基于物聯網的館藏系統實現

孟慶瑞，余　強

(1.西藏飛躍智能科技有限公司，西藏 拉薩 850000;2西華大學 計算機與軟件工程學院，四川 成都 610039)

基于物聯網的館藏系統實現

孟慶瑞1，余強2

(1.西藏飛躍智能科技有限公司，西藏 拉薩 850000;2西華大學 計算機與軟件工程學院，四川 成都 610039)

摘要：傳統的館藏系統需要人工登記倉庫的物品信息，不僅工作量非常大，而且容易造成人為的記錄輸入錯誤。為提高工作效率，減少人工失誤，筆者利用RFID技術，設計了一個基于物聯網的館藏系統。該系統通過在每個藏品上貼上標簽，并利用RFID閱讀器對藏品進行定位和檢測。應用實踐表明，基于物聯網的館藏系統能對藏品進行安全檢測，有效確保藏品的安全。

關鍵詞：物聯網；RFID技術；館藏系統

物聯網是繼互聯網后的另一新興技術，它通過射頻識別技術、傳感器技術與全球定位系統，遵照一定的協議實現物與物、物與人之間的信息交互，從而實現智能化識別、定位等功能。自1999年物聯網概念被提出以來，該技術已經得到了較為廣泛的應用，已經從一個前沿概念轉化為一項可實施的技術。孫其博等詳細地分析了物聯網的基本特征，并對比分析了物聯網與傳感器網絡等概念的關系[1]。錢志鴻在研究中詳細闡述了物聯網的關鍵技術、應用、發展趨勢等問題[2]。于增光基于物聯網設計了數據交換平臺[3]。蔣偉將RFID技術與無線網絡技術相結合，詳細介紹了物聯網技術新的應用背景[4]。尹育新等認為物聯網對人類的進步有著十分重大的影響[5]。李軼研究了基于物聯網的無線接入安全機制，并描述了相關應用背景[6]。白海霞等對物聯網技術在旅游物流行業中的應用進行了深入研究[7]。楊治彪等基于現在物聯網技術，并以農產品快速檢測、土壤重金屬自動監測等應用為切入點，對農產品質量安全監管技術進行了探索[8]。盧曉慧研究并設計了基于物聯網技術的智能家居總體框架，詳細介紹了其硬件、軟件的具體實現方法[9]。文獻[10]介紹了物聯網的RFID技術，并探討了物聯網的三層模型結構。楊清等以機械產品裝配系統為基本對象，提出了基于物聯網的多元數據感知模型[11]。宋承繼、劉志龍分別在研究中論述了物聯網技術在智能校園中的應用[12-13]。

本文利用物聯網技術，設計了一個館藏文物管理信息系統，主要包括物品的信息錄入、出庫、入庫、物品盤查等功能。相比于傳統的館藏系統，基于物聯網的館藏系統不需要人工進行設備的清查、登記，能實現文物與人之間的信息交互，實現智能化的信息管理。因此，將物聯網的感知技術應用到館藏系統具有非常好的應用前景。

1物聯網概念及其相關技術

1.1物聯網概念

當前，物聯網是一個非常熱門的技術。所謂互聯網就是把日常生活中使用的電器、家具等物品按照一定的協議標準進行通信，利用互聯網技術實現物與物、人與物之間的信息交互。物聯網的概念分兩層含義：1)物聯網是在互聯網的基礎上進行擴展的網絡；2)物聯網的終端延伸到任何物品，能實現物與物之間的通信。通常，物聯網分為三層：感知層、傳輸層和應用層。感知層通常由傳感器、RFID讀卡器和攝像頭等設備構成，主要負責底層數據的采集功能。傳輸層主要負責網絡接入與數據的傳輸功能，將在感知層采集到的數據接入到現有的網絡當中并在網絡中進行傳輸。3)應用層主要實現人機交互功能，負責將從傳輸層接收的數據與業務需求轉化為人機交互界面。

1.2RFID技術

物聯網技術可以通過RFID、傳感器、M2M等方式實現，其中RFID是當前最主流的構建物聯網的方式，因此本文利用RFID技術實現館藏系統。RFID是一種非接觸式的識別卡，它通過無線網絡對目標進行非接觸式的數據讀寫，不需要進行實際的物理接觸。射頻識別技術主要由閱讀器與應答器兩部分組成，閱讀器與應答器之間通過無線方式進行通信，閱讀器從應答器獲取數據并通過通信接口把數據傳送出去。一個典型的RFID系統主要由電子標簽、讀卡器、天線和中間件等部分組成。

