- Trang Chủ
- Cơ sở dữ liệu
- Hệ thống điểm danh tự động bằng công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến với khoảng cách tầm xa
Xem mẫu
- Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XIV về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR), TP. HCM, ngày 23-24/12/2021
DOI: 10.15625/vap.2021.0080
HỆ THỐNG ĐIỂM DANH TỰ ĐỘNG BẰNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG
TẦN SỐ VÔ TUYẾN VỚI KHOẢNG CÁCH TẦM XA
Lý Tú Nga, Huỳnh Khả Tú, Chiêm Quốc Hùng
Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
ltnga@hcmiu.edu.vn, hktu@hcmiu.edu.vn, cqhung1412@gmail.com
TÓM TẮT: Bài báo này trình bày thiết kế hệ thống tự động báo cáo điểm danh trong trường học bằng công nghệ nhận dạng
vô tuyến tầm xa (RFID) với 4 ăng ten phân cực tròn có khoảng cách phủ sóng từ 1 m đến 3 m. Mặc dù công nghệ RFID tốn kém
trong vận hành và bảo trì nhưng đảm bảo tốc độ nhanh, độ chính xác cao và thân thiện người dùng. Khi kết hợp với công nghệ web,
chi phí thấp, dễ dàng nâng cấp, ngăn chặn truy cập trái phép, sửa đổi, mất dữ liệu trong thời đại số. Hệ thống được thực nghiệm với
hai phòng học diện tích 5×5 m và 5×8 m, với khoảng 130 mẫu dữ liệu. Dựa vào phổ đo khoảng cách hoạt động của hệ thống bằng
thực nghiệm, tác giả đưa ra cơ chế tự động hiệu chỉnh công suất đầu đọc thẻ dựa vào thời điểm sinh viên vào lớp hay ra khỏi lớp;
ngược lại đầu đọc thẻ sẽ tự giảm công suất mà vẫn đảm bảo việc điểm danh. Điều này tiết kiệm công suất cũng như tăng tuổi thọ
cho đầu đọc. Việc đo thông số tỷ lệ trục đã khẳng định việc thiết kế ăng ten phân cực tròn đạt tiêu chuẩn. Để kiểm tra tình trạng
cheating trong việc mang thẻ, phần mềm cho phép hiện tên sinh viên theo thời gian thực để giảng viên có thể kiểm tra trực tiếp. Bên
cạnh đó, hệ thống cũng đưa ra cơ chế cho phép người dạy bật chế độ điểm danh thủ công khi sinh viên quên thẻ hay mất thẻ. Cuối
cùng, hệ thống tự động báo cáo tình hình học tập của sinh viên theo từng tuần từng môn học và báo cáo tổng số phần trăm sinh viên
tham dự của các môn học để người dạy có cách nhìn tổng quan nhất. Theo đánh giá ban đầu của nhóm, hệ thống này đóng góp một
phần tích cực trong việc nhắc nhở sinh viên số buổi học thông qua email để các em biết rõ và có chiều hướng đến lớp tốt hơn, ngoài
ra giúp tự động số và trực quan hóa buổi học cho người dạy theo mặt thống kê.
Từ khóa: RFID tầm xa, điểm danh, hệ thống chấm công số.
I. GIỚI THIỆU
Ngày nay, khoa học công nghệ và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 ngày càng phát triển mạnh mẽ. Lĩnh vực
nhận dạng đối tượng đã đạt được kết quả đáng kể và được ứng dụng trong nhiều nhiệm vụ quan trọng như giám sát an
ninh, hệ thống giám sát, hệ thống tự trị, tương tác giữa người và máy,... Hệ thống thông minh dựa trên kỹ thuật học sâu
đang được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hiện nay. Một hệ thống thông minh mang lại nhiều lợi ích trong trợ giúp
cuộc sống. Trong đó, hệ thống điểm danh đóng một vai trò quan trọng trong kết quả học tập của sinh viên. Quản lý và
chấm công theo cách thủ công mà không cần sự trợ giúp của công nghệ là một công việc tốn nhiều công sức và kéo dài
đối với bất kỳ giảng viên hay nhân viên của các trường đại học. Đây là lý do cho sự cần thiết của việc phát triển một hệ
thống theo dõi điểm danh an toàn, hiệu quả và tự động.
Nghiên cứu đã đánh giá các công nghệ khác nhau được sử dụng trong hệ thống điểm danh bao gồm RFID,
Bluetooth, mã vạch, nhận dạng khuôn mặt, giọng nói, vân tay và công nghệ web. Mặc dù công nghệ RFID cho thấy có
chi phí cao trong việc triển khai và bảo trì, nhưng RFID mang lại độ chính xác và tốc độ cao nhất khi hoạt động ở
khoảng cách xa, sử dụng đơn giản và khả năng tùy chỉnh linh hoạt [13]. Kết hợp với công nghệ web, công nghệ RFID
là phương tiện để tạo ra một hệ thống chấm công hoàn toàn tự động mà không gây khó khăn cho cả giảng viên và sinh
viên [9].
