物聯網技術在不動產登記數據異地備份體系中的應用
——以廣州市為例

陳利燕，林 鴻，張勁泉，劉年強

(1. 廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060； 2. 廣州市國土資源和規劃委員會，廣東 廣州 510060； 3. 廣州迅領信息科技有限公司，廣東 廣州 510620)

不動產登記數據是證明不動產物權歸屬的基本依據，應當定期進行異地備份，并建立健全安全責任制度。建立不動產登記數據異地備份庫工作，既是應對各種毀滅性災害發生時檔案不受毀滅性損失、確保數據安全的一項防范措施，也是今后不動產登記的一項重要工作任務。采取本地和遠程相結合的數據存儲、備份與恢復手段，建設異地備份容災系統，能夠提升不動產登記數據和系統的高可靠性和安全性，抵御病毒攻擊、人為破壞或自然災害等突發事件所造成的損失[1-2]。

廣州市不動產登記信息數據具有存儲量大、多源異構、空間時態并存、保密性強等特點[3]，一旦出現風險因素導致登記資料損毀，將嚴重影響登記業務的開展；同時，不動產登記簿作為不動產權利歸屬和權利內容的依據，一旦損毀滅失，將對權利人利益造成極大的風險隱患，導致社會秩序混亂。因此，建立廣州市不動產異地備份技術支撐，實現不動產登記數據備份介質在本地存儲、同城運輸、異地運輸和異地存儲的技術保障，建立備份介質存儲傳輸的流程管理，以保障登記業務系統數據的安全性和不動產登記業務的連續運行，具有重要的現實意義和廣闊的應用前景[4-5]。

1 異地備份基礎體系架構

所謂數據的異地備份，是指在兩個相距一定距離的空間各自保存一份關鍵業務數據，并提供數據恢復手段的數據安全存儲方式[6]。不動產登記異地備份基礎體系建設是為了保障不動產登記業務關鍵數據的存儲介質和異地備份運輸過程的安全。整個體系架構應用了物聯網、射頻識別(radio frequency identification，RFID)、GIS等技術手段，貫穿于本地數據中心、運輸過程、異地備份中心等各個關鍵環節，構建提供高安全要求服務[7]，實現存儲介質的自動管理和實時信息自動采集，將采集與處理的實時數據提供給可視化的監控管理軟件系統，形成一個安全有效、實時準確的數據備份存儲介質的出入庫、物流運送、庫房監管、使用維護等智能管理的數字化平臺。異地備份基礎體系架構如圖1所示，主要包括基礎設備支撐、全程實時監控管理系統和人員組織及相應的管理制度。

2 基礎設備支撐體系

物聯網的核心理念是在普適環境下實現“物—物相聯”， 即通過對物理世界的信息化、網絡化，將傳統上分離的物理世界與信息世界實現互聯與整合[8]。本系統采用RFID、私有云等技術，將不動產登記數據存儲設備和信息通過物聯網的手段進行有效的管理。整體設計上采用的是廣義物聯網和狹義物聯網的混合設計模式，即基于移動物聯網為基礎的移動式的智能物流箱體系，加上WiFi或局域網為基礎的智能存儲柜及RFID手持讀寫器體系。基礎設備支撐體系如圖2所示，包括數據中心設備、物流設備和異地備份中心設備3個部分。其中數據中心和異地備份中心分別配有智能存儲柜和配套的手持管理設備，物流設備是專用的智能物流箱。

圖1 異地備份基礎體系架構

圖2 基礎設備支撐體系

2.1 RFID電子標簽和手持RFID讀寫設備

RFID技術是物聯網體系中一種不可或缺的核心關鍵技術[9-10]，是將物理對象智能嵌入網絡世界的一種有效的、低成本的通信方式。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無需人工干預。RFID系統具備兩個基本器件：RFID標簽及RFID讀寫器，RFID讀寫器通過天線與RFID電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。經過廣泛比較和研究，本系統設計選擇了無源式的超高頻(UHF)RFID標簽及讀寫器，具有標簽無需外部供電、非接觸式(1～2 m讀寫距離)、多標簽并發讀寫等優異特性。同時本系統對RFID讀寫器內置軟件進行了定制開發，使其具備分布式的數據讀寫能力，即基于移動物聯網(如WiFi等)，可以在不同的操作地點將讀取的數據同步到云應用管理平臺。

