基于RFID技術的物聯網智慧檔案管理解決方案
一、概述
1.1
項目背景
當前智能信息化時代的洶涌來襲,對檔案人而言,最重要的就是要思考如何“管好”和“用 好”。要“管好”檔案文獻就是要建設能夠適應智能信息化時代的智能檔案館,想“用好”檔 案文獻就是必須在大數據環境中建設以用戶為中心提供服務的檔案館。如果說檔案數據是“魚”, 以往檔案工作模式則相當于“池塘捕魚”,在大數據時代,檔案部門面對的檔案數量規模大、 種類繁多,工作模式一定要更靈活更智能化,否則就相當于“大海捕魚”。因而,智能檔案館 的建設就顯得如此重要。智能檔案館的核心理念是智能服務,而檔案館要提供智能服務就要將 館舍、檔案、網絡、數據以及用戶統一在智能網絡中,達到有效挖掘、整合、利用各互動要素 產生的海里結構化與非結構化的數據目的。
通常情況下,檔案館在實施 RFID 技術以后,在同樣的數目或更少的館員的情況下,檔案 館的資料管理質量會大大地提高。目前,國內已有多家省檔案館已經實施 RFID 系統,并已經 穩定開始使用。國家電網、法院、工商、人才市場等單位也已經在陸續試點過程中。未來,將 會有更多的 RFID 智能化檔案館進入實施階段。
1.2
檔案館現狀
目前,國內檔案館都存在管理能力不足的情況,歸納后大致有如下問題:
※ 檔案管理大多還是停留在目視管理的階段
※ 普遍缺乏自動識別手段,不利于盤點工作展開
※ 檔案館普遍對于實體檔案庫有無、位置等情況缺乏準確把握
※ 無從對于檔案是否在館等準確了解,缺乏安全管理機制
※ 檔案編目流程繁瑣低效、整理耗時長
※ 檔案查閱耗時長,查閱準確率難以達到要求
※ 檔案存放次序較易被打亂,一旦放錯,查找困難
※ 檔案的盤點操作不科學 ※ 公共檔案利用率不高
※ 檔案保密工作還是太多依靠人工,保密性差,風險高
※ 檔案防損工作落后,很多珍貴檔案損壞或流失
※ 過期檔案管理滯后,過期檔案銷毀不及時
※ 檔案流動管理混亂,丟失、斷檔頻繁發生
1.3
RFID 簡介
RFID 是系統建設項目的核心技術,采用 RFID 射頻識別技術。RFID 射頻識別技術是物聯網應用技術的核心基礎技術,該技術的原理是通過 RFID 發射器發射無線電波,激活 RFID 標簽震蕩電路,產生電流,進而對芯片中的存儲信息進行讀寫的新一代標簽身份識別技術,是面向21 世紀的新型實用技術,在技術應用上,其承載信息量大、無需接觸式識別、可一次識讀多個標簽、讀寫速度高的特點,越來越廣泛得到社會的認可,并正在取代條形碼與磁條技術,相比條形碼與磁條技術而言,RFID 標簽擁有絕對優勢,對比如下:
快速掃描:條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描;RFID 讀寫器可同時辨識讀取數個RFID 標簽。
體積小型化、形狀多樣化:RFID 在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外,RFID 標簽更可往小型化與多樣形態發展,以應用于不同產品。
抗污染能力和耐久性:傳統條形碼的載體是紙張,因此容易受到污染,但 RFID 對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。此外,由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,所以特別容易受到折損;RFID 卷標是將數據存在芯片中,因此可以免受污損。
可重復使用:現今的條形碼印刷上去之后就無法更改,RFID 標簽則可以重復地新增、修改、刪除 RFID 卷標內儲存的數據,方便信息的更新。
穿透性和無屏障閱讀:在被覆蓋的情況下,RFID 能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。
數據的記憶容量大:一維條形碼的容量是 50Bytes,二維條形碼最大的容量可儲存 2至 3000 字符,RFID 最大的容量則有數 MB,目前通用的 RFID 標簽容量為 1K。隨著記憶載體的發展,數據容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的信息量會越來越大,對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。
安全性:由于 RFID 承載的是電子式信息,其數據內容可經由密碼保護,使其內容不易被偽造及變造。