Bắt đầu năm 1983, công nghệ RFID đã trở thành một phần trong cuộc sống của chúng ta. Hệ thống RFID có nhiều
ứng dụng [1-5] như xác định nhiều đối tượng sản phẩm hay vật nuôi, kiểm soát truy cập, theo dõi xe,... Các ứng dụng
RFID tần số thấp bao gồm theo dõi vật nuôi để truy cập kiểm soát, trong khi RFID tần số cao thường được tích hợp vào
ứng dụng truyền dữ liệu, thanh toán hoặc bán vé [12]. Các công trình nghiên cứu [1-4] dùng đầu đọc thẻ tầm ngắn rất bất
tiện cho việc quét thẻ ở khu vực ra vào từng người một trong hàng chờ, khoảng cách ngắn (1-5 cm) sẽ khó kiểm soát diện
rộng và tốn nhiều thời gian để truy cập giám sát đặc biệt trong thời Covid-19 cần giãn cách xã hội.
II. NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
A. Nghiên cứu nước ngoài
Nhóm nghiên cứu [2] đã thi công hệ thống nhận dạng thẻ của đối tượng (nhân viên) bằng RFID thời gian thực
bao gồm phần cứng như đầu đọc thẻ loại RC522 và phần mềm bao gồm giao diện web, lưu trữ trên máy chủ hay cơ sở
dữ liệu, nhưng khoảng cách đọc thẻ là 5 cm. Tương tự, nhóm nghiên cứu [3] đưa ra công thức tính thời gian đọc trung
bình, cách tính phần trăm chuyên cần của sinh viên một cách tự động dựa vào dữ liệu thu thập lưu trữ. Bên cạnh đó, tác
giả đề xuất giải pháp Viola-Jones phát hiện các đối tượng khuôn mặt và phương pháp LBPH nhận dạng khuôn mặt [1]
với 11 mẫu thực nghiệm bằng thẻ quét RFID khoảng cách 1-4 cm.
Xét về mặt công nghệ web cho hệ thống chấm công thì phần mềm trợ giúp để lưu trữ và phân tích dữ liệu cho
hệ thống RFID nói chung là quan trọng. Cần có một máy chủ để lấy dữ liệu từ trình đọc RFID và lưu trữ dữ liệu trong
cơ sở dữ liệu với số lượng lớn các yêu cầu và phản hồi nhanh chóng [9]. Cơ sở dữ liệu cũng phải được tối ưu hóa để
- 382 HỆ THỐNG ĐIỂM DANH TỰ ĐỘNG BẰNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN VỚI KHOẢNG CÁCH TÂM XA
tăng hiệu suất, giảm kích thước. Hơn nữa, ứng dụng này hỗ trợ báo cáo thống kê tham dự lớp thông qua nhiều phương
pháp như tải xuống báo cáo excel, gửi email hoặc nhắn tin SMS. Mặt khác, ứng dụng web giúp khả năng trực quan hóa
dữ liệu ở một mức độ nhất định. Bên cạnh đó, nhóm tác giả [14] đề xuất bộ công cụ tự động hóa các dịch vụ liên quan
đến tư vấn học tập, đăng ký khóa học (lập kế hoạch, tính khả dụng và xử lý danh sách chờ), lập lịch thi (phát hiện xung
đột), theo dõi việc tham gia khóa học.
B. Nghiên cứu trong nước
Nhìn chung, việc sản xuất thẻ RFID và đầu đọc trong nước mới chỉ ở giai đoạn nghiên cứu. Riêng về khía cạnh
ứng dụng, thị trường Việt Nam cũng đã bắt đầu phát triển nhiều thiết bị dựa trên RFID [7], như giải pháp kiểm soát ra
vào, chấm công, kiểm soát thang máy (áp dụng tại TECHPRO Việt Nam); Trạm thu phí xa lộ Hà Nội; hệ thống kiểm
soát đổ xe tự động tại hầm xe của tòa nhà The Manor ở TP. HCM, ngành logistics, nơi kiểm soát toàn bộ hàng hóa từ
nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng, hệ thống tàu điện ngầm sẽ áp dụng vé điện tử sử dụng công nghệ RFID [7]. Thẻ thông
minh Uni Pass [8] sử dụng công nghệ giao tiếp khoảng cách gần bằng thẻ NFC, quét mã QR thay vì dùng tiền mặt, vé
giấy thanh toán phí xe buýt. Đặc biệt, hệ thống kiểm tra khuôn mặt với thẻ ID được kết nối với cơ sở dữ liệu SQL
Server lưu trữ và đảm bảo tính đồng bộ tốt hơn so với các hệ thống quản lý giám sát thông thường. Hệ thống này đã
kiểm tra 200-300 ảnh với độ chính xác 93,5-95,3%, và sử dụng đầu đọc thẻ MFRC522 khoảng cách ngắn [4].
