基于RFID的裝備庫管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉　念，郭金旭，王　昱

(武漢理工大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

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基于RFID的裝備庫管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉念，郭金旭，王昱

(武漢理工大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

隨著計算機與通信技術(shù)的發(fā)展，裝備庫管理信息化已成為必然趨勢。針對某單位裝備庫管理技術(shù)落后、空投物資時出入庫效率較低及設(shè)備管理成本高等問題，提出了將RFID技術(shù)應(yīng)用于裝備庫管理的方法，重組了基于RFID的裝備庫管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了各功能模塊的應(yīng)用流程，實現(xiàn)了基于RFID的裝備庫管理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄相比，該系統(tǒng)采用射頻識別技術(shù)，結(jié)合Web開發(fā)B/S應(yīng)用，實現(xiàn)了該單位對空投物資的出入庫、清點和盤庫、異常報警等功能，明顯提高了裝備庫管理的效率，提升了裝備庫管理的信息化、智能化水平。

RFID技術(shù)；Web開發(fā)；裝備庫管理

裝備庫管理系統(tǒng)中的識別技術(shù)主要有條碼識別技術(shù)、射頻識別技術(shù)和生物識別技術(shù)。相比而言，射頻識別技術(shù)性能穩(wěn)定，射頻標簽防水、防塵、耐摩擦，掃描儀識別距離遠且同時能掃描多個射頻標簽，射頻識別技術(shù)的優(yōu)勢顯而易見[1]。射頻識別(radio frequency identification,RFID)即無線射頻識別，興起于20世紀90年代，是一種通過無線射頻的非接觸方式對目標加以識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的自動識別技術(shù)[2-3]。RFID系統(tǒng)通常由射頻標簽和射頻讀寫器兩部分組成。系統(tǒng)工作主要是射頻讀寫器利用無線電波對物體上的射頻標簽進行識別，具有信息編碼、信息載體、信息識別和通訊等多項技術(shù)[4-5]。RFID識別系統(tǒng)具有非接觸采集數(shù)據(jù)、單次讀寫信息量大、速度快、不受電子標簽形狀的影響等特點[6]。將RFID技術(shù)應(yīng)用于裝備庫管理，能簡化管理人員的操作，增強管理安全性，可較大地提高裝備庫管理的信息化與智能化程度。

1　裝備庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于RFID技術(shù)和系統(tǒng)使用要求，該裝備庫管理系統(tǒng)的設(shè)計包括網(wǎng)絡(luò)端管理系統(tǒng)和手持端管理系統(tǒng)。以網(wǎng)絡(luò)端管理系統(tǒng)為重點，實現(xiàn)對裝備庫的業(yè)務(wù)管理和對人員的基礎(chǔ)管理；同時，以手持端管理系統(tǒng)為輔，方便操作員對裝備庫進行盤庫、查詢設(shè)備物資等。網(wǎng)絡(luò)端管理系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，便于使用單位查看裝備庫信息。網(wǎng)絡(luò)端管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理主要包括出入庫管理和安全報警管理。其中，出入庫分兩種：①個人攜帶物資與跳傘器具以個為單位出入庫；②醫(yī)療器械及藥品分別裝箱，多個箱子打包為件，以件為單位出入庫。個人攜帶物資及跳傘器具出庫后隨著部隊人員跳傘，以件為單位的物資出庫后會進行空投。設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理是基于RFID的裝備庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲中心，由服務(wù)器中心數(shù)據(jù)庫和手持終端數(shù)據(jù)庫組成。其中心數(shù)據(jù)庫存儲包括角色、人員、權(quán)限等系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，以及裝備庫物資的基礎(chǔ)信息、出入庫記錄、安全報警信息等業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)。手持終端數(shù)據(jù)庫存儲手持終端機進行盤點裝備庫、查詢設(shè)備物資等數(shù)據(jù)。手持終端設(shè)備在進行盤點裝備庫或查詢物資時，通過WIFI連接網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器，與中心數(shù)據(jù)庫進行比較，盤點物資是否缺失或查詢物資信息。

1.3網(wǎng)絡(luò)端管理系統(tǒng)

基于RFID的裝備庫管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)端管理系統(tǒng)，具有角色管理、人員管理、權(quán)限管理、設(shè)備管理、出入庫管理、統(tǒng)計查詢管理、銷毀管理、安全報警管理8個功能。其中，角色管理、人員管理及權(quán)限管理構(gòu)成了系統(tǒng)管理模塊；設(shè)備管理、出入庫管理、統(tǒng)計查詢管理、銷毀管理及安全報警管理構(gòu)成了業(yè)務(wù)管理模塊。

