RFID技術(shù)在社區(qū)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

李曉茹，江 河，王 曉

（1. 太原學(xué)院，山西 太原 030012；2. 太原科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030024）

0 引言

RFID（Radio Frequency Identification）應(yīng)用技術(shù)已越來越純熟，其應(yīng)用也越來越廣泛。本研究運(yùn)用RFID技術(shù)規(guī)劃社區(qū)業(yè)主安全環(huán)境，重點(diǎn)研究“業(yè)主進(jìn)出管理系統(tǒng)”，“社區(qū)異常管理服務(wù)系統(tǒng)”，“業(yè)主安全管理服務(wù)系統(tǒng)”與“社區(qū)訪客管理服務(wù)”四個(gè)方面。在社區(qū)管理問題上應(yīng)用無源RFID技術(shù)，針對社區(qū)管理量身打造RFID的整合性服務(wù)系統(tǒng)[1]。研究之初，我們首先獲得通過物業(yè)和業(yè)主的調(diào)查獲得了“**小區(qū)”在社區(qū)管理上的相關(guān)需求和現(xiàn)有問題，結(jié)合 RFID技術(shù)特點(diǎn)，把射頻識(shí)別技術(shù)融合到物業(yè)管理中，幫助物業(yè)管理方更全面，更快速，更便捷的掌握業(yè)主的情況。另外，在構(gòu)建系統(tǒng)過程中，我們參考同類研究的開發(fā)情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)建方向和開發(fā)進(jìn)度，尊重業(yè)主意愿，對于業(yè)主個(gè)人信息的安全與隱私問題也非常關(guān)注，只在業(yè)主確認(rèn)啟動(dòng)管理時(shí)，才會(huì)把業(yè)主納入管理范圍，系統(tǒng)主要的服務(wù)對象是社區(qū)的老人、孩子以及需要管理的相關(guān)業(yè)主[2]。經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證，系統(tǒng)不僅提高了社區(qū)服務(wù)質(zhì)量，減少人力支出，還大大簡化了社區(qū)管理流程，降低了行政管理過程中的復(fù)雜性，非常適用在高端中小型社區(qū)管理中應(yīng)用。

1 射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification, RFID）

RFID[3]技術(shù)是Radio frequency identification的縮寫，它是一種非接觸式的信息獲取技術(shù)，此系統(tǒng)的讀寫器利用射射頻信號以無線方式發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，同時(shí)為標(biāo)簽提供讀寫活動(dòng)電路運(yùn)行的電源。RFID系統(tǒng)主要是由讀寫器、標(biāo)簽、中間件以及應(yīng)用系統(tǒng)所組成，通過讀寫器發(fā)送信號驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的電路提供電力，再由天線將內(nèi)部存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器，通過中間軟件編碼，最后再將ID碼對應(yīng)到應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并以人類能識(shí)別的文字呈現(xiàn)的識(shí)別系統(tǒng)。

無源RFID[4]的優(yōu)勢眾多，在進(jìn)行社區(qū)管理時(shí)，除了具有數(shù)據(jù)的傳輸速度快、體積小外，還有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可重復(fù)性強(qiáng)、穿透性優(yōu)良、存儲(chǔ)容量大、安全性佳，使用壽命長等特點(diǎn)。RFID的未來發(fā)展也呈現(xiàn)多元化的爆發(fā)式增長，未來應(yīng)用前景不可估量。

2 社區(qū)管理系統(tǒng)模塊分析

目前，社區(qū)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)追求便利性和效益，RFID技術(shù)在節(jié)省人力、減少損耗、縮短作業(yè)時(shí)間、簡化工作流程、提高作業(yè)效率、提供實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境優(yōu)勢突出[5]。已有的各種社區(qū)管理系統(tǒng)都不算完美，存在這樣或者那樣的問題，特別是在管理數(shù)據(jù)不一致或數(shù)據(jù)重復(fù)性等方面的問題較多，進(jìn)而使得整個(gè)系統(tǒng)在服務(wù)過程中出現(xiàn)了“只是一種擺設(shè)”的情況[6]。本論文主要針對社區(qū)管理服務(wù)構(gòu)建一套便于社區(qū)管理人員掌握業(yè)主社區(qū)活動(dòng)情況，進(jìn)而提高服務(wù)質(zhì)量的新型社區(qū)系統(tǒng)，以下就各功能模塊加以說明。