1.2.1標簽

RFID標簽用來存儲代表物品的電子數據信息，系統中每個RFID標簽都有一個唯一的編碼。在館藏系統中，RFID標簽用于存儲藏品的編號、名稱等基本信息，貼在藏品上的標簽代表系統中的一個目標對象，RFID讀卡器通過無線通信方式與RFID標簽進行信息交換與存取。

1.2.2讀卡器

讀卡器主要通過與RFID標簽進行信息交互，讀卡器為RFID標簽提供工作的能量。讀卡器讀取RFID標簽的信息后，把信息通過接口傳送出去。

1.2.3中間件

中間件處理從讀卡器獲取的數據，為上層的應用提供統一的RFID讀卡器數據訪問接口，應用層通過調用中間件提供的訪問接口可以實現RFID標簽的數據存取，而不用關心數據獲取的具體細節，從而屏蔽了底層設備之間的差異，使系統設計更加靈活。

2需求分析

館藏系統用于博物館文物的管理，需要具有藏品數據的采集功能，能實現文物指標的靈活管理，并根據藏品的尺寸大小靈活分配倉庫倉位，能夠將藏品的信息以報表形式導出，能在地圖上展示藏品的位置坐標和藏品信息，當藏品位置發生變化時能夠及時產生報警信息。

2.1系統設計要求

(1)系統要求管理界面簡潔、美觀，操作簡便。

(2)為保證數據的安全性，需要系統能夠靈活為用戶分配不同的操作權限。

(3)由于藏品種類繁多，文物指標也不盡相同，需要系統能靈活設置文物指標。

(4)能按各種條件查詢并導出文物數據，以excel、條形圖等形式導出統計結果并打印。

(5)在GIS地圖上能夠以圖標形式展示物品位置，當點擊該該物品圖標時能夠顯示相關聯的藏品信息。

(6)為了確保文物安全，當文物位置發生變化時，系統會彈出報警信息，并發出警報。

2.2系統主要處理流程

(1)基礎信息錄入。當有新的藏品進入博物館時，首先由工作人員錄入藏品的基礎數據，藏品的基礎信息由文物指標控制，不同的類型的文物需要錄入的基礎信息也不盡相同，然后將錄入好的信息寫入到RFID卡中，并把RFID卡和館藏數據庫的記錄相關聯。

(2)藏品入庫。完成基礎信息錄入后，系統根據查詢博物館中的空閑倉位，為文物分配倉位。

(3)藏品出庫。當有藏品需要到展廳展示或者需要借出時，對文物的出庫信息要進行登記、審核，待審核通過后才能對藏品進行出庫操作。當出庫的藏品歸還后，再重新入庫。

3系統功能模塊設計

3.1文物館藏管理系統的功能

文物館藏管理系統主要用于文物館藏信息的管理，注意功能如圖1所示。

圖1　系統功能結構圖

系統能提供文物數據采集、數據檢查、備份與恢復、入庫和出庫、藏品展示、文物信息報送、動態指標管理、統計報表、系統管理等功能，為實現文物館藏信息的統一規范管理提供了有力地支持。

3.1.1綜合管理

包括用戶角色管理、用戶權限管理和用戶信息管理。各部分的管理內容如下：

(1)用戶角色信息：包括角色編號、角色名稱、角色描述等。

(2)角色權限信息：包括角色權限分配和修改，主要用于控制每個頁面的增、刪、查、改權限。

(3)用戶信息：包括用戶編碼、用戶名、用戶部門、密碼和用戶角色等。

3.1.2文物數據采集

需要采集的數據包括文物基礎數據和與文物綁定的RFID標簽信息。其管理內容如下：

(1)文物基礎信息：文物名稱、年代、圖片、出土錄像、聲音、類型和存放位置等。

(2)RFID標簽信息：RFID編號、類型和文物關聯信息等。

3.1.3文物數據檢查

對采集的文物數據進行檢查，其管理內容包括文物名稱、檢查人員、檢查時間和檢查結果等信息。

3.1.4文物信息報送

對文物報送信息進行管理，其管理內容包括文物名稱、報送人員、報送時間和報送結果等信息。

3.1.5藏品展示功能

系統以多種形式對藏品進行展示，主要包括：

(1)GIS電子地圖定位功能。選中藏品，右鍵選擇藏品展示菜單，則在電子地圖上顯示藏品定位信息，點擊電子地圖上的藏品圖標，則可顯示該藏品基礎信息(包括藏品名稱、年代、圖片、出土錄像、聲音等)。由系統自動記錄藏品展示時間，當藏品結束展示時，選擇結束展示按鈕，系統自動記錄藏品結束展示時間。

