RFID+二維碼設備標簽管理系統構建

辛 良, 申 建, 袁 冠

(1. 中國礦業大學 財務資產部, 江蘇 徐州 221116； 2. 中國礦業大學 資源與地球科學學院, 江蘇 徐州 221116； 3. 中國礦業大學 計算機科學與技術學院, 江蘇 徐州 221116)

高校儀器設備數量大、分布廣、類型多、要求嚴,在實際的驗收、清查、維修、報廢等管理環節中許多手工操作,造成操作電子記錄不全,難以形成信息溯源。傳統的條形碼標簽僅實現固定標識作用,手持機僅能進行單次標簽識別,無法進行批量操作,且操作步驟繁瑣,效率低下。隨著部門資產管理員管理設備的數量不斷增長,盤點清查難度日益增大,設備丟失現象時有發生,難以達到“賬-卡-物”相符的管理目標。教育部《關于規范和加強直屬高校國有資產管理的若干意見》(教財[2017]9號)文件中再次強調,高校應運用信息化管理工具對國有資產信息系統的合理性、數據的準確性、操作的規范性進行監控和反饋,加強資產管理信息系統的管理與維護,確保資產信息安全。

近年來,許多高校的設備管理部門根據學校實際從物聯網技術理論、可行性分析等方面不斷探索和嘗試新的信息化管理模式,取得了一定成效。將射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術引入高校固定資產管理已成為提高效率、降低成本、智能管理、增強核心競爭力的一種途徑[1]。國內有許多高校的專家學者都在積極探索將物聯網技術應用于資產管理中。RFID標簽儲存數據量大、使用壽命長、讀取距離遠、數據可加密、可修改存儲信息,適應惡劣環境[2],同時能夠防水、防磁、耐高溫,具有穿透非金屬材料能力及較強的抗干擾能力。曲德強[3]從理論層面對物聯網應用于高校設備管理進行了研究。王聲革[4]、周長軍[5]著重分析了RFID技術特點和優勢,討論了利用其提高資產管理效率的策略。王法玉[6]、郭鵬[7]、馬欽[8]、孫恒[9]等分別根據學校和工作實際,設計了基于RFID技術的固定資產管理系統。

傳統的一維碼標簽存儲信息量小、容錯率低、識別速度低。二維碼技術在信息記錄和信息識別方面具有獨特的優勢,并被廣泛地應用于身份識別、廣告、產品溯源等方面,為儀器設備管理提供了新的研究方向[10]。

高校資產既應追求管理上的效益,又要追求使用上的效益[11]。從設備標簽著手,利用RFID與二維碼技術的優點,搭建服務于設備日常管理的標簽系統具有可行性。一方面建立“物與網”的無縫鏈接,實現設備批量操作和實體感知；另一方面,將二維碼掃描融入到設備日常管理中,操作便捷,取證簡單,實現各類報告申請無紙化,能較好地滿足設備管理的實際工作需求。

1 RFID和二維碼技術分析

1.1 RFID技術

RFID技術無需人工干預,能夠通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,可同時識別多個標簽和運動標簽。典型的RFID 系統包括電子標簽、閱讀器、天線、中間件和應用系統等部分組成[12]。RFID標簽符合ISO/IEC、EPC global標準,按照供電通信方式可以分為無源標簽(passive tag)和有源標簽(active tag),按照頻率大小可以分為低頻(LF)、中高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(MW)四類。EPC標準的RFID存儲區一般分為保留區、EPC區、TID區、用戶區[13]。RFID標簽由耦合元件、芯片及微型天線組成,其內保存設備的全球唯一的標識識別號TID碼。電子標簽的主要參數包括標準、存儲區碼長、工作類型、寫入次數和方向性等。基本的工作原理是當RFID標簽進入閱讀器的閱讀范圍時,利用空間電感耦合或電磁耦合實現標簽和讀寫器的非接觸式信息通信,經閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。