2.2 智能存儲柜

智能存儲柜是基于物聯網的核心識別技術手段——RFID技術設計的，將數據備份介質進行不間斷監視，隨時了解其狀態和行蹤，并進行相應管理和控制的設備。為數據的安全可控管理提供了可靠的技術保障。內置軟件的功能如下。

2.2.1 數據管理功能

介質信息管理：介質信息與電子標簽綁定功能、介質信息更新等功能。

用戶信息管理：可以添加、更新、刪除用戶，設置用戶相關權限等。

類別信息管理：可以添加、更新、刪除介質類別，介質類別位置設定等。

2.2.2 指紋或人員卡認證功能

通過指紋或人員卡驗證設置智能存儲柜的使用權限，同時增加了審核環節，具有使用權限，并在審核通過后才能打開智能存儲柜，系統自動記錄開柜人員和開柜時間。

2.2.3 日志功能

當智能存儲柜打開或關閉時，系統會對柜內介質自動掃描一次，完成介質出入柜數據的自動采集工作，實現介質數據采集的實時性、準確性、客觀性。

2.2.4 統計功能

通過系統實時查看當前在柜介質的數量、已出柜介質的數量，查看固定時間內介質的使用頻率等。

2.2.5 聯網審核功能

支持遠程審核授權功能，取用人員必須填寫取、還申請，申請通過后才能開啟介質管理柜進行取、還操作。

2.2.6 自動同步至云管理應用平臺

智能存儲柜的信息實時同步到云管理應用平臺，包括介質的數量變化、報警信息等。

2.3 智能物流箱

智能物流箱電子電路設備是一款通過無線網絡技術實現對物流箱進行定位與監管的系統。以定制式的嵌入式電路板為核心，搭載具備廣泛通用性的基于ARM架構的單板機MPU，并將各種傳感器、移動通信部件、定位部件、電子鎖、藍牙部件等外圍部件接入核心電路板，通過嵌入式的實時操作系統對各種事件進行反饋處理，并顯示到智能物流箱自帶的顯示屏，同時將各種數據指令同步到集中的云管理應用平臺。內置軟件的功能如下。

2.3.1 物流箱實時監控

設備帶有GPS/北斗雙模定位模塊，在室外可實時獲取GPS/北斗聯合定位數據信息，定位更加準確；同時設備也配有專用3G模塊，可實現LBS基站定位，在GPS/北斗雙模塊在室內等特殊場景獲取不到位置信息時，可利用基站定位數據實現監控。

2.3.2 藍牙防丟失

設備配有nrf51822低功耗藍牙模塊，當手機與物流箱電子設備距離過遠時，蜂鳴器將會告警。

2.3.3 溫濕度檢測

因數據存儲介質對溫濕度有一定要求，智能物流箱設備配有溫濕度模塊，可實時檢測環境的溫度和濕度。

2.3.4 屏幕顯示

設備配有一塊2.8寸高清彩色顯示屏，以數據化和圖像表盤化等方式顯示溫濕度、時間、信號格數、定位衛星顆數、在庫或在途等信息。

2.3.5 蜂鳴器告警

物流箱出現異常情況，如非法被拆、藍牙未連接等時，蜂鳴器將進行告警。

2.3.6 紅外檢測防拆卸

物流箱蓋上配有人體紅外感應模塊，當物流箱被非法打開時，設備的紅外模塊會立即檢測到人體，進而告警。

2.3.7 控制電子鎖

設備與監控相關系統通過TCP連接，系統可發送開鎖及關鎖命令給設備，設備收到指令后，控制電子鎖的開和關。

2.3.8 判斷在途在庫

智能物流箱設備可通過TCP/IP獲取實時的定位數據，通過與數據中心地理坐標進行對比，判斷在途或在庫。

2.3.9 信息實時上報

設備獲取溫濕度、定位數據、電量等一系列數據后，與監控系統建立TCP/IP連接，將一系列數據上報至服務器。

3 平臺功能結構

物聯網價值在于網，須建立一個綜合性管理平臺,把各種傳感信息進行匯總和分門別類[11]。為了實現對不動產異地備份介質、設備和流程的可視化管理和監控，建立基于瀏覽器/服務器(B/S)的不動產數據異地備份安全保障系統，采用表示層、業務邏輯層、數據訪問層3層體系結構，功能結構如圖3所示。基于用戶權限和角色方面的考慮，把平臺分成GIS實時監控管理模塊、本地數據中心管理模塊、運輸管理模塊、系統管理模塊4個子系統，各模塊在邏輯結構上相互關聯。

