基于超高頻RFID的IT資產巡檢應用的設計與實現

陳衍潁

廣東電網有限責任公司潮州潮安供電局 廣東潮州 515638

隨著企業信息化程度的提升，相關的IT基礎架構設備也愈加龐大，精細化的管理龐大的IT資產需要借助先進的工具和技術。改進生產方式、提高運行效率、降低經營成本、改善服務質量成為各大企業IT部門工作的重中之重。某單位信息中心擁有大量IT資產，分布范圍廣、數量大、單位價值高、調整頻繁等特點使得IT資產的盤點、維護造成很大困難。資產變更信息在傳遞過程中因人為因素造成的信息失真和滯后引起的賬實無法同步一致，導致大量信息終端資產閑置浪費。所以IT資產的巡檢在IT資產管理中就顯得尤其重要。

本文首先分析了某單位IT設備的巡檢現狀，針對巡檢中所存在的問題以及實際需求，設計了基于RFID標簽的移動巡檢系統，該巡檢系統由IT終端巡檢后臺管理系統和IT設備巡檢移動應用兩部分構成。該系統的設計不僅具備“智能終端”便攜通信的技術特征，而且與傳統紙質巡檢相比，更提高了巡檢的效率與準確率。在系統設計開發完成后，筆者組織人員對系統進行了測試，測試取得了令人滿意的結果，并解決了原有的問題[1]。

1 某單位IT資產巡檢現狀分析

目前，某單位IT資產巡檢主要采用紙質巡檢的方式，由巡檢人員攜帶紙質巡檢表格到辦公現場尋找設備終端，再對應巡檢表逐一比對。傳統的紙質巡檢方式存在巡檢效率低、漏巡、錯巡等問題。筆者利用過往三個季度的三次巡檢數據進行統計分析，根據調查結果得出，完成一次全面的巡檢平均需要161小時，換算成工作日大概需要20天，加上巡檢前后的資料準備與整理，還需要額外多一人的工作量。動則一兩個月的周期性巡檢工作量另信息部門難以應付，由于人力有限，因此一些臨時性的專項巡檢任務也是難以開展，每年的巡檢次數有限，導致資產準確率難以提升。

除了紙質巡檢效率低下的問題之外，筆者組織巡檢人員開展了多次頭腦風暴，與運維人員逐一分析巡檢過程存在的其他問題，主要體現在以下幾個方面：

（1）巡檢到位時間只能靠運維人員手工記錄在巡檢簿上，對巡檢的現場到位率無法進行有效監督，存在管理盲點。

（2）傳統巡檢中只能在巡檢簿添加文字備注，如需要拍照還需要額外攜帶相機，并且手動整理照片與資產的對應關系，操作繁瑣。

（3）紙質文件記錄后，還需要重新錄入到電腦系統，增加工作量，手工操作會產生信息失真，犧牲時間成本及數據精度。

（4）紙質巡檢的歷史數據便于存儲在信息化系統中，巡檢文件及資料過于分散、易丟失、易錯、不利于統一管理，后期統計分析難度較大。無法保證數據準確性。

（5）紙質巡檢容效率低且容易漏巡設備。

（6）紙質的設備卡片容易因為環境的問題而造成模糊不清甚至損壞，導致無法辨認。

2 基于RFID的移動智能巡檢系統設計

2.1 RFID（無線射頻識別）的技術特性

無線射頻識別即射頻識別技術（Radio Frequency Identi fication，RFID）,是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數據交換目的，被認為是21世紀最具發展潛力的信息技術之一。

由于前文所提到的紙質巡檢的種種局限性，本設計從巡檢的“便利性”、“高效性”、“智能化”的三大需求進行分析，計劃采用智能手持終端搭配RFID射頻識別標簽作為巡檢工具，來替代傳統的人工巡檢數據采集，設計并開發了基于RFID的移動智能巡檢系統。本系統主要實現以下功能：

（1）RFID高速巡檢，RFID技術依靠電磁波，并不需要連接雙方的物理接觸。它能夠無視塵、霧、塑料、紙張、木材以及各種障礙物建立連接，直接完成通信。RFID系統讀寫速度極快，高頻段的RFID閱讀器甚至可以同時識別、讀取多個標簽內容，極大的提高了信息的傳輸速率，并且不會出現漏巡的情況[2]。