1.4
建設 RFID 智能檔案館藏管理系統的意義
目前,檔案館基本上是用手工方式統計檔案數據,這樣很容易使得檔案丟失,數據混淆,比較先進的檔案館都采用條形碼技術作為識別方法來實現這些功能。然而,條形碼雖然價格便宜、制作方便等優點,但是也存在一些先天的難以克服的缺點,如易磨損、存儲空間小、必須貼在書內等給使用帶來不便,并不完全適合檔案館。RFID 智能化管理將帶來如下的優勢和意義:
(1)資源得以合理配置
RFID 智能化管理將檔案館的工作由以檔案手工登記查找轉化為 RFID 自動查找檔案,讓管理人員在最短的時間里找到自己需要的資源。
(2)資源得以高效利用
RFID 智能化管理把原來由管理員承擔的繁瑣工作量輕便化,檔案館的人力支出相應地減少,成本隨之降低。檔案館員則利用節省出來的時間和人力資源用于延長檔案館的開放時間、用于更深層次的參考咨詢工作和個性化服務等,從而提高檔案館的利用率。
(3)安全性大大提高
1) RFID 標簽帶有全球唯一標示符,無法復制;
2) 標簽撕毀無效,將有報警提示;
3) 帶有防盜裝置,避免非法取走檔案;
4) 實時監控檔案狀態,異常報警;
5) 自動統計,避免人為產生誤差;
6) 檔案借閱到期自動提醒;
7) 檔案保存年限到期,自動提醒;
8) 檔案借閱、歸還進行實名登記,操作數據永久保存。
二、解決方案
2.1
客戶需求
檔案管理是 RFID 技術應用的一個重要方面,檔案館是檔案管理需求最為集中的應用場所。基于RFID檔案館管理系統采用射頻識別RFID技術,檔案管理人員可在任何庫房進行檔案操作,檔案將采用電子數字標簽隨時隨地進行調撥,自助調撥檔案以及上架歸還的出現,特別是其一次可以做多本調撥和按路徑進行智能化上架工作,大大節省了館員的工作量和檔案調撥人員等待的時間。RFID 能更好地提高檔案流通管理和典藏管理的工作效率,使得檔案館管理員可以有更多的時間來為檔案調撥人員提供服務,為檔案館行業的發展帶來新的機遇。

2.2
系統總體描述
RFID 檔案智能化檔案管理系統是基于物聯網技術、圖像采集技術、數據采集技術、云計算等,專門為機關單位、學校、醫院、檔案局、工商、法院等單位的檔案及檔案部門開發的一體化檔案管理平臺。
本系統從檔案資料日常的存儲、查詢、借閱、歸還、防盜等具體業務出發,對檔案流通的各個環節進行數據采集的同時,通過在系統中構建數字檔案柜,對檔案館內資料實現全面可視化查詢管理,并對檔案材料非授權帶出、非法查閱、存放超期、檔案室環境異常等狀況提供語音聲光提示報警、圖像抓拍等各種手段,另外此系統可與檔案管理系統、智能密集架系統、溫濕度控制系統、監控系統、安防報警系統、消防系統等子系統無縫對接,實現檔案業務辦理及管理的數字化、自動化、智能化和高效化。


2.3
系統網絡拓撲

2.4
項目建設步驟
2.4.1 建設檔案館 RFID 管理系統網絡運行環境
檔案館 RFID 智能管理系統運行于檔案館的內部網絡之上,采用符合標準 TCP/IP 協議的百兆以太網。相應檔案管理系統和檔案館 RFID 智能管理系統均運行在這個內部網絡,RFID 智能管理系統的各個終端設備是網絡上執行不同任務的客戶終端。
除了標準的百兆以太網之外,由于 RFID 系統中使用了智能盤點車等設備,因此系統的網絡運行環境建議采用有符合 802.1x 標準的無線網絡環境,無線網絡的范圍需要覆蓋檔案館館藏的所處的物理空間位置。
同時檔案館管理系統的網絡環境也要接入互聯網。這樣檔案調撥人員可以在互聯網上完成查閱檔案、續借檔案等操作;并且,通過互聯網,可以對系統進行遠程維護,并提供在線技術服務。
2.4.2 部署檔案館 RFID 智能管理系統 RFID 硬件設備
RFID 硬件設備均采用 RFID 核心讀寫技術,并根據各自不同的功能需求實現相應功能,這些設備包括:安全監測門、館員工作站、移動式/便攜式館員助理(移動盤點車)、RFID 標簽轉換系統設備、RFID 便攜式手持盤點機等。各個 RFID 終端設備均作為一個客戶終端接入系統網絡。
2.4.3 RFID 應用服務器平臺,實現系統設備及應用系統的實時監控
檔案館 RFID 系統采用了多個 RFID 系統設備,并集成了相應檔案館管理系統、RFID 應用軟件系統以及監控系統、門禁系統、溫濕度控制系統、智能密集架系統等系統。搭建 RFID 應用服務器平臺,平臺將對 RFID 系統的各個終端設備進行實時監控管理,并對各個應用系統之間的數據交互進行監控管理。應用服務器平臺實現了對各設備和應用系統及時狀態的查看,并實現了對歷史紀錄的報表和統計功能。
2.4.4 RFID 中間件技術搭建系統集成平臺,保障各系統的數據交互通暢
檔案館 RFID 系統需要多個系統的高效集成來實現,不同異構的系統之間將需要進行一定的數據交換。通過運用 RFID 中間件技術搭建的系統集成平臺除了能解決不同系統之間的數據接口問題,同時也可對各個終端設備的讀寫操作進行控制。
2.4.5 建設檔案館 RFID 管理系統應用軟件,實現檔案流通管理及館藏管理
檔案館 RFID 管理系統的各個設備終端均需要有相對應的應用軟件系統得支持來實現比較復雜的業務應用流程。RFID 終端設備以及應用軟件系統將完成檔案調撥功能(借閱歸還),并需要實現智能標簽初始化、智能安全檢測系統以及檔案查找、順架以及館藏盤點等功能。
三、系統軟硬件介紹
3.1
檔案一體化管理軟件服務平臺
檔案庫房一體化智能管理系統采用庫房智能一體化解決方案,將檔案密集架智能化、檔案庫房環境智能化、檔案實體 RFID 智能管理、電子檔案管理等智能化的融合在一起,通過中控系統統一管理控制,使物聯網技術在檔案管理領域得到充分運用。