圖3 異地備份安全保障系統功能結構

3.1 GIS實時監控模塊

物聯網是互聯網應用的延伸，是集成感知、傳輸、智能決策與控制功能一體化的網絡系統[12-13]。物聯網基于節點的監測技術能夠及時地獲取一定區域內離散點的、時間連續的數據，但存在空間上不連續的問題。因此，將物聯網與GIS技術相結合，建立物聯網基于“點”的實時監測數據與GIS基于“面”的空間數據相應的融合分析方法，可實現監測信息在時間和空間上的表達[13]，實現對存儲庫的實時可視化管理，以及本地和異地運輸過程全程定位跟蹤和監控的管理。GIS實時監控模塊包括數據中心設備管理、同城備份監控管理和異地備份監控管理3個子模塊。

(1) 數據中心設備管理：包括各中心庫房信息、庫房地理位置的展示，庫房中相應智能存儲柜、智能柜格子、存放介質存放操作、庫房信息預警列表和提示燈狀態等信息查看和管理。

(2) 同城備份監控管理：包括廣州市內同城備份運輸路線地圖實時展示、智能物流箱實時狀態顯示、配送單運輸路線圍欄展示，運輸信息預警列表、提示燈狀態等查看，歷史運輸軌跡查看和分析等功能。

(3) 異地備份監控管理：與異地備份運輸路線地圖動態展示、智能物流箱實時狀態顯示、配送單運輸路線圍欄展示、運輸信息預警列表和提示燈狀態。

3.2 數據中心管理模塊

該模塊包括庫房信息管理、智能存儲柜管理、智能柜格子、數據備份介質管理和智能箱管理5個子模塊。

(1) 數據中心信息管理：數據中心信息基本維護操作，包括增加、刪除、更改、查詢數據中心，并提供整體搜素的功能。

(2) 智能存儲柜管理：智能存儲柜信息基本維護操作，包括增加、刪除、更改、查詢智能存儲柜，并提供高級查詢功能。

(3) 智能存儲柜格子管理：智能存儲柜內部的存儲格子(本系統一個智能存儲柜具有8個獨立的存儲格子)信息基本維護操作，包括增加、刪除、更改、查詢智能存儲柜格子。

(4) 數據備份介質管理：數據備份介質信息基本維護操作，包括增加、刪除、更改、查詢數據備份介質等功能。

(5) 智能物流箱管理：智能物流箱信息維護操作，包括增加、刪除、更改、查詢智能物流箱，并提供整體搜素的功能。

3.3 運輸保障模塊

實現不動產登記數據備份(同城備份和異地備份)出入庫和配送的管理，包括介質存放、出入庫單、配送單和簽收表4個子模塊。

(1) 介質存放：對介質存放位置進行操作。

(2) 出入庫單：對介質進行出庫入庫信息管理，并對出入庫單進行增刪改查等操作。

(3) 配送單：對配送單詳情進行增刪查改，以及查看配送單相應路徑地圖位置。

(4) 簽收表：對簽收表信息的增刪查改等操作。

3.4 系統管理模塊

對系統用戶角色和日志等基礎信息管理，包括角色管理、用戶管理、組織管理和系統日志管理4個子模塊，并對具體用例進行增刪查改等相應操作。

4 基于物聯網的不動產異地備份全程實時監控設計

本系統設計的不動產登記數據異地備份主要流程如圖4所示，具體過程如下：

(1) 數據入庫：數據備份管理員將數據進行備份并填寫數據入庫單。數據備份介質管理員審核入庫資料，審核通過后將介質放入數據中心智能存儲柜。

(2) 數據出庫申請：數據備份介質管理員在云管理應用平臺中填寫數據備份介質出庫單。

(3) 數據出庫：數據備份介質管理員將數據備份介質從智能存儲柜中取出，或通過RFID手持設備掃描數據備份介質進行出庫操作。數據備份介質出庫單自動更新為“已出庫”狀態。