（2）巡檢記錄方便，媒介豐富、依靠手持PDA終端上的移動APP可以實現巡檢資料快速查找、快速錄入，增加照片、地理信息位置等多個維度記錄方式。

（3）巡檢過程可追溯、可監督，巡檢人員巡檢過程的每一步操作都會被日志記錄下來，包括每一個巡檢操作的時間、地理位置信息等。監督人員可以通過日志對巡檢過程進行追溯和監督。

（4）巡檢資料的自動化同步到系統，依靠IT巡檢后臺管理系統，無需再人工制作巡檢表單、巡檢完的資料也可以自動同步至系統臺帳，并生成巡檢報告，實現巡檢智能化。

2.2 基于RFID的移動智能巡檢系統的設計與實現

由上文分析可知，基于RFID的移動智能巡檢系統相比于傳統的紙質巡檢不但可以提升巡檢效率，更能解決傳統巡檢中無法避免的各種問題，極大的提高巡檢質量。因此，針對企業IT終端設備的巡檢現狀和任務需求，為了實現巡檢的高速化、精準化，錄入資料便捷化，同步系統自動化，巡檢過程可追溯等功能。本文設計了基于RFID標簽的移動巡檢應用。巡檢人員通過手持PDA作為巡檢終端，通過巡檢APP讀取安裝在IT設備上的RFID標簽獲取數據，通過填寫巡檢終端中預設好的巡檢表單進行巡檢，最后通過網絡或者導出的方式與巡檢管理系統和數據庫做數據處理，最終形成巡檢設備臺帳和巡檢報告[3]。

基于RFID標簽的移動巡檢應用由IT設備巡檢移動APP、IT終端巡檢后臺管理系統構成，本文將圍繞這兩部分的軟件設計及功能實現做詳細闡述。

2.3 IT設備巡檢移動APP的設計

本系統客戶端軟件采用原生Android技術進行開發，客戶端被分為了表現層、業務邏輯層和數據訪問層三個層面：

表現層：主要通過Android應用頁面來展示數據，以及一系列事件響應和完成交互UI控件。在表現層筆者利用XPage開源框架進行前端界面處理，界面簡潔友好，動畫流暢。

業務邏輯層：主要用于業務邏輯的處理。通常由業務服務Service類和業務實體類Entity組成。

數據訪問層：本系統采用的數據庫是M y S Q L，采用SpringBoot+Mybatis進行服務器搭建和后臺數據接口編寫，采用Okhttp3開源庫和JSON實現網絡數據的交換傳輸，以達到Android客戶端與服務器之間的數據傳輸。

本軟件采用傳統的軟件瀑布流自頂向下、逐步求精的結構化設計方法，本軟件主要有巡檢任務、設備變更、設備臺帳查詢、RFID設置、系統設置、個人設置六大模塊，實現了巡檢單列表、巡檢信息、巡檢設備的展示；巡檢操作、設備變更操作，生成變更單等；為RFID模塊的頻率、靈敏度、標簽讀寫進行設置；清楚本地緩存，檢測版本更新，設置用戶信息等功能。

主要的開發的功能亮點在于RFID巡檢模塊，該模塊利用Web Socketd和Spring BootLock實現了巡檢進度的實時響應，如果采用多個巡檢終端進行巡檢可以實現巡檢信息實時更新至終端數據，并保證巡檢資料不會被重復修改；除了RFID巡檢模式外，筆者業開發了二維碼巡檢模式作為備用巡檢方式，以保證在不同的條件下也能完成巡檢工作。

系統處理流程：一線工程師通過服務端后臺系統導入巡檢表格生成巡檢單，由一線工程師派單給指定的二線工程師進行巡檢，利用巡檢智能終端到辦公現場進行RFID掃描巡檢，采用RFID超高頻標簽和手持PDA設備來獲取設備終端的資產編號，實現資產比對。設備RFID輻射范圍達到3至5米，一次性可以讀出多個設備信息，點擊掃描到的設備進行巡檢操作，逐項標注巡檢情況、拍照記錄并提交。也可以開啟一鍵快速巡檢功能，只要巡檢終端掃描到的設備都自動默認勾選完成巡檢，極大的提高巡檢效率。最后通過檢漏流程確認巡檢單的所有設備沒有遺漏后，就可以提交巡檢單完成巡檢。最后提交回服務器進行巡檢結果分析比對，再產生巡檢報告及巡檢明細[4]。