Theo sự hiểu biết của nhóm, các công trình nghiên cứu nước ngoài và trong nước chưa xây dựng hệ thống điểm
danh tự động dùng tần số vô tuyến với khoảng cách tầm xa.
C. Đóng góp của nhóm
Thứ nhất, để đảm bảo việc đọc thẻ tầm xa (với khoảng cách từ 1-3 m) nhóm sử dụng đầu đọc RFID với thiết kế
ăng ten phân cực tròn. Việc đánh giá các thông số kỹ thuật [15] như tỷ lệ trục, khoảng cách hoạt động của hệ thống,
nhóm dùng thiết bị phòng thí nghiệm tân tiến kiểm tra chất lượng nhằm đảm bảo tính khả thi của ăng ten phân cực tròn,
(Hình 1d, 1e).
Thứ hai, các công nghệ web khả thi như Express.js, Node.js [10] được áp dụng để xây dựng backend, cơ sở dữ
liệu dựa trên nền tảng MongoDB [11],… ứng dụng tương tác với hệ thống RFID thời gian thực.
Thứ ba, dựa trên các thông số đo Hình 1 và theo quán sát giờ vào và ra lớp học số lượng sinh viên nhiều, nhóm
đề xuất giải pháp điều chỉnh công suất đầu đọc RFID tương ứng giảm tiêu thụ năng lượng điện.
Cuối cùng, thông tin và số liệu thống kê được thu thập [9], gửi mail phản hồi, trực quan hóa dữ liệu nhằm thông
báo cho các bên liên quan.
III. THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Hệ thống được thiết kế với chipset Impinj R2000 cho phần cứng đầu đọc UHF RFID, xây dựng và phát triển web,
cơ sở dữ liệu dựa vào Node.js và Express.js, MongoDB, Mongoose và React.js cho ứng dụng giao diện người dùng.
A. Thiết bị phần cứng hệ thống RFID
Dựa trên tần số mà trình đọc và thẻ sử dụng, hệ thống RFID [12] có thể được phân loại thành các dải tần số thấp
(Low Frequency-LF), tần số cao (High Frequency-HF) và tần số siêu cao (Ultra High Frequency-UHF). RFID tần số
thấp thường hoạt động ở tần số 125 kHz với phạm vi đọc ngắn 10 cm. RFID tần số cao chủ yếu hoạt động ở tần số
13,56 MHz với phạm vi đọc vừa phải từ 10 cm đến 1 m. Hệ thống RFID tần số siêu cao hoạt động trong khoảng từ 900
đến 915 MHz với phạm vi đọc lần lượt là 12 m và 100 m đối với thẻ thụ động (passive tag) và thẻ tích cực (active tag).
Hầu hết các hệ thống hiện nay, RFID yêu cầu bộ phát triển phần mềm (SDK) hoạt động vì một số trình đọc và thẻ cung
cấp một lượng lớn dữ liệu cần được điều phối và phân tích bằng cách lưu trữ hồ sơ trong cơ sở dữ liệu.
B. Cách bố trí hệ thống đo khoảng cách hoạt động
Dựa trên loại đầu đọc/ghi và thẻ mà các nhà phân phối tại Việt Nam cung cấp thì SmartVision [6] là một trong
những Công ty tiên phong phân phối RFID cho Việt Nam. Nhóm chọn đầu đọc thẻ RFID tầm xa với bố trí ăng ten
phân cực tròn (circular polarization antenna) bao gồm 4 thanh ăng ten sắp theo bốn cạnh vuông, mỗi thanh ăng ten có
kích thước 7,2 cm×2,3 cm, (Hình 1a). 4 thanh ăng ten này chia làm hai phần tại đầu vào ăng ten: phần bên trái (LHCP:
Left Hand Circular Polarization) 2 thanh ăng ten và phần bên phải 2 thanh ăng ten (RHCP: Right Hand Circular
Polarization). Đầu đọc RFID được đặt trên giá đỡ cao khoảng 1,65 m so với mặt sàn và được kết nối với máy tính xách
tay (Hình 1b) bằng giao diện phần mềm RFID Manager (Hình 1c).