1.2 二維碼技術

QR(quik response code)二維碼又稱快速反應碼,廣泛應用于支付掃描、信息查看等日常生活中,除了具有信息容量大、數據信息類型多和較強的保密防偽性能之外,還有超高速、全方位識讀的特點[14]。二維碼技術能夠有效標識資產信息,主要應用形式是掃描與識別,可以應用在資產驗收、維修、調劑等日常管理中,操作方便快捷,既符合現代人的操作習慣,又有效防止信息錄入錯誤。對于沒有RFID閱讀器的普通教職工,通過手機App掃描二維碼實現資產信息查看、完成驗收、維修等管理流程,是最好的應用形式。

1.3 技術結合優勢

可以看出,RFID技術最大的優勢在于設備的批量處理和信息的快速讀取,二維碼的優勢在于單臺設備信息的快速識別。RFID信息識別需要專用的標簽讀寫器(手持機),而二維碼識別通過手機即可實現。手持機的價格高及非普遍性特征,決定了它主要用于開展專項工作。而手機作為每人都有的基本通信工具,將其應用于設備管理工作,相較手持機具有便捷性。二維碼識別可作為RFID識別的補充,將普通教職工納入設備管理體系。

2 設備標簽管理系統

2.1 設計理念

標簽管理系統基本理念是利用RFID技術的批量操作和二維碼信息識別的優勢,將標記唯一的電子標簽TID碼以二維碼形式存儲,與設備編號綁定,依靠移動互聯網技術,通過手持機或手機讀取標簽,實現資產驗收、清查、維修以及報廢的流程化管理。

從設備管理來講,標簽管理系統的管理對象可以分為現存設備和新購設備兩類,應區別對待。

現存設備由于已有原來標簽標識資產編號和設備名稱信息,且數量眾多,重新制作標簽和更換標簽的工作量巨大。以某部屬高校為例,截止到2017年12月底,校內各類設備共12.7萬余臺件,家具6.7萬余(套)件,重新制作并全部更換是一個浩大工程。對于現有設備,標簽采用RFID和二維碼技術,將標簽全球唯一TID碼印制為二維碼,確保標簽的唯一性。當標簽貼到資產設備上后,將數據庫中資產編號和TID碼進行綁定,實現資產與標簽一一對應,實現標簽的更換(原有標簽保留)。

新購買設備,可以通過優化流程,印制和使用電子標簽,能夠實現精細化和高效率的儀器設備管理模式。對于新購設備,標簽上除了印制二維碼信息外,還應印制設備編號和名稱信息,便于標簽視覺區分,二維碼存放的標簽TID碼。

標簽綁定設備信息后,授權用戶可以通過手持終端讀取RFID信號,通過校園網訪問服務器,查看數據庫服務器終端TID碼和資產編號的對應列表,通過對標簽的操作完成資產的日常管理。手機通過App掃描標簽二維碼,鎖定目標設備的數據庫信息,完成與服務器端的信息交互。為確保信息資源的安全,校外訪問應使用有效的VPN賬號和身份認證登錄校園網絡后,才能完成相應操作。在部分設備集中存放的實驗大樓,安裝RFID識別門禁系統,通過交換機與系統相連,當未授權設備經過時報警。

2.2 平臺架構

標簽管理系統采用C#平臺和SQL Server2008數據庫,分為物理層、網絡層與應用層,如圖1所示。

圖1 標簽管理系統架構

物理層主要包括RFID閱讀器,桌面發卡器、門禁、標簽等,負責RFID基礎設施的部署與實施,實現數據采集和設備驅動控制等。綜合成本及管理實際,標簽全部采用被動式UHF高射頻標簽,購置了軟、硬兩種材質抗金屬和非抗金屬不干膠標簽,兼容EPC Global Gen2和FSTC行業標準,讀寫距離達到7 m,數據保存10年,可反復擦寫10萬次。RFID閱讀器采用Android6.0系統,基于Impinj Indy R2000芯片的M-2600模塊,工作頻率為840 MHz～960 MHz,具有出色的穩定性和多標簽識別性能,同時采用Honeywell N3680掃描引擎,具有掃描二維碼的功能。桌面發卡器提供USB接口進行數據通信和對發卡機供電,可對電子標簽中用戶存儲區數據進行讀寫,具有良好的防沖撞性能,可同時取多個電子標簽。中間件能夠將復合標簽產生的數據流,進行存儲、過濾,并將處理后的數據提供給復合標簽管理平臺的中間數據庫,匹配用戶相應的系統操作。

