基于RFID的智能檔案管理系統設計

張波

（德州職業技術學院 山東省德州市 253000）

物聯網指的是利用感知技術以及采集技術等提取到外部環境中的特定信息，然后將采集到的信息傳輸到處理器中進行處理和分析，根據處理后的結果做出對應的響應。物聯網技術具有明顯的智能化特征，使得各種類型的設備通過統一的網絡進行連接，便于進行管理和操作。在物聯網技術發展中的核心技術主要是無線射頻技術、無線傳感器網絡。其中常用的無線射頻技術主要是RFID 技術，該技術作為一種高可靠的通信技術引發了較大的關注，從結構上來看，其主要包括電子標簽和閱讀器。RFID 系統總體劃分為讀寫器、電子標簽、主機以及天線等部分，其中讀寫器中的核心是射頻模塊，其能夠實現對電子標簽信息的識別和讀取，通過天線來完成對數據的接收。電子標簽則主要完成信號的發射功能，通過天線發射相關的信號，控制模塊實現終端的管理。在各個部分成功建立通信之后，即實現了信息的傳輸功能，由此可以完成信息的感知、處理。在采集外部信息方面利用了各種類型的傳感器，包括檔案信息以及外部環境信息等。WSN 網絡主要通過傳感器節點得到需要的信息信息，即將多個微型傳感器節點部署在統一的無線網絡中，便于實時采集數據，并將采集到的信息統一匯總到其他模塊中，在處理和分析后將最終的結果反饋給用戶。基于無線傳感器網絡技術具有一定的優勢，其能夠實時監測檔案信息以及環境信息，并自動化完成信息采集、傳輸、處理的整個流程，效率較高，安全可靠，具有廣闊的應用前景。當前將物聯網與檔案管理相結合的研究不多，大部分研究只是從理論層面進行了分析，缺乏真正的實現，如在文獻[1-2]重點對檔案管理引入物聯網技術的理論可行性進行了研究；文獻[3-4]則結合RFID 技術建立了一個簡單的檔案管理系統。本文結合現有研究的不足,設計了一個高效的智能檔案管理系統，系統中集成了RFID 技術與WSN 技術，能夠實現對檔案信息的智能化管理。

1 總體架構設計

在本文中主要對基于物聯網的高校檔案智能管理系統進行了設計，總體采用了分層架構的設計方式，具體即為圖1 中所示。根據圖中信息可知，整個系統總體劃分為三個層次，分別是網絡層、應用層與感知層，各個層次的功能存在一定的差異性，需要通過有效的方式進行銜接。其中網絡層主要與信息傳輸以及設備連接等有關；應用層主要提供檔案管理服務等功能；感知層主要完成檔案的識別與信息處理等功能。

2 感知節點和網絡設計

2.1 RFID讀取流程設計

圖1：系統整體架構

圖2：RFID 讀取流程

圖3：無線網絡節點部署

在本次設計中主要使用了RFID 系統來實現對檔案的識別與管理，其總體劃分為電子標簽以及應用系統等多個部分，能夠實現生成電子標簽以及定位管理等功能。其中電子標簽系統主要涉及到了讀寫器、計算機終端以及網絡等多個部分，基于無線射頻方式采集到電子標簽信息，并進行識別與分析，由此實現了自動化的檢測功能。整個RFID 讀取流程如圖2 中所示。

首先需要將檔案信息寫入到對應的電子標簽中，此過程中主要利用了RFID 讀寫器實現，可以將編碼信息寫入到標簽中，然后貼到檔案上。在檔案識別方面利用便攜式RFID 讀寫器，工作人員可以隨時讀取標簽的信息。

2.2 無線網絡節點部署

由于RFID 系統的通信距離較小，難以完成遠程通信的功能?？紤]到遠程操作的要求，需要使用到網絡化的RFID 讀寫器，因此在本文中設計了RFID、WSN 相結合的通信方式，主要包括WSID感知節點、WSID 網絡，具體網絡節點部署如圖3 所示。

3 檔案管理系統設計與實現

3.1 系統功能模塊設計

本文設計的RFID 檔案管理系統總體劃分為多個模塊，即采用模塊化的設計方式，便于系統的擴展與升級，提升了系統結構的合理性。整個系統總體劃分為數據庫、數據處理以及檔案管理三大模塊。其中數據庫模塊主要用于存儲檔案等相關的信息，基于數據庫表的方式存在保證了數據管理的安全性與可靠性。檔案管理模塊主要有基礎管理以及借還管理等多個子模塊，借還管理可以查詢數據庫中的信息，并進行借閱和歸還等操作；儲位管理等功能則通過調用動態庫的方式得到需要的讀寫器信息。數據采集模塊用于獲取檔案的信息，主要利用了RFID 設備以及傳感器完成信息的采集過程，然后將采集到的信息傳輸到數據庫模塊中進行存儲，提升了數據管理與存儲的可靠性。具體的模塊劃分如圖4 所示。

3.2 具體功能模塊設計與實現

3.2.1 檔案柜管理模塊的實現

檔案管理系統主要實現對檔案信息的綜合管理，其具體運行過程中要求對不同的在檔案柜提供管理，以滿足多樣化檔案的管理要求。其中基礎信息管理主要涉及到了檔案盒讀寫器以及門禁控制器等。人員管理用于對檔案借閱中的人員信息進行管理，確保整個借閱的過程可以追溯，能夠找到對應的人員信息。

