V. PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ỨNG DỤNG RFID TRONG QUẢN LÝ VÀ
5.3.1 Môi trường và yêu cầu của hệ thống
Khí hậu Việt Nam là khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa và lại có sự khác nhau khá rõ rệt giữa các vùng trong cả nước trong khi bưu phẩm, bưu kiện hay thư lại phải vận chuyển qua khá nhiều tỉnh/thành phố. Vì vậy, với các bưu gửi, thư từ có gắn thẻ RFID cần phải đảm bảo thẻ vẫn có khả năng hoạt động, không bị mất tín hiệu… trong những điều kiện cho phép. Điều này phụ thuộc rất nhiều vào việc chọn lựa loại thẻ, tần số hoạt động hay môi trường sử dụng…Chúng ta sẽ xem xét yếu tố môi trường có ảnh hưởng đến chất lượng, tuổi thọ, khả năng truyền và đọc tín hiệu của thẻ như thế nào để có thể đưa ra lựa chọn tốt nhất cho ứng dụng Test Mail.
- Với tần số: Với mỗi loại tần số khác nhau (như LF, HF hay UHF…) khả năng truyền tín hiệu cũng khác nhau, mỗi loại hoạt động tốt trong một môi trường nhất định nào đó.
+ Tần số HF: rất tin cậy với khoảng cách gần, hoạt động tốt nhất trong môi trường chất lỏng, truyền tín hiệu kém hơn với kim loại.
+ Tần số UHF: có khoảng cách đọc khá lớn, hoạt động không tốt trong môi trường chất lỏng và kim loại do bị những môi trường này hấp thụ năng lượng khi truyền qua.
+ Ngoài ra còn có tần số thuộc dải sóng cực ngắn và tần số thấp. Tuy nhiên 2 loại tần số này ít được sử dụng hơn, tần số thấp chủ yếu được dùng để nhận dạng động vật, chống trộm; sóng cực ngắn dùng cho hệ thống điều khiển xe cộ.
Thẻ UHF nhạy cảm với các yếu tố môi trường hơn so với các thẻ hoạt động thuộc dải tần số khác. Nhiều yếu tố, trong đó có cả các yếu tố vật lý và môi trường ảnh hưởng đến khả năng đọc và tính chính xác của thẻ. Với môi trường lỏng, kim loại hay trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt như nhiệt độ thấp hay độ ẩm cao, khả năng đọc của thẻ đều giảm xuống. Tuy nhiên, RFID là loại công nghệ khá nhạy cảm đối với các yếu tố môi trường nên chúng còn được sử dụng để theo dõi sự thay đổi của nhiệt độ, độ ẩm…, báo những thay đổi này về cho máy tính trung tâm để đưa ra những xử lý kịp thời cho những sản phẩm hay thiết bị có gắn kèm thẻ RFID. Chúng vẫn có thể hoạt động trong những điều kiện môi trường khá khắc nghiệt nên sử dụng công nghệ này đem lại sự kinh tế và hiệu quả cao, đảm bảo hệ thống vẫn có thể vận hành và hoạt động bình thường. Hơn nữa, với sự phát triển của công nghệ, các sản phẩm mới tiếp tục ra đời khắc phục những nhược điểm của thẻ RFID, ví dụ như công nghệ Smart Active Label được đưa ra cho những thẻ RFID được sử dụng cho các môi trường chất lỏng hay kim loại (như nước soda, nước hoa quả…). Những yếu tố vật lý và môi trường ảnh hưởng đên sự hoạt động của thẻ RFID như sau:
- Ảnh hưởng của môi trường tới khả năng đọc thẻ: Môi trường hoạt động của thẻ bao gồm cả những yếu tố vật lý và các yếu tố về thời tiết, khí hậu, độ ẩm, nhiệt độ… Tất cả những yếu tố này đều làm giảm khả năng đọc của thẻ cũng như độ chính xác của thiết bị. Tuy nhiên, các yếu tố này không làm ảnh hưởng lớn đến
hoạt động của thẻ và đều ở khả năng chấp nhận được. Kiểm tra của LOGSA PSCC với thẻ RFID chủ động cho kết qủa như sau:
+ Ảnh hưởng của nhiệt độ cao: Các thẻ được chọn sẽ được đo khả năng đọc tín hiệu trước khi kiểm tra và được đo lại sau khi nâng nhiệt độ lên khoảng 85oC sau 4h. Sau đó, sau khoảng 2h, nhiệt độ được giảm xuống còn 230C (điều kiện nhiệt độ bình thường), với độ ẩm không khí là 50%. Kết quả cuối cùng, tất cả các thẻ đều được đọc thành công qua 3 cổng kiểm tra, nguồn pin của các thẻ không hề bị yếu đi hay bị chết. Tuy nhiên, các thẻ bằng nhựa bị biến dạng một chút khi đưa sang mức nhiệt độ cao và có giảm đi khi được làm lạnh nhưng vẫn bị biến dạng.
