基于RFID技術(shù)的核心物品實(shí)時(shí)監控管理系統設計

　　摘 要：從RFID技術(shù)應用角度出發(fā)，提出了一種RFID技術(shù)和嵌入式技術(shù)相結合的核心物品實(shí)時(shí)監控管理系統。規劃了整個(gè)系統的總體架構，詳細說(shuō)明了中控模塊的硬件設計，分析了整個(gè)系統的主要功能。用戶(hù)能通過(guò)Ethernet查詢(xún)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限，為事業(yè)單位和大型企業(yè)等對核心物品的監控管理提供了高安全性和高效率的解決方案。

　　0 引言

　　目前國內的大多事業(yè)單位和大型企業(yè)對內部的核心物品管理，如檔案局對重要檔案的管理，公安局對涉案物品的管理，大型企業(yè)對重要文件的管理等，由于這些物品存在著(zhù)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，但這種管理方式嚴重影響了核心物品的管理效率，并且無(wú)法做到對核心物件的實(shí)時(shí)監控和物品流通過(guò)程的追蹤。

　　RFID（射頻識別）技術(shù)是興起于20世紀90年代的一種非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)，它利用射頻信號和空間耦合傳輸特性實(shí)現對被識別物體的自動(dòng)識別。相對于其他識別技術(shù)RFID在數據處理、安全認證等方面具有讀寫(xiě)速度快、操作簡(jiǎn)便，高可靠和耐用，可復用，強穿透，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)為我們設計一種可行的，高效的物品實(shí)時(shí)監控管理系統提供了基本條件。

　　1 系統結構設計

　　核心物品監控管理系統框圖如下圖1所示。

圖1 核心物品監控管理系統框圖

　　系統特點(diǎn)。

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

　?。?）多功能的目標識別和管理。核心物品實(shí)時(shí)監控管理系統的無(wú)源RFID讀寫(xiě)器，通過(guò)讀取核心物品上的標簽，讀取核心物品的各種信息，比如卡號、物品名稱(chēng)、物品描述、責任人，是否外出，是否需要報警等。

　?。?）提供Ethernet接口。核心物品實(shí)時(shí)監控管理系統提供Ethernet接口，物品柜采集到的重要數據通過(guò)Ethernet傳輸到上位機，用戶(hù)可根據自己的需求開(kāi)發(fā)所需要的上層軟件對整個(gè)系統進(jìn)行最高效率的管理。

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

　?。?）對不在監控內和非法搬移的物品報警。對本來(lái)應該在物品柜中而監測不到，或物品非法外出的情況及時(shí)通過(guò)軟件和硬件報警。

　?。?）可以將密碼和指紋模塊等與物品柜有機結合，實(shí)現對使用人和物品的全面定位和跟蹤。

　　2 系統硬件

　　系統硬件主要包括如下：

　?。?）RFID文件柜：RFID物品柜是該系統的硬件核心部分，RFID讀寫(xiě)器，天線(xiàn)以及系統中控模塊都裝配于柜體中，其基本結構如圖2所示。

圖2 RFID物品柜基本結構

　?。?）電子標簽：標簽與每個(gè)物品一一對應，并根據實(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(xiě)器及天線(xiàn)：主要是針對重要的門(mén)禁和地方設置物品的動(dòng)態(tài)流動(dòng)的采集數據，讀取物品的ID號，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與系統連接數據傳輸。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、數據采集板、工控板及相關(guān)外圍模塊。

　?。?）其它硬件部分：服務(wù)器、上位PC機等。

　　3 中控模塊設計

　　中控模塊是整個(gè)系統硬件的核心部分，其結構框圖如圖3所示。

圖3 中控模塊

　　3.1 電源管理模塊

　　將交流220V電源轉換為系統內部所需的直流3.3V及直流5V電源，并直接對數據采集模塊和工控板的電源進(jìn)行管理。由于如出現斷電這種突發(fā)事件時(shí)，我們需要聲光報警模塊繼續工作，因此在電源模塊中加入電池模塊并對其管理，如圖4所示。

圖4 電源管理模塊

　　通過(guò)電源管理模塊，我們能有效地對數據采集板和工控板的電源供應進(jìn)行管理，并且能在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，通過(guò)電池模塊繼續保持系統的正常運作，滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求。

　　3.2 數據采集板

　　對文件柜內部及外部環(huán)境進(jìn)行檢測，并將采集到的數據進(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)送的命令對文件柜門(mén)的開(kāi)關(guān)、聲光報警和散熱風(fēng)扇進(jìn)行控制。數據采集板控制芯片我們選用MSP430F123,便能完全達到我們需要的性能，硬件設計圖如圖5所示。

圖5 數據采集板

　　其包括的外圍模塊有：1）聲光報警模塊：當有特殊事件發(fā)生時(shí)，系統控制聲光報警模塊發(fā)出報警；2）散熱風(fēng)扇：當柜體內溫度超過(guò)設定范圍時(shí)啟動(dòng)，達到控制柜體內溫度的作用；3）溫度和振動(dòng)傳感器：對物品柜的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監測；4）光耦模塊：實(shí)時(shí)監測文件柜門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；5）電磁鎖：系統通過(guò)對電磁鎖的上電斷電來(lái)控制文件柜門(mén)的開(kāi)關(guān)；6）數據存儲模塊：對數據進(jìn)行存儲。

　　通過(guò)數據采集板，系統可對文件柜周?chē)h(huán)境進(jìn)行全面實(shí)時(shí)有效的監測。

　　3.3 工控板

　　對用戶(hù)認證輸入模塊輸入的數據進(jìn)行驗證，用戶(hù)可以根據自身情況進(jìn)行選擇認證模塊，如：數字按鍵、讀卡器、指紋模塊、攝像頭等認證方式。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。

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

　　4 結束語(yǔ)

　　本文針對現國內各事業(yè)單位和大型企業(yè)，對核心物品管理缺乏效率以及無(wú)法實(shí)施監控追蹤的缺點(diǎn)，基于RFID技術(shù)提出了一種有可行性和實(shí)用性的監控管理系統。

　　中控模塊的設計使整個(gè)系統具有了極高的安全性和擴展性，提供的Ethernet接口使用戶(hù)能夠實(shí)時(shí)地遠程跟蹤所關(guān)注的物品，整個(gè)系統為RFID技術(shù)和嵌入式技術(shù)的結合應用在國內做出了一個(gè)典范。