吳曉蕾　趙航濤

摘要：為了提高學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理水平，采用軟件工程的方法，運(yùn)用RUM900+超高頻RFID閱讀模塊，使用C#完成了實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)的開發(fā)，在學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備倉庫進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)能夠完成設(shè)備的自主借用和歸還管理，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

關(guān)鍵詞：RFID；C#；實(shí)驗(yàn)設(shè)備；管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）08-1980-04

Radio Frequency Identification（簡(jiǎn)稱為RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。隨著超高頻RFID技術(shù)的不斷發(fā)展，它將在物流[1]、超市[2]、養(yǎng)殖[3]、煙草[4]等的領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)的社會(huì)效益。學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量多，品種雜，使用頻繁，目前采用了條碼技術(shù)，但是由于條形碼在使用中容易破損，影響儀器設(shè)備的正常管理。運(yùn)用RUM900+超高頻RFID閱讀模塊，設(shè)計(jì)并用C#實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自主借用和歸還實(shí)驗(yàn)設(shè)備，降低了實(shí)驗(yàn)管理人工作量，提高了管理水平。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

為了有效解決目前實(shí)驗(yàn)儀器管理中存在的問題，系統(tǒng)采用了超高頻RFID技術(shù)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)遠(yuǎn)距離識(shí)別。在每臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備貼上超高頻電子標(biāo)簽，在每位教師的胸牌（工作證）上貼超高頻電子標(biāo)簽。在倉庫的入口處安裝2臺(tái)固定式超高頻RFID閱讀器和對(duì)應(yīng)的天線，每個(gè)閱讀器通過串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備接入校園，設(shè)備管理機(jī)通過校園網(wǎng)對(duì)各個(gè)閱讀器進(jìn)行控制，獲取閱讀器讀到的數(shù)據(jù)。

每個(gè)倉庫門口的兩臺(tái)固定式閱讀器的天線采取錯(cuò)位式安裝，當(dāng)工作人員帶著儀器設(shè)備進(jìn)出倉庫時(shí)，二個(gè)閱讀器先后識(shí)別到人員和儀器設(shè)備，同時(shí)記錄識(shí)別的時(shí)間。當(dāng)人員和設(shè)備由倉庫外進(jìn)入倉庫時(shí)，閱讀器1先識(shí)別到人員和設(shè)備，閱讀器2后識(shí)別到人員和設(shè)備；當(dāng)人員和設(shè)備離開倉庫，閱讀器2先識(shí)別到人員和設(shè)備，閱讀器1后識(shí)別到人員和設(shè)備。系統(tǒng)程序可以根據(jù)兩臺(tái)閱讀器讀到同一個(gè)標(biāo)簽的時(shí)間順序，確認(rèn)設(shè)備是進(jìn)入倉庫還是離開倉庫，如果是進(jìn)入倉庫則屬于歸還或入庫，如果是離開倉庫則是借用或者報(bào)廢，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的自動(dòng)借還。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件主要包括局域網(wǎng)交換機(jī)、無線路由器、PC機(jī)、電子標(biāo)簽、閱讀器和手持式閱讀器。對(duì)本系統(tǒng)來講最重要的是電子標(biāo)簽和閱讀器。電子標(biāo)簽是RFID應(yīng)用的核心，是選擇閱讀器的主要依據(jù)，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，最后選擇支持ISO1800-6C標(biāo)準(zhǔn)和Gen2的PMU可粘貼電子標(biāo)簽，其天線面積比較大，識(shí)別距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。依據(jù)選擇的電子標(biāo)簽，結(jié)合項(xiàng)目成本，系統(tǒng)選擇了支持多標(biāo)簽防沖識(shí)別能力的RUM900+閱讀器，選配了4個(gè)6dbi的圓極化天線，用于倉庫進(jìn)出口閱讀器的天線，另外選配了1個(gè)2dbi的線極化天線用于貼標(biāo)閱讀器的天線。由于RUM900+不支持以太網(wǎng)，為了能夠讓閱讀器和局域網(wǎng)相聯(lián)，系統(tǒng)添加了5個(gè)串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)接設(shè)備，其它如交換機(jī)、無線路由和PC機(jī)均采用現(xiàn)有的設(shè)備。

1.4 系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的核心算法是RFID的自動(dòng)識(shí)別，它是設(shè)計(jì)入庫模塊、自動(dòng)借還模塊的核心算法。在設(shè)計(jì)算法前對(duì)超高RFID模塊的工作原理進(jìn)行了仔細(xì)的分析。首先理解超高頻RFDI模塊的工作過程。閱讀器工作前先要建立連接，然后啟動(dòng)閱讀工作，接著讀取閱讀器讀到的數(shù)據(jù)（電子標(biāo)簽號(hào)或用戶數(shù)據(jù)）。閱讀器結(jié)束識(shí)別工作時(shí)先要停止閱讀器工作，然后斷開與閱讀器的連接。第二是要使用線程技術(shù)解決外設(shè)速度慢的問題。由于RUM900+模塊是一個(gè)外設(shè)，讀取電子標(biāo)簽是一個(gè)比較慢的過程，屬于異步工作模式中，通過使用線程有效解決異步問題。第三由于在線程中不能直接改變窗體界面，不能進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫操作，因此要通過計(jì)時(shí)器組件，周期性的對(duì)讀取的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫操作。第四通過設(shè)置全局緩沖數(shù)組實(shí)現(xiàn)線程和計(jì)時(shí)器的數(shù)據(jù)交換。計(jì)時(shí)器周期性從緩沖數(shù)組中讀取數(shù)據(jù)并完成相應(yīng)的處理，同時(shí)在緩沖數(shù)組中刪除已被讀取的數(shù)據(jù)。第五使用RUM900+閱讀器模塊提供的API函數(shù)，降低算法的復(fù)雜度。具體的識(shí)別算法如圖3，計(jì)時(shí)器事件算法如圖4。系統(tǒng)其它模塊，如用戶管理、設(shè)備注冊(cè)、入庫、查詢等模塊與一般的應(yīng)用軟件差不多，在此不作詳細(xì)介紹。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)在學(xué)院實(shí)驗(yàn)室設(shè)備倉庫進(jìn)行了試運(yùn)行，在無人值守的情況下完成了設(shè)備的自動(dòng)借還等功能，有效解決了以前使用條形碼存在的問題，加快了設(shè)備的入庫和借還的速度，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理水平，得到實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理人員的好評(píng)。

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