RFID 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核電檔案實體管理中的應(yīng)用

雷 宇 劉帝勇 黃冬梅/三門核電有限公司

隨著核電企業(yè)從工程建設(shè)期轉(zhuǎn)入生產(chǎn)運營期，核電企業(yè)的檔案量呈幾何級增長[1]。核電企業(yè)通常開發(fā)了功能強大的文檔管理系統(tǒng)對檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)著錄、分發(fā)、存儲、檢索、統(tǒng)計等。但核電企業(yè)檔案排架管理、定位調(diào)卷、出入庫登記、庫存檔案盤點等實體管理工作還基本依賴手工操作，不僅要耗費大量時間成本、人力成本，工作效率和效果也并不理想，存在人工取號煩瑣低效、實體檔案存放位置易混淆、個別檔案出庫登記信息記錄不詳、檔案查詢調(diào)閱時間較長等問題。

以RFID（無線射頻技術(shù)）為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因具有快速、實時、準(zhǔn)確的特點，在物流倉儲管理、圖書館藏管理、供應(yīng)鏈管理、核應(yīng)急等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為21世紀(jì)的一項重要技術(shù)[2]。RFID英文全稱為Radio Frequency Identification，是一種非接觸式自動識別技術(shù)，集編碼、載體、識別與通信等多種技術(shù)于一體。RFID利用無線電波對標(biāo)記媒體進(jìn)行讀寫和識別，在檔案管理實踐中，當(dāng)識別到標(biāo)簽標(biāo)識的對象信息，即將信息傳遞至文檔管理系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與標(biāo)簽數(shù)據(jù)的雙向交換，從而實現(xiàn)與文檔管理系統(tǒng)協(xié)同工作。RFID技術(shù)搭建了“數(shù)據(jù)管理信息化”和“實體管理信息化”之間的橋梁，是實現(xiàn)檔案實體物聯(lián)網(wǎng)化的主要方式[3]。

針對目前檔案管理工作中存在的不足，某核電企業(yè)嘗試將RFID技術(shù)運用于檔案實體管理，改變檔案實體“勞動密集型”管理的狀態(tài)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升管理效率和準(zhǔn)確率，推動檔案管理信息化、自動化、智能化水平。

1 基于RFID的檔案實體管理系統(tǒng)

1.1 RFID產(chǎn)品比較及選型

根據(jù)RFID產(chǎn)品的工作頻率不同，主要分為高頻技術(shù)和超高頻技術(shù)兩大類。高頻優(yōu)勢在于非金屬穿透能力強、技術(shù)比較成熟，缺點是標(biāo)簽尺寸較大、隱蔽性不好、讀寫距離短；而超高頻優(yōu)勢是標(biāo)簽尺寸小、抗干擾能力強、能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離讀寫。隨著制造成本的降低和高頻技術(shù)的進(jìn)一步完善，超高頻系統(tǒng)的應(yīng)用將會更加廣泛。

此外，依據(jù)標(biāo)簽供電方式主要分為無源RFID和有源RFID。有源RFID通過外接電源供電，主動向射頻識別器發(fā)送信號，擁有較長傳輸距離和較高傳輸速度，其體積也相對較大，主要應(yīng)用于需要高性能、遠(yuǎn)距離、大范圍識別的場景；無源RFID出現(xiàn)時間最早、運用最成熟，電子標(biāo)簽通過接受射頻識別閱讀器傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘枺约巴ㄟ^電磁感應(yīng)線圈獲取能量實現(xiàn)對標(biāo)簽本身短暫供電，完成數(shù)據(jù)交互。因省去了供電系統(tǒng)，無源RFID體積小巧、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、使用壽命長，主要應(yīng)用于近距離接觸式識別的場景。

而超高頻無源RFID產(chǎn)品標(biāo)簽體積小巧，便于粘貼在檔案內(nèi)側(cè)，隱蔽性好、不易磨損，還能在精確定位的同時，實現(xiàn)較遠(yuǎn)距離信息的高速采集與傳遞。

