[摘 要]針對(duì)圖書(shū)館中心機(jī)房管理中存在的問(wèn)題，將射頻識(shí)別技術(shù)引入到圖書(shū)館中心機(jī)房管理系統(tǒng)中，提高了機(jī)房管理的科學(xué)性和可靠性。闡述RFID的工作原理，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的圖書(shū)館中心機(jī)房管理系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]RFID;機(jī)房管理;圖書(shū)館

[中圖分類(lèi)號(hào)]TP193 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-0821(2010)04-0090-03

Study on Management System of Central Computer Room

of Library Based on Radio Frequency IdentificationXue Juan

(Library，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210003，China)

[Abstract]Aiming at the problems existing in managing central computer room of library，the RFID technology is applied in the management system of central computer room of library that improves the science and the reliability of the management of computer room.This paper expounded the work principle of RFID，and then designed and concretely implements the structures of the management system of central computer room of library which was based on RFID.

[Keywords]RFID;management of computer room;library

圖書(shū)館作為信息交換的集散地，有大量的信息、數(shù)據(jù)需要處理， 圖書(shū)館中心機(jī)房是整個(gè)圖書(shū)館的網(wǎng)絡(luò)中心，因此一個(gè)安全、穩(wěn)定、可靠的中心機(jī)房正是圖書(shū)館穩(wěn)定運(yùn)行的前提。隨著信息化規(guī)模的擴(kuò)大，中心機(jī)房設(shè)備的日益增加，傳統(tǒng)的中心機(jī)房管理存在著諸多問(wèn)題，如:機(jī)房人員出入管理，非機(jī)房工作人員進(jìn)入機(jī)房只能靠人工進(jìn)行控制;機(jī)房設(shè)備管理，需要機(jī)房工作人員定期詢查，定期清點(diǎn)，無(wú)法做到實(shí)時(shí)管理。本文針對(duì)圖書(shū)館中心機(jī)房存在的這些問(wèn)題設(shè)計(jì)了基于RFID技術(shù)的機(jī)房管理系統(tǒng)。

1 射頻識(shí)別系統(tǒng)介紹射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱(chēng)RFID) 是指采用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸通信， 以達(dá)到識(shí)別并交換數(shù)據(jù)的一種快速識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)組成一般分為3個(gè)部分:電子標(biāo)簽、閱讀器、計(jì)算機(jī)處理和控制部分，如圖1所示。電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體上。閱讀器又稱(chēng)為讀出裝置，可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。閱讀器的射頻模塊主要用于通過(guò)無(wú)線射頻在一定距離內(nèi)自動(dòng)捕獲電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。圖1 射頻識(shí)別系統(tǒng)組成

射頻識(shí)別技術(shù)其重要特征之一是系統(tǒng)的工作頻率，按照工作頻率可以分為低頻、高頻和超高頻系統(tǒng)。低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz，典型的工作頻率有:125kHz、13.56MHz等，其基本特點(diǎn)是電子標(biāo)簽的成本較低、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短(10cm～50cm)。高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz，典型的工作頻段有:433MHz、915MHz等，其基本特點(diǎn)是電子標(biāo)簽及閱讀器成本均較高、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾米至十幾米)、適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng)性能好， 閱讀天線及電子標(biāo)簽天線均有較強(qiáng)的方向性。超高頻系統(tǒng)一般用于智能交通、不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)， 技術(shù)描述在此省略。射頻識(shí)別的第二個(gè)重要特征是電子標(biāo)簽的供電。根據(jù)供電方式可分為無(wú)源RFID和有源RFID。無(wú)源RFID也稱(chēng)被動(dòng)式RFID，是指標(biāo)簽不帶有電源，工作能量通過(guò)電感/電磁耦合從閱讀器耦合線圈的輻射場(chǎng)中獲得，既而通過(guò)反射和調(diào)制載波回送自身信號(hào)的一種RFID系統(tǒng)。由于標(biāo)簽不需要自帶電源，所以體積小，壽命長(zhǎng)。有源RFID也稱(chēng)主動(dòng)式RFID，它有別與無(wú)源RFID，需要使用電池。從有源RFID的特點(diǎn)來(lái)看，它讀取的距離更為遠(yuǎn)，功率強(qiáng)的可以達(dá)到幾百米，同時(shí)它體積大、標(biāo)簽成本高，這決定了它應(yīng)用的場(chǎng)合是需要目標(biāo)物體體積較大并且相對(duì)比較貴重的，比如集裝箱和車(chē)輛的管理，但由于作用距離非常遠(yuǎn)，又造成了定向定位的困難，比如機(jī)房的范圍監(jiān)控，對(duì)人員和物品的小區(qū)域定位就不能實(shí)現(xiàn);又比如對(duì)于自動(dòng)門(mén)禁的控制，幾十米外的人員只要攜帶有權(quán)限的卡片就會(huì)讓機(jī)房門(mén)禁自動(dòng)打開(kāi)，這樣反而造成管理的漏洞。并且，由于每張標(biāo)簽的平均成本要上百元，使得其應(yīng)用成本大大增加，尤其是需要監(jiān)控和跟蹤的人和物數(shù)量較多時(shí)[1]。綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)，最為適合機(jī)房人員和設(shè)備管理的只有無(wú)源高頻RFID技術(shù)。

