孟慶瑞，余　強(qiáng)

(1.西藏飛躍智能科技有限公司，西藏 拉薩 850000;2西華大學(xué) 計算機(jī)與軟件工程學(xué)院，四川 成都 610039)

基于物聯(lián)網(wǎng)的館藏系統(tǒng)實現(xiàn)

孟慶瑞1，余強(qiáng)2

(1.西藏飛躍智能科技有限公司，西藏 拉薩 850000;2西華大學(xué) 計算機(jī)與軟件工程學(xué)院，四川 成都 610039)

摘要：傳統(tǒng)的館藏系統(tǒng)需要人工登記倉庫的物品信息，不僅工作量非常大，而且容易造成人為的記錄輸入錯誤。為提高工作效率，減少人工失誤，筆者利用RFID技術(shù)，設(shè)計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的館藏系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在每個藏品上貼上標(biāo)簽，并利用RFID閱讀器對藏品進(jìn)行定位和檢測。應(yīng)用實踐表明，基于物聯(lián)網(wǎng)的館藏系統(tǒng)能對藏品進(jìn)行安全檢測，有效確保藏品的安全。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；RFID技術(shù)；館藏系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)后的另一新興技術(shù)，它通過射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)與全球定位系統(tǒng)，遵照一定的協(xié)議實現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互，從而實現(xiàn)智能化識別、定位等功能。自1999年物聯(lián)網(wǎng)概念被提出以來，該技術(shù)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)從一個前沿概念轉(zhuǎn)化為一項可實施的技術(shù)。孫其博等詳細(xì)地分析了物聯(lián)網(wǎng)的基本特征，并對比分析了物聯(lián)網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)等概念的關(guān)系[1]。錢志鴻在研究中詳細(xì)闡述了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用、發(fā)展趨勢等問題[2]。于增光基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計了數(shù)據(jù)交換平臺[3]。蔣偉將RFID技術(shù)與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，詳細(xì)介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)新的應(yīng)用背景[4]。尹育新等認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)對人類的進(jìn)步有著十分重大的影響[5]。李軼研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的無線接入安全機(jī)制，并描述了相關(guān)應(yīng)用背景[6]。白海霞等對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在旅游物流行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究[7]。楊治彪等基于現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并以農(nóng)產(chǎn)品快速檢測、土壤重金屬自動監(jiān)測等應(yīng)用為切入點(diǎn)，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管技術(shù)進(jìn)行了探索[8]。盧曉慧研究并設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居總體框架，詳細(xì)介紹了其硬件、軟件的具體實現(xiàn)方法[9]。文獻(xiàn)[10]介紹了物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)，并探討了物聯(lián)網(wǎng)的三層模型結(jié)構(gòu)。楊清等以機(jī)械產(chǎn)品裝配系統(tǒng)為基本對象，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的多元數(shù)據(jù)感知模型[11]。宋承繼、劉志龍分別在研究中論述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能校園中的應(yīng)用[12-13]。

本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計了一個館藏文物管理信息系統(tǒng)，主要包括物品的信息錄入、出庫、入庫、物品盤查等功能。相比于傳統(tǒng)的館藏系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)的館藏系統(tǒng)不需要人工進(jìn)行設(shè)備的清查、登記，能實現(xiàn)文物與人之間的信息交互，實現(xiàn)智能化的信息管理。因此，將物聯(lián)網(wǎng)的感知技術(shù)應(yīng)用到館藏系統(tǒng)具有非常好的應(yīng)用前景。

1物聯(lián)網(wǎng)概念及其相關(guān)技術(shù)

1.1物聯(lián)網(wǎng)概念

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)是一個非常熱門的技術(shù)。所謂互聯(lián)網(wǎng)就是把日常生活中使用的電器、家具等物品按照一定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)物與物、人與物之間的信息交互。物聯(lián)網(wǎng)的概念分兩層含義：1)物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；2)物聯(lián)網(wǎng)的終端延伸到任何物品，能實現(xiàn)物與物之間的通信。通常，物聯(lián)網(wǎng)分為三層：感知層、傳輸層和應(yīng)用層。感知層通常由傳感器、RFID讀卡器和攝像頭等設(shè)備構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)底層數(shù)據(jù)的采集功能。傳輸層主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)接入與數(shù)據(jù)的傳輸功能，將在感知層采集到的數(shù)據(jù)接入到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中并在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。3)應(yīng)用層主要實現(xiàn)人機(jī)交互功能，負(fù)責(zé)將從傳輸層接收的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為人機(jī)交互界面。

