) là một kỹ thuật nhận dạng tự động dựa trên khả năng lưu trữ và nhận tín hiệu từ xa bằng hệ thống thẻ thông minh Ban đầu, ứng dụng của công nghệ RFID chỉ được sử dụng trong công nghiệp hoặc trong các hệ thống bảo mật (ứng dụng đóng), tuy nhiên khi sử dụng công nghệ RFID vào các ứng dụng mang tính bảo mật đòi hỏi sự xác thực thì công nghệ RFID còn nhiều hạn chế Với việc tích hợp thêm công nghệ nhận dạng mặt người theo phương pháp PCA, RFID không những khắc phục được những hạn chế mà RFID sẽ trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày của con người như các hệ thống giám sát, quản lý vào ra, vân vân.… dựa trên các đặt tính đó nhóm nghiên cứu đã xây dựng mô hình thực hành về hệ thống RFID kết hợp với IoT Cho Sinh viên theo học ngành Điện – Điện tử thực hành Trong khi mua thiết bị này từ bên ngoài về thì giá rất đắt.

Hình 10 Quy trình hoạt động chung của bộ thí nghiệm RFID[5]

2.1.1 Các ứng dụng của RFID đã được triển khai trong các khối.

Các khối chức năng trong hệ thống thực hành RFID được nhóm chúng tôi thiết kế bằng các mạch điện tử như sau:

Boad xử lý trung tâm (Arduino)

Hình 11: Sơ đồ nguyên lý Boad xử lý trung tâm[3]

Hình 12: Sơ đồ mạch in boad xử lý trung tâm[3]

2.1.1 Các ứng dụng của RFID đã được triển khai trong các khối

Công nghệ RFID tích hợp IoT

Thoạt nhìn thì có rất nhiều dịch vụ IoT phù hợp với việc sử dụng RFID khi công nghệ này bước vào một chu kỳ phát triển hoàn toàn mới về kĩ thuật Điều nay bao gồm các ứng dụng trong chuỗi cung ứng sản phẩm với khả năng truy xuất nguồn gốc hay theo dõi lượng hàng trong kho và hỗ trợ các điểm thanh toán POS có thể tự phục vụ người dùng nhanh chóng Hiện tại, ứng dụng phổ biến nhất của RFID tập trung vào lĩnh vực quản lý lượng hàng hóa, nhưng với IoT thì sự kết hợp sức mạnh của Internet cùng với các thành phần như cảm biến hay điện toán đám mây sẽ giúp việc định danh thiết bị theo phương thức sóng vô tuyến, mang lại nhiều ứng dụng hữu ích, phổ biến và giảm chi phí trong đầu tư công nghệ. Công nghệ mới cũng được cập nhật cho hệ thống thẻ tag thụ động nhằm phục vụ cho việc thu thập dữ liệu Bên cạnh xác định vị trí, tín hiệu RFID cũng có thể được sử dụng để cho biết tình trạng của đối tượng Ví dụ như hồi đầu năm 2015, RFMicron phát hành chip RFID có khả năng xác định thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, trọng lượng, khoảng cách của đối tượng được định danh.Tiềm năng lớn nhất của RFID trong IoT[5] là khả năng theo dõi người dùng và các đối tượng cùng được trang bị công nghệ Nhiều chính phủ trên thế giới đã tích hợp chip RFID một cách rộng rãi vào hộ chiếu hay giấy phép lái xe Ngoài ra, trong quá trình chờ đợi sự phát triển toàn diện thì giới kinh doanh cũng đã phổ biến công nghệ sóng vô tuyến này vào số ít ngành nghề nhất định như quản lý phòng khách sạn hay thẻ tag thuê xe nhỏ gọn Đầu năm 2015, các hãng nghiên cứu đã chứng minh rằng thẻ RFID với giá thành rẻ có thể được sử dụng để xác định đối tượng một cách kín đáo và có khả năng tương tác liên tục Điều này sẽ giúp ngành công nghiệp trò chơi phát triển hơn, hay được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống phòng thí nghiệm thông minh để các thiết bị có khả năng giao tiếp mạnh mẽ và tạo nên môi trường làm việc mới.

