基于射頻識別技術(shù)的圖書館中心機房管理系統(tǒng)研究

[摘 要]針對圖書館中心機房管理中存在的問題，將射頻識別技術(shù)引入到圖書館中心機房管理系統(tǒng)中，提高了機房管理的科學性和可靠性。闡述RFID的工作原理，設(shè)計和實現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的圖書館中心機房管理系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]RFID;機房管理;圖書館

[中圖分類號]TP193 [文獻標識碼]A [文章編號]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， 圖書館中心機房是整個圖書館的網(wǎng)絡(luò)中心，因此一個安全、穩(wěn)定、可靠的中心機房正是圖書館穩(wěn)定運行的前提。隨著信息化規(guī)模的擴大，中心機房設(shè)備的日益增加，傳統(tǒng)的中心機房管理存在著諸多問題，如:機房人員出入管理，非機房工作人員進入機房只能靠人工進行控制;機房設(shè)備管理，需要機房工作人員定期詢查，定期清點，無法做到實時管理。本文針對圖書館中心機房存在的這些問題設(shè)計了基于RFID技術(shù)的機房管理系統(tǒng)。

1 射頻識別系統(tǒng)介紹射頻識別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID) 是指采用無線射頻方式進行非接觸通信， 以達到識別并交換數(shù)據(jù)的一種快速識別技術(shù)。射頻識別系統(tǒng)組成一般分為3個部分:電子標簽、閱讀器、計算機處理和控制部分，如圖1所示。電子標簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中，電子標簽附著在待識別物體上。閱讀器又稱為讀出裝置，可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別物體的目的。閱讀器的射頻模塊主要用于通過無線射頻在一定距離內(nèi)自動捕獲電子標簽中的數(shù)據(jù)。圖1 射頻識別系統(tǒng)組成

射頻識別技術(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，其基本特點是電子標簽的成本較低、標簽內(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，其基本特點是電子標簽及閱讀器成本均較高、標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(可達幾米至十幾米)、適應(yīng)物體高速運動性能好， 閱讀天線及電子標簽天線均有較強的方向性。超高頻系統(tǒng)一般用于智能交通、不停車收費系統(tǒng)， 技術(shù)描述在此省略。射頻識別的第二個重要特征是電子標簽的供電。根據(jù)供電方式可分為無源RFID和有源RFID。無源RFID也稱被動式RFID，是指標簽不帶有電源，工作能量通過電感/電磁耦合從閱讀器耦合線圈的輻射場中獲得，既而通過反射和調(diào)制載波回送自身信號的一種RFID系統(tǒng)。由于標簽不需要自帶電源，所以體積小，壽命長。有源RFID也稱主動式RFID，它有別與無源RFID，需要使用電池。從有源RFID的特點來看，它讀取的距離更為遠，功率強的可以達到幾百米，同時它體積大、標簽成本高，這決定了它應(yīng)用的場合是需要目標物體體積較大并且相對比較貴重的，比如集裝箱和車輛的管理，但由于作用距離非常遠，又造成了定向定位的困難，比如機房的范圍監(jiān)控，對人員和物品的小區(qū)域定位就不能實現(xiàn);又比如對于自動門禁的控制，幾十米外的人員只要攜帶有權(quán)限的卡片就會讓機房門禁自動打開，這樣反而造成管理的漏洞。并且，由于每張標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[1]。綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)，最為適合機房人員和設(shè)備管理的只有無源高頻RFID技術(shù)。

2 基于RFID技術(shù)的圖書館機房系統(tǒng)構(gòu)架我們根據(jù)圖書館中心機房的實際需求以及軟件模塊化的設(shè)計方法，將機房系統(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機房系統(tǒng)框架