Khi đo khoảng cách đọc được, bắt đầu tại góc 0 độ, đối xứng với đầu đọc, người mang thẻ từ từ di chuyển từ
đầu đọc thẻ ra xa dần. Khi di chuyển thì thông số tốc độ đọc số thẻ trên giây (tags/second-T/S) sẽ thay đổi tăng hoặc
giảm. Nếu tốc độ này bằng 0, người mang thẻ sẽ di chuyển đến gần hoặc xa hơn so với đầu đọc để xác định xem tốc độ
có thể được tăng lên hay không. Nếu tốc độ đọc tiếp tục là 0 trong khoảng thời gian 5 giây tức là khoảng cách mà đầu
đọc thẻ cực đại tương ứng với góc 0o và công suất phát 18 dBm (hay 24 dBm). Quá trình này được lặp lại 5 lần cho
mỗi góc 0o. Và qui trình này được lặp lại cho góc quay 15o, thực hiện cho đến 360o. Lấy giá trị trung bình cho mỗi góc
độ đo và thực hiện vẽ phổ đo khoảng cách hoạt động với hai mức công suất phát 18 dBm và 24 dBm tương ứng
- Lý Tú Nga, Huỳnh Khả Tú, Chiêm Quốc Hùng 383
(Hình 1d). Qua đó cho thấy rằng phạm vi hoạt động của hệ thống là 1 m đến 3 m. Áp dụng kỹ thuật đo tỷ lệ trục [15]
với phòng thí nghiệm của nhà trường để đánh giá thiết kế ăng ten theo phân cực tròn. Hình 1e cho thấy tỷ lệ trục (AR:
Axial Ratio) của băng thông 820-960 MHz là 3 dB. Điều này khẳng định ăng ten thiết kế theo phân cực tròn được sử
dụng theo thiết kế là đáp ứng yêu cầu.
(a) Cấu trúc bên trong đầu đọc (b) Cách bố trí hệ thống
Antenna Power 24[dBm]
90
Antenna Power 18[dBm]
3
120 60
2
150 30
1
180 0 0
210 330
240 300
270
(c) Giao diện RFID manager (d) Khoảng cách hoạt động (e) Tỷ lệ trục
với công suất phát 18 dBm và 24 dBm
Hình 1. Cách bố trí hệ thống đo khoảng cách hoạt động
C. Cách hiệu chỉnh công suất đầu đọc
Trong mức tiêu thụ điện năng của đầu đọc RFID tần số siêu cao, bộ khuếch đại công suất sử dụng phần lớn
năng lượng. Trong hầu hết các ứng dụng, công suất phát được đặt mức tối đa để tăng khoảng cách đọc, gây ra lãng phí
năng lượng. Do đó, tiết kiệm năng lượng là kéo dài tuổi thọ đầu đọc RFID rất quan trọng. Có hai cách tiếp cận để giảm
mức tiêu thụ đầu đọc: 1) Sử dụng các tùy chọn cơ bản để ngắt thời gian và lọc thẻ; 2) Hoặc giảm công suất cao tần mà
đầu đọc đang chạy. Nhóm đề xuất giải pháp 2 là giảm công suất cao tần. Thông thường đối với một lớp học thì đầu giờ
học hoặc giờ tan học là thời điểm các bạn sinh viên tập trung khá đông ở khu ra vào cửa, do đó công suất đầu đọc cần
phải có phạm vi bao phủ rộng. Dựa theo phổ công suất và khoảng cách hoạt động, nhóm đề xuất phát công suất
24 dBm trong thời gian đầu và cuối giờ học; Riêng trong trường hợp còn lại, tức thời gian lớp đang học thì nhóm đề
xuất công suất phát nhỏ hơn hoặc bằng 18 dBm là đủ để đảm bảo việc theo dõi tự động sinh viên ra vào lớp học.
D. Cấu trúc hệ thống
Mỗi lớp học yêu cầu gồm một đầu đọc RFID tần số siêu cao như Hình 1a được đặt ở vị trí treo trên đầu cửa ra
vào hay đặt treo trên giá đỡ cao 1,65 m gần cánh cửa (Hình 1b). Tùy theo công suất phát mà chọn cách đặt giá treo
trong phạm vi 1 m đến 3 m (Hình 1d) để đầu đọc có thể đọc thẻ khi sinh viên vừa mở cửa và bước vào phòng học.
Theo thực nghiệm, đối với phòng 5×5 m thì giá treo đặt trước cửa ra vào khoảng 0,8 m đến 1,2 m, góc nghiêng so với
cửa khoàng 15o đến 30o và phát công suất 18 dBm hay 24 dBm. Riêng đối với phòng có diện tích lớn hơn là 5×8 m thì
bố trí giá đỡ cách cánh cửa ra vào khoảng 1 m đến 1,5m, góc nghiêng 15o đến 30o.
Hình 2. Bố cục hệ thống ở phòng LA1.605
- 384 HỆ THỐNG ĐIỂM DANH TỰ ĐỘNG BẰNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN VỚI KHOẢNG CÁCH TÂM XA
Hình 2 cho thấy bố trí hệ thống được sử dụng trong phòng LA1.605, với nhãn a là cửa (chiều rộng 60 cm), nhãn
b là đầu đọc RFID, được đặt ở khoảng cách d (40 cm) từ cửa và mặt trước của nó (được biểu thị bằng đường mũi tên)
được cố định nghiêng 15o so với tường và nhãn c là máy tính được sử dụng cho phần mềm trung gian dành cho máy
tính để bàn được phát triển. Đầu đọc được thử nghiệm với nhiều bố cục khác nhau, ví dụ, không nghiêng hoặc nghiêng
45o, khoảng cách d từ 0 cm đến 100 cm. Bằng việc có một độ nghiêng, đầu đọc có thể thực hiện tốt cả thời gian điểm
danh vào và ra khỏi lớp, nếu không có độ nghiêng, hiệu suất điểm danh ra về không hiệu quả như khi vào lớp. Và khi
có khoảng cách hợp lý với cửa, đầu đọc không thể đọc các thẻ bên ngoài phòng. Cách bố trí chủ yếu dựa trên kinh
nghiệm của các nhóm nghiên cứu vì nó phụ thuộc vào cấu trúc của căn phòng, tường và độ dày và vật liệu của cửa, các
thành phần khác bên trong phòng, số lượng học sinh và thẻ RFID.
