朱 勇，焦安群，王 寧

（1.黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院，哈爾濱150080；2.中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司黑龍江分公司，哈爾濱150080）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為信息通信領(lǐng)域的又一次技術(shù)革命浪潮，在充分融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上讓所有物品能夠在物聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行連接與通信，從而提升以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的相關(guān)系統(tǒng)在物品自動識別、實(shí)時(shí)定位、質(zhì)量追蹤和監(jiān)控管理等方面的優(yōu)勢［1］。近幾年全國高校在師資力量以及信息化建設(shè)方面取得大跨步的進(jìn)展，但高校固定資產(chǎn)管理卻呈現(xiàn)出工作效率低下以及管理混亂等狀況，其中高校每年對固定資產(chǎn)的例行盤點(diǎn)環(huán)節(jié)仍然采用手工作業(yè)為主的方式，在浪費(fèi)巨大人力物力的同時(shí)盤點(diǎn)效率也較低，最終造成高校固定資產(chǎn)不必要的浪費(fèi)與流失［2］。融合智能手機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)，不僅有效的減少了固定資產(chǎn)的流失與閑置情況，同時(shí)顯著地提升了固定資產(chǎn)管理的工作效率。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的固定資產(chǎn)盤點(diǎn)優(yōu)勢

目前多數(shù)高校都已經(jīng)建立各自的固定資產(chǎn)管理體系，但是這些傳統(tǒng)的固定資產(chǎn)管理體系在資產(chǎn)盤點(diǎn)方式和管理工作效率等方面存在很大的局限性［3］，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的固定資產(chǎn)盤點(diǎn)系統(tǒng)以RFID和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為底層基礎(chǔ)，利用智能手機(jī)與RFID讀寫器為高校資產(chǎn)管理人員提供便攜式信息采集應(yīng)用。本系統(tǒng)不僅能夠有效地降低傳統(tǒng)固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)的局限性，還能夠顯著地提升高校固定資產(chǎn)的信息化管理水平，從而有效地杜絕固定資產(chǎn)管理中出現(xiàn)的儀器閑置浪費(fèi)，資產(chǎn)盤點(diǎn)工作繁瑣等問題［4］。

2 高校固定資產(chǎn)盤點(diǎn)系統(tǒng)構(gòu)架

高校固定資產(chǎn)盤點(diǎn)系統(tǒng)由RFID智能讀寫終端、校園網(wǎng)和后勤集團(tuán)服務(wù)器組成。RFID智能讀寫終端分布于各學(xué)院相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室與后勤資產(chǎn)管理處。整個(gè)高校固定資產(chǎn)盤點(diǎn)系統(tǒng)的整體示意圖見圖1。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的固定資產(chǎn)盤點(diǎn)系統(tǒng)框架Fig.1 System framework of fixed asset inventory based on the internet of things

RFID智能讀寫終端的工作原理如下：實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人或高校資產(chǎn)管理人員首先通過附帶有RFID讀寫器的智能手機(jī)掃描實(shí)驗(yàn)室相關(guān)儀器設(shè)備上所粘貼的RFID標(biāo)簽，并獲取盤點(diǎn)儀器設(shè)備的儀器編號、引進(jìn)時(shí)間、所屬部門和轉(zhuǎn)借單位等信息，然后利用智能手機(jī)自帶的SQLite數(shù)據(jù)庫將RFID讀寫器采集的儀器設(shè)備信息進(jìn)行臨時(shí)存儲與處理，最后利用智能手機(jī)的多種網(wǎng)絡(luò)形式與高校校園網(wǎng)進(jìn)行連接并將存儲于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息傳送到高校后勤集團(tuán)服務(wù)器以完成對固定資產(chǎn)信息的管理匯總［5］。

