Các ứng dụng theo dõi tài sản trong nhà đang áp dụng công nghệ RFID như thế nào

　　Công nghệ RFID không phải là giải pháp duy nhất cho các ứng dụng định vị trong nhà. Tuy nhiên, là một phần của hệ thống đa công nghệ, nó là một giải pháp rất hiệu quả.

　　Thẻ RFID có lịch sử lâu đời, có từ các hệ thống phát đáp được sử dụng bởi máy bay quân sự trong Thế chiến II để phân biệt "bạn với kẻ thù". Kể từ đó, RFID đã được sử dụng trong các hệ thống nhận dạng tài sản. Gần đây, nó đã được tung ra thị trường như một giải pháp định vị trong nhà theo thời gian thực. Bài viết này phác thảo ngắn gọn cách hoạt động của RFID, cách nó có thể được áp dụng để theo dõi tài sản trong nhà và so sánh với các công nghệ tương tự khác.

　　01Cách thức hoạt động của RFID

　　Hệ thống RFID, tức là nhận dạng tần số vô tuyến, bao gồm hai phần: bộ phát đáp (hoặc thẻ) chứa dữ liệu có thể đọc qua RF; Người thẩm vấn (hoặc người đọc/người viết) có thể đọc dữ liệu từ người chuyển tiếp.

　　Phương thức giao tiếp cụ thể giữa hai phần này (được gọi là "cơ chế ghép nối") xác định phạm vi phủ sóng, độ phức tạp và chi phí của hệ thống. (Ở đây, "khớp nối" đề cập đến việc truyền thông tin giữa thẻ và người đọc / người viết.) Hiện tại, có ba cơ chế ghép nối trên thị trường: ghép nối cảm ứng, ghép nối điện dung và ghép tán xạ ngược.

　　Khớp nối cảm ứng

　　Kể từ khi công nghệ RFID phát triển, khớp nối cảm ứng đã tồn tại, với các hệ thống vào thời điểm đó bao gồm các thẻ lớn với cơ chế ăng-ten phức tạp, chủ yếu được sử dụng để theo dõi các vật thể lớn (chẳng hạn như ô tô và gia súc). Các thẻ ghép nối cảm ứng trích xuất thông tin từ từ trường do đầu đọc tạo ra và điều chỉnh nó. Đầu đọc đo sóng vô tuyến thông qua các thẻ và giải mã chúng thành dữ liệu. Từ trường được sử dụng trong các hệ thống này giảm nhanh chóng, do đó phạm vi nhận dạng hiệu quả của khớp nối cảm ứng là khoảng 1cm đến 1m.

　　Khớp nối điện dung

　　Khi hệ thống cảm biến lớn trở thành lựa chọn duy nhất trên thị trường, hệ thống khớp nối điện dung đã được phát triển để giảm chi phí và kích thước của RFID. Chip dẫn điện được sử dụng trên đầu đọc và nhãn để tạo điện dung và dữ liệu tín hiệu bằng cách thay đổi điện dung của mạch. Phạm vi giữa các hệ thống này rất gần (1 cm) và hướng vá là rất quan trọng, vì vậy các ứng dụng điển hình yêu cầu lắp thẻ ID vào đầu đọc. Khi các mạch cuộn cảm co lại, thị trường hệ thống tụ điện hạn chế cũng đang bị thu hẹp.

　　Trên thực tế, hầu hết các hệ thống RFID hiện đang sử dụng một số dạng khớp nối điện dung. Tuy nhiên, chúng vẫn bị ảnh hưởng bởi cường độ của từ trường ở xa. Để đạt được liên lạc đường dài, hệ thống RFID phải sử dụng tín hiệu tần số cao hơn và dựa vào tín hiệu điện từ từ các nguồn điện

　　Khớp nối tán xạ ngược

　　Khớp nối tán xạ ngược là một mô hình nguyên lý radar. Đầu đọc phát ra tín hiệu UHF hoặc vi sóng, được phản xạ khi tiếp xúc với mục tiêu và mang lại thông tin mục tiêu. Điều này dựa trên các định luật lan truyền không gian của sóng điện từ, với phạm vi nhận dạng lớn hơn 1 mm. Tất nhiên, việc mở rộng phạm vi nhận dạng là lợi thế hay nhược điểm phụ thuộc vào trường hợp sử dụng.

　　02Các loại thẻ RFID

　　Thị trường RFID được phân loại dựa trên phương pháp cung cấp năng lượng của thẻ RFID. Việc thẻ có sẵn nguồn điện trên bo mạch hay không ảnh hưởng đến kích thước, giá cả, phạm vi đọc và liệu thẻ có thể hỗ trợ các cảm biến bổ sung hay không.

　　Nhãn thụ động

　　Thẻ thụ động không có nguồn điện bên trong. Họ phản ứng bằng cách hấp thụ một số thông tin từ tín hiệu của người đọc. Điều này làm cho chúng rẻ, bền và không ồn ào (trong phổ vô tuyến). Do thiếu dữ liệu nhất quán, chúng không thể được sử dụng để ghi và lưu trữ dữ liệu cảm biến. Chúng có phạm vi lựa chọn dữ liệu thấp hơn và yêu cầu người đọc và người viết công suất cao, chi phí cao.

　　Nhãn bán thụ động

　　Nhãn bán thụ động (còn được gọi là nhãn "bán chủ động" và "hỗ trợ pin") có pin tích hợp. Giống như thẻ thụ động, chúng chỉ truyền khi có tín hiệu từ người đọc và người viết. Pin có thể cung cấp năng lượng cho cả cảm biến và ăng-ten. Thẻ bán thụ động cho phép phản xạ nhiều tín hiệu hơn đến người đọc/ghi, do đó cung cấp khoảng cách đọc/ghi dài hơn so với thẻ thụ động. Chúng lớn hơn và đắt hơn thẻ thụ động, đồng thời có thời lượng pin hạn chế.