3.2.2 儲位、檔案管理實現

儲位管理總體劃分為檔案管理、整合管理與整柜管理三個子模塊，其中檔案管理功能要求將所有的檔案信息統一存儲在數據庫系統中，需要將這些信息按照規范化的方式錄入到系統內?；赗FID 檔案管理系統實現對檔案管理的有效組合，同時提供了單獨管理模式，不同模式的儲位管理在具體管理流程上存在一定的差異性。

3.2.3 系統界面的的實現

系統界面是系統設計的第一步。在該界面設計中，用戶在操作過程中首先需要通過登錄功能進入到系統中，基于身份認證的方式進行授權，確保用戶能夠操作其權限范圍內的功能。在系統的資料入庫頁面中提供了不同的資料庫，滿足了用戶在大部分場景中的使用需求。如果在具體應用過程中存在千字標簽數據，則可以采取自動化的錄入方式，用戶查詢時可以將這些信息詳細的展示在系統頁面中。如果存在電子標簽的實體資料，則可以采用讀寫器的方式進行識別，然后將信息自動化的錄入到系統中。電子標簽的應用可以對實體庫類型進行調整，在此過程中主要利用了 execute 函數，其能夠實現對電子標簽對應信息的識別和處理，并識別得到的信息自動化錄入到系統中。系統在錄入過程中會進行合法性檢驗，只有檢驗通過后才能正常錄入到系統內。如果無法有效完成合法性檢驗的過程，則需要采取人工方式進行檢驗，即由工作人員結合具體的類型進行劃分，在驗證通過后可以選擇“入庫”選項，由此能夠將信息存儲在數據庫中的對應位置。如果選擇“生成”選項，則可以得到對應的資料信息，按照上述過程完成了入庫處理的功能。

圖4：系統功能模塊設計

3.2.4 檔案網絡管理

本文設計的智能檔案管理系統充分利用了有線網絡與無線網絡相結合的傳輸方式，其中在數據的采集與傳輸方面主要利用了無線傳輸技術，即采集到的環境數據以及檔案數據等基于網絡的方式傳輸到終端設備控制器中，保證了數據傳輸的效率與安全性。對于服務器端來說，則需要通過合理的算法來實現對采集數據的處理與分析，并將處理后的結果轉化為對應的控制事件，然后傳輸到基于物聯網應用的系統中，通過檔案管理系統界面可以展示處理后的信息，使得終端用戶能夠直觀看到處理后的相關信息，可以進行查詢和導出等操作。檔案網絡管理系統可以結合需求來實現對信息的轉換處理，得到對應的事件后傳輸到檔案管理系統中，整個系統運行高效可靠，能夠實時獲取到用戶的需求信息，然后將查詢的結果反饋給終端用戶，由此為用戶提供了更高質量的檔案管理服務。

4 系統測試

4.1 測試環境部署

在系統測試過程中首先需要配置合理的測試環境，通常要求結合實際應用環境進行配置，在本次研究中結合智能檔案管理系統的運行要求，配置如下的測試環境：

（1）應用服務器：中級以上配置，8 核處理器，硬盤容量不低于 10TB，內存不低于16G；

（2）數據庫服務器：高級配置，8 核處理器，硬盤容量不低于 10TB，內存不低于16G；

（3）服務器系統：Windows Server 2008 R2；

（4）數據庫管理軟件：SQL Server 2012 ；

（5） 網絡環境：設置好防火墻等安全防護措施，連接網絡，能夠正常訪問網頁。

在配置上上述測試環境后開展了具體的測試工作，測試結果顯示系統運行穩定、效率較高，達到了預期的應用要求。

4.2 客戶端環境

客戶端環境配置如下所示：

（1）PC 機配置：4 核處理器，硬盤容量不低于1TB，內存不低于8G；

（2）PC 機系統：Windows7 操作系統；

（3）網絡環境：設置好防火墻等安全防護措施，能夠連接網絡并通過瀏覽器訪問網頁。

4.3 功能測試結果

以“檔案借閱”功能測試為例，檔案管理人員將檔案標簽放置在讀寫器上進行讀取，通過讀取，可現實檔案信息和相關借閱的數據信息，并現實借閱成功。

點擊“檔案歸還”，將檔案防止在一體機上進行數據讀取，界面現實檔案信息，并現實歸還成功。

4.4 性能測試

性能測試旨在于對系統的響應速度以及穩定性等指標進行測試，以保證系統應用過程中為用戶提供更高質量的檔案管理服務。性能測試采取了分步測試的方式，首先需要進行不間斷測試，即讓系統長期運行，檢測系統是否始終處于穩定的運行狀態，要求達到7*24 小時無故障運行；其次是測試系統并發性，即讓多個用戶同時操作系統，檢測系統是否出現異常問題，是否仍然能夠高速為用戶提供服務；最后測試系統的健壯性，主要測試系統指令執行的速度，使得系統的響應時間足夠小。通過上述三方面的測試，本系統滿足要求。

5 結語

通過上述的設計看出，在通過系統部署運行后，檔案管理系統中的測試的功能按照預期進行運行，實現檔案管理的智能化和自動化。由此說明，本文研究設計的系統在檔案數字化管理方面具有可行性，可為檔案管理提供參考借鑒。