3 RFID智能讀寫終端硬件平臺構(gòu)建

RFID智能讀寫終端的硬件平臺主要由智能手機(jī)、射頻讀寫模塊、便攜式電源模塊以及無線通信模塊4部分組成，其硬件平臺示意圖見圖2。

圖2 RFID智能讀寫終端硬件平臺示意圖Fig.2 Schematic diagram of RFID intelligent reader terminal hardware platform

3.1 射頻讀寫模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的射頻讀寫模塊設(shè)計(jì)采用SPI數(shù)據(jù)接口與微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信［6］，射頻芯片與微控制器的電路接口方案見圖3。

圖3 MFRC522與微控制器的接口方案圖Fig.3 Interface programs of MFRC522and microcontroller

在電路接口方案中，MOSI負(fù)責(zé)從微控制器到射頻芯片的串行數(shù)據(jù)輸入，MISO負(fù)責(zé)從射頻芯片到微控制器的串行數(shù)據(jù)輸出。NSS負(fù)責(zé)SPI接口的使能選擇，SCK負(fù)責(zé)時(shí)鐘信號。進(jìn)入SPI模式必須將I2C引腳設(shè)置為低電平，而EA引腳設(shè)置為高電平［7］。在SPI模式下，射頻芯片在接收到讀數(shù)據(jù)指令后會將已編碼的地址字節(jié)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)通過MISO返回至微控制器，并將讀取的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)寄存器中。在接收到寫數(shù)據(jù)指令后需要寫入的數(shù)據(jù)通過MOSI傳送至射頻芯片，完成對應(yīng)地址數(shù)據(jù)信息的更新。

3.2 便攜式電源模塊設(shè)計(jì)

電源管理芯片對于RFID智能讀寫終端的功能實(shí)現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用，針對系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合表1［9］，系統(tǒng)電源管理芯片選擇低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）。

表1 電源管理芯片性能比較Table 1 Performance comparison of power management chip

3.3 無線通信模塊設(shè)計(jì)

在無線通信電路設(shè)計(jì)中，藍(lán)牙模塊通過UART＿TXD和UART＿RXD管腳與微控制器進(jìn)行電路連接。藍(lán)牙模塊的PIO9引腳連接到狀態(tài)顯示燈，當(dāng)藍(lán)牙模塊與智能手機(jī)進(jìn)行通信鏈路連接時(shí)，顯示燈處于頻閃狀態(tài)，說明此時(shí)通信鏈路沒有建立成功；當(dāng)藍(lán)牙模塊與智能手機(jī)完成連接匹配后，顯示燈處于長亮狀態(tài)，此時(shí)藍(lán)牙模塊與智能手機(jī)之間形成透明的串口數(shù)據(jù)通信鏈路［8］。

4 RFID智能讀寫終端軟件平臺構(gòu)建

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括RFID數(shù)據(jù)讀寫程序以及Android操作系統(tǒng)下藍(lán)牙通信軟件和SQLite數(shù)據(jù)庫軟件的編寫。

4.1 RFID數(shù)據(jù)讀寫程序設(shè)計(jì)

根據(jù)RFID數(shù)據(jù)讀寫通信協(xié)議系統(tǒng)采用異步半雙工UART方式編寫RFID數(shù)據(jù)讀寫串口通信程序，程序的數(shù)據(jù)發(fā)送部分采用查詢方式，而數(shù)據(jù)接收部分采用中斷方式［10］。RFID串口通信程序設(shè)計(jì)流程見圖4。

圖4 串口通信程序設(shè)計(jì)流程圖Fig.4 Flowchart of serial communication programming

4.2 藍(lán)牙通信軟件設(shè)計(jì)

