基于RFID的固定資產信息管理系統設計

章怡

(上海電子信息職業技術學院 資產管理處， 上海 201411)

0 引言

隨著我國社會經濟的發展，各類企業數量不斷增加、企業規模不斷擴大，企業發展的過程中，會積累大量的固定資產[1-2]。對于資產密集型企業，企業固定資產的利用率和維護成本對企業的生存、發展有著重要的影響。規范化的固定資產管理，可以為企業的日常運行奠定堅實的物質基礎，全面提升企業的經濟效益，促進企業的可持續發展。但在現階段，企業的固定資產管理水平并未隨著企業的發展受到足夠的重視[3-4]。相較于企業的人事管理、財務管理，企業對固有資產的管理水平仍相對落后。當前的固定資產管理大多依靠于人力[5]，以企業的資產盤點為例，當前的流程下需要企業的資產管理人員通過筆紙錄入資產的相關信息，進行入庫存檔。考慮到企業固定資產的使用周期長，該種方式顯然無法及時更新資產的狀態。同時，依靠人力進行資產信息的錄入也會存在數據遺漏、信息難以整合、效率低下等缺點[6]。

針對上述企業在固定資產管理時面臨的困境，結合近幾年來計算機、通信技術的飛速發展，信息化的企業固定資產管理系統成為了研究的熱點之一。射頻識別(RFID)技術是自動識別領域新興的熱門技術。其基于電子標簽和射頻識別器，以非接觸的方式對物體進行信息的獲取和識別，被廣泛的應用于城市交通卡、圖書管理、物流管理等各個生活場景下[7-8]。本文采取RFID技術替代傳統的人共錄入的方式，設計了企業的固定資產管理信息系統。使用射頻標簽對企業的固定資產進行標識，可以為資產管理工作提供可靠、高效、實時地資產動態數據，實現資產管理工作的信息化和標準化[9]。

1 系統架構

1.1 系統需求分析

本節對資產管理信息系統的系統架構進行詳細的描述，包括系統的需求分析以及系統的層次架構模型。需求分析的第一步是明確系統的需求所在，確定系統所要實現的目標。本文的研究面向企業的固定資產管理存在的弊端，旨在用信息化的辦法取代傳統依靠人力的資產管理方法。基于這一目標，梳理現有的企業管理辦法和流程，找到信息技術和資產管理的契合點，逐層次、分模塊的將目標分解。最終，構建完整、統一的信息化管理系統。系統的需求分析包含系統的功能性需求分析、非功能性需求分析和可行性分析這3個部分：

在功能性需求分析上，明確系統用戶以及用戶的需求所在：系統的用戶包括資產管理人員、企業普通工作人員和系統維護人員，如圖1所示。

圖1 系統用戶分析

其中，資產管理人員負責固定資產的管理，具體包括資產的信息錄入、資產的調用、資產的購入、資產的維修等；企業普通工作人員需要進行資產使用的申請、資產信息的查詢、資產的歸還、資產的更換等；對于一個復雜的信息系統，需要系統的管理人員負責系統的運行和維護，如系統用戶信息管理、權限管理、日志管理、數據管理等。

在系統的非功能性需求上，需要考慮系統性能上的可靠與高效，考慮系統的安全與運行環境的約束條件，才能保證系統運行的穩定。由于本系統需要接入RFID技術，因此需要注重硬件接口上的規范性。在系統的可行性分析上，需要對系統的配置條件、系統實現的預算以及技術上的可行性對系統進行分析。

1.2 系統架構設計

在設計系統架構時，需要根據上文中相關的功能性需求分析，梳理資產管理系統的主要流程。然后，根據該流程進行系統層次的拆解。

對于企業的資產管理，長期基于人力的形式積累出了一套成熟的解決方案。企業的大小、企業的業務形式有所不同，但企業對于固定資產管理的流程大致相同[10]。抽象后的企業在固定資產管理上的業務流程,如圖2所示。

圖2 資產管理業務流程

對于資產管理信息系統而言，所有的固定資產在錄入時，均是以數據的形式進入的。其在系統中以ID的形式作為內部的實體存儲，對于該資產的錄入、信息更新、維修等均可以抽象成處理過程，進行封裝。而這些處理過程勢必產生新的信息在系統中繼續傳遞，從而完成系統內資產狀態的更新。基于以上的分析，系統如圖3所示。

5個層次結構，分別是應用層、數據層、通信層、數據鏈路層和設備層。每個層次的具體組成如下：

應用層：在應用層封裝了系統的用戶界面，本系統基于B/S模式。用戶在瀏覽器進行操作，系統的數據存放在數據庫中。該種架構實現了界面和數據的分離，當系統用戶界面發生變化時，不需要重新進行系統的數據設計。應用層包括了信息管理模塊、調度管理模塊、報廢管理模塊、維護管理模塊和系統管理模塊，這些功能模塊是需求分析的成果體現。在技術實現上，系統的應用層基于ASP.NET技術和MVC架構，實現界面、業務邏輯和數據訪問三者的分離。系統的應用層設計考慮了系統耦合性這一非功能性需求，降低了系統后期的維護難度。

圖3 系統層次結構

數據層：系統的數據層主要關注系統中數據存儲和數據分析處理問題，數據層向用戶界面層傳遞數據服務器中的數據。系統的數據庫基于SQL2005，在數據層中定義了數據的表結構，可以方便的進行增、刪、查、改等操作。

通信層：通信層連接數據采集層和數據層。由于企業的固定資產有相當的私密性，對于安全性有著較高要求。因此，本系統的通信基于企業的內部網絡，具體包括企業的有線網和企業的無線網。

數據采集層：在數據采集層中，系統依靠RFID讀寫器讀取RFID標簽，完成對于資產的信息采集。采集后的數據經通信層存入數據庫中，數據采集層需要對數據采集的格式進行定義。