3.1.1 實體檔案智能管理子系統
完美解決了傳統檔案管理軟件的問題,融入了更多的創新性功能,在實現精細化檔案收集與管理,保證檔案信息安全的同時,更加強調檔案資源的服務和利用,可以為組織的檔案信息化中高級管理提供助力。
3.1.2 RFID 電子標簽轉換子系統
標簽轉換系統主要提供以下幾個功能:
1、檔案電子標簽注冊、更換、注銷。
2、檔案電子標簽中的 TID 或 EPC 碼與檔案目錄數據作一對一的綁定。
3、數據可與管理系統無縫對接,實現數據實時同步。
4、檔案架架層位標簽注冊、更換、注銷。
3.1.3 RFID 館員工作臺子系統
RFID 館員工作站是提供流通資料操作的一種平臺。集成了 RFID 讀寫裝置、各類型的讀者證卡識別裝置等設備,實現對 RFID 標簽進行信息的識別和數據處理。
館員工作站主要實現如下功能:
1、檔案管理、業務管理、流通管理、報表查詢。
2、檔案管理包含新增檔案辦理、信息維護、續卡、掛失、解掛、補換卡、注銷等。
3、業務管理是對借出檔案的管理,包含違章處理、超期催促、罰款、遺失賠償、退賠等。
館員工作站具備標簽編寫、識別及流通狀態處理,可用于調撥、辦證、扣繳、檔案調撥人員疑難問題處理、消戶等其它功能,對檔案館日常流通業務的整合處理, 能夠通過掃描檔案條碼對 RFID 標簽進行編寫,進行標簽加工工作。該子系統既可獨立運行,也可與檔案管理系統通過 SIP2 / NCIP 接口連接,實現了兩個系統間信息的同步
3.1.4 RFID 智能盤點子系統
盤點系統不但能夠實現對檔案的快速盤點,同時還實現了錯架檔案的快速整理,使得盤點和錯架檔案的整理這兩項檔案館苦力工作在一個環節得到圓滿處理。智能盤點車通過對密集架上粘貼的層架標、檔案電子標簽的掃描,可以實現盤點、順架、數據采集、查找和統計流通資料等。 掃描速度快、精確可靠。 設備可與密集架系統無縫對接,可根據掃描檔案信息,自動打開密集架盤點功能:根據盤點結果生成在架檔案列表,該數據跟在借檔案比較之后可以生成遺失檔案列表 。上架功能:能夠將上架的檔案信息和層架定位信息綁定、更新,進而支持查詢機上查詢顯示。排架功能:掃描中發現排架位置錯誤的檔案,在屏幕上予以指示,方便管理人員管理錯架檔案。
3.1.5 RFID 門禁防盜子系統(含視頻抓拍)
智能門禁系統是 RFID 系統的重要部件,其主要功能是:物品進出記錄統計、人員進出統計、非法物品出庫報警、監控聯動錄像與抓拍、滯留人員報警、門禁鎖聯動等主要功能;并可與其他系統對接,比如檔案館系統中可與智能密集架系統對接,可顯示實時溫濕度并可顯示曲線變化圖;防盜子系統包含:RFID 安檢門、指紋門禁、全天候紅外檢測、全天候視頻監控、智能視頻抓拍等,具備多種報警方式。
3.1.6 庫房動態視頻監控子系統
系統介紹
動態視頻監控系統作為最直觀、最有效的監控手段,可以大大提高庫房的監控和管理水平,能夠及時全面客觀地了解庫房內部及周界區域的情況,給管理監控工作帶來極大便利,成為構建安全防衛的一個重要手段。
系統原理
為確保各庫房的高度安全,對系統所設防區內的各監控點,要進行全面靈活的監視和控制,實現全方位防護,既有對庫房內部的重點防范(一級防護區),又有針對公共通道的區域防范(二級防護區)。
系統主要功能介紹
1. 完善的錄像功能
2. 功能強大的錄像回放功能
3. 優良的安全保護功能
4. 系統運行穩定可靠
5. 強大的管理功能
6. 界面友好、操作方便
7. 符合潮流,保護投資
3.1.7 庫房自動防盜報警子系統
系統概述
系統采用了結合被動式紅外線與微波兩種不同原理探測技術的紅外雙鑒探測器,利用紅外線感應探測器的方式 (Pyroe1ectric Infrared Sensor),來感應區域內是否出現因人體移動所產生的溫度變化,而判斷是否有人侵入;微波的部分則是應用多普勒效應(Dopp1er Effect)來感應物體的移動;當雙鑒探測器的兩種探測技術都同時感應到有侵入時,才會輸出警報訊號。
系統原理
防盜探測器安裝在庫房門或窗體處,用于檢測出入信息,防盜探測器連接防盜智能控制器,當防盜探測器檢測到報警信息時,防盜智能控制器鎖存當前報警信息,并將報警信號通過 RS485總線,傳送到控制中心防盜報警微機。報警防盜微機根據設定條件處理當前報警信息。
系統主要功能介紹
1. 系統軟件功能。
2. 可手動或自動撤防、布防,根據工作要求可以實現區域布防、撤防。
3. 可以即時查詢報警事件。
4. 系統權限管理。
5. 可以設定一周時間表,實現自動撤防、布防管理。
6. 可根據用戶現場設計電子地圖,能夠顯示庫房布防平面結構圖,且可以任意切換。
7. 通過安裝遠程視頻監控系統客戶端,能夠隨時通過局域網絡遠程查看庫房內實時視頻圖像。
8. 防盜報警軟件具有電子地圖功能,出現警情時,對應位置以紅色 flash 點進行提示,提示點要具體到每個窗戶或監控器放置點,可方便查找報警地點,快速響應報警事件。
9. 智能短信、撥號功能。
3.1.8 庫房環境智能管理子系統