1.2RFID技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過RFID、傳感器、M2M等方式實現(xiàn)，其中RFID是當(dāng)前最主流的構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的方式，因此本文利用RFID技術(shù)實現(xiàn)館藏系統(tǒng)。RFID是一種非接觸式的識別卡，它通過無線網(wǎng)絡(luò)對目標(biāo)進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)讀寫，不需要進(jìn)行實際的物理接觸。射頻識別技術(shù)主要由閱讀器與應(yīng)答器兩部分組成，閱讀器與應(yīng)答器之間通過無線方式進(jìn)行通信，閱讀器從應(yīng)答器獲取數(shù)據(jù)并通過通信接口把數(shù)據(jù)傳送出去。一個典型的RFID系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、讀卡器、天線和中間件等部分組成。

1.2.1標(biāo)簽

RFID標(biāo)簽用來存儲代表物品的電子數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)中每個RFID標(biāo)簽都有一個唯一的編碼。在館藏系統(tǒng)中，RFID標(biāo)簽用于存儲藏品的編號、名稱等基本信息，貼在藏品上的標(biāo)簽代表系統(tǒng)中的一個目標(biāo)對象，RFID讀卡器通過無線通信方式與RFID標(biāo)簽進(jìn)行信息交換與存取。

1.2.2讀卡器

讀卡器主要通過與RFID標(biāo)簽進(jìn)行信息交互，讀卡器為RFID標(biāo)簽提供工作的能量。讀卡器讀取RFID標(biāo)簽的信息后，把信息通過接口傳送出去。

1.2.3中間件

中間件處理從讀卡器獲取的數(shù)據(jù)，為上層的應(yīng)用提供統(tǒng)一的RFID讀卡器數(shù)據(jù)訪問接口，應(yīng)用層通過調(diào)用中間件提供的訪問接口可以實現(xiàn)RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存取，而不用關(guān)心數(shù)據(jù)獲取的具體細(xì)節(jié)，從而屏蔽了底層設(shè)備之間的差異，使系統(tǒng)設(shè)計更加靈活。

2需求分析

館藏系統(tǒng)用于博物館文物的管理，需要具有藏品數(shù)據(jù)的采集功能，能實現(xiàn)文物指標(biāo)的靈活管理，并根據(jù)藏品的尺寸大小靈活分配倉庫倉位，能夠?qū)⒉仄返男畔⒁詧蟊硇问綄?dǎo)出，能在地圖上展示藏品的位置坐標(biāo)和藏品信息，當(dāng)藏品位置發(fā)生變化時能夠及時產(chǎn)生報警信息。

2.1系統(tǒng)設(shè)計要求

(1)系統(tǒng)要求管理界面簡潔、美觀，操作簡便。

(2)為保證數(shù)據(jù)的安全性，需要系統(tǒng)能夠靈活為用戶分配不同的操作權(quán)限。

(3)由于藏品種類繁多，文物指標(biāo)也不盡相同，需要系統(tǒng)能靈活設(shè)置文物指標(biāo)。

(4)能按各種條件查詢并導(dǎo)出文物數(shù)據(jù)，以excel、條形圖等形式導(dǎo)出統(tǒng)計結(jié)果并打印。

(5)在GIS地圖上能夠以圖標(biāo)形式展示物品位置，當(dāng)點(diǎn)擊該該物品圖標(biāo)時能夠顯示相關(guān)聯(lián)的藏品信息。

(6)為了確保文物安全，當(dāng)文物位置發(fā)生變化時，系統(tǒng)會彈出報警信息，并發(fā)出警報。

2.2系統(tǒng)主要處理流程

(1)基礎(chǔ)信息錄入。當(dāng)有新的藏品進(jìn)入博物館時，首先由工作人員錄入藏品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，藏品的基礎(chǔ)信息由文物指標(biāo)控制，不同的類型的文物需要錄入的基礎(chǔ)信息也不盡相同，然后將錄入好的信息寫入到RFID卡中，并把RFID卡和館藏數(shù)據(jù)庫的記錄相關(guān)聯(lián)。

(2)藏品入庫。完成基礎(chǔ)信息錄入后，系統(tǒng)根據(jù)查詢博物館中的空閑倉位，為文物分配倉位。

(3)藏品出庫。當(dāng)有藏品需要到展廳展示或者需要借出時，對文物的出庫信息要進(jìn)行登記、審核，待審核通過后才能對藏品進(jìn)行出庫操作。當(dāng)出庫的藏品歸還后，再重新入庫。