2 基于RFID技術(shù)的圖書(shū)館機(jī)房系統(tǒng)構(gòu)架我們根據(jù)圖書(shū)館中心機(jī)房的實(shí)際需求以及軟件模塊化的設(shè)計(jì)方法，將機(jī)房系統(tǒng)的框架分為三層:設(shè)備組件層、核心功能層和用戶應(yīng)用層，如圖2所示:圖2 RFID機(jī)房系統(tǒng)框架

4期基于射頻識(shí)別技術(shù)的圖書(shū)館中心機(jī)房管理系統(tǒng)研究Apr.，2010Vol.30 No.42.1 設(shè)備組件層設(shè)備基礎(chǔ)組件層提供了五類(lèi)信息采集子系統(tǒng):①與RFID技術(shù)相關(guān)的門(mén)禁RFID監(jiān)控子系統(tǒng);②RFID設(shè)備柜子系統(tǒng);③與圖像相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)攝像監(jiān)控子系統(tǒng);④與身份驗(yàn)證功能相關(guān)的身份驗(yàn)證子系統(tǒng);⑤與高等級(jí)監(jiān)控相關(guān)的擴(kuò)展傳感器監(jiān)控子系統(tǒng)。各類(lèi)子系統(tǒng)可以單獨(dú)使用，完成簡(jiǎn)單的監(jiān)控功能，也可任意組合使用，完成較復(fù)雜的信息采集和監(jiān)控功能。

2.2 核心功能層核心功能層是整個(gè)系統(tǒng)的中樞，所有采集到的信息數(shù)據(jù)和接收到的應(yīng)用請(qǐng)求都將匯集到此，所有的邏輯判斷、匹配、計(jì)算以及數(shù)據(jù)維護(hù)和操作也都在這一層完成。從角色上講，核心功能層由兩類(lèi)服務(wù)器組成，中心邏輯服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。中心邏輯服務(wù)器負(fù)責(zé)接收上層應(yīng)用請(qǐng)求和下層數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)一步執(zhí)行相關(guān)的邏輯判斷、匹配和計(jì)算，系統(tǒng)內(nèi)所有的核心算法都將集中在此。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的快速存取和查詢，并通過(guò)高速接口，提供給中心邏輯服務(wù)器使用。

2.3 客戶應(yīng)用層客戶應(yīng)用層提供直接與客戶進(jìn)行交互的功能，其中既包括標(biāo)準(zhǔn)的模式，如IE瀏覽器、現(xiàn)有第三方系統(tǒng)等，也包括本系統(tǒng)特定開(kāi)發(fā)的各類(lèi)管理、操作客戶端系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括三類(lèi)客戶端設(shè)備:①客戶端管理設(shè)備，為管理層客戶提供遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理、查詢和分析功能;②客戶端操作設(shè)備，為具體的系統(tǒng)操作人員，提供簡(jiǎn)潔、友好的操作界面和便捷、實(shí)用的操作功能;③遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)瀏覽設(shè)備，通過(guò)IE瀏覽器，為用戶提供遠(yuǎn)程登陸、查詢、預(yù)約等多項(xiàng)服務(wù)，以提高相關(guān)工作效率。