各模塊的功能設(shè)計如下：①系統(tǒng)管理模塊。該單位的裝備庫設(shè)備物資中，個人攜行物資和跳傘器具對應(yīng)空降醫(yī)療隊角色中的個人，需要對角色、人員進行基礎(chǔ)管理，并綁定角色和個人的關(guān)系。不同角色擁有不同權(quán)限，如該單位裝備庫管理員有出入庫操作權(quán)限，而普通士兵沒有此權(quán)限，因此需要對不同角色進行權(quán)限管理；②業(yè)務(wù)管理模塊。操作員對裝備庫進行出入庫、統(tǒng)計查詢等管理前，要將裝備庫的設(shè)備物資進行基礎(chǔ)信息管理，將設(shè)備物資按種類進行分類，管理其基礎(chǔ)信息，同時，將箱子和件添加到設(shè)備中，出入庫時，某些醫(yī)療器件或藥品會入箱，多個箱子打包成件，箱子和件跟隨這些器件和藥品出入庫。

附著有RFID標簽的物資出入庫時，RFID讀寫器讀取電子標簽，操作員填寫出入庫信息，數(shù)據(jù)自動存儲到中心數(shù)據(jù)庫。操作員在統(tǒng)計設(shè)備物資在庫情況時，可根據(jù)物資種類或者倉庫位置信息統(tǒng)計在庫情況，也可查詢物資在倉庫中的出入庫記錄。在裝備庫的門口，安裝RFID門禁掃描儀，由人體紅外線觸發(fā)工作，將經(jīng)過的RFID標簽與中心數(shù)據(jù)庫進行比較。對非授權(quán)出入庫的物資聲光報警并將其記錄存儲在中心數(shù)據(jù)庫。對于快過期藥品或耗材，在平臺顯示其快過期信息。

1.4手持終端系統(tǒng)

操作員對裝備庫設(shè)備物資進行查詢、盤點及統(tǒng)計時，手持終端系統(tǒng)能有效提高操作效率，保證準確性。手持射頻讀寫器可根據(jù)掃描范圍調(diào)節(jié)功率大小，功率越大則掃描范圍越大。當查詢某箱子中的設(shè)備物資時，調(diào)小功率，掃描箱子上電子標簽，連接WIFI的手持終端機將電子標簽編碼與中心數(shù)據(jù)庫比較，查看該設(shè)備物資信息，顯示在手持終端機上。當盤點統(tǒng)計裝備庫時，可將手持終端機功率調(diào)大，一次掃描多個電子標簽，每個標簽信息會存入手持終端機中，直至所有設(shè)備物資都被完全掃描，將所有電子標簽信息與中心數(shù)據(jù)庫進行比對，完成盤點統(tǒng)計操作。利用手持終端系統(tǒng)可大大節(jié)省裝備庫的查詢、盤點統(tǒng)計時間，提高操作的效率與準確性，實現(xiàn)智能化管理。

2　裝備庫管理系統(tǒng)的流程設(shè)計

2.1設(shè)備物資入庫流程

該單位的裝備庫管理有3種設(shè)備物資：個人攜行物資、跳傘器具(簡稱傘具)和件。每一套個人攜行物資和傘具會附著電子標簽。一個件包括多個箱子，箱子里按需求放置醫(yī)療設(shè)備、藥品和耗材，件、箱子、醫(yī)療設(shè)備都需附電子標簽。

操作員根據(jù)入庫設(shè)備的不同選擇不同設(shè)備入庫業(yè)務(wù)，將設(shè)備物資放入RFID閱讀器掃描范圍內(nèi)，填寫入庫信息，通過審批后才能入庫存放。設(shè)備物資入庫流程圖如圖2所示。

圖2　設(shè)備物資入庫流程圖

2.2設(shè)備物資出庫流程

設(shè)備物資出庫時，操作員根據(jù)出庫設(shè)備選擇不同的出庫業(yè)務(wù)，將設(shè)備放入RFID閱讀器掃描范圍內(nèi)，短時間內(nèi)掃描設(shè)備物資，填寫出庫信息，審批通過，完成出庫操作。設(shè)備物資的出庫流程圖如圖3所示。

圖3　設(shè)備物資出庫流程圖

2.3設(shè)備物資安全報警流程

針對裝備庫管理的安全性，在裝備庫門口安裝RFID門禁閱讀器，當有人經(jīng)過時，則會觸發(fā)RFID門禁閱讀器工作，讀取設(shè)備物資的RFID編號，同時將數(shù)據(jù)上傳到平臺，平臺與中心數(shù)據(jù)庫比對，查詢讀取到設(shè)備物資的在庫信息，若未授權(quán)出庫，則觸發(fā)門禁報警，并將報警信息存儲在中心數(shù)據(jù)庫。設(shè)備物資的安全報警流程圖如圖4所示。

3　基于RFID的裝備庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1硬件選擇

裝備庫設(shè)備物資管理系統(tǒng)需配備硬件并選擇RFID讀寫器、RFID門禁掃描儀、RFID手持終端機和RFID電子標簽。RFID讀寫器選擇全向和定向兩種，全向用于掃描整個倉庫，定向用于出入庫的定向物資掃描。RFID門禁掃描讀取距離需要1.5～3.0 m，支持紅外觸發(fā)和聲光報警。RFID手持終端機選取支持Windows操作系統(tǒng)、便于C#開發(fā)手持終端機APP的類型。選取的RFID標簽為白卡標簽和抗金屬標簽，白卡標簽用于個人攜行物資和傘具，抗金屬標簽用于醫(yī)療設(shè)備、箱子、件，具有抗高溫、抗震、防水和防塵性能，滿足件與箱子的空投性能要求。