+ Nhiệt độ thấp: Một số thẻ được chọn cho việc kiểm tra này. Nhiệt độ được đưa xuống thấp (<0oC). Kết quả đạt được rất khả quan: không có nguồn pin nào của thẻ bị yếu đi và các thẻ vẫn có khả năng đọc được ở nhiệt độ thấp. Tuy có một vài thẻ khi mới được đưa vào môi trường nhiệt độ thấp không thể hoạt động được nhưng sau khoảng thời gian >=1h, chúng bắt đầu hoạt động trở lại và được đọc qua hết các đầu đọc.
+ Khi thẻ bị ướt: Các thẻ được kiểm tra trước khi đưa ra trời mưa. Sau 1h, khả năng đọc của các thẻ này được kiểm tra lại. Kết quả cho thấy, tất cả các thẻ đều được đọc thành công qua các điểm có đặt đầu đọc. Nguồn pin của các thẻ cũng không hề bị ảnh hưởng trong suốt quá trình kiểm tra.
+ Trong những môi trường nguy hiểm: kiểm tra sự hoạt động của thẻ trong môi trường nhiệt độ thấp, môi trường nước, nhiệt độ tăng lên cao, cống rãnh, mương máng… Các thẻ này được kiểm tra qua 14 môi trường khác nhau. Qua bài kiểm tra này, nguồn pin của thẻ có yếu đi, một số thẻ không thể hoạt động và yêu cầu phải thay lại nguồn pin. Khả năng đọc của thẻ cũng giảm. Tuy nhiên, các thẻ vẫn có khả năng đọc được khi chỉ trải qua thử nghiệm chỉ trong một hoặc hai môi trường.
+ Ảnh hưởng của sương muối: Các thẻ được kiểm tra đều đọc được thành công qua 5 đầu đọc thẻ. Nguồn pin của các thẻ cũng không bị yếu đi. Một vài thẻ không thể đọc được trong môi trường này nhưng chỉ sau 24h, chúng đã có thể hoạt động bình thường.
+ Môi trường nước và ngâm trong nước: Nhiệt độ của nước ngâm thẻ được duy trì ở khoảng <=20oC. Tất cả các thẻ được kiểm tra đều đọc thành công qua 5 đầu đọc. Nguồn pin cũng không hề bị suy yếu khi đưa vào trong môi trường nước trong suốt quá trình kiểm tra.
+ Khi bị đóng băng: Các thẻ được ngâm trong nước lạnh và để đóng băng ở nhiệt độ thấp. Tất cả các đầu đọc đều có thể hoạt động bình thường với điều kiện này, nguồn pin của chúng không hề bị hỏng hay suy yếu. Sau khi đá tan chảy, những vách ngăn của pin đều bị nước xâm nhập nhưng chúng cũng không ảnh hưởng nhiều đến sự hoạt động của thẻ.