4期基于射頻識別技術(shù)的圖書館中心機房管理系統(tǒng)研究Apr.，2010Vol.30 No.42.1 設(shè)備組件層設(shè)備基礎(chǔ)組件層提供了五類信息采集子系統(tǒng):①與RFID技術(shù)相關(guān)的門禁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與身份驗證功能相關(guān)的身份驗證子系統(tǒng);⑤與高等級監(jiān)控相關(guān)的擴展傳感器監(jiān)控子系統(tǒng)。各類子系統(tǒng)可以單獨使用，完成簡單的監(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)用請求都將匯集到此，所有的邏輯判斷、匹配、計算以及數(shù)據(jù)維護和操作也都在這一層完成。從角色上講，核心功能層由兩類服務(wù)器組成，中心邏輯服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。中心邏輯服務(wù)器負責接收上層應(yīng)用請求和下層數(shù)據(jù)采集，并進一步執(zhí)行相關(guān)的邏輯判斷、匹配和計算，系統(tǒng)內(nèi)所有的核心算法都將集中在此。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負責維護系統(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行交互的功能，其中既包括標準的模式，如IE瀏覽器、現(xiàn)有第三方系統(tǒng)等，也包括本系統(tǒng)特定開發(fā)的各類管理、操作客戶端系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括三類客戶端設(shè)備:①客戶端管理設(shè)備，為管理層客戶提供遠程監(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，提供簡潔、友好的操作界面和便捷、實用的操作功能;③遠程網(wǎng)絡(luò)瀏覽設(shè)備，通過IE瀏覽器，為用戶提供遠程登陸、查詢、預(yù)約等多項服務(wù)，以提高相關(guān)工作效率。

3 基于RFID技術(shù)的圖書館中心機房管理系統(tǒng)的實現(xiàn)圖書館中心機房管理系統(tǒng)主要包含一套門禁系統(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機房門禁系統(tǒng)RFID機房門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，本系統(tǒng)主要由RFID門禁子系統(tǒng)、RFID數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和RFID客戶端子系統(tǒng)3個部分組成。其中門禁子系統(tǒng)中的門禁控制模塊是門禁系統(tǒng)的核心部分，負責閘門狀態(tài)的控制并上傳讀卡信息、時間信息等。此外為了避免出現(xiàn)被授權(quán)用戶因為忘記帶卡而無法進入的現(xiàn)象，系統(tǒng)外接一個鍵盤，以便于在無卡的情況下輸入密碼同樣可以呼叫開門。RFID數(shù)據(jù)管理管理子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的中央管理機構(gòu)，主要負責用戶信息的數(shù)據(jù)庫管理、本節(jié)點內(nèi)RFID卡的管理、用戶權(quán)限的判定及各節(jié)點用戶實時操作的監(jiān)控與信息記錄等。RFID客戶端子系統(tǒng)負責實現(xiàn)與機房維護人員的交換功能，其中遠程監(jiān)控客戶端負責集中式遠程監(jiān)控，內(nèi)部管理客戶端負責對人員的申請進入進行確認[2]。圖3 RFID機房門禁系統(tǒng)

RFID門禁系統(tǒng)的工作原理如下:(1)內(nèi)部管理客戶端接收到人員進入請求，如果申請通過，向管理服務(wù)器發(fā)送一條“人員通過允許”的指令。(2)系統(tǒng)的管理服務(wù)器接收到該指令后，對客戶端的權(quán)限進行認證，如果合法，進一步將“人員通過允許”指令，轉(zhuǎn)化為標準的數(shù)據(jù)庫操作指令，并向中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)送請求。(3)中心數(shù)據(jù)庫接收到該請求后，將在對應(yīng)的數(shù)據(jù)表中記錄該信息，以供隨后進行門禁監(jiān)控判斷。上述(1)～(3)的操作，為準備階段，隨后進入真正的監(jiān)控階段。(4)RFID門禁子系統(tǒng)的控制模塊，向讀取模塊發(fā)送“數(shù)據(jù)獲取”指令，獲取最新的門禁監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的RFID信息。注意，讀取模塊自動進行RFID信息采集，每秒達上百次(具體參數(shù)與所選設(shè)備相關(guān))，因此不會漏掉任何的監(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)通過網(wǎng)絡(luò)傳給管理服務(wù)器。(7)管理服務(wù)器根據(jù)門禁子系統(tǒng)的設(shè)備信息，將接收到的數(shù)據(jù)進行解析，轉(zhuǎn)換為與設(shè)備無關(guān)的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對每一條RFID數(shù)據(jù)，依次從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取相關(guān)的“許可信息”(在(1)～(3)時，完成記錄)，如果沒有找到匹配的“許可信息”，視為禁止進入。如果RFID數(shù)據(jù)為空，則在相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查看當前的門禁狀態(tài)，如果沒開鎖，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，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給對應(yīng)的門禁子系統(tǒng)。(9)RFID門禁子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接收到來自服務(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)(開鎖、上鎖、警告)。(10)服務(wù)器的判定結(jié)果，也會同時發(fā)送給遠程監(jiān)控客戶端，便于集中式的遠程管理。