(4) 運輸準備：數據備份介質管理員在云管理應用平臺中填寫數據備份介質配送單，選擇可用的智能物流箱和數據備份介質清單。

(5) 介質交付物流：確定配送車輛和押運人員，將智能物流箱關鎖后交付給押運人員。

(6) 過程監控：數據備份介質管理員全程通過云管理應用平臺監控押運地理軌跡和相應的報警信息(效果如圖5所示)。

(7) 介質簽收：押運人員將智能物流箱送達目的地后，由目的地異地備份數據中心相應的管理員進行簽收，并將簽收記錄單更新至云管理應用平臺。

(8) 異地備份入庫：異地備份中心介質管理員在云管理應用平臺中填寫數據備份介質入庫單。并將數據備份介質放入智能存儲柜，或通過RFID手持設備掃描數據備份介質進行入庫操作，數據備份介質出庫單自動更新為“已入庫”狀態。

圖4 不動產異地備份基本流程

5 結 語

廣州市不動產異地備份基礎體系是基于RFID和物聯網等技術，對每份不動產登記備份數據進行RFID標簽標識，并設計了專用的智能存儲柜、智能物流箱、手持RFID讀寫器等設備，開發了不動產異地備份安全保障系統，實現了不動產登記數據從數據備份、數據存儲、數據運輸和異地(同城)備份中心入庫的全程監控和管理。目前全國大部分城市已基本實現不動產登記業務網上辦理，并為政府相關部門及社會公眾提供不動產登記信息共享、查詢服務[14]，數據的安全備份管理需求是非常迫切的。本文的研究工作為不動產登記數據的備份提供了一個快捷、高效的管理模式，可為其他城市建設數據管理和備份中心提供參考和借鑒。

圖5 異地運輸過程監控

參考文獻：

[1] 王良清,王玉齋,李愛勤.測繪地理信息成果檔案異地災備系統的研建[J].測繪通報，2017(6)：133-136.

[2] 翟永,劉磊.國家基礎地理信息中心數據成果異地存儲備份系統設計[J].測繪科學，2008，33(S2)：98-100.

[3] 程麗麗.基于SuperMap的不動產登記數據整合建庫研究[J].測繪通報，2015(S1)：7-10.

[4] 趙春香,李鳴,曹純,等.淺析測繪地理信息業務檔案異地備份方案[J].測繪通報，2016(11)：134-136.

[5] 石宏宇.基于虛擬帶庫技術的電網公司異地數據級災備系統設計與實現[J].信息系統工程，2016(12)：82-84.

[6] 馮旭祥,馮鐘葵,陳俊,等.遙感衛星數據異地備份技術研究[J].遙感信息，2015，30(4)：61-65，80.

[7] 毛燕琴,沈蘇彬.物聯網信息模型與能力分析[J].軟件學報，2014(8)：1685-1695.

[8] 謝磊,殷亞鳳,陳曦,等.RFID數據管理：算法、協議與性能評測[J].計算機學報，2013，36(3)：457-470.

[9] 張士庚,劉光亮,劉璇,等.大規模RFID系統中一種能量有效的丟失標簽快速檢測算法[J].計算機學報，2014，37(2)：434-444.

[10] 陳志輝,王穎純,劉燕權.基于物聯網環境的圖書館RFID技術應用現狀的研究[J].情報雜志，2015(5)：189，196-201.

[11] 李存永.物聯網體系結構與實現方法的比較研究[J].科學技術創新，2017(32)：80-81.

[12] 孫忠富,杜克明,尹首一.物聯網發展趨勢與農業應用展望[J].農業網絡信息，2010(5)：5-8，21.

[13] 杜克明,褚金翔,孫忠富,等.WebGIS在農業環境物聯網監測系統中的設計與實現[J].農業工程學報，2016，32(4)：171-178.

[14] 邱海泉.廣東省不動產統一登記信息管理基礎平臺的設計與實現[J].測繪通報，2017(4)：116-120.