　　Thẻ đang hoạt động

　　Thẻ hoạt động có nguồn điện cục bộ (chẳng hạn như pin hoặc năng lượng quang điện) và có thể phát tín hiệu của riêng chúng. Mặc dù chúng được định nghĩa là thẻ, nhưng về mặt kỹ thuật, chúng không dựa vào việc nhận và điều chế tín hiệu từ đầu đọc. Thay vào đó, chúng là bộ đàm tầm ngắn. Từ góc độ hoạt động, sự khác biệt này có thể không quan trọng lắm, vì vậy chúng tôi tập trung vào thị trường và đưa chúng vào đây. So với thẻ thụ động và bán thụ động, thẻ chủ động có phạm vi nhận dạng lớn hơn (lên đến 1 km), tăng dung lượng bộ nhớ, kích thước và chi phí, đồng thời có thể hoạt động với người đọc và người viết yếu hơn.

　　03Theo dõi tài sản bằng công nghệ RFID

　　Trước khi đánh giá ưu điểm của RFID như một công nghệ theo dõi tài sản, cần phải làm rõ ý nghĩa của "theo dõi". RFID đã được sử dụng ngay từ đầu để theo dõi tài sản theo nghĩa của bảng tính. Nó giúp bạn dễ dàng xác định và ghi lại các mục được theo dõi gần đó. Nếu mục tiêu của bạn là đảm bảo rằng tất cả các toa tàu đi qua Cổng A cũng đi qua Cổng B hoặc để xác nhận xem nhân viên có vào tòa nhà hay không, thì RFID là một giải pháp tuyệt vời đã được kiểm tra và xác nhận kỹ lưỡng.

　　Trong những trường hợp sử dụng này, RFID cạnh tranh trực tiếp nhất với mã vạch hoặc mã QR. Nó có một lợi thế rõ ràng trong việc cho phép đọc và viết từ xa. Thẻ RFID chủ động hoặc bán thụ động có thể cung cấp thông tin cảm biến có giá trị. Mặt khác, đầu đọc được ghép nối với thẻ thụ động không hề rẻ, trong khi thẻ bán thụ động rất đắt và có tuổi thọ hạn chế.

　　Một loại theo dõi khó khăn hơn là tìm hiểu vị trí theo thời gian thực của nội dung theo dõi. Mặc dù đây là một trường hợp sử dụng RFID tương đối mới, nhưng đã có rất nhiều giải pháp thương mại trên thị trường.

　　Các chương trình này hoạt động theo những cách khác nhau. Một số giải pháp sử dụng RFID thuần túy để nhận dạng đối tượng, đồng thời sử dụng một công nghệ khác để đo khoảng cách. Hầu hết tất cả những người phụ thuộc hoàn toàn vào RFID đều sử dụng thẻ RFID hoạt động. Mặc dù một số nghiên cứu đã sử dụng thẻ RFID thụ động, nhưng chi phí của đầu đọc thẻ thụ động và phạm vi nhận dạng hạn chế của hệ thống đã ngăn cản chúng được áp dụng cho mục đích thương mại

　　Hệ thống định vị thời gian thực (RTLS) sử dụng thẻ RFID hoạt động hoạt động tốt hơn các công nghệ cạnh tranh như Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), WiFi, Siêu âm và Băng thông siêu rộng (UWB). RFID chủ yếu dựa trên hệ thống LANDMARC, xác định vị trí bằng cách so sánh RSS của các thẻ đang hoạt động với RSS của các thẻ tham chiếu tại các vị trí đã biết.

　　RFID có phạm vi nhận dạng rộng hơn BLE. So với 70 mét của BLE, nó có thể đi được 1 km ngoài trời. Điều này có thể ít quan trọng hơn trong môi trường trong nhà không bị cản trở (chẳng hạn như tường hoặc sàn nhà), nhưng trong nhà kho hoặc chuồng trại, phạm vi nhận dạng của thẻ RFID đang hoạt động cho phép doanh nghiệp sử dụng ít đầu đọc và ghi hơn, do đó giảm chi phí và giảm thiểu các hỏng hóc tiềm ẩn.

　　RFID như một giải pháp theo dõi tài sản cũng có một số nhược điểm. Giống như tất cả các giải pháp dựa trên RF / RSSI, nó có lỗ hổng. Vì tín hiệu RF có thể xuyên qua các bức tường nên rất khó để xác định tín hiệu đến từ phòng nào. Băng thông cao được sử dụng bởi các trình theo dõi đang hoạt động (đặc biệt là các trình theo dõi từ xa) rất dễ bị nhiễu. Hơn nữa, so với BLE, nhãn và đầu đọc đắt hơn nhiều.

　　RFID đã đạt được thành công to lớn như một phần của toàn bộ hệ thống lai. Nó cung cấp khả năng nhận dạng đáng tin cậy và có thể đóng vai trò như một công nghệ bổ sung cho các hệ thống thông tin định vị dựa trên siêu âm, hồng ngoại hoặc băng thông siêu rộng

　　Kết luận

　　Hiện tại, công nghệ RFID không thể cung cấp một giải pháp độc lập để định vị trong nhà. Về vấn đề này, nó không phải là lựa chọn duy nhất. Tuy nhiên, là một phần của hệ thống đa công nghệ, RFID đã mang lại lịch sử nhận dạng đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ cho định vị trong nhà.