圖4　安全報警流程圖

3.2系統(tǒng)架構(gòu)及開發(fā)工具

隨著HTML5的WebScoket技術(shù)的出現(xiàn)，在瀏覽器和服務(wù)器之間提供了基于TCP連接的雙向通信[7]，漸漸出現(xiàn)了B/S架構(gòu)，即瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)，由客戶端/服務(wù)端(C/S)架構(gòu)改進而來，該架構(gòu)分為3層：①瀏覽器；②Web服務(wù)器；③數(shù)據(jù)庫服務(wù)器[8]。該裝備庫管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，如圖5所示。

圖5　B/S架構(gòu)圖

瀏覽器層主要實現(xiàn)網(wǎng)頁界面及用戶交互，采用基于jQuery EasyUI的UI插件集合和Microsoft Visual Studio 2012開發(fā)工具進行開發(fā)。采用HTML語言描述網(wǎng)頁；CSS為層疊樣式表，定義如何顯示HTML元素；采用JavaScript腳本語言，完成網(wǎng)頁上一切需要邏輯處理的操作。

Web服務(wù)器層主要實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯處理和向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)送訪問或操作數(shù)據(jù)庫請求，該請求通過SQL語言實現(xiàn)。選用C#編程語言和Microsoft Visual Studio 2012開發(fā)工具，將AJAX與Web Services技術(shù)相結(jié)合，使部署在服務(wù)器端的業(yè)務(wù)邏輯動態(tài)遷移到客戶端，優(yōu)化服務(wù)器的負載，提高客戶端處理器的使用率，減少用戶等待時間[9-10]。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層存儲著大量數(shù)據(jù)，采用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為SQL Server Management Studio 2008。當數(shù)據(jù)庫服務(wù)器收到Web服務(wù)器的請求后，會對SQL語言進行處理，并將返回的結(jié)果發(fā)送給Web服務(wù)器，然后Web服務(wù)器將收到的結(jié)果做相應(yīng)處理，最終以HTML文本形式發(fā)送給瀏覽器。

3.3系統(tǒng)實現(xiàn)

操作員在IE瀏覽器上打開裝備庫管理系統(tǒng)網(wǎng)站，可在界面上選擇相應(yīng)的功能模塊完成不同操作，主要分為系統(tǒng)管理、視頻管理和業(yè)務(wù)管理。部分管理模塊如圖6所示。

圖6　部分管理模塊

從圖6可看出，左邊手風(fēng)琴菜單有系統(tǒng)管理、視頻管理和業(yè)務(wù)管理3個管理模塊。①系統(tǒng)管理模塊包括角色管理、人員管理和權(quán)限管理，對人員、角色、權(quán)限進行管理。②視頻管理模塊包括視頻配置和視頻查看，起到實時監(jiān)控、防偷盜及進出人員存檔的作用。③業(yè)務(wù)管理模塊包括設(shè)備物資管理、出入庫操作、查看庫存、出入庫記錄和安全報警，實現(xiàn)了裝備庫的數(shù)字化、智能化和安全化，有效提高了裝備庫管理效率。

4　結(jié)論

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域的一種關(guān)鍵技術(shù)，在軍事裝備庫管理中引用RFID技術(shù)是必然

趨勢。筆者設(shè)計了RFID應(yīng)用于某單位裝備庫管理系統(tǒng)，提高了盤點設(shè)備物資、裝備庫管理的效率，并結(jié)合門禁和視頻監(jiān)控，增強設(shè)備物資管理的安全性，節(jié)省了人工成本，實現(xiàn)裝備庫的智能化管理。此外，與傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄相比，大大提高了裝備庫管理的信息化水平。

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Design and Implementation of Equipment Management System Based on RFID

LIU Nian, GUO Jinxu, WANG Yu

With the development of computer and communication technology, the informatization of equipment management becomes an inevitable trend.According to the problems that the management technology is backward in the department,the efficiency of loading and unloading material is low, the cost for management is high, this paper puts forward the application of RFID technology on this issue, describes the fields and advantages of RFID technology, describes the framework of the management system for equipment management basing on RFID technology, designs process for every module, realizes the equipment management system.Compared with the traditional way, this system uses radio frequency identification technology and is combined with B/S application by Web, and finally, realizes functions including loading and unloading,counting and checking and alarm, significantly improves the efficiency of management, as well as the informatization and intelligence of management.

RFID technology; web development; equipment management

LIU Nian:Postgraduate; School of Information Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China.

2095-3852(2016)04-0494-04

A

2016-04-09.

劉念(1992-)，女，湖北武漢人，武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院碩士研究生.

長江科學(xué)院開放研究基金項目(CKWV2015241/KY).

E939;TP273

10.3963/j.issn.2095-3852.2016.04.021