2.4 安全保密設計

考慮到不同用戶的權限不同，當用戶登錄系統時，只有當帳號和密碼相匹配時才能進入該用戶權限所允許的操作界面。如一線工程師只能有查詢所有巡檢單權限，而不能修改和刪除；二線工程師只能夠查詢和操作自己的巡檢單。

后臺采用shiro安全框架機制與jwt身份令牌技術來保障系統權限和安全，用戶做系統登錄操作時由服務器產生TOKEN（一串隨機字符串組成的身份令牌）返回給客戶端，作為客戶端的請求標識，客戶端將此token加入HTTP請求的header中，以后每次請求都需要攜帶相應的TOKEN，服務器才會接受該請求。

2.5 IT終端巡檢后臺管理系統設計

IT終端巡檢后臺管理系統主要包含系統管理、巡檢管理、資產管理三大模塊。本系統實現了基本的用戶管理、角色管理、權限管理；IT資產方面實現了包括新增、入庫、變更、退運、報廢等資產生命周期管理；在巡檢模塊方便實現了包括巡檢單的創建、審批、巡檢設備明細的管理，巡檢結果的分析，巡檢報告的生成和同步巡檢資產。并且采用的在線表格框架Luckysheet實現了終端資產的在線excel版本，可以實現多用戶的協同編輯，極大的提高了巡檢資料整理的效率。

本系統采用JAVA語言進行巡檢系統的后臺開發，基于經典技術組合（Spring Boot、Spring Security、MyBatis、Jwt、Vue）實現了前后端分離完全響應式布局（支持電腦、平板、手機等所有主流設備），使用MySQL 5.7版本的數據庫，開發環境采用CentOS7+JDK8+Redis3+Node10，系統正常運行需要JVM8（Java虛擬機）以上的版本。

本系統主要實現的功能是IT資產的巡檢，我們探究資產巡檢的全過程，包括資產的增刪查改，資產的變更歷史記錄、巡檢記錄、巡檢單的創建、巡檢報告的生成、巡檢結果的導出和同步資產模塊等過程，關于資產的任何變更歷史，都可以從后臺系統查詢得到，方便追溯。前后端、移動端緊密互聯，后臺系統為前端APP提供了穩定的RESTFUL服務支持，通過Shiro權限設計與TOKEN令牌加密，保證了數據傳輸的安全性。

3 系統運行情況

為了測試巡檢移動終端對巡檢工作的提升效果，我們開展了本部辦公大樓的巡檢測試，我們組織兩組巡檢人員分別采用傳統巡檢方式與RFID巡檢方式對同一設備進行巡檢，進而對比兩者的巡檢效果，經過幾天的測試，紙質巡檢小組共巡檢了1156臺終端設備，巡檢時間約28.8小時，RFID小組共巡檢出了1160臺終端設備，花費了11.2個小時的時間。從數據可知RFID巡檢模式在巡檢效率上比傳統紙質巡檢效率有顯著的提高，在巡檢時間上縮短了約61%。除此之外，RFID巡檢還可以從技術上避免漏巡等情況。從本次測試中，RFID小組通過巡檢終端查找出了額外4臺之前被忽略設備，更好的保證了巡檢的質量。接下來我們會將該系統投入生產環境進行運行，并且在實踐中繼續優化升級該系統，提高IT資產管理水平。

4 結語

本文設計并實現了基于超高頻RFID的IT資產巡檢應用，該系統由IT巡檢移動應用和IT巡檢后臺管理系統構成，移動端采用Android設計規范進行開發，設計界面友好、簡潔，對巡檢人員技術要求低，極大的方便用戶的維護和使用。與傳統的紙質巡檢相比，更具有便攜性、高效性、智能化的屬性，彌補了傳統巡檢模式的缺陷，并且可以實現對巡檢過程的全面監控、保證了巡檢到位率與巡檢質量。該巡檢方案已經在某大型供電企業進行了現場的實施與運行，達到企業預期的要求，進一步降低巡檢成本和提高巡檢效率，應用前景廣泛。