基于RFID的物品實時監(jiān)控管理系統(tǒng)設計 - 全文

　　?引言

　　目前國內(nèi)的大多事業(yè)單位和大型企業(yè)對內(nèi)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(jiān)控和物品流通過程的追蹤。

　　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識別技術(shù)，它利用射頻信號和空間耦合傳輸特性實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。相對于其他識別技術(shù)RFID在數(shù)據(jù)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(yōu)點。

貴重物品實時監(jiān)控系統(tǒng)概念圖

　　因此RFID技術(shù)為我們設計一種可行的，高效的物品實時監(jiān)控管理系統(tǒng)提供了基本條件。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

　　核心物品監(jiān)控管理系統(tǒng)框圖如下圖1所示。

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圖1 核心物品監(jiān)控管理系統(tǒng)框圖

　　系統(tǒng)特點

　?。?）使用靈活且不可去除和損毀的RFID標簽。核心物品實時監(jiān)控管理系統(tǒng)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(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，成為物品的有機部分。

　　（2）多功能的目標識別和管理。核心物品實時監(jiān)控管理系統(tǒng)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。

　?。?）提供Ethernet接口。核心物品實時監(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Ethernet傳輸?shù)?a target="_blank">上位機，用戶可根據(jù)自己的需求開發(fā)所需要的上層軟件對整個系統(tǒng)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(jiān)控管理系統(tǒng)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。

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

　?。?）可以將密碼和指紋模塊等與物品柜有機結(jié)合，實現(xiàn)對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：

　　（1）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。

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圖2 RFID物品柜基本結(jié)構(gòu)

　?。?）電子標簽：標簽與每個物品一一對應，并根據(jù)實際情況，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：主要是針對重要的門禁和地方設置物品的動態(tài)流動的采集數(shù)據(jù)，讀取物品的ID號，通過網(wǎng)絡與系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)傳輸。確保物品的實時和動態(tài)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(shù)據(jù)采集板、工控板及相關外圍模塊。

　?。?）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(tǒng)硬件的核心部分，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

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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，并直接對數(shù)據(jù)采集模塊和工控板的電源進行管理。由于如出現(xiàn)斷電這種突發(fā)事件時，我們需要聲光報警模塊繼續(xù)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。

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圖4 電源管理模塊

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

　　3.2 數(shù)據(jù)采集板

　　對文件柜內(nèi)部及外部環(huán)境進行檢測，并將采集到的數(shù)據(jù)進行處理，通過串口發(fā)送給工控板。同時接受工控板發(fā)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(shù)據(jù)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。

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圖5 數(shù)據(jù)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，系統(tǒng)控制聲光報警模塊發(fā)出報警；2）散熱風扇：當柜體內(nèi)溫度超過設定范圍時啟動，達到控制柜體內(nèi)溫度的作用；3）溫度和振動傳感器：對物品柜的實時狀態(tài)進行監(jiān)測；4）光耦模塊：實時監(jiān)測文件柜門的開關狀態(tài)；5）電磁鎖：系統(tǒng)通過對電磁鎖的上電斷電來控制文件柜門的開關；6）數(shù)據(jù)存儲模塊：對數(shù)據(jù)進行存儲。

　　通過數(shù)據(jù)采集板，系統(tǒng)可對文件柜周圍環(huán)境進行全面實時有效的監(jiān)測。

　　3.3 工控板

　　對用戶認證輸入模塊輸入的數(shù)據(jù)進行驗證，用戶可以根據(jù)自身情況進行選擇認證模塊，如：數(shù)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(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Ethernet發(fā)送到服務器。

　　4 結(jié)束語

　　本文針對現(xiàn)國內(nèi)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法實施監(jiān)控追蹤的缺點，基于RFID技術(shù)提出了一種有可行性和實用性的監(jiān)控管理系統(tǒng)。

　　中控模塊的設計使整個系統(tǒng)具有了極高的安全性和擴展性，提供的Ethernet接口使用戶能夠?qū)崟r地遠程跟蹤所關注的物品，整個系統(tǒng)為RFID技術(shù)和嵌入式技術(shù)的結(jié)合應用在國內(nèi)做出了一個典范。

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