藍(lán)牙通信軟件的設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)接收與命令發(fā)送功能的實(shí)現(xiàn)以及UI界面的更新，藍(lán)牙設(shè)備的搜索列表顯示以及藍(lán)牙設(shè)備請求建立數(shù)據(jù)通信連接3部分［11］。程序首先檢測操作系統(tǒng)下的藍(lán)牙設(shè)備是否處于可發(fā)現(xiàn)狀態(tài)，然后從藍(lán)牙設(shè)備的搜索列表中獲取配對成功的藍(lán)牙設(shè)備名稱與MAC地址，對藍(lán)牙服務(wù)器進(jìn)行實(shí)例化并利用Connect Thread主動請求與周邊藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信鏈路的連接，創(chuàng)建Socket監(jiān)聽線程并通過Connect Thread完成與周邊藍(lán)牙設(shè)備的數(shù)據(jù)交互，最后建立藍(lán)牙設(shè)備輸入輸出流的映射。

4.3 SQLite數(shù)據(jù)庫軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫軟件采用Android系統(tǒng)自帶的SQLite數(shù)據(jù)庫，SQLite是目前占用資源較低處理速度較快的嵌入式數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫程序首先調(diào)用openOrCreateDatabase（）函數(shù)建立高校固定資產(chǎn)盤點(diǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)表，然后調(diào)用OnClick－Listener（）函數(shù)在數(shù)據(jù)表中建立添加、更新、刪除和清除按鈕。數(shù)據(jù)庫軟件將所有添加到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以儀器編號為標(biāo)簽，放置在數(shù)據(jù)庫下拉列表框中，管理人員在列表框中選擇需要查詢的儀器編號，并對此儀器的編號、引進(jìn)時(shí)間、所屬部門以及轉(zhuǎn)借單位等數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、刪除和清除操作，同時(shí)可通過添加操作完成對新儀器設(shè)備信息的錄入工作。

5 實(shí)驗(yàn)與總結(jié)

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，基于Android操作系統(tǒng)的RFID智能讀寫終端能夠正確地接收來自盤點(diǎn)儀器上RFID標(biāo)簽所發(fā)射的射頻信號，管理人員可通過智能讀寫終端的藍(lán)牙通信軟件無差錯的讀取儀器所對應(yīng)的編號及其相關(guān)信息，并利用數(shù)據(jù)庫軟件對采集的信息進(jìn)行添加、更新和清除等操作?；谖锫?lián)網(wǎng)的高校固定資產(chǎn)盤點(diǎn)系統(tǒng)解決了高校固定資產(chǎn)閑置與浪費(fèi)等問題，顯著提高了固定資產(chǎn)管理的效率。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)完成并處于試驗(yàn)階段，但是應(yīng)用于高校固定資產(chǎn)管理體系之中還需要對系統(tǒng)性能進(jìn)行深一步驗(yàn)證與完善。

［1］王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述 ［J］.電子測量與儀器學(xué)報(bào)，2009，（12）：1－7.

［2］張 萍.高校固定資產(chǎn)管理探析 ［J］.現(xiàn)代管理科學(xué)，2006，（5）：103－104.

［3］左勝平.我國高校固定資產(chǎn)管理中存在的問題及其對策［J］.經(jīng)濟(jì)師，2006，（2）：94－95.

［4］郭錦平，徐 軍.高校固定資產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2004，（5）：160－164.

［5］張文豐.RFID技術(shù)在高校固定資產(chǎn)管理的應(yīng)用及前景分析［J］.廣州廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，（4）：28－32.

［6］李新春，于永鑫.移動式13.56MHz RFID讀卡器的設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2011，（8）：229－232.

［7］陳寶平，王月波，馬伯元.基于MFRC522的Mifare射頻卡讀寫模塊開發(fā) ［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2007，（32）：230－231.

［8］胡凌昊.基于Windows Mobile的脈搏監(jiān)護(hù)系統(tǒng)［D］.蘭州：蘭州理工大學(xué)，2011.

［9］孟海斌，張紅雨.高效率RFID手持機(jī)電源設(shè)計(jì) ［J］.通信電源技術(shù)，2011，（3）：28－30.

［10］曹 剛.基于MIFARE射頻卡讀寫器的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.北京：北京化工大學(xué)，2008.

［11］韓 超，梁 泉.Android系統(tǒng)原理及開發(fā)要點(diǎn)詳解［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010.