+ Kiểm tra thủ công: các thẻ được đánh rơi và kiểm tra lại khả năng đọc ngay sau đó để xem khả năng chịu sự va đập của các thẻ như thế nào. Kết quả cho thấy tất cả các thẻ đều được đọc thành công qua các đầu đọc
được dùng để kiểm tra. Tuy nhiên, sự va chạm làm cho phần bao phủ bề mặt pin bị trượt đi so với ban đầu. Các thẻ nhựa không hề bị phá hủy hay hư hỏng khi xảy ra va chạm.
+ Trong tất cả những kiểm tra đã nói ở trên, thẻ RFID đều được kiểm nghiệm với những yếu tố vật lý. Không có sự phá hủy nào với các thẻ nhựa hay sự ăn mòn xảy ra với các thẻ bằng kim loại. Chúng có thể hoạt động tốt trong những môi trường khắc nghiệt, chịu được nhiệt độ cao, đóng băng, độ ẩm lớn và chịu được sự thay đổi của áp suất. Chính vì khả năng bền vững của thiết bị này mà thẻ RFID ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành nghề trong xã hội, vận chuyển hàng hóa hay đo sự thay đổi của môi trường.
Với Việt Nam, thẻ RFID hoàn toàn có thể được sử dụng mà không cần phải lo lắng về sự ảnh hưởng của môi trường đối với thẻ hay những hỏng hóc có thể xảy ra bởi những ảnh hưởng đó trong điều kiện có thể chấp nhận được. Chỉ trong những điều kiện đặc biệt khắc nghiệt, thẻ RFID mới bị phá hủy và kô thể hoạt động, mất tín hiệu và không thực hiện được chức năng như mong đợi.
- Về tuổi thọ của thẻ: thẻ RFID phân chia ra làm 3 loại chủ động, thụ động và bán thụ động. Sự phân chia này tùy thuộc vào việc thẻ có sử dụng nguồn pin để duy trì năng lượng hoạt động hay không và tuổi thọ của thẻ khác nhau với những loại thẻ này.
Tính chất Thẻ thụ động Thẻ bán thụ động Thẻ chủ động Nguồn năng lượng Sử dụng nguồn
năng lượng từ bên ngoài ( từ đầu đọc)
Có sử dụng pin Có sử dụng pin
Khoảng cách đọc
thẻ Khoảng 1-3m Khoảng 3m Lên tới 200m
Kiểu bộ nhớ Hầu như là chỉ đọc Đọc-ghi Đọc-ghi
Chi phí Khoảng vài usd Từ 2-10$ Hơn 20$
Tuổi thọ Lên tới 20 năm 2-7 năm Khoảng 5-10 năm
Bảng 5.1. Tính chất chung của thẻ RFID
Như vậy, thẻ RFID có tuổi thọ là khá cao và lại có thể sử dụng lại vì nó có khả năng đọc ghi, sẽ làm giảm chi phí đáng kể khi sử dụng thẻ trong việc vận chuyển và gắn kèm với hàng hóa. Điều kiện môi trường hầu như không có ảnh hưởng đến tuổi thọ của thẻ, tuổi thọ của thẻ phụ thuộc vào nguồn năng lượng mà thẻ có sử dụng hay tận dụng từ bên ngoài (như đầu đọc).
Việc lựa chọn thẻ RFID phụ thuộc vào yêu cầu và quy mô của hệ thống. Khoảng cách đọc được của thẻ cũng là một yếu tố quan trọng cần quan tâm để phù hợp với những thiết bị khác cũng như việc đọc và kiểm tra dữ liệu đối với những vật phẩm liên quan. Đối với những tần số khác nhau, khoảng cách đọc được của thẻ có khác nhau. Ví dụ,
thẻ HF có khoảng cách đọc thẻ vào khoảng 3m trong khi thẻ UHF có thể đọc thẻ trong khoảng 9m. Vì vậy, việc lựa chọn thiết bị và tần số cần cân nhắc đến việc thẻ tham gia vào những thành phần nào của hệ thống, ảnh hưởng đến những khu vực nào và yêu cầu hệ thống như thế nào. Đối với ngành bưu chính, tại các bộ phận khai thác chia chọn là khá rộng lớn, khoảng cách đọc thẻ 9m là tương đối phù hợp.