設備層：設備層是通過在固定資產的每個設備上打上RFID標記來實現，為設備的數據采集做好準備。

2 系統實現與測試

2.1 系統硬件拓撲

在系統的實現上，需要使用RFID技術。在本系統中，RFID技術主要用于系統中設備信息的采集。本系統所使用的RFID系統包括射頻標簽、射頻閱讀器和數據處理模塊這3個部分。其中，射頻標簽附著在固定資產上，其由天線、射頻模塊、控制模塊和存儲器4個部分組成。天線用于射頻信號的發射和接收；射頻模塊用于信號的頻率調頻，將信號由基帶變換到射頻信號，再饋電到天線上；存儲模塊中存儲資產的相關信息，如資產的名稱、購買日期、維護人、使用人等；射頻閱讀器包括天線、射頻模塊和讀寫模塊3個部分。其中，天線和射頻模塊的作用與射頻標簽內的相應模塊的作用相同。讀寫模塊用于接收射頻模塊變頻后的基帶信號，然后使用內部的數據處理模塊識別基帶信號中的RFID信息，再將RFID錄入到與通信模塊連接的處理模塊中，完成數據的寫操作。與該過程相反，讀寫模塊還可以完成相應的讀操作。在RFID系統中，天線需要約定好實用的頻段，即射頻模塊中發射和接收使用相同的中頻頻點。

在本系統中，RFID技術的應用體現在：第一，該技術介入資產的全生命周期的管理，提高資產管理人員的工作效率；第二，該技術可以實現固定資產的動態化管理，即可以及時記錄資產的調動信息，變更資產的使用人；第三，可以簡化資產的清查盤點流程，方便資產的跨部門使用和清點。

系統的硬件拓撲圖如圖4所示。

圖4 系統硬件拓撲

從圖4可以看出，RFID閱讀器對射頻標簽讀取后，經串口服務器將數據傳送到交換機，交換機將采集的數據信息經網絡服務器后存儲到數據服務器。系統的用戶通過普通客戶端進行系統的訪問和使用，客戶端和系統內部使用防火墻隔斷，保證企業內部的網絡與數據的安全。

2.2 RFID定位實現

在RFID技術中，由于射頻閱讀器和射頻標簽并不接觸。在信息采集時，需要準確捕捉射頻標簽上天線發射的射頻信號。完整的信號定位和捕捉對數據處理模塊準確解析信號中的固定資產信息，起到決定性作用[11-12]。

在進行RFID定位時，天線頻率、障礙物和射頻信號的多徑效應都會對精度產生影響[13-15]。本文對傳統拉格朗日非線性插值的定位算法進行了改進，提出了Lagrange算法，在射頻標簽中，添加了輔助定位標簽。具體方法如下：

首先，劃分標簽的初始定位區域M多個子區域，然后選擇參考點，將參考點對多個子區域間的距離劃分d0,d1……dM,信號強度RSSI分別記為s0,s1……sM，此時拉格朗日系數如式(1)。

(1)

隨后，計算接收天線上虛擬標簽的信號強度S如式(2)。

(2)

最后，修正傳統的拉格朗日定位法中的定位即可得到新的坐標(x，y)如式(3)—式(6)。

wi=wli×w2i

(3)

(4)

(5)

(6)

2.3 系統實現與測試

算法仿真的環境如圖5所示。

圖5 改進拉格朗日法仿真環境

其是一個8*8的區域，RFID閱讀器的分布在該區域的4個角落上。區域內共包含10個待定位的標簽，16個參考標簽。算法的定位誤差計算方法如式(7)。

(7)

在圖5所示的仿真環境下，本文中提出的改進拉格朗日算法的平均誤差只有0.281，遠小于傳統拉格朗日的0.565和VIRE的0.369,如表1所示。

算法在不同誤差/m下的CDF曲線,如圖6所示。

圖6 三種算法的誤差累計分布函數

該曲線描述了在不同誤差下的誤差占比。可以看出，當誤差較小即小于1 m時，本文的改進算法的占比遠大于傳統的拉格朗日算法，而在小于0.5 m的范圍內，本文的拉格朗日算法的占比優于VIRE算法。

通過以上仿真結果，可以看出，算法由于參考標簽的引入，大幅提高了算法對于RFID標簽的定位精度，為系統實現奠定了基礎。

接下來對系統的軟件環境進行開發：在實現本文的FID系統時，選擇使用頻段為860～960 MHz的大唐宏信射頻標簽，射頻閱讀器的型號為XessWay R-20CA(4)。系統軟件開發環境基于ASP.NET平臺，開發語言為C#，軟件為Visual Studio 2010。系統實現的固定資產管理界面和資產添加界面分別如圖7和圖8所示。

圖7 固定資產管理界面

圖8 資產添加界面

圖7給出了資產查詢的界面，在資產查詢中，可以看出資產的類別編號、詳細編號、名稱、使用部門等信息，資產管理人員可以直觀的讀取信息。圖8給出了資產添加的界面，在進行資產添加時，錄入資產的相應信息后，存儲進入相應的數據庫，以便系統的其他功能進行調用。經測試，本系統運行穩定、響應速度快、架構需求低，具有良好的實用性。

3 總結

本文針對企業固定資產管理工作中信息化的需求，對企業資產管理的業務流程進行了詳盡的梳理。本文基于軟件工程的思想，對系統所需的功能進行了需求分析，保證了系統功能的完備性。系統在設計中使用了RFID技術，保證了資產管理中全生命周期的自動化。文中還對RFID的定位算法進行了改進，引入了參考坐標輔助定位，大幅提高了RFID技術的適用性。系統的應用層界面基于ASP.NET技術，也具有良好的易用性。