2.1 業(yè)主進(jìn)出管理系統(tǒng)

業(yè)主是社區(qū)管理的核心，準(zhǔn)確及時(shí)的掌握業(yè)主在社區(qū)公共范圍內(nèi)的情況是“業(yè)主進(jìn)出管理系統(tǒng)”的重中之重[7]。在這個(gè)子系統(tǒng)中，RFID標(biāo)簽會(huì)事先發(fā)給業(yè)主，當(dāng)社區(qū)各個(gè)出入口的管理讀寫器感應(yīng)業(yè)主進(jìn)出社區(qū)大門時(shí)，信息被發(fā)送到業(yè)主安全系統(tǒng)，安全系統(tǒng)將業(yè)主進(jìn)出社區(qū)大門的信息發(fā)送到信息存儲(chǔ)服務(wù)器，利用查詢系統(tǒng)可以查詢業(yè)主進(jìn)出社區(qū)大門情況，場景如圖1所示，系統(tǒng)運(yùn)行流程如下：

（1）業(yè)主持有合法標(biāo)簽從入口進(jìn)入社區(qū)后，社區(qū)管理讀寫器感應(yīng)到業(yè)主所持有的RFID標(biāo)簽；

（2）管理系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定判斷業(yè)主出入狀態(tài)；

（3）如果業(yè)主在設(shè)定時(shí)間過后尚未離開或者進(jìn)入社區(qū)，則產(chǎn)生“特別標(biāo)注”事件，并將業(yè)主狀態(tài)標(biāo)示成“異?！?；

（4）物業(yè)管理人員在社區(qū)進(jìn)一步確認(rèn)“異?！睒I(yè)主是否有情況。如果業(yè)主狀態(tài)正常，則操作網(wǎng)頁接口，將業(yè)主“異?！睜顟B(tài)更改為“正常”；如果業(yè)主異常，則操作網(wǎng)頁接口確認(rèn)此“異?！笔录?，系統(tǒng)發(fā)出信息核實(shí)信息存儲(chǔ)服務(wù)器。

圖1 業(yè)主管理服務(wù)模式圖Fig.1 Owner management service model

2.2 社區(qū)訪客管理服務(wù)

社區(qū)訪客是較難管理的群體，每每總會(huì)有些物業(yè)與訪客沖突的事件發(fā)生，這種情況多是由于管理制度的不合理、不準(zhǔn)確、人性化設(shè)計(jì)不足造成。另外，對于混入小區(qū)的違法犯罪分子也要有快速準(zhǔn)確的監(jiān)控手段。系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考了大量社區(qū)管理經(jīng)驗(yàn)，把訪客的身份認(rèn)定和軌跡追蹤作為“社區(qū)訪客管理服務(wù)”子模塊的設(shè)計(jì)核心[8]。

訪客進(jìn)入社區(qū)時(shí)，需向保安登記并且持有“訪客標(biāo)簽”，訪客標(biāo)簽會(huì)以某種時(shí)間間隔回傳信息，通過架設(shè)在社區(qū)中的讀寫器掌握訪客狀態(tài)，如訪客進(jìn)入社區(qū)，訪客進(jìn)入樓宇號，單元號，這些信息會(huì)與訪客進(jìn)門時(shí)的信息對比，一旦訪客進(jìn)入未經(jīng)允許的區(qū)域，系統(tǒng)將立即向保安報(bào)警[9]，運(yùn)行流程如下：

（1）訪客在社區(qū)大門保安室辦理登記，保安換發(fā)訪客感應(yīng)標(biāo)簽。

（2）系統(tǒng)開始追蹤訪客。

（3）拜訪結(jié)束，訪客在社區(qū)大門保安室繳回標(biāo)簽，系統(tǒng)停止追蹤。

圖2 社區(qū)訪客管理服務(wù)模式圖Fig.2 Community visitor management service model

2.3 業(yè)主安全管理服務(wù)系統(tǒng)

業(yè)主安全管理服務(wù)系統(tǒng)主要的服務(wù)對象是老人、兒童、殘障人士、特殊病患等相對“弱勢”的群體，對于這個(gè)群體的實(shí)時(shí)監(jiān)控可較大程度避免危險(xiǎn)的發(fā)生，甚至可以挽救生命。目前，系統(tǒng)主要是通過在危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置讀寫器，一旦有服務(wù)對象進(jìn)入到這些區(qū)域，物業(yè)會(huì)派專人查看服務(wù)對象狀態(tài)[10]。比如：小孩接近配電房，樓頂，社區(qū)角落等危險(xiǎn)區(qū)域。