Sau khi bố trí đầu đọc RFID như trên, thì việc kết nối thiết bị với hệ thống được mô tả trong Hình 3. Khối đầu
đọc RFID sẽ giao tiếp dựa trên phần mềm RFID Manager (Hình 1c) để truyền dữ liệu đến khối phần mềm trung gian.
Dữ liệu này bao gồm thông tin thời gian, chỉ báo cường độ tín hiệu thu (Received Signal Strength Indicator-RSSI) của
nhiều thẻ cùng một lúc [16]. Giá trị chỉ báo cường độ tín hiệu thu này có thể được sử dụng để tính toán khoảng cách
giữa thẻ và ăng ten đầu đọc RFID để xác định vị trí sinh viên gần cửa ra-vào và đánh giá sinh viên rời khỏi lớp học hay
còn ở trong phòng học.
Khối phần mềm trung gian cho phép lấy dữ liệu khóa học của lớp học và gửi yêu cầu kiểm tra điểm danh đến
ứng dụng và hiển thị kết quả điểm danh cho sinh viên qua màn hình (Hình 4) và đồng thời cập nhật vào cơ sở dữ liệu
(khối máy chủ hệ thống).
E. Công cụ backend và frontend
Khối máy chủ hệ thống làm việc trên nền tảng Nodejs được lưu trữ trên đám mây Heroku, được kết nối và xử lý
dữ liệu trên cơ sở dữ liệu MongoDB. Node.js là một trình JavaScript chạy theo hướng sự kiện mã nguồn mở, đa nền
tảng, được thiết kế để xây dựng các ứng dụng mạng có thể mở rộng; có thể xử lý hàng nghìn kết nối đồng thời với một
máy chủ duy nhất mà không cần quản lý đồng thời luồng. Express.js là một thao tác web nhanh chóng, chưa được tích
hợp Node.js [10]. Node.js kết hợp Express.js cực kỳ nhanh và phù hợp các ứng dụng web thời gian thực, đây sẽ là mục
tiêu của nhóm khi thiết kế hệ thống điểm danh.
Về công nghệ frontend, nhóm dùng giải pháp Reactjs (Khối web quản lý hệ thống) và có phần trực quan hóa dữ
liệu điểm danh (Hình 4c). ReactJS là một thư viện JavaScript mã nguồn mở để phát triển giao diện người dùng, dễ học,
dễ sử dụng với nguồn tài liệu phong phú, hướng dẫn và hỗ trợ mạnh mẽ của cộng đồng. Ant Design là một ngôn ngữ
thiết kế giao diện người dùng với một tập hợp các thành phần React chất lượng cao và phương pháp quản lý dữ liệu
đơn giản cho bảng, biểu mẫu và thậm chí cả biểu đồ.
F. Cơ sở dữ liệu
Nghiên cứu [11] đã so sánh hiệu suất giữa cơ sở dữ liệu chính thống dùng SQL và phi chính thống dùng NoSQL
trong hệ thống thông tin mã sản phẩm điện tử. Hệ thống cho phép lưu trữ một lượng lớn RFID chuỗi thời gian thực và
liên tục dữ liệu theo cách có thể mở rộng. Hạn chế của SQL được thể hiện trong việc xử lý một khối lượng lớn dữ liệu
trong một khoảng thời gian nhỏ, trong khi đó NoSQL tốt hơn. Vì vậy, nhóm đề xuất giải pháp dùng MongoDB là một
cơ sở dữ liệu NoSQL hướng tài liệu mã nguồn mở, linh hoạt và thích ứng với các tình huống yêu cầu thực tế.
Cuối cùng, khối gửi email sẽ gửi thông báo chi tiết các buổi học cho người học và giảng viên (Hình 8-9,
Mục IV).