1.2 基于RFID的檔案實體管理總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體構(gòu)架分為服務(wù)器層、中間服務(wù)層和設(shè)備層。服務(wù)器層包括RFID數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)服務(wù)器和文檔管理系統(tǒng)服務(wù)器，RFID數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)服務(wù)器是智能檔案實體管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲中心；文檔管理系統(tǒng)集成了電子標(biāo)簽加工、庫位管理、出入庫管理、檔案盤點、借閱管理、安全監(jiān)控等檔案實體管理功能模塊，實現(xiàn)了庫存檔案實體的智能化管理。

中間服務(wù)層用于RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與文檔管理系統(tǒng)的無縫對接，實現(xiàn)電子標(biāo)簽中檔案信息的自動提取、檔案狀態(tài)的無縫對接；RFID數(shù)據(jù)同步服務(wù)用于智能盤點車上架、盤點等過程數(shù)據(jù)的自動上傳與下載服務(wù)。

設(shè)備層為RFID終端設(shè)備，設(shè)備層通過TCP/IP接口接入公司內(nèi)網(wǎng)，與服務(wù)器層和中間服務(wù)層通訊。RFID 終端設(shè)備由電子標(biāo)簽、館員工作站（射頻讀寫器）、智能盤點車（手持式閱讀器）、安全門禁組成。

1.3 基于RFID的檔案實體管理系統(tǒng)主要功能

一是實現(xiàn)對檔案的精確定位。電子標(biāo)簽分為檔案標(biāo)簽和排架標(biāo)簽兩種，讀取距離≥130cm。電子標(biāo)簽在館員工作站進(jìn)行加工，通過館員工作站將文檔管理系統(tǒng)中的檔案內(nèi)容信息（標(biāo)題、編碼、版本等信息）寫入檔案標(biāo)簽，將排架信息寫入排架標(biāo)簽。因館員工作站與文檔管理系統(tǒng)建立了接口，錄入檔案號可檢索該盒檔案相關(guān)信息，檔案詳細(xì)信息將顯示在館員工作站。標(biāo)簽加工人員核對無誤并確認(rèn)，該盒檔案信息即寫入電子標(biāo)簽和RFID數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)檔案實體與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的唯一關(guān)聯(lián)。通過館員工作站將印制的排架信息寫入排架標(biāo)簽，完成之后排架標(biāo)簽粘貼在密集架上，庫房管理員通過手持掃描儀掃描檔案標(biāo)簽和排架標(biāo)簽，建立兩者關(guān)聯(lián)，此時排架信息可回寫至文檔管理系統(tǒng)。如檔案位置變動，排架信息在文檔管理系統(tǒng)中實時更新。通過RFID閱讀器采集RFID電子標(biāo)簽的EPC值、讀取時間戳t以及t時刻對應(yīng)的信號相位θ、RSSI值等參數(shù)，利用RSSI值隨時間變化規(guī)律、相位雙曲線擬合、采樣數(shù)據(jù)訓(xùn)練分類等模型，可得到每份實體檔案的所在排架、左右排序甚至擺放姿態(tài)，實現(xiàn)檔案實體的精確定位[4]。

二是實現(xiàn)檔案庫位管理。檔案信息著錄系統(tǒng)后，文檔管理系統(tǒng)庫位管理模塊通過讀取排架標(biāo)簽信息，按照預(yù)先設(shè)定的分類，通過檔案盒厚度信息，自動將新入庫檔案進(jìn)行排架號分配，在同一分類下，優(yōu)先填充空余排架。上架后，系統(tǒng)將自動比對是否與預(yù)設(shè)排架一致，如一致，排架號信息回寫至文檔管理系統(tǒng)，如不一致，則預(yù)警提示。RFID庫位管理無需過多的人工干預(yù)，庫房資源可以得到有效利用，檔案實體排架號和系統(tǒng)排架號精確對應(yīng)，因預(yù)留導(dǎo)致的排架問題也基本得到了有效解決。

三是實現(xiàn)檔案出入庫管理。應(yīng)用RFID技術(shù)，將安全門禁布置在文檔庫房主庫區(qū)入口處，快速檢測識別經(jīng)過通道的電子標(biāo)簽，實時顯示非法出入檔案詳細(xì)信息，對非法標(biāo)簽進(jìn)行聲光報警，報警信息通過接口與文檔管理系統(tǒng)對接，可直接在電腦終端進(jìn)行提示預(yù)警。