當(dāng)系統(tǒng)感測到業(yè)主進(jìn)入預(yù)設(shè)的危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，感應(yīng)器發(fā)送信息到業(yè)主安全系統(tǒng)，安全系統(tǒng)立即通知保安及社區(qū)管理人員。運(yùn)行流程如下：

（1）業(yè)主持有感應(yīng)標(biāo)簽活動(dòng)。

（2）在危險(xiǎn)區(qū)域安裝數(shù)字監(jiān)控設(shè)備，當(dāng)系統(tǒng)感應(yīng)學(xué)業(yè)主進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域并停留一定時(shí)間間隔，即觸發(fā)社區(qū)廣播提醒業(yè)主遠(yuǎn)離該區(qū)域，同時(shí)系統(tǒng)利用監(jiān)控畫面，或者親自查看業(yè)主進(jìn)入安全區(qū)。

（3）如果保安判定服務(wù)對象沒有發(fā)生危險(xiǎn)情況，則將危險(xiǎn)狀態(tài)設(shè)定為“正常”，如果業(yè)主已經(jīng)造成傷害，則可發(fā)出信息通知物業(yè)管理人員處理。

圖3 業(yè)主安全管理服務(wù)模式圖Fig.3 Owner safety management service mode

2.4 業(yè)主異常管理服務(wù)系統(tǒng)

“業(yè)主異常管理服務(wù)系統(tǒng)”利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，射頻識(shí)別等技術(shù)手段，有效整合社會(huì)資源，信息資源借助平臺(tái)和各類終端按照養(yǎng)老服務(wù)規(guī)范向業(yè)主提供安全看護(hù)“提醒”服務(wù)[11]。業(yè)主異常管理服務(wù)系統(tǒng)以“智慧監(jiān)護(hù)標(biāo)簽”為核心，通過系統(tǒng)提醒平臺(tái)在管理者，護(hù)理員以及家屬之間實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的服務(wù)對象身體狀況提醒。智慧監(jiān)護(hù)標(biāo)簽將定時(shí)回報(bào)狀態(tài)，如果系統(tǒng)判斷感應(yīng)器回傳信息為異常時(shí)，立即發(fā)出警報(bào)通知醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行處理。運(yùn)行流程如下所述：

（1）RFID讀寫器安裝在服務(wù)對象家中，醫(yī)護(hù)人員將智慧監(jiān)護(hù)標(biāo)簽佩戴到業(yè)主手腕。

（2）智慧監(jiān)護(hù)標(biāo)簽會(huì)定期采集服務(wù)對象數(shù)據(jù)，一方面將數(shù)據(jù)紀(jì)錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，另一方面通過預(yù)設(shè)的健康指標(biāo)判斷服務(wù)對象的狀態(tài)。

（3）系統(tǒng)根據(jù)允許最高值與最低值判斷，并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。

（4）如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，警示醫(yī)護(hù)人員。

（5）醫(yī)護(hù)人員判斷異常事件，進(jìn)而采取相應(yīng)措施。

圖4 業(yè)主異常管理服務(wù)系統(tǒng)模式圖Fig.4 Owner exception management service system model

3 系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)常駐程序

本系統(tǒng)需要不間斷收集監(jiān)聽這各讀寫器所傳輸?shù)男畔?，因此采?Microsoft Visual Studio2017平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，程序從 MySQL 數(shù)據(jù)表中查詢目前所有讀寫器所設(shè)定的IP地址及傳輸端口[12]。服務(wù)器控制程序接收到標(biāo)簽持有者的卡號時(shí)，會(huì)詢問數(shù)據(jù)庫，比對使用者資料，確定持卡者是否擁有權(quán)限進(jìn)行下一步操作，如果有權(quán)限，服務(wù)器會(huì)發(fā)出相應(yīng)指令。同時(shí)也會(huì)在數(shù)據(jù)庫中記錄持卡者的相關(guān)信息，以備日后查閱及產(chǎn)生報(bào)表用。

3.2 后端控制程序

此平臺(tái)系架構(gòu)在 WAMP（Windows+Apache+Mysql+Python）的基礎(chǔ)上，構(gòu)建后端控制程序。功能模塊包括有：開卡、連線控制、報(bào)表、控制點(diǎn)管理、權(quán)限管理