網絡層主要是負責物理層設備相關信號通過校園網絡與服務器端進行交互,包括控制流和數據流的雙向交互。手持機通過校園無線WiFi或者無線AP,實現與校園網絡的鏈接,傳輸控制命令或數據,同時受校園內部網關的保護,確保數據傳輸的安全性。

應用層依托統一身份認證,良好的UI界面、合理的業務流程設計,能確保系統數據安全,給用戶帶來良好體驗。本層主要是進行業務處理、數據維護和系統維護等,并將中間數據庫和資產數據庫進行數據交互和無縫對接,及時更新資產管理系統的基本信息。中間數據庫不是資產最終庫,當設備驗收后先進入中間庫,只有經過報賬后才能夠形成真正的資產,進入資產數據庫。資產數據庫是資產管理系統的主庫,實現資產數據的統計分析及上報功能,并實現與財務系統的對接。

2.3 功能模塊

平臺主要分為用戶登錄、標簽綁定、系統管理、資產管理和數據對接5個主要模塊(見圖2),實現了中間數據庫與資產數據庫的無縫對接。

(1) 用戶登錄模塊。用戶通過統一身份認證后可以登錄系統進行操作。

(2) 標簽綁定模塊。主要是明確標簽和資產編號的對應關系,通過桌面發卡器實現標簽與資產編號的綁定,包括標簽的發放、鎖定、回收等功能。對于已經具有資產編號尚未入固定資產的標簽,可以解鎖后再次綁定新的資產編號。

(3) 系統管理模塊。超級管理員能夠對整個系統進行設置管理,主要是管理各單位和用戶信息,明確單位、用戶的角色權限,設定驗收標準、經費來源、使用方向、經費科目、采購方式、維修廠商等系統基本參數,查看日志文件記錄功能等。

(4) 資產管理模塊。主要涵蓋入庫、查看、盤點、調劑、維修和報廢等功能模塊,可通過手持終端和手機App兩種途徑操作。入庫驗收是用戶將資產信息錄入到系統中,經專家和設備管理部門驗收同意后,打印帶有設備編號和寫入RFID信息的標簽；資產查看是指用戶在掃描標簽二維碼后,可以查看詳細的固定資產信息；盤點模塊分為聯網盤點、脫機盤點、自由盤點三種模式,主要含有盤點任務下達、盤點結果反饋、盤點結果查詢、盤點結果上傳等功能,用戶可以在盤點模式下更改資產的存放地、領用人等；調劑模塊主要包括調入調出單位審核,記錄調撥的時間、地點、經手人等；維修模塊包括維修申請、維修單填寫、維修審核、維修廠商指定、維修合同、維修驗收、維修查詢等部分。

圖2 標簽管理系統功能模塊

(5) 資產數據庫對接模塊。主要是負責與資產管理系統主數據庫的信息交換,具有同步對比機制,能夠及時更新主數據庫的基本狀態信息,保證資產信息一致。

3 管理流程優化

3.1 標簽更換流程

由于存量設備分布分散,重新印制和更換標簽是一個很大工程。設置好標簽模板后向廠家定制生產,免除了標簽打印的環節,是一個不錯選擇。標簽綁定模塊主要完成數據庫內標簽TID碼和資產編號的對應關系。當拿到一個或多個標簽后,通過平臺的桌面發卡器識別標簽的電子編碼信息,然后選擇部門,系統根據資產編號的編碼原則自動生成編號,完成標簽TID與資產編號的綁定工作,標簽綁定后可修改或者刪除標簽信息。在實際更換中,可以結合資產清查的單位或部門,以設備類別綁定標簽,完成設備標簽更換。