四是實現(xiàn)借閱管理。用戶如需借閱檔案，首先要在文檔管理系統(tǒng)發(fā)起借閱申請，審批通過后可獲得所需檔案。這時系統(tǒng)將根據(jù)庫房實際布局生成三維導(dǎo)航圖，給出從檢索位置到檔案存放位置的最優(yōu)行走路徑。庫房管理員根據(jù)三維導(dǎo)航圖前往庫房調(diào)取檔案，查詢指令同步發(fā)送至密集架接收信號終端，被調(diào)取檔案所在密集架將有聲光指示，幫助庫房管理員快速找到檔案所在位置，提升調(diào)檔速度。當(dāng)檔案從原排架位置調(diào)離后，庫房管理員掃描檔案標(biāo)簽和排架標(biāo)簽，文檔管理系統(tǒng)庫存份數(shù)相應(yīng)減少。檔案歸還時，文檔管理系統(tǒng)排架號更新為當(dāng)前排架號，庫存份數(shù)相應(yīng)增加。

五是實現(xiàn)檔案智能盤點。檔案盤點主要是核對密集架上的檔案與系統(tǒng)中記錄的排架信息是否一致。盤點時，利用配置手持式閱讀器、靜音萬向輪、觸摸式顯示屏、檔案存放裝置等的智能盤點車，在檔案庫房內(nèi)移動[5]。文檔管理系統(tǒng)中檔案信息清單（包括檔案號、標(biāo)題、排架號）同步到智能盤點車。利用盤點車手持設(shè)備掃描密集架上的檔案，將掃描的實際排架號與系統(tǒng)中檔案排架號進(jìn)行比對，若兩者一致，則從盤點車顯示的清單中移除該條檔案信息；若兩者不一致，則將該條檔案信息顯示在清單頂部。掃描完成后，若檔案都正確在架，該清單顯示為空；若有未在架或錯架檔案，相關(guān)檔案的信息將繼續(xù)留在清單中，待檔案管理員處理。

六是對珍貴檔案、重要檔案安全監(jiān)控。珍貴檔案、重要檔案均在射頻閱讀器掃描范圍內(nèi)，對其狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)檔案異常調(diào)取或移位等情況，射頻閱讀器會讀取檔案位置變動信息并傳回文檔管理系統(tǒng)借閱管理模塊進(jìn)行比對，如確認(rèn)異常移位則在系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)警提示。

2 基于RFID的檔案實體管理系統(tǒng)的應(yīng)用成效

第一，檔案定位更加準(zhǔn)確，加強了檔案管理的規(guī)范性。目前所使用的RFID標(biāo)簽讀取極限間距為0.2cm，檔案盒脊背最小寬度為1cm，粘貼在每個檔案盒上的標(biāo)簽均能精確識別。過去檔案如發(fā)生位置變動，人工更新排架號，如更新不及時則將導(dǎo)致庫存檔案無法查找?；赗FID技術(shù)的檔案實體管理系統(tǒng)無需人工干預(yù)，文檔管理系統(tǒng)排架號可自動更新，加強了檔案管理的規(guī)范性。

第二，簡化了人工操作，提高了管理效率。利用RFID技術(shù)，只需要1名檔案管理員，就能精確、輕松地完成大量檔案上架、出入庫及盤點工作。檔案管理員從以往重復(fù)煩瑣的工作中解放出來，可以將更多的時間和精力投入到為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的檔案服務(wù)。

第三，提高了調(diào)檔速度，提升了用戶體驗。通過RFID借閱管理模塊生成三維導(dǎo)航圖，并獲得檔案所在密集架存放提示，大幅提升了調(diào)檔速度，降低了用戶等待時間，用戶滿意度得以提升。后續(xù)還將在員工卡設(shè)置電子標(biāo)簽，使用戶個人信息和利用檔案的信息建立有效關(guān)聯(lián)，能夠分析用戶利用檔案偏好，為用戶提供更加精準(zhǔn)的定制服務(wù)。

第四，對檔案進(jìn)行主動監(jiān)控，進(jìn)一步提升了檔案的安全性。利用RFID技術(shù)，通過安全門禁對普通檔案出庫信息進(jìn)行主動跟蹤，實時監(jiān)控珍貴檔案、重要檔案的存儲位置變化情況，確保每卷檔案處于受控狀態(tài)，進(jìn)一步保障了檔案實體安全。