基于RFID技術的核心物品實時監控管理系統設計

　　摘 要：從RFID技術應用角度出發，提出了一種RFID技術和嵌入式技術相結合的核心物品實時監控管理系統。規劃了整個系統的總體架構，詳細說明了中控模塊的硬件設計，分析了整個系統的主要功能。用戶能通過Ethernet查詢到核心物品的實時信息，并能管理分配使用人員的各種權限，為事業單位和大型企業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單位和大型企業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，大型企業對重要文件的管理等，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記錄物品信息和人工記錄的方式進行管理，但這種管理方式嚴重影響了核心物品的管理效率，并且無法做到對核心物件的實時監控和物品流通過程的追蹤。

　　RFID（射頻識別）技術是興起于20世紀90年代的一種非接觸式自動識別技術，它利用射頻信號和空間耦合傳輸特性實現對被識別物體的自動識別。相對于其他識別技術RFID在數據處理、安全認證等方面具有讀寫速度快、操作簡便，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，隱蔽性好等優點。

　　因此RFID技術為我們設計一種可行的，高效的物品實時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。

　　（1）使用靈活且不可去除和損毀的RFID標簽。核心物品實時監控管理系統采用不同封裝形式的無源RFID卡或軟標簽，可分別采用背膠、掛環或內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，成為物品的有機部分。

　　（2）多功能的目標識別和管理。核心物品實時監控管理系統的無源RFID讀寫器，通過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、物品描述、責任人，是否外出，是否需要報警等。

　　（3）提供Ethernet接口。核心物品實時監控管理系統提供Ethernet接口，物品柜采集到的重要數據通過Ethernet傳輸到上位機，用戶可根據自己的需求開發所需要的上層軟件對整個系統進行最高效率的管理。

　　（4）完全確保100%的識別率。核心物品實時監控管理系統的無源RFID讀寫器可同時識別在物品柜中高達200個的標簽識別，柜體尺寸可在1.5m×0.8m×0.6m的范圍左右。

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

　　（6）可以將密碼和指紋模塊等與物品柜有機結合，實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：

　　（1）RFID文件柜：RFID物品柜是該系統的硬件核心部分，RFID讀寫器，天線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

　　（2）電子標簽：標簽與每個物品一一對應，并根據實際情況，固定在物品表面或物品中，并確保不被撕下等。

　　（3）RFID讀寫器及天線：主要是針對重要的門禁和地方設置物品的動態流動的采集數據，讀取物品的ID號，通過網絡與系統連接數據傳輸。確保物品的實時和動態跟蹤。

　　（4）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、工控板及相關外圍模塊。

　　（5）其它硬件部分：服務器、上位PC機等。

　　3 中控模塊設計

　　中控模塊是整個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行管理。由于如出現斷電這種突發事件時，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行管理，并且能在突發事件發生時，通過電池模塊繼續保持系統的正常運作，滿足用戶的使用要求。

　　3.2 數據采集板

　　對文件柜內部及外部環境進行檢測，并將采集到的數據進行處理，通過串口發送給工控板。同時接受工控板發送的命令對文件柜門的開關、聲光報警和散熱風扇進行控制。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：當有特殊事件發生時，系統控制聲光報警模塊發出報警；2）散熱風扇：當柜體內溫度超過設定范圍時啟動，達到控制柜體內溫度的作用；3）溫度和振動傳感器：對物品柜的實時狀態進行監測；4）光耦模塊：實時監測文件柜門的開關狀態；5）電磁鎖：系統通過對電磁鎖的上電斷電來控制文件柜門的開關；6）數據存儲模塊：對數據進行存儲。

　　通過數據采集板，系統可對文件柜周圍環境進行全面實時有效的監測。

　　3.3 工控板

　　對用戶認證輸入模塊輸入的數據進行驗證，用戶可以根據自身情況進行選擇認證模塊，如：數字按鍵、讀卡器、指紋模塊、攝像頭等認證方式。同時可通過視頻音頻輸出模塊，將反饋信息通過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Ethernet發送到服務器。

　　4 結束語

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

　　中控模塊的設計使整個系統具有了極高的安全性和擴展性，提供的Ethernet接口使用戶能夠實時地遠程跟蹤所關注的物品，整個系統為RFID技術和嵌入式技術的結合應用在國內做出了一個典范。