Mô hình hoạt động hệ thống RFID tích hợp IoT

Hình 18 Mô hình hoạt động RFID tích hợp IoT[5]

Khi có sự tương tác giữa thiết bị đọc ghi (kết nối với PC) với thẻ RFID, thì các thiết bị đọc ghi đó sẽ truyền dữ liệu vào phần mềm điều khiển thiết bị đọc ghi Phần mềm điều khiển đọc ghi (được cài trên máy tính, điện thoại di động) sẽ tạo thành các yêu cầu Nhờ giao thức SIP2(Session Initiation Protocol 2)[5] các yêu cầu sẽ được chuyển đổi thành các câu lệnh truy vấn vào cơ sở dữ liệu của phần mềm quản lý phòng thí nghiệm (được cài trênSERVER) Phần mềm quản lý phòng thí nghiệm sẽ xử lý và trả lại các giá trị ứng với các câu lệnh truy vấn cho phần mềm điều khiển đọc ghi thông qua SIP2 thông tin về sinh viên,thông tin về bài thí nghiệm đã thực hiện,….Cho phép mở cữa, kích hoạt hệ thống điện cho các bàn thí nghiệm, kich hoạt Camera giám sát, kiểm soát tiến độ hoàn thành các bài thí nghiệm và quản lý thời gian vào ra phòng thí nghiệm của Sinh viên….

Giới thiệu các bộ điều khiển tích hợp IoT

 Cơ chế truyền giữa đầu đọc RFID và thẻ RFID Đầu đọc RFID truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip được gắn trên thẻ RFID Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin tìm được từ con chip Các con chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng chúng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader Đây là một phương pháp đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử, một dạng mới của phương pháp truyền thông tin vô tuyến Cũng có thể hiểu RFID như một loại mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa dưới dạng bít, được truyền đi và nhận biết thông qua sóng vô tuyến

Hình 19 Đầu đọc thẻ RFID và Thẻ RFID[4]

Bộ đầu đọc RFID nhận thông tin từ thẻ tag, sau đó truyền về cho máy tính theo chuẩn RS232 (truyền nối tiếp) Dữ liệu trên tag mã hóa theo chuẩn EM4100[4]

Hệ thống kết nối đầu đọc thẻ vào máy tính thông qua boad Arduino Atmega2560 và Ethernet shield

Arduino UNO Easy Shield là một board mở rộng cho Arduino UNO và những board tương thích với Arduino Sản phẩm hỗ trợ 2 ATCBus socket cho phép người dùng kết nối những Easy Board với Arduino UNO một cách nhanh chóng và dễ dàng để thực hiện các ứng dụng như: GSM, GPS, Wifi, Bluetooth, Ngoài ra, Shield có hỗ trợ Switch cho phép nạp chương trình cho Arduino mà không cần phải tháo board thiết bị đang lắp trên Shield.Bên cạnh đó, với kích thước tương đương với Arduino UNO[9], ngõ ra dữ liệu tương thích với các cổng vào ra của máy tính.

Hình 20 Dùng Arduino Atmega2560 và Ethernet shield[6]

 Giao tiếp giữa Arduino và máy tính

Hình 21 Mô hình giao tiếp giữa Arduino và máy tính[6]

Mô hình này rất đơn giản, tương tự như cách sử dụng Serial để giao tiếp với Arduino thông qua Serial Monitor: máy tính sẽ mở cổng COMx ( hoặc /dev/tty ) sau đó các nội dung trong output buffer của Arduino sẽ được truyền qua máy tính và lưu ở input buffer.Máy tính đọc những dòng đó rồi quy ra lệnh (Serial Command), đồng thời trên Arduino cũng song song tồn tại phương thức truyền dẫn giống như máy tính đã nêu trên.

Mô hình của hệ thống đã lắp xong

Hình 22 Sản phẩm của mô hình thực hành hệ thống RFID

XÂY DỰNG PHẦN MỀM

Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống

Hình 23: Lưu đồ thuật toán hệ thống[8]

Khi hệ thống hoạt động, Đầu đọc RFID truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip được gắn trên thẻ RFID Đầu đọc nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc xử lý thông tin tìm được từ con chip máy chủ sẽ nhận các thông tin về Sinh viên vào phòng thí nghiệm Nếu đúng với thông tin đã được cập nhập vào máy chủ trước đó thì cửa sẽ mở để cho Sinh viên được vào phòng thí nghiệm (theo thứ tự từng người một), nếu sai cửa sẽ không mở Hệ thống sẽ tiếp tục hiển thị trên web thông tin của Sinh viên như: Tên, ngày tháng năm sinh, mã sinh viên, số lần thực hiện bài thí nghiệm trước đó, số bài hoàn thành các bài thí nghiệm trước đó, ngày giờ vào phòng thí nghiệm, ngày giờ ra khỏi phòng thí nghiệm Hệ thống tiếp tục kích hoạt điện và các thiết bị thí nghiệm trên bàn tương ứng để Sinh viên tiến hành thí nghệm tiếp theo Kết quả sẽ đưa ra máy in, lưu vào bộ nhớ và kết thúc.

