物聯網技術檔案信息一體化管理系統的研發

文/秦 霞

電子檔案的出現給檔案館提出了一個凾待解決的問題，就是怎樣保護電子檔案文件的真實性和安全性，這已成為信息化、數字化檔案建設領域的一大熱點問題。而在科技發展進程中出現和應用的物聯網技術，無疑為解決這些問題開創了一大“法門”

當今世界，隨著計算機、網絡技術應用的不斷深入，辦公自動化、電子商務等的應用越來越廣泛，大量電子文件隨之應運而生，檔案管理模式從傳統的檔案實體保管為主，信息流轉方式、處理速度以及普及程度極大地掣肘某行業的發展，而對于檔案領域來說，發展檔案文件的數字化管理系統已是至關重要，檔案載體更新換代迫切要求檔案電子化。電子檔案的出現給檔案館提出了一個凾待解決的問題，就是怎樣保護電子檔案文件的真實性和安全性，這已成為信息化、數字化檔案建設領域的一大熱點問題。而在科技發展進程中出現和應用的物聯網技術，無疑為解決這些問題開創了一大“法門”。

一、物聯網技術的重要性

現階段，檔案管理面臨著許多難以解決的問題，比如，紙質檔案要數字化，需要大量的人力、物力和財力。增量電子檔案必須依靠檔案管理系統。檔案數據增長快，且數據類型復雜，檔案數據傳遞不暢且面臨信息失真、信息泄密、信息缺失等風險。而物聯網技術的出現在很大程度上解決了檔案管理面臨的諸多難點，其主要優勢與特點在于：

一是物聯網技術可降低檔案數據管理成本。物聯網技術的應用，能夠使檔案管理的自動化和智能化水平提高，同時也可以降低實驗室管理的成本，主要體現在以下幾點：

其一，可以降低管理人員的工作量。在之前的管理中，檔案借閱信息的錄入非常麻煩，需要人工輸入檔案的信息，而現在利用物聯網射頻識別技術，只需將記錄檔案信息的電子標簽貼在檔案上，在借閱時，只需用閱讀器掃描即可。

其二,可以避免檔案資源的損失。傳統人工管理的方式，如果在管理工作中出現失誤，很難找到責任承擔者；但是，如果使用物聯網技術對實驗室進行管理，可以對整個流程進行自動化記錄，能夠明確各個環節的責任人，提高相關人員的責任意識，從整體上提升工作質量、降低管理工作的成本[1]。

二是物聯網技術可提高檔案管理效率。時下，人們使用RFID手持機中的技術已很普遍，檔案管理人員只需要將手持終端設備確認錄入檔案信息，便可以快速讀出該檔案的相關信息，避免出現信息偏差問題，也提高了檔案的管理與利用效率。

三是物聯網技術能提高信息對接的時效性。RFID技術的快速識別功能，能夠使檔案信息化管理的時效性提升，在無線傳感網絡的信息核對之后，能夠使入庫編碼或者相關數據信息采集順利完成，并且完善檔案系統對于所有檔案的生命周期安全管理。對所有新增檔案在入庫的時候便生成一個包含檔案基礎信息的電子標簽，從而使信息對接時效性得到提高，順利地實現檔案從入庫到出庫的智能化信息管理對接。

四是物聯網技術能提高檔案的安全性。針對一些難以保存的容易破損檔案，適宜的存儲空間也是一個很關鍵的因素。物聯網的傳感器技術可以獲取空間的溫度、濕度以及煙霧濃度信息，并將該信息轉換成電信號傳遞給計算機系統，管理人員可以及時獲取到該信息，進行有效的操控，避免檔案的損壞。

二、物聯網技術在檔案管理中的應用

為了通暢順利實現物聯網技術在檔案管理中的應用，必須要學習與掌握物聯網關鍵技術和其體系構架。

其一，物聯網關鍵技術。物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用RFID、無線數據通信和傳感器等技術，將任何物品與互聯網按約定的協議約定連接起來，形成物與物、人與物之間的通信以及信息交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡技術。其實質是利用射頻自動識別(RFID)技術，通過計算機互聯網把所有物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來，實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯與共享、信息交換，以實現智能化識別和管理。物聯網技術創新而又獨特，必須深入研究與廣泛應用。物聯網關鍵技術核心主要包括：

一是射頻識別技術(RFID)。RFID是一種對物體進行自動識別的技術手段，它包括電子標簽(Tag)、閱讀器(Reader)、天線(Antenna)三個基本組成部分。標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。無線射頻識別技術有以下諸多優點：可在任意環境下使用，比如高溫和電磁性環境，且能保持高使用壽命；不僅能識別靜止物體、高速運動物體，且可快速識別多個標簽[2]。

在檔案管理中，將生成的RFID標簽附著于實體檔案上，該標簽中存儲有該實體檔案的存放地點、來源、內容摘要等信息，當實現檔案的借還和查詢時，采用RFID無線射頻識別技術對貼有RFID標簽的檔案進行掃碼，完全取代繁冗、復雜的人工操作，有效簡化借還手續[3]；另外，當檔案數量龐大時，使用RFID數據管理系統還可以提高檔案清點速度。

