基于RFID技術(shù)的核心物品實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘 要：從RFID技術(shù)應(yīng)用角度出發(fā)，提出了一種RFID技術(shù)和嵌入式技術(shù)相結(jié)合的核心物品實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)。規(guī)劃了整個(gè)系統(tǒng)的總體架構(gòu)，詳細(xì)說(shuō)明了中控模塊的硬件設(shè)計(jì)，分析了整個(gè)系統(tǒng)的主要功能。用戶能通過(guò)Ethernet查詢到核心物品的實(shí)時(shí)信息，并能管理分配使用人員的各種權(quán)限，為事業(yè)單位和大型企業(yè)等對(duì)核心物品的監(jiān)控管理提供了高安全性和高效率的解決方案。

　　0 引言

　　目前國(guó)內(nèi)的大多事業(yè)單位和大型企業(yè)對(duì)內(nèi)部的核心物品管理，如檔案局對(duì)重要檔案的管理，公安局對(duì)涉案物品的管理，大型企業(yè)對(duì)重要文件的管理等，由于這些物品存在著高度重要性和較大的流通性，往往采用二維條碼來(lái)記錄物品信息和人工記錄的方式進(jìn)行管理，但這種管理方式嚴(yán)重影響了核心物品的管理效率，并且無(wú)法做到對(duì)核心物件的實(shí)時(shí)監(jiān)控和物品流通過(guò)程的追蹤。

　　RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)是興起于20世紀(jì)90年代的一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)和空間耦合傳輸特性實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。相對(duì)于其他識(shí)別技術(shù)RFID在數(shù)據(jù)處理、安全認(rèn)證等方面具有讀寫速度快、操作簡(jiǎn)便，高可靠和耐用，可復(fù)用，強(qiáng)穿透，安全加密性，記憶容量大、一卡多用，體積小，隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)。

　　因此RFID技術(shù)為我們?cè)O(shè)計(jì)一種可行的，高效的物品實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)提供了基本條件。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　核心物品監(jiān)控管理系統(tǒng)框圖如下圖1所示。

圖1 核心物品監(jiān)控管理系統(tǒng)框圖

　　系統(tǒng)特點(diǎn)。

　?。?）使用靈活且不可去除和損毀的RFID標(biāo)簽。核心物品實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)采用不同封裝形式的無(wú)源RFID卡或軟標(biāo)簽，可分別采用背膠、掛環(huán)或內(nèi)插的物理方式附著于重要物品，保證不可去除、損毀或撕毀即損毀，成為物品的有機(jī)部分。

　?。?）多功能的目標(biāo)識(shí)別和管理。核心物品實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的無(wú)源RFID讀寫器，通過(guò)讀取核心物品上的標(biāo)簽，讀取核心物品的各種信息，比如卡號(hào)、物品名稱、物品描述、責(zé)任人，是否外出，是否需要報(bào)警等。

　?。?）提供Ethernet接口。核心物品實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)提供Ethernet接口，物品柜采集到的重要數(shù)據(jù)通過(guò)Ethernet傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，用戶可根據(jù)自己的需求開(kāi)發(fā)所需要的上層軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行最高效率的管理。

　?。?）完全確保100%的識(shí)別率。核心物品實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的無(wú)源RFID讀寫器可同時(shí)識(shí)別在物品柜中高達(dá)200個(gè)的標(biāo)簽識(shí)別，柜體尺寸可在1.5m×0.8m×0.6m的范圍左右。

　?。?）對(duì)不在監(jiān)控內(nèi)和非法搬移的物品報(bào)警。對(duì)本來(lái)應(yīng)該在物品柜中而監(jiān)測(cè)不到，或物品非法外出的情況及時(shí)通過(guò)軟件和硬件報(bào)警。

　?。?）可以將密碼和指紋模塊等與物品柜有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)使用人和物品的全面定位和跟蹤。

　　2 系統(tǒng)硬件

　　系統(tǒng)硬件主要包括如下：

　?。?）RFID文件柜：RFID物品柜是該系統(tǒng)的硬件核心部分，RFID讀寫器，天線以及系統(tǒng)中控模塊都裝配于柜體中，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 RFID物品柜基本結(jié)構(gòu)