(2)藏品展示記錄功能。在藏品展示過程中，需要記錄的事項可以分類錄入，包括內容、錄入時間和錄入人員等信息。

3.1.6出入庫管理功能

藏品的出入庫管理功能包括：

(1)入庫管理功能：包括文物名稱、入庫時間、入庫人員和入庫位置等信息的管理。

(2)出庫管理功能：包括文物名稱、電子地圖定位選擇、出庫時間和出庫人員等信息的管理。

3.1.7統計報表

本文設計的文物館藏系統能支持多種形式的統計報表功能，主要包括：

(1)統計功能：針對上述模塊，可以選擇文物名稱、年代、操作人員、時間等一個或者多個條件對文物基礎信息、藏品展示信息等進行分類查詢和統計。

(2)報表功能：統計結果可以以表格、柱狀圖或者餅狀圖等多種形式直觀顯示，并能以jpg、xls、doc等格式保存。

3.1.8日志管理

系統能對所有的操作記錄到日志文件中進行管理，主要功能包括：

(1)日志自動記錄功能：系統自動記錄用戶的所有操作信息，包括用戶名、時間、操作內容等內容。

(2)日志統計功能：有權限的系統管理員可以根據用戶名、時間等條件查看和統計操作日志。

3.1.9備份恢復

為提高系統數據的安全性，系統支持數據的備份與恢復功能，由系統根據用戶要求自動定期備份整個系統數據庫，擁有權限的管理員可以根據需要恢復系統數據庫。

3.1.10指標管理

系統支持指標管理功能，系統能自動記錄藏品展示時間，并與用戶錄入的指標進行對比，將對比結果記錄到系統數據庫中。擁有權限的管理員還可以根據實際情況對指標進行調整和管理。

3.1.11接口功能

系統能提供規范的接口與其他系統(如門票管理系統、臨展管理系統等)進行集成。

3.2系統運行環境的配置

操作系統：Microsoft Windows 2007/XP;

數據庫：Sql Server 2008；

開發平臺：Microsoft Visual Studio 2010；

開發語言：C#；

安裝控件：包括devexpress 控件、MapXtreme地圖控件和MsChart控件。

3.3RFID網絡部署

博物館由多個場館構成，在每個場館部署一個或多個RFID讀卡器，每個藏品使用一個RFID標簽進行標識，RFID標簽與讀卡器之間通過無線通信方式進行信息交互，多個RFID閱讀器通過RS485總線與上位機相連，構成總線型網絡拓撲結構，定時讀取藏品的位置信息存入數據庫，為博物館文物的定位提供依據。

4總結

本文設計的基于物聯網的館藏系統通過RFID構建的局域網絡對博物館的藏品進行定位，并與設計的管理信息系統通過中間件方式通信，能在地圖上實時顯示藏品在場館中的狀態，如果場館中的藏品位置出現異常，系統立即發出警報和警示信息，提示工作人員到現場處理，從而有效保障了文物的安全。通過物聯網的館藏系統，不僅實現了博物館文物管理的無紙化辦公，提高了工作效率，而且還能有效保障文物的安全。

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(責任編輯：張凱兵)

Implement of Collection System Based On Internet of Things

Meng Qingrui1，Yu Qiang2

(1.TibetFeiYueIntelligenceScienceandTechnologyCo.,Ltd,Lhasa,Tibet850000,China; 2.SchoolofComputerandSoftwareEngineering,XihuaUniversity,Chengdu,Sichuan610039,China)

Abstract：The traditional collection system needs to manually register the progress of goods in warehouses, and it is easy to make human errors on recording. This paper designs the collection system based on the internet with RFID technology by labeling on each collection, which can improve the working efficiency in getting collections locations and detecting collections by RFID reader. The positioning system can do security detection and effectively ensure the safety of collections.

Key Words：Internet; RFID technology; collection system

收稿日期：2016-02-19

基金項目：國家科技支撐計劃課題(2011BAH26B03)

作者簡介：孟慶瑞(1973-)，女，河北張家口人，西藏飛躍智能科技有限公司工程師，博士。

中圖分類號：TP391.44

文獻標志碼：A

文章編號：2095-4824(2016)03-0038-04