Chương trình của các bài thực hành

3.2.1 Cấp quyền sử dụng thiết bị đối với từng ID người dùng thông qua thẻ RFID

MFRC522 RC522(SS_PIN, RST_PIN);

MFRC522::MIFARE_Key key; byte sector = 1; byte blockAddr = 4; byte dataBlock1[] = {

}; byte buffer[18]; byte size = sizeof(buffer); boolean check_card; char data[100]=""; int value_card, data1, data2, data3, data4, table1, table2, table3, table4, displayLCD1, displayLCD2, displayLCD3, displayLCD4, mon1, mon2, mon3, mon4, number_count=0, number_active=1;

String data_receive1="", data_receive2="", data_receive3="", data_receive4=""; byte check_card_begin(){ if ( ! RC522.PICC_IsNewCardPresent()) return ; if ( ! RC522.PICC_ReadCardSerial()) return ;

RC522.PICC_DumpMifareClassicSectorToSerial(&(RC522.uid), &key, sector);

RC522.MIFARE_Read(blockAddr, buffer, &size); dump_byte_array(buffer, 16); write_value_card();

Serial.begin(9600); pinMode(Button10K,INPUT); pinMode(Button20K,INPUT); pinMode(Button30K,INPUT); pinMode(Finish,INPUT);

Wire.begin(); lcd.begin(); lcd1.begin(); lcd2.begin(); lcd3.begin(); lcd4.begin();

RC522.PCD_Init(); for (byte i = 0; i < 6; i++) { key.keyByte[i] = 0xFF;

} lcd.clear(); lcd1.clear(); lcd2.clear(); lcd3.clear(); lcd4.clear(); lcd.setCursor(4,0);lcd.print("Kinh Chao");lcd.setCursor(4,1);lcd.print("Quy Khach"); lcd1.setCursor(4,0);lcd1.print("Kinh Chao");lcd1.setCursor(4,1);lcd1.print("Quy Khach"); lcd2.setCursor(4,0);lcd2.print("Kinh Chao");lcd2.setCursor(4,1);lcd2.print("Quy Khach"); lcd3.setCursor(4,0);lcd3.print("Kinh Chao");lcd3.setCursor(4,1);lcd3.print("Quy Khach"); lcd4.setCursor(4,0);lcd4.print("Kinh Chao");lcd4.setCursor(4,1);lcd4.print("Quy Khach");

} void loop() { check_card_begin(); delay(100); hienthi(); delay(1000); receiveEvent(); delay(100); if(digitalRead(Finish)==0){ while(digitalRead(Finish)==0); if(number_active0){ s.write(data)

} else if (content.substring(1) == "F1 A7 3B 5B") //change here the UID of the card/cards that you want to give access

Serial.println("Nguyễn Thanh Hải"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("NGUYEN HAI"); digitalWrite(led,HIGH); delay(3000); digitalWrite(led,LOW); lcd.clear(); if(s.available()>0){ s.write(data);

{ lcd.setCursor(0,0); lcd.print("MA THE SAI"); delay(1000); lcd.clear();

BÀI SỐ 2: HIỂN THI TRÊN MÀN HÌNH LCD

+ Tìm hiểu tổng quan về công nghệ RFID

+ Phương pháp giao tiếp màn hình LCD với Arduino thông qua I2C

+ Hiển thị các dữ liệu được ghi trên thẻ lên màn hình LCD.