　?。?）電子標(biāo)簽：標(biāo)簽與每個(gè)物品一一對(duì)應(yīng)，并根據(jù)實(shí)際情況，固定在物品表面或物品中，并確保不被撕下等。

　?。?）RFID讀寫器及天線：主要是針對(duì)重要的門禁和地方設(shè)置物品的動(dòng)態(tài)流動(dòng)的采集數(shù)據(jù)，讀取物品的ID號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)傳輸。確保物品的實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)跟蹤。

　?。?）中控模塊：用于對(duì)物品柜信息和物品信息的采集及傳輸控制。嵌入于柜體中，主要包括電源管理模塊、數(shù)據(jù)采集板、工控板及相關(guān)外圍模塊。

　?。?）其它硬件部分：服務(wù)器、上位PC機(jī)等。

　　3 中控模塊設(shè)計(jì)

　　中控模塊是整個(gè)系統(tǒng)硬件的核心部分，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 中控模塊

　　3.1 電源管理模塊

　　將交流220V電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部所需的直流3.3V及直流5V電源，并直接對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊和工控板的電源進(jìn)行管理。由于如出現(xiàn)斷電這種突發(fā)事件時(shí)，我們需要聲光報(bào)警模塊繼續(xù)工作，因此在電源模塊中加入電池模塊并對(duì)其管理，如圖4所示。

圖4 電源管理模塊

　　通過(guò)電源管理模塊，我們能有效地對(duì)數(shù)據(jù)采集板和工控板的電源供應(yīng)進(jìn)行管理，并且能在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，通過(guò)電池模塊繼續(xù)保持系統(tǒng)的正常運(yùn)作，滿足用戶的使用要求。

　　3.2 數(shù)據(jù)采集板

　　對(duì)文件柜內(nèi)部及外部環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)串口發(fā)送給工控板。同時(shí)接受工控板發(fā)送的命令對(duì)文件柜門的開(kāi)關(guān)、聲光報(bào)警和散熱風(fēng)扇進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)采集板控制芯片我們選用MSP430F123,便能完全達(dá)到我們需要的性能，硬件設(shè)計(jì)圖如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)采集板

　　其包括的外圍模塊有：1）聲光報(bào)警模塊：當(dāng)有特殊事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)控制聲光報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警；2）散熱風(fēng)扇：當(dāng)柜體內(nèi)溫度超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)啟動(dòng)，達(dá)到控制柜體內(nèi)溫度的作用；3）溫度和振動(dòng)傳感器：對(duì)物品柜的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；4）光耦模塊：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)文件柜門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；5）電磁鎖：系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電磁鎖的上電斷電來(lái)控制文件柜門的開(kāi)關(guān)；6）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

　　通過(guò)數(shù)據(jù)采集板，系統(tǒng)可對(duì)文件柜周圍環(huán)境進(jìn)行全面實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)。

　　3.3 工控板

　　對(duì)用戶認(rèn)證輸入模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，用戶可以根據(jù)自身情況進(jìn)行選擇認(rèn)證模塊，如：數(shù)字按鍵、讀卡器、指紋模塊、攝像頭等認(rèn)證方式。同時(shí)可通過(guò)視頻音頻輸出模塊，將反饋信息通過(guò)視頻和音頻的形式輸出。

　　工控板接收數(shù)據(jù)采集板以及RFID讀卡器所讀到的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)處理后通過(guò)Ethernet發(fā)送到服務(wù)器。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文針對(duì)現(xiàn)國(guó)內(nèi)各事業(yè)單位和大型企業(yè)，對(duì)核心物品管理缺乏效率以及無(wú)法實(shí)施監(jiān)控追蹤的缺點(diǎn)，基于RFID技術(shù)提出了一種有可行性和實(shí)用性的監(jiān)控管理系統(tǒng)。

　　中控模塊的設(shè)計(jì)使整個(gè)系統(tǒng)具有了極高的安全性和擴(kuò)展性，提供的Ethernet接口使用戶能夠?qū)崟r(shí)地遠(yuǎn)程跟蹤所關(guān)注的物品，整個(gè)系統(tǒng)為RFID技術(shù)和嵌入式技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用在國(guó)內(nèi)做出了一個(gè)典范。