Hình 3. Cấu trúc hệ thống
- Lý Tú Nga, Huỳnh Khả Tú, Chiêm Quốc Hùng 385
Quy trình (Workflow)
Hình 4. Quy trình kiểm tra điểm danh
Hình 4 là đề xuất của nhóm về qui trình kiểm tra điểm danh. Đối với học sinh để kiểm tra điểm danh, học sinh
có nghĩa vụ mang theo thẻ học sinh RFID riêng biệt với các vật kim loại (bình chân không, điện thoại,…) và thẻ RFID
khác vì chúng có thể làm giảm độ nhạy đọc thẻ. Học sinh có thể đi qua đầu đọc và đợi kết quả xuất hiện trên màn hình
máy tính. Máy chủ yêu cầu ID của khóa học và ID của thẻ sinh viên từ phần mềm trung gian để xác định xem sinh viên
có đăng ký khóa học hay không. Nếu sinh viên đã đăng ký, máy chủ sẽ lưu trữ dữ liệu “tham dự lớp” trong cơ sở dữ
liệu và phản hồi thành công cho phần mềm trung gian. Kết quả sau đó được hiển thị trên ứng dụng web do giảng viên
đứng lớp xác thực. Ngoài ra, giảng viên có thể dùng những tính năng khác của hệ thống, như xem và tải báo cáo điểm
danh, thủ công thêm hoặc xóa dữ liệu điểm danh, thông báo tiến trình cho sinh viên qua email. Dành cho những giảng
viên có hiểu biết về đầu đọc RFID tần số siêu cao, họ có thể thay đổi công suất đầu đọc tại lớp đang dạy.
IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Dựa vào cách lắp đặt thiết bị, cấu trúc hệ thống và qui trình điểm danh, nhóm làm thực nghiệm với hai phòng
thực hành (LA1.605 và LA1.302) với danh sách các lớp từ 11 đến 53. Diện tích phòng LA1.605 là 5×5 m và LA2.302
là 5×8 m, được bố trí thiết bị đầu đọc RFID trên giá đỡ (Hình 1b) theo cách bố trí hệ thống theo khoảng cách (Mục
III.A).
A. Hiệu quả kinh tế
Để so sánh chi phí hiệu quả của hệ thống hiện tại với cách điểm danh truyền thống của trợ giảng, nhóm nghiên
cứu đưa ra những điều sau đây để minh họa ưu và nhược điểm giữa các loại này.
Bảng 1. So sánh ưu/nhược điểm giữa hệ thống RFID và trợ giảng
Hệ thống RFID Trợ lý giảng dạy
Ưu điểm - Hệ thống tự động thực hiện tất cả các công Tính xác thực cao
việc liên quan đến dữ liệu. Nó giúp tiết kiệm Mức lương tương đối thấp cho mỗi lớp
thời gian khi chạy.
- Giảng viên có thể biết chính xác tình hình
tham dự trong lớp học.
- Sinh viên nhận email nhắc nhở tình trạng
tham dự của sinh viên nếu số ngày nghỉ cho
phép sắp quá hạn mức.
- Giảng viên nhận email thông báo tình hình
tham gia lớp học hàng tuần.
- 386 HỆ THỐNG ĐIỂM DANH TỰ ĐỘNG BẰNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN VỚI KHOẢNG CÁCH TÂM XA
- Trường đại học có thể tiết kiệm chi phí cao
khi sử dụng hệ thống cho toàn bộ phòng học.
Nhược - Tính xác thực trung bình vì giảng viên cần Các trợ giảng phải đến lớp thường xuyên để thu
điểm kiểm tra kỹ. thập thông tin tham dự lớp của sinh viên.
- Chi phí cao nếu chỉ sử dụng cho một vài lớp Các kỹ thuật viên phải tổng hợp lại tất cả các dữ
học. liệu theo cách thủ công. Điều này tiêu tốn thời gian
và công sức.
Mặc dù vẫn còn một số trở ngại nếu hệ thống chỉ được áp dụng ở quy mô nhỏ, nhưng hệ thống chấm công dựa
trên RFID hiện tại vẫn hỗ trợ giảng viên điểm danh và đánh giá sự tiến bộ của sinh viên. Nhờ đó, chúng ta có thể tiết
kiệm thời gian và công sức cho trợ giảng, giảng viên trong việc điểm danh và tổng hợp dữ liệu điểm danh. Bên cạnh
đó, nhóm đề xuất nhiều cách có thể giảm giá thành của hệ thống bằng cách mở rộng quy mô hoạt động, thực hiện lắp
ráp thủ công sơ bộ nhưng vẫn giữ nguyên các thành phần chính để duy trì hiệu quả hoạt động của chuyển động hiện tại.
B. Thông tin giám sát sinh viên trong buổi học, tránh trường hợp gian lận, hay quên thẻ
Hình 5. Thông tin chi tiết môn học
Hình 5 là minh họa thông tin chi tiết các môn học của một giảng viên trong hệ thống điểm danh tự động tầm xa
dùng RFID. Nhóm thiết kế cho phép giảng viên có thể tải về bản báo cáo (nút Download report) dưới dạng tệp excel,
hay xem chi tiết thông tin ghi nhận buổi học cho từng môn học cụ thể (nút View attendances).