+ Dùng máy vi tính để kiểm tra

Giới thiệu về boad LCD, I2C

Hình 27 Giới thiệu về boad LCD, I2C

Bước 1: Ghép boad Arduino với boad I2C và LCD

Hình 28 Ghép boad Arduino với boad I2C

Bước 2: Ghép bài 1 với bài 2

Hình 29 Ghép boad Arduino với boad I2C và LCD

Bước 3: Thực hiện đoạn chương trình sau và nạp vào boad Arduino

#define FIREBASE_HOST "voicerobot-d0fba.firebaseio.com"

#define FIREBASE_AUTH "QjmVqAVq6yYlAMsHThFJ5FlDehfCitvQ3wrbxDcp"

#define WIFI_SSID "PasslaA.Long"

MFRC522 mfrc522(SS_PIN,RST_PIN); void setup() { s.begin(9600);

Serial.begin(9600); // Initiate a serial communication

SPI.begin(); // Initiate SPI bus mfrc522.PCD_Init(); // Initiate MFRC522 lcd.init(); // initialize the lcd lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("SU PHAM KY THUAT"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("SRT-IRC"); delay(500); lcd.clear();

Serial.println("Put your card to the reader ");

Serial.println(); pinMode(led,OUTPUT); pinMode(IN1,OUTPUT); pinMode(IN2,OUTPUT); pinMode(led,OUTPUT);

} void loop() { if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())

// Select one of the cards if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())

//Show UID on serial monitor

String content= ""; byte letter; for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++)

Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");

Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ")); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX));

Serial.print("Message : "); content.toUpperCase(); if (content.substring(1) == "F1 7F AF 1E") //change here the UID of the card/cards that you want to give access

Serial.println("Nguyễn Thanh Hải"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("NGUYEN THANH HAI"); digitalWrite(led,HIGH); delay(3000); digitalWrite(led,LOW); lcd.clear(); if(s.available()>0){ s.write(data)

BÀI SỐ 3: DÙNG THẺ RFID ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ NGOẠI VI

+ Tìm hiểu tổng quan về công nghệ RFID

+ Phương pháp kết nối boad Arduino với thiết bị ngoại vi

+ Điều khiển các thiết bị ngoại vi thông qua thẻ RFID.

+ Dùng máy vi tính để kiểm tra

Boad điều khiển động cơ L298

Hình30 Boad điều khiển động cơ L298

Bước 1: Đấu nối boad Arduino với L298 để điều khiển hai động cơ

Hình 31 Đấu nối boad Arduino với L298 để điều khiển một động cơ

Hình 32 Đấu nối boad Arduino với L298 để điều khiển hai động cơ

Bước 3: Thực hiện đoạn chương trình sau và nạp vào boad Arduino

MFRC522 mfrc522(SS_PIN,RST_PIN); void setup() { s.begin(9600);

Serial.begin(9600); // Initiate a serial communication

SPI.begin(); // Initiate SPI bus mfrc522.PCD_Init(); // Initiate MFRC522 lcd.init(); // initialize the lcd lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("SU PHAM KY THUAT"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("SRT-IRC"); delay(500); lcd.clear();

Serial.println("Put your card to the reader ");

Serial.println(); pinMode(led,OUTPUT); pinMode(IN1,OUTPUT); pinMode(IN2,OUTPUT); pinMode(led,OUTPUT);

} void loop() { if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())

// Select one of the cards if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())

//Show UID on serial monitor

String content= ""; byte letter; for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++)

Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");

Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ")); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX));

Serial.print("Message : "); content.toUpperCase(); if (content.substring(1) == "F1 7F AF 1E") //change here the UID of the card/cards that you want to give access

Serial.println("Nguyễn Thanh Hải"); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("NGUYEN THANH HAI"); digitalWrite(led,HIGH); delay(3000); digitalWrite(led,LOW); lcd.clear(); if(s.available()>0){ s.write(data)

BÀI SỐ 4: THẺ RFID KẾT NỐI VỚI ESP 8266

+ Truyền dữ liệu qua mạng Internet hiển thi trên web và trên điện thoại di động

+ Lưu dữ liệu, xác định ngày giờ quẹt thẻ

Bước 1: Đấu nối các boad theo hình vẽ

Hình 33 Kết nối với ESP 8266

Bước 2: thực hiện đoạn chương trình rồi nạp cho boad Arduino

NTPtime NTPch("ch.pool.ntp.org");

#define WIFI_PASSWORD "ntl0905111273" int data;

String stringOne, stringTwo; strDateTime dateTime; void setup() { s.begin(9600);

WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

Serial.print("connecting"); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);

} void loop() { dateTime = NTPch.getNTPtime(7.0, 0); if(dateTime.valid){

NTPch.printDateTime(dateTime); int actualHour = dateTime.hour; // Gio byte actualMinute = dateTime.minute; // Phut byte actualsecond = dateTime.second; // Giay int actualyear = dateTime.year; // Nam byte actualMonth = dateTime.month; // Thang byte actualday eTime.day; // Ngay byte actualdayofWeek = dateTime.dayofWeek stringTwo =String(actualday)+"-"+String(actualMonth)+"-"+String(actualyear)+"