二是傳感器技術。傳感器是測量系統中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號。敏感元件和轉換元件是傳感器的兩個基本結構。敏感元件能實時動態地對外界的溫度、濕度等能量信號進行檢測和識別，并將檢測結果及時傳送至轉換元件，變成適宜傳輸或測量的電信號[4]。

在檔案管理中，紙質檔案的保存是一個不容忽視的問題。一些年代久遠的紙質檔案很容易因為環境影響而破損或者潮濕，因此在檔案存儲的空間里放入溫濕度和煙霧傳感器，將其與互聯網和移動通訊網絡相連，當發生火災、出現溫度、濕度等異常變化情況時，系統直接把這一變量傳遞給計算機系統，方便相關人員及時對出現的情況進行處理，以此來避免檔案因環境變化問題造成的損失。

三是無線通信技術。無線通信是指多個節點間不經由導體或纜線傳播進行的遠距離傳輸通信，利用收音機、無線電等都可以進行無線通信。目前比較常用的無線通訊技術有：Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth。Wi-Fi技術是目前無線傳輸速度較快的技術，產品成本也較低，在目前的生活中較為普及，最方便的是只需要購買模塊連上Wi-Fi網絡就能使用。Zig-Bee是一種中距離低速傳輸的無線網絡協議。它的優勢在于低耗電、低成本、支持大量的網絡節點與支持多種網絡拓撲(點對點網絡、星型網絡、網狀網絡)。其最大的特點是實用性極強、傳輸效率高、性能可靠穩定、二次開發簡單、工程布網靈活。藍牙技術(Bluetooth)通常被用于不同設備之間的短距離無線通信。

在檔案的管理中，RFID系統的通信距離僅在幾米甚至更短范圍內，而且RFID讀寫器之間沒有通信和交互能力，因此利用RFID系統可以實現短距離檔案識別，針對距離稍遠檔案的管理，RFID系統顯得無能為力[5]，此時則需要利用無線通訊技術，完成稍遠距離的檔案管理。

其二，物聯網體系架構。為了數據共享和同步，形成了基于物聯網技術的檔案管理系統三層架構體系。該體系從下往上依次為智能感知層、網絡層、應用層。

一是感知層。感知層主要用于檔案產生的數據的識別和監測、數據采集、定位跟蹤、反應和控制。感知層主要由RFID標簽、讀寫器和智能傳感器組成。基于RFID的檔案管理操作的步驟為：由RFID讀寫器將內部封裝天線的電子標簽粘貼在案卷或案件管理的紙質檔案上，檔案柜和柜內層架粘貼寫有對應位置信息的電子標簽。采用固定式讀寫器對RFID的電子標簽信息進行讀取和處理。讀寫器分為固定式讀寫器和移動式讀寫器，固定式讀寫器可安裝在檔案柜內和檔案利用的閱檔區，用于需要實時監測紙質檔案位置的應用場合；移動式讀寫器有電子標簽數據加工設備、庫房檔案盤點設備、手持式讀寫器等形式，可根據實際需要部署在檔案整理加工間、檔案用戶接待利用處和檔案庫房[6]。智能傳感器的作用就是對檔案存放的環境進行監控，以便于對檔案進行實時保護。

二是網絡層。網絡層的作用就是連接感知層和應用層，它由各種網絡組成，主要負責信息的傳輸和計算、協議傳輸和實時轉換。無線的比如移動的RFID讀寫器和傳感器可以使用Wi-Fi網絡進行數據傳輸，這樣可以降低建設成本和提高使用的便捷性。如要采用有線網絡來保證傳輸速率和穩定性，則可以使用ZigBee技術來擴大網絡的通信距離。網絡層的工作流程為：感知層通過RFID讀寫器獲取到檔案信息，然后把獲得的數據發送到網絡層。網絡層通過網絡接收到數據，把數據傳輸給應用層。

三是應用層。應用層是系統功能實現的核心，它包含檔案管理系統和環境監測系統，其主要任務為檔案數據的管理和存儲環境的監測。其中檔案管理系統的設計有接收由物聯網傳輸過來的數據接口，例如，RFID和無線傳感技術獲取的數據作為檔案管理系統的輸入，系統將這些數據統一管理；環境監測系統就是通過傳感器監測環境變化來判斷檔案所處的環境是否利于紙質檔案的保存，如果不適合，則會發出警報。

三、物聯網檔案管理系統的功能設計

物聯網檔案管理的系統是基于物聯網設計，它將網絡與實體緊密結合起來，主要完成檔案信息管理和環境監測兩大功能。在實際應用中，利用RFID識別技術，完成對檔案信息的快速獲取；利用傳感器技術，對存儲檔案的庫房環境實時監控。其中，檔案信息的管理主要是電子標簽初始化、檔案接收、檔案查找定位等。環境監測是通過傳感器將溫度、濕度、煙霧等信息轉換成電信號，并傳遞給計算機系統。其主要功能設計——