Hình 6. Thông tin ghi nhận khóa học có 15 sinh viên
Hình 6 minh họa về thông tin ghi nhận các buổi học từ 09/3/2021 đến 11/5/2021 của môn học thực hành
Introduction to Artificial Intelligence, với số lượng sinh viên là 15, tại phòng LA1.605 của Khoa Công nghệ thông tin,
Trường Đại học Quốc tế. Trong đó, ngày giờ sinh viên ra vào lớp, hay sinh viên vắng mặt (absence) được ghi chép.
- Lý Tú Nga, Huỳnh Khả Tú, Chiêm Quốc Hùng 387
Hình 7. Trực quan hóa thông tin điểm danh
Hình 7 giúp giảng viên nắm bắt tình trạng sinh viên tham gia khóa học một cách trực quan theo thông số biểu đồ
dạng thanh. Tất cả các thao tác hiển thông tin ghi nhận buổi học hay môn học được thực hiện trên trang web theo thời
gian thực, xem số lượng sinh viên hiện tại và tên của sinh viên tham dự, cũng như và biểu đồ dạng thanh so sánh số
lượng sinh viên “tham dự lớp” các buổi học trước đó và cho phép giảng viên xem đối chiếu bạn sinh viên có mang
đúng thẻ hay không? Điều này rất thiết thực tránh tình trạng gian lận mang thẻ dùm. Khi sinh viên bước vào lớp thì họ
và tên của sinh viên được cập nhật ngay tức thời trên dashboard, ví dụ trong Hình 7 thì thông tin bạn sinh viên Ung
Thu Hà mới bước vào lớp học. Ngoài ra, phần mềm được thiết kế cho giảng viên cập nhật việc điểm danh thủ công nếu
bạn sinh viên lỡ quên thẻ hoặc mất thẻ. Việc này được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái nút “Action”. Vào cuối
ngày, giảng viên có thể xem báo cáo tham dự các khóa học của mình, phân biệt các sinh viên đến muộn hoặc đúng giờ
và không xuất hiện. Giảng viên có thể tải xuống báo cáo tham dự dưới dạng tệp excel được định dạng theo tiêu chuẩn
của nhà trường qui định.
C. Gửi email cảnh báo và báo cáo hàng tuần
Gửi email thông báo báo cáo hàng tuần sỉ số hiện diện sinh viên đi học cho các môn học tương ứng (Hình 8) và
email thông báo báo cáo chi tiết các buổi đi học hay vắng học của sinh viên trong tuần cho các môn học (Hình 9).
Giảng viên có thể tìm hiểu về hành vi tham dự lớp học của sinh viên và điều chỉnh các buổi học dựa trên các báo cáo
này. Sinh viên có thể xem tiến trình tham dự lớp của mình và nhận cảnh báo nếu bỏ lỡ quá nhiều buổi học và sắp bị
cấm thi cuối kì.
Hình 8. Email thông báo gửi cho giảng viên
Hình 9. Email thông báo gửi cho sinh viên
- 388 HỆ THỐNG ĐIỂM DANH TỰ ĐỘNG BẰNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN VỚI KHOẢNG CÁCH TÂM XA
V. KẾT LUẬN
Nhóm đã thiết kế hệ thống điểm danh dùng nhận dạng vô tuyến cao tần với ăng ten phân cực tròn có khoảng
cách đọc thẻ từ 1 m đến 3 m một cách tự động. Hệ thống này giúp người dạy và người học trực quan hóa và tự động
trong việc kiểm tra thời gian đến lớp. Nhóm đã đề xuất cơ chế tự động tăng giảm công suất đầu đọc RFID trong thời
gian hợp lí dựa vào phổ đo khoảng cách hoạt động của hệ thống. Bằng kết quả đo thực nghiệm thông số tỉ lệ trục đã
khẳng định kết quả thiết kế ăng ten phân cực tròn phù hợp yêu cầu. Nhóm cũng đề xuất cơ chế tránh gian lận mang thẻ
dùm và đưa ra giải pháp giúp người dạy thay đổi tình trạng điểm danh khi người học mất thẻ hay quên thẻ. Kết quả báo
cáo định kỳ hằng tuần gởi qua email thông báo cho các bên liên quan.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Basthomi, Faisal Rohman, Khoirun Nasikhin, Roudhotul Auliya Sa’adah, Dendy Dwi Prasetyo, Mat Syai’in, Noorman
Rinanto, Joko Endrasmono et al. “Implementation of RFID attendance system with face detection using validation viola-jones
and local binary pattern histogram method”, International Symposium on Electronics and Smart Devices (ISESD), pp. 1-6.
IEEE, 2019.
[2] Koppikar, Unnati, Shobha Hiremath, Akshata Shiralkar, Akshata Rajoor, and V. P. Baligar. “IoT based Smart Attendance
Monitoring System using RFID”, 1st International Conference on Advances in Information Technology (ICAIT), pp. 193-197.
IEEE, 2019.