3 基于RFID技術(shù)的圖書(shū)館中心機(jī)房管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館中心機(jī)房管理系統(tǒng)主要包含一套門(mén)禁系統(tǒng)、一套設(shè)備柜系統(tǒng)、兩套溫濕度傳感器系統(tǒng)以及視頻輔助系統(tǒng)。本文主要介紹與RFID技術(shù)相關(guān)的系統(tǒng)。

3.1 RFID機(jī)房門(mén)禁系統(tǒng)RFID機(jī)房門(mén)禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，本系統(tǒng)主要由RFID門(mén)禁子系統(tǒng)、RFID數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和RFID客戶端子系統(tǒng)3個(gè)部分組成。其中門(mén)禁子系統(tǒng)中的門(mén)禁控制模塊是門(mén)禁系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)閘門(mén)狀態(tài)的控制并上傳讀卡信息、時(shí)間信息等。此外為了避免出現(xiàn)被授權(quán)用戶因?yàn)橥泿Эǘ鵁o(wú)法進(jìn)入的現(xiàn)象，系統(tǒng)外接一個(gè)鍵盤(pán)，以便于在無(wú)卡的情況下輸入密碼同樣可以呼叫開(kāi)門(mén)。RFID數(shù)據(jù)管理管理子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的中央管理機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)用戶信息的數(shù)據(jù)庫(kù)管理、本節(jié)點(diǎn)內(nèi)RFID卡的管理、用戶權(quán)限的判定及各節(jié)點(diǎn)用戶實(shí)時(shí)操作的監(jiān)控與信息記錄等。RFID客戶端子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與機(jī)房維護(hù)人員的交換功能，其中遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端負(fù)責(zé)集中式遠(yuǎn)程監(jiān)控，內(nèi)部管理客戶端負(fù)責(zé)對(duì)人員的申請(qǐng)進(jìn)入進(jìn)行確認(rèn)[2]。圖3 RFID機(jī)房門(mén)禁系統(tǒng)

RFID門(mén)禁系統(tǒng)的工作原理如下:(1)內(nèi)部管理客戶端接收到人員進(jìn)入請(qǐng)求，如果申請(qǐng)通過(guò)，向管理服務(wù)器發(fā)送一條“人員通過(guò)允許”的指令。(2)系統(tǒng)的管理服務(wù)器接收到該指令后，對(duì)客戶端的權(quán)限進(jìn)行認(rèn)證，如果合法，進(jìn)一步將“人員通過(guò)允許”指令，轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作指令，并向中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。(3)中心數(shù)據(jù)庫(kù)接收到該請(qǐng)求后，將在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表中記錄該信息，以供隨后進(jìn)行門(mén)禁監(jiān)控判斷。上述(1)～(3)的操作，為準(zhǔn)備階段，隨后進(jìn)入真正的監(jiān)控階段。(4)RFID門(mén)禁子系統(tǒng)的控制模塊，向讀取模塊發(fā)送“數(shù)據(jù)獲取”指令，獲取最新的門(mén)禁監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的RFID信息。注意，讀取模塊自動(dòng)進(jìn)行RFID信息采集，每秒達(dá)上百次(具體參數(shù)與所選設(shè)備相關(guān))，因此不會(huì)漏掉任何的監(jiān)控信息，而控制模塊從讀取模塊獲取數(shù)據(jù)的頻率，可根據(jù)具體的應(yīng)用需求設(shè)定，通常為每秒幾次，即可完全滿足要求。(5)讀取模塊將最新的門(mén)禁監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的RFID信息反饋給控制模塊。(6)控制模塊將數(shù)據(jù)格式重新整理后，加入批次數(shù)據(jù)等輔助信息，將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳給管理服務(wù)器。(7)管理服務(wù)器根據(jù)門(mén)禁子系統(tǒng)的設(shè)備信息，將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，轉(zhuǎn)換為與設(shè)備無(wú)關(guān)的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)每一條RFID數(shù)據(jù)，依次從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中獲取相關(guān)的“許可信息”(在(1)～(3)時(shí)，完成記錄)，如果沒(méi)有找到匹配的“許可信息”，視為禁止進(jìn)入。如果RFID數(shù)據(jù)為空，則在相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查看當(dāng)前的門(mén)禁狀態(tài)，如果沒(méi)開(kāi)鎖，則發(fā)送上鎖指令。(8)將判別的結(jié)果重新封裝為與設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)格式，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給對(duì)應(yīng)的門(mén)禁子系統(tǒng)。(9)RFID門(mén)禁子系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收到來(lái)自服務(wù)器的判別結(jié)果，根據(jù)判別結(jié)果，依次采取相應(yīng)的響應(yīng)(開(kāi)鎖、上鎖、警告)。(10)服務(wù)器的判定結(jié)果，也會(huì)同時(shí)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端，便于集中式的遠(yuǎn)程管理。