一是檔案信息管理。檔案信息管理由7大部分組成，主要分為電子標簽初始化、檔案接收、借閱管理、檔案統計、用戶管理、系統管理、我的信息等七大類別。

1.電子標簽初始化。對每一卷實體檔案生成一個RFID標簽，并將標簽附著于實體檔案上，該標簽中存儲有該實體檔案的存放地點、來源、內容摘要等信息。標簽初始化是基于物聯網管理的基礎，實現檔案的借還時，采用RFID無線射頻識別技術對貼有RFID標簽的檔案進行掃碼，可以自動修改檔案借閱狀態；在檔案查找時，通過輸入檔號可以通過手持閱讀器快速定位到檔案位置。

2.檔案接收。檔案接收包括實體檔案和電子檔案的接收。對新接收的實體檔案，首先會進行標簽初始化，然后按照一定標準，將檔案分類歸檔，保證每一個文件包含的數據和存放位置、順序是正確的。系統將嚴格相關法律、法規對檔案進行接收，實現檔案接收操作標準化、便捷化。

3.借閱管理。借閱信息管理包括檔案借閱申請、檔案借閱審批、調閱信息管理等各項功能。通過申請后，對于電子檔案，可以在線閱讀或下載；對于實體檔案，則提供檔案副本。

檔案借閱申請與審批：有檔案調閱需求的用戶，要填寫相關檔案調閱申請書，待領導審批通過后才能進行對相關檔案進行調閱。

借閱信息管理：在通過借閱審批后，會生成借閱信息，管理員可以對借閱信息查看、修改等。

4.檔案統計。檔案統計包括庫存統計、檔案的數目統計以及借閱信息的統計。

庫存統計：對實體檔案的數目進行統計，以便工作人員核查。

檔案數目統計：對電子檔案的數目進行統計，并按部門分類管理。

借閱信息統計：可以查看檔案的使用頻率。

5.用戶管理。可以實現對用戶的各項管理，包括用戶維護、角色管理、權限管理及修改密碼。

用戶維護：主要實現瀏覽用戶、增加用戶、刪除用戶的功能，瀏覽用戶可以查看當前數據庫中的所有已創建用戶；新增用戶可以給數據庫增加一個用戶自定義用戶；刪除用戶可以實現從數據庫中刪除選定的用戶。

角色管理：可以實現瀏覽角色、新增角色、分配編輯角色權限以及刪除角色功能，瀏覽角色可以查看當前數據庫中的所有已創建角色；新增角色可以給數據庫增加一個用戶自定義角色；分配編輯角色可以給新創建或已有的角色分配表權限，包括創建表、查詢、更新、刪除等權限，以及對已創建角色的權限進行修改；刪除角色可以實現從數據庫中刪除選定的角色。

權限管理：根據用戶的不同等級、所屬部門進行嚴格的權限劃分，對已注冊用戶進行權限分配、修改管理，分別控制用戶的文件查看、下載、上傳、修改、復制、移動、刪除等權限，從而保證檔案在使用過程中的安全。

6.系統管理。可以實現系統設置、操作日志功能。

系統設置：可以對系統參數進行設置。

操作日志：系統將必要的操作日志記錄在案，可以瀏覽和分析系統的行為，以解決痕跡化管理。為了保證安全和預防破壞行為，也便于系統運行歷史的監視審查，系統提供一種跟蹤所有動作的可選手段。系統將必要的操作日志記錄在案，并且提供專用工具（查看日志）去瀏覽和分析系統的行為。安全日志可以進行查詢和統計，用于系統分析。

7.我的信息。個人信息修改：可以對個人信息查看或者修改。

修改密碼：修改個人登錄密碼。

二是環境監測。環境監測模塊用于實現檔案庫房環境參數的檢測和自動調節功能。輸入設備有溫濕度傳感器、光照傳感器和空氣顆粒物傳感器，輸出設備有空調、除濕機、加濕器及報警器。傳感器能實時動態地對外界的溫度、濕度、氣體濃度等信號進行檢測，然后將信號傳送給控制系統，系統根據預設值判斷檔案庫房環境的溫度、濕度、光照、空氣質量是否在設定參數范圍內。如果出現異常，系統會啟動空調、除濕器等設備；另外，當異常情況十分嚴重時，系統會啟動報警器，以便工作人員及時對出現的情況進行處理，以此來避免檔案因環境問題造成的損失。

不言而喻，物聯網技術的檔案管理是一個新的科技門類。本文設計了一個基于物聯網技術的檔案管理系統研發，不僅完成了整個系統的架構的設計，還介紹了架構每一層的用途和所包含的技術。目前，國內檔案界已經開始研究物聯網技術在檔案管理中的應用，這是非常可喜的現象。我們檔案工作者要積極探索檔案物聯網建設，參與到規則的制訂和實際工作之中。為了使人們的思想意識更加貼近物聯網技術，需要組織人員進行培訓，提高認識，掌握技術；同時，要加大宣傳力度，提高人們對物聯網認知度；此外，檔案行業還可以組建專業化團隊推進研發，使物聯網技術在檔案管理信息化建設中發揮更大的作用。