3.2 日常管理流程

將標簽融入到設備的日常管理工作中,提高工作效率。

3.2.1 設備驗收入庫

如圖3所示,當一臺新購置設備要驗收入庫時,領用人按要求填寫資產的相關基本信息,上傳設備照片和發票照片,并按照驗收要求,邀請不同的領導、專家、資產管理員、職能部門參與驗收。所有參與驗收人員到達現場后,使用手機App端,查看待辦任務填寫意見,驗收通過后形成電子驗收報告,系統推送給職能部門。職能部門打印已通過驗收的設備標簽,部門資產管理員到設備管理職能部門辦理驗收入賬手續,領取標簽并粘貼到設備表面。未通過驗收的設備,要按照專家意見完善后,再次組織驗收。資產管理員可以通過手持機進行批量入庫驗收。標簽在打印資產編號和設備名稱等信息后,同時將設備的資產編號、名稱、單位信息、領用人及聯系方式等信息寫入標簽RFID存儲區,提高后期管理操作的速率。

圖3 驗收入庫流程

3.2.2 資產日常管理

(1) 設備盤點。由學校儀器資產管理部門或各二級單位資產管理員下達盤點任務。相關人員接到盤點任務或下載盤點任務后,利用手持機在某一空間內完成標簽的查詢、掃描。通過無線網絡將盤點數據傳送到管理系統,系統自動進行盤點處理,計算出盤點區域的設備數量,自動生成盤點表,統計出基本信息和狀態,節約清查時間,提高管理效率。

(2) 設備維修。由儀器設備領用人掃描二維碼,填寫“儀器設備報修單”登記報修原因,拍攝損壞件照片,提交資產管理員,資產管理員審閱后提交部門分管領導,再提交儀器設備管理部門審核。儀器設備管理部門接到報修通知后,到現場查看設備的狀態及評估維修的價格,如果同意維修,提交給分管領導審批后,選定維修商維修設備。若有多個設備維修,可通過手持機識別待維修設備，一并提交審批。

(3) 設備調劑。領用人提交調劑申請,由資產管理員審核后,更新單位、領用人、存放地等信息。部門內部設備的移交和領用人更改,則是由領用人掃碼后,填寫更換領用人申請單,提交單位資產管理員審核同意后完成更換。跨部門的調劑調撥需要學校職能部門審核,調入部門接受后,方可完成。

所有的入庫、盤點、維修、調劑等工作都按工作流程保存了原始的操作信息,有助于設備信息的溯源。標簽系統的信息變動后,將推送至中間庫,經審核無誤后，推送至資產管理數據庫。

4 部署與實施

部署標簽管理系統涉及部門廣,設備數量多,應采用“更存量,保增量”的策略,集中更換現有設備標簽,通過新標簽系統完成設備驗收入賬及后續的日常管理。在發放標簽的過程中,考慮成本因素注意設備的材質,對設備主體為金屬材質的貴重儀器設備使用抗金屬標簽,曲面金屬設備使用軟質抗金屬標簽。計算機、打印機等辦公設備和木制家具全部使用不干膠標簽。

采用RFID和二維碼,改變了原始的手工謄抄對比管理模式,實現實物與網絡的互聯,把現場管理操作納入到業務流程中來,做到無紙化和操作留痕。把領用人納入了資產管理體系中來,能夠引起教師對固定資產工作的重視,解決因人員調整而造成的賬目更改滯后或呆賬問題。同時組織開展系統培訓,讓教師深入了解新系統功能、操作流程,手機和手持機的操作步驟等。

5 結語

系統立足中國礦業大學設備管理工作實際,利用RFID和二維碼技術特點自主開發設計。系統實現了設備在線快速登記、盤點清查、維修申請、調劑調撥和資產報廢等全生命周期動態管理,并與資產管理系統無縫對接,快速準確地記錄了設備狀態,降低了管理失誤,提高了管理效率。