3.2 RFID設(shè)備柜系統(tǒng)RFID設(shè)備柜系統(tǒng)如圖4所示由RFID設(shè)備柜子系統(tǒng)、RFID數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和RFID客戶端子系統(tǒng)3個(gè)部分組成。RFID設(shè)備柜子系統(tǒng)架構(gòu)包括以下幾部分:①機(jī)柜內(nèi)每臺(tái)設(shè)備都裝有RFID電子標(biāo)簽;②每臺(tái)機(jī)柜內(nèi)都裝有RFID識(shí)讀系統(tǒng)，機(jī)房出入口安裝有RFID識(shí)讀系統(tǒng)(即RFID門(mén)禁系統(tǒng));③工作人員使用的手持式RFID讀寫(xiě)器。圖4 RFID設(shè)備柜系統(tǒng)RFID設(shè)備柜系統(tǒng)的工作原理如下:

3.2.1 設(shè)備柜內(nèi)容監(jiān)控設(shè)備柜內(nèi)部安裝的RFID識(shí)讀系統(tǒng)覆蓋設(shè)備柜內(nèi)各設(shè)備的RFID標(biāo)簽;系統(tǒng)可實(shí)時(shí)讀取設(shè)備上的RFID標(biāo)簽;當(dāng)設(shè)備被操作和移動(dòng)時(shí)，自動(dòng)形成工作記錄;系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警值，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的監(jiān)控報(bào)警。

3.2.2 機(jī)房出入口監(jiān)控機(jī)房出入口安裝的RFID識(shí)讀系統(tǒng)，覆蓋通道區(qū)域;任何安裝有RFID標(biāo)簽的設(shè)備在通過(guò)該區(qū)域時(shí)都會(huì)被系統(tǒng)識(shí)別到;數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到監(jiān)控平臺(tái)，進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)記錄和處理。

3.2.3 RFID設(shè)備信息管理建立設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，把機(jī)房中的所有設(shè)備設(shè)施加入到該數(shù)據(jù)庫(kù)中，以清晰管理各個(gè)設(shè)備，為監(jiān)控提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);對(duì)設(shè)備的位置進(jìn)行圖形化管理;實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的位置查詢;實(shí)時(shí)地、自動(dòng)地對(duì)設(shè)備位置的變更進(jìn)行記錄;在監(jiān)控界面動(dòng)態(tài)顯示各位置的設(shè)備，在新增設(shè)備時(shí)，可選擇原有設(shè)備型號(hào)，或者新增設(shè)備型號(hào)，如果新增設(shè)備型號(hào)，需要提交該設(shè)備正面實(shí)物的等比例照片。

3.2.4 報(bào)警功能報(bào)警功能由部署在監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的報(bào)警引擎實(shí)現(xiàn)。首先，建立告警策略庫(kù)，為每個(gè)采集狀態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置告警閾值;每當(dāng)采集到設(shè)備數(shù)據(jù)后，都調(diào)用告警引擎做閾值檢查，判斷是否觸發(fā)告警，如果超過(guò)閾值(即設(shè)備的非法操作和移動(dòng))則引發(fā)告警;觸發(fā)告警后，在告警記錄中增加一條記錄，并向客戶端子系統(tǒng)提交。同時(shí)，調(diào)用發(fā)送告警通知，向其發(fā)送報(bào)警信息[3]。

4 結(jié) 論利用RFID技術(shù)，在圖書(shū)館中心機(jī)房的管理中，能夠完全準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員身份的快速識(shí)別和機(jī)房設(shè)備的安全管理，并且可大大簡(jiǎn)化日常的設(shè)備巡檢和維修工作，變被動(dòng)維修為主動(dòng)維護(hù)。本文分析了RFID的工作原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的圖書(shū)館中心機(jī)房管理系統(tǒng)。

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