"+String(actualHour)+"-"+String(actualMinute)+"-"+String(actualsecond);

Serial.println(stringTwo); s.write("s"); if (s.available()>0){ data=s.read();

Serial.println(data); if (data==0) {

Firebase.pushString("LAB-IRC", "Nguyen thanh Hai ");

Firebase.pushString("LAB-IRC",String(stringTwo));

Firebase.pushString("LAB-IRC", "Nguyen van Chien ");

Firebase.pushString("LAB-IRC", "Nguyen Hai ");

Đánh giá quá trình thử nghiệm

 Qua việc tính toán thiết kế và tích hợp các module thực hành về công nghệ RFID, tác giả thực hiện đề tài đã cho ra sản phẩm là một mô hình thí nghiệm hoàn chỉnh Thiết bị được giảng dạy tại phòng Lab IRC khu B trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại Học Đà Nẵng.

 Kết quả đạt được đã đáp ứng được các yêu cầu khoa học:

+ Cấp quyền sử dụng thiết bị đối với từng ID người dùng thông qua thẻ RFID

+ Quản lý tình trạng hoạt động của các thiết bị ngoại vi.

+ 3 Bài hướng dẫn thực hành

Kết luận

Công nghệ IoT nói chung và công nghệ RFID nói riêng hứa hẹn tạo ra những ứng dụng đầy tiềm năng, có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, mà đối với các công nghệ khác còn nhiều hạn chế Tuy nhiên để triển khai mạng người thiết kế hệ thống yêu cầu phải nắm bắt được những nhân tố tác động đến mạng, những nhược điểm của mạng cần phải được khắc phục Tức là, người thiết kế cần phải quan tâm đến các tham số mạng, ví dụ như tập các chất lượng dịch vụ QoS[8] Nhờ quá trình mô phỏng người thiết kế hệ thống có thể đánh giá được chất lượng dịch vụ mạng cung cấp, để từ đó có thể thiết kế hệ thống theo cách tối ưu nhất Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về IoT, công nghệ RFID và các ứng dụng trong thực tiễn, tác giả đã xây dựng thành công một hệ thống thực hành có tính khả thi cao (như đã trình bày trong phần đánh giá kết quả chạy thử nghiệm) Tuy nhiên, do thời gian và số lượng các bài thực hành hạn chế, Đây cũng là một trong những hướng nghiên cứu, phát triển tiếp theo của đề tài.

Kiến nghị

Tính đến thời điểm hiện tại, RFID vẫn là công nghệ ưu việt nhất có thể áp dụng cho việc quản lý và vận hành các bài thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đa chức năng Chính vì vậy đối với các phòng thí nghiệm định hướng phát triển theo hướng tự động hóa và hướng tới người dùng thì nên cân nhắc việc triển khai công nghệ RFID tích hợp IoT khi xây dựng kế hoạch cho phòng thí nghiệm hiện đại của mình Khi đã hội tụ được các yếu tố: hệ thống bài thí nghệm phù hợp, đa dạng tài nguyên thông tin,hạ tầng thiết bị hiện đại, chất lượng dịch vụ tốt, tính mở cao, thân thiện, hướng tới người dùng thì phòng thí nghiệm sẽ trở thành một điểm đến lý tưởng cho các bạn sinh viên đam mê nghiên cứu khoa học ứng dụng.

Hướng phát triển đề tài

Tích hợp thêm công nghệ nhận dạng mặt người theo phương pháp PCA RFID không những khắc phục được những hạn chế vốn có của hệ thống như có nhiều người dùng một thẻ mà RFID sẽ trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai ví dụ:ứng dụng vào Robot cho phép xây dựng hệ thống kiểm soát ra vào tự động và các bài toán liên quan đến việc xác thực.

Tiêu đề	Nghiên cứu Xây dựng Mô hình Thực hành về Hệ thống RFID kết hợp IoT dùng trong Giảng dạy
Tác giả	Trần Duy Chung, Nguyễn Văn Phát, Nguyễn Thị Thúy Hoài
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Khoa học và Công nghệ
Thể loại	Đề tài khoa học và công nghệ cấp trường
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	4,63 MB