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機柜內(nèi)每臺設(shè)備都裝有RFID電子標簽;②每臺機柜內(nèi)都裝有RFID識讀系統(tǒng)，機房出入口安裝有RFID識讀系統(tǒng)(即RFID門禁系統(tǒng));③工作人員使用的手持式RFID讀寫器。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識讀系統(tǒng)覆蓋設(shè)備柜內(nèi)各設(shè)備的RFID標簽;系統(tǒng)可實時讀取設(shè)備上的RFID標簽;當設(shè)備被操作和移動時，自動形成工作記錄;系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)的報警值，實現(xiàn)資產(chǎn)的監(jiān)控報警。

3.2.2 機房出入口監(jiān)控機房出入口安裝的RFID識讀系統(tǒng)，覆蓋通道區(qū)域;任何安裝有RFID標簽的設(shè)備在通過該區(qū)域時都會被系統(tǒng)識別到;數(shù)據(jù)實時上傳到監(jiān)控平臺，進行相應(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，把機房中的所有設(shè)備設(shè)施加入到該數(shù)據(jù)庫中，以清晰管理各個設(shè)備，為監(jiān)控提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);對設(shè)備的位置進行圖形化管理;實現(xiàn)對設(shè)備的位置查詢;實時地、自動地對設(shè)備位置的變更進行記錄;在監(jiān)控界面動態(tài)顯示各位置的設(shè)備，在新增設(shè)備時，可選擇原有設(shè)備型號，或者新增設(shè)備型號，如果新增設(shè)備型號，需要提交該設(shè)備正面實物的等比例照片。

3.2.4 報警功能報警功能由部署在監(jiān)控節(jié)點的報警引擎實現(xiàn)。首先，建立告警策略庫，為每個采集狀態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置告警閾值;每當采集到設(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，如果超過閾值(即設(shè)備的非法操作和移動)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，調(diào)用發(fā)送告警通知，向其發(fā)送報警信息[3]。

4 結(jié) 論利用RFID技術(shù)，在圖書館中心機房的管理中，能夠完全準確地實現(xiàn)對工作人員身份的快速識別和機房設(shè)備的安全管理，并且可大大簡化日常的設(shè)備巡檢和維修工作，變被動維修為主動維護。本文分析了RFID的工作原理和特點，設(shè)計和實現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的圖書館中心機房管理系統(tǒng)。

參考文獻

[1]游戰(zhàn)清，李蘇劍.無線射頻識別技術(shù)(RFID)理論與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004.

[2]董蘊華，鄭先鋒.基于RFID技術(shù)的無線門禁系統(tǒng)的設(shè)計[J].通信技術(shù)，2009，(4):105-107.

[3]劉曉東，戴青云.基于RFID的工程訓練無線設(shè)備管理系統(tǒng)[J].微計算機信息，2009，(14):197-198.

[4]何紹華，曾文武.謝頻識別技術(shù)在圖書檔案館中的應(yīng)用研究[J].情報雜志，2009，(2):36-47.

[5]謝新華，焦鉻，趙磊.基于RFID技術(shù)的實驗室門禁系統(tǒng)設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2008，(21):552-554.