[3] Adeniran, Temitayo, Y. Sanni, Nasir Faruk, and L. A. Olawoyin. “Design and Implementation of an Automated Attendance
Monitoring System for a Nigerian University using RFID”, 2019.
[4] Hoang, Van Dung, Van Dat Dang, Tien Thanh Nguyen, and Diem-Phuc Tran. “A solution based on Combination of RFID tags
and facial recognition for monitoring systems”, 5th NAFOSTED Conference on Information and Computer Science (NICS), pp.
384-387. IEEE, 2018.
[5] Thrasher, J., “How is RFID Used in the Real World”, 2013, https://www.atlasrfidstore.com/rfid-insider/what-is-rfid-used-for-
in-applications/.
[6] SmartVision, “SmartVision Introduction”, 2018, https://www.temnhanrfid.vn/gioi-thieu
[7] VLR. “RFID: Công nghệ tương lai (Phần cuối)”, 2016, http://vlr.vn/logistics/news-2970.vlr.
[8] Zalo. “Uni Pass Homepage”, 2019, https://unipass.vn/.
[9] Rjeib, Hasanein D., Nabeel Salih Ali, Ali Al Farawn, Basheer Al-Sadawi, and Haider Alsharqi. “Attendance and information
system using RFID and web-based application for academic sector”, International Journal of Advanced Computer Science and
Applications 9, No. 1, 2018.
[10] Oponowicz, K, “Best Backend Technologies”, 2019, https://ordergroup.co/en/blog/best-backend-technologies-2019/.
[11] Le, Tuan Dinh, Seong Hoon Kim, Minh Hoang Nguyen, Daeyoung Kim, Seung Young Shin, Kyung Eun Lee, and Rodrigo da
Rosa Righi. “EPC information services with No-SQL datastore for the Internet of Things”, IEEE International Conference on
RFID (IEEE RFID), pp. 47-54. IEEE, 2014.
[12] Impinj, “Types of RFID Systems”, 2020, https://www.impinj.com/products/technology/how-can-rfid-systems-be-categorized.
[13] Kotevski, Zoran, Natasa Blazheska-Tabakovska, Andrijana Bocevska, and Tome Dimovski. “On the technologies and systems
for student attendance tracking”, International Journal of Information Technology and Computer Science 10, No. 10 (2018):
44-52.
[14] Hallal, Hicham H., Fadi Aloul, Sameer Alawnah, Praveena Kolli, and Ahmad Alnabulsi. “Improving student experience using
automated toolset of academic services”, Proceedings of the 2020 6th International Conference on Computer and Technology
Applications, pp. 97-101, 2020.
[15] Yuan, Jiade, Shiji Wu, Zhizhang Chen, and Zhimeng Xu. “A compact low-profile ring antenna with dual circular polarization
and unidirectional radiation for use in RFID readers”, IEEE Access 7 (2019): 128948-128955.
[16] Kharrat, Ines, Yvan Duroc, G. Andia Vera, Mazen Awad, Smail Tedjini, and Taoufik Aguili. “Customized RSSI method for
passive UHF RFID localization system”, Journal of Telecommunications 10, No. 2, 2011.
- Lý Tú Nga, Huỳnh Khả Tú, Chiêm Quốc Hùng 389
AUTOMATIC ATTENDANCE SYSTEM USING RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TECHNOLOGY
WITH MEDIUM RANGE DISTANCE
Ly Tu Nga, Huynh Kha Tu, Chiem Quoc Hung
ABSTRACT: This paper presents the design of an automatic attendance system applied to University based Ultra High
Frequency (RFID) technology with 4 circular polarized antennas with coverage distances from 1 m to 3 m. Although RFID
technology is expensive to operate and maintain, but it ensures fast speed, high accuracy and user-friendliness when combined with
web technology, low cost, easy to upgrade, prevent unauthorized access, modification, and loss of data in the digital age. This
system is tested with two classrooms of 5 m × 5 m and 5 m × 8 m about 130 samples. Based on the operating distance measurement
by experiment instruments, the author proposes a mechanism to automatically calibrate card reader power based on when students
enter or leave the class; In contrast, this time the card reader will reduce its capacity while ensuring attendance. This is to save
power as well as increase the life of the RFID reader. The measurement of the axis ratio value has confirmed that the standard
circular polarization antenna design is fulfilled the criterion. To check the cheating status of students, this software allows to
display the student's name in real time so that the lecturer can check it directly. In addition, the system also offers a mechanism that
allows teachers to turn on manual attendance when students forget their cards or lose their cards. Finally, the system automatically
reports the student's learning status on a weekly basis for each subject; give the teacher the total percentage of students
participating in the subjects so that the teacher has the most overview. In our initial assessment, this system plays a positive part in
reminding students of the number of lessons via email so that they know better and are more inclined to go to class, in addition to
helping to automatically digitize. and visualize the lesson for the teacher in terms of statistics.
nguon tai.lieu . vn