庫房環境智能管理子系統通過多種傳感器,將各庫房的狀態、數值采集并傳輸到中央控制臺。通過設備控制器將各庫房相關設備的運行狀態采集傳輸到中央控制臺。中央控制臺檔案庫房溫濕度自動測控系統根據采集到的信號、各庫房設定的控制條件,通過軟件控制算法確定相關設備開啟或關閉,以使檔案庫房控制在要求的范圍內。包含煙霧、浸水、溫度、濕度、空氣凈化度等的檢測、報警和控制。
3.1.9 密集架智能管理子系統

密集架智能控制系統是是集手動、電動、電腦控制于一體的最新光機電一體化產品,它具有結構先進、功能多樣、操作簡便的特點。由電腦控制系統、電子控制系統和機械傳動控制系統三部分組成,技術水平具國內領先。三種控制方式各自獨立,互不影響,且互相保護。并以人性化的設計為理念,智能化控制系統與網絡化管理模式為基礎,實現宏觀自動化架體控制,自動人體保護,環境調節,資料的無序存放有序管理,并引導資料提取及網絡信息資源的共享。
電腦多功能密集架自動控制系統特點
1.全液晶中文提示操作,簡單明了,每一列上都裝有液晶觸摸顯示屏。
2.上電自動故障檢測,中文報警,提供臨時修復辦法。
3.自動計算啟動力量,提供最低功耗的啟動力。
4.PWN 調速電機,整個系統運行全程監控,電機速度可調。能低速啟動,高速運行。
5.設定安全力矩,當電機啟動后遇到阻礙力超過安全力矩系統自動關閉并報警。這樣無論人或者資料夾在密集架中,系統都會自動報警。
6.自動通風功能,能定時,手動實行通風。
7.遇阻后緩慢加力,即使有人夾在里面也能輕易推開密集架,感覺上電動機非常輕,但最大載重卻可達 5T 以上。
8. 過道全程裝有無線紅外遮擋式開關,無論你身處過道的任何位置,在電機啟動時,只要你用手輕輕一擋密集架就自動停止并報警。
9.電腦集中式管理檔案,自動定位檔案,自動打開密集架并指出檔案位置。
10.多種數據庫接口,可與各種大型數據庫 MSQL,SERVER,SYBASE,ORACLE 相連。
11.智能化立體式燈光引導定位功能
12.電腦,手動,電動可分別單獨使用。