當(dāng)系統(tǒng)管理者想要查閱或統(tǒng)計(jì)某些相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用后端控制程序的報(bào)表產(chǎn)生功能。此功能會(huì)搜索數(shù)據(jù)庫，并以DOC文件格式呈現(xiàn)，其流程如圖5所示。

3.3 數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)使用 MySQL 數(shù)據(jù)庫7.1 版本，使用四個(gè)數(shù)據(jù)表，包括

圖5 報(bào)表產(chǎn)生流程Fig.5 Report generation process

（1）用戶數(shù)據(jù)表：記錄用戶的基本數(shù)據(jù)、允許各門禁的使用權(quán)限。

（2）進(jìn)出記錄數(shù)據(jù)表：記錄用戶進(jìn)出各出入口及單元門的詳細(xì)記錄，可據(jù)以制作報(bào)表。

（3）閱讀器數(shù)據(jù)表：記錄各閱讀器的網(wǎng)絡(luò)地址及網(wǎng)絡(luò)端口。

（4）標(biāo)簽使用記錄數(shù)據(jù)表：記錄用戶申請、使用、注銷、銷毀標(biāo)簽的時(shí)間，以判定是否為有效標(biāo)簽。

（5）危險(xiǎn)區(qū)域情況數(shù)據(jù)表：記錄用戶對于危險(xiǎn)區(qū)域的接近數(shù)據(jù)。

（6）業(yè)主“異常”狀態(tài)數(shù)據(jù)表：記錄申請服務(wù)業(yè)主的各項(xiàng)情況。

系統(tǒng)從 MySQL數(shù)據(jù)庫中查詢個(gè)監(jiān)控點(diǎn)所設(shè)置的IP地址及傳輸端口，建立與控制器之間的聯(lián)絡(luò)。傳輸?shù)腎D號或錯(cuò)誤信息都會(huì)被及時(shí)顯示和記錄。服務(wù)器控制程序接收到遠(yuǎn)程傳輸?shù)臉?biāo)簽持有者信息時(shí)，會(huì)查詢數(shù)據(jù)庫，對比持有標(biāo)簽用戶的信息，確定標(biāo)簽持有者是否產(chǎn)生某種事件，同時(shí)也會(huì)在數(shù)據(jù)庫記錄標(biāo)簽持有者狀態(tài)等信息[13]。

社區(qū)服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)如圖6所示，硬設(shè)備包括系統(tǒng)服務(wù)器、RFID讀寫器、RFID標(biāo)簽及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。系統(tǒng)通過各個(gè)讀寫器接收的 RFID標(biāo)簽信息，進(jìn)而解釋成對應(yīng)的事件，根據(jù)設(shè)定的策略進(jìn)行事件處理、狀態(tài)通知與異常狀態(tài)提示，將 RFID事件通知相關(guān)人員。。原始的RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行解釋之后，可被寫入到相關(guān)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)服務(wù)器負(fù)責(zé)控制和調(diào)配讀寫器運(yùn)行狀態(tài)，并可以設(shè)置、管理 RFID讀寫器參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備顯示 RFID相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并設(shè)定管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。系統(tǒng)登錄控制是根據(jù)使用者的等級對信息有不同的存取權(quán)限，最后可將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以報(bào)表形式呈現(xiàn)，供決策分析。

圖6 社區(qū)管理系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.6 Community management system architecture

4 結(jié)論

萬物互聯(lián)，盛放美好。物聯(lián)網(wǎng)在我國已經(jīng)走過了十個(gè)年，的重要性已經(jīng)不言而喻！而射頻識(shí)別技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)信息獲取的重要途徑已經(jīng)越來越受到重視，其應(yīng)用也越來越普及。本研究提出了基于RFID的社區(qū)管理應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，重點(diǎn)研究了業(yè)主進(jìn)出管理，社區(qū)訪客管理服務(wù)，業(yè)主安全管理服務(wù)，業(yè)主異常管理服務(wù)四個(gè)方面。系統(tǒng)整合了 RFID類型的信息，通過信息服務(wù)器可以及時(shí)的掌握業(yè)主在社區(qū)的活動(dòng)情況，這樣既可以幫助孩子遠(yuǎn)離危險(xiǎn)，還可以使特殊人群得到及時(shí)準(zhǔn)確的關(guān)照，同時(shí)還保護(hù)業(yè)主隱私及安全。