3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

3.1文物館藏管理系統(tǒng)的功能

文物館藏管理系統(tǒng)主要用于文物館藏信息的管理，注意功能如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)能提供文物數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)檢查、備份與恢復(fù)、入庫和出庫、藏品展示、文物信息報送、動態(tài)指標(biāo)管理、統(tǒng)計報表、系統(tǒng)管理等功能，為實現(xiàn)文物館藏信息的統(tǒng)一規(guī)范管理提供了有力地支持。

3.1.1綜合管理

包括用戶角色管理、用戶權(quán)限管理和用戶信息管理。各部分的管理內(nèi)容如下：

(1)用戶角色信息：包括角色編號、角色名稱、角色描述等。

(2)角色權(quán)限信息：包括角色權(quán)限分配和修改，主要用于控制每個頁面的增、刪、查、改權(quán)限。

(3)用戶信息：包括用戶編碼、用戶名、用戶部門、密碼和用戶角色等。

3.1.2文物數(shù)據(jù)采集

需要采集的數(shù)據(jù)包括文物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和與文物綁定的RFID標(biāo)簽信息。其管理內(nèi)容如下：

(1)文物基礎(chǔ)信息：文物名稱、年代、圖片、出土錄像、聲音、類型和存放位置等。

(2)RFID標(biāo)簽信息：RFID編號、類型和文物關(guān)聯(lián)信息等。

3.1.3文物數(shù)據(jù)檢查

對采集的文物數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，其管理內(nèi)容包括文物名稱、檢查人員、檢查時間和檢查結(jié)果等信息。

3.1.4文物信息報送

對文物報送信息進(jìn)行管理，其管理內(nèi)容包括文物名稱、報送人員、報送時間和報送結(jié)果等信息。

3.1.5藏品展示功能

系統(tǒng)以多種形式對藏品進(jìn)行展示，主要包括：

(1)GIS電子地圖定位功能。選中藏品，右鍵選擇藏品展示菜單，則在電子地圖上顯示藏品定位信息，點(diǎn)擊電子地圖上的藏品圖標(biāo)，則可顯示該藏品基礎(chǔ)信息(包括藏品名稱、年代、圖片、出土錄像、聲音等)。由系統(tǒng)自動記錄藏品展示時間，當(dāng)藏品結(jié)束展示時，選擇結(jié)束展示按鈕，系統(tǒng)自動記錄藏品結(jié)束展示時間。

(2)藏品展示記錄功能。在藏品展示過程中，需要記錄的事項可以分類錄入，包括內(nèi)容、錄入時間和錄入人員等信息。

3.1.6出入庫管理功能

藏品的出入庫管理功能包括：

(1)入庫管理功能：包括文物名稱、入庫時間、入庫人員和入庫位置等信息的管理。

(2)出庫管理功能：包括文物名稱、電子地圖定位選擇、出庫時間和出庫人員等信息的管理。

3.1.7統(tǒng)計報表

本文設(shè)計的文物館藏系統(tǒng)能支持多種形式的統(tǒng)計報表功能，主要包括：

(1)統(tǒng)計功能：針對上述模塊，可以選擇文物名稱、年代、操作人員、時間等一個或者多個條件對文物基礎(chǔ)信息、藏品展示信息等進(jìn)行分類查詢和統(tǒng)計。

(2)報表功能：統(tǒng)計結(jié)果可以以表格、柱狀圖或者餅狀圖等多種形式直觀顯示，并能以jpg、xls、doc等格式保存。

3.1.8日志管理

系統(tǒng)能對所有的操作記錄到日志文件中進(jìn)行管理，主要功能包括：

(1)日志自動記錄功能：系統(tǒng)自動記錄用戶的所有操作信息，包括用戶名、時間、操作內(nèi)容等內(nèi)容。

(2)日志統(tǒng)計功能：有權(quán)限的系統(tǒng)管理員可以根據(jù)用戶名、時間等條件查看和統(tǒng)計操作日志。

3.1.9備份恢復(fù)

為提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)的備份與恢復(fù)功能，由系統(tǒng)根據(jù)用戶要求自動定期備份整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，擁有權(quán)限的管理員可以根據(jù)需要恢復(fù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

3.1.10指標(biāo)管理

系統(tǒng)支持指標(biāo)管理功能，系統(tǒng)能自動記錄藏品展示時間，并與用戶錄入的指標(biāo)進(jìn)行對比，將對比結(jié)果記錄到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。擁有權(quán)限的管理員還可以根據(jù)實際情況對指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整和管理。

3.1.11接口功能

系統(tǒng)能提供規(guī)范的接口與其他系統(tǒng)(如門票管理系統(tǒng)、臨展管理系統(tǒng)等)進(jìn)行集成。

3.2系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的配置

操作系統(tǒng)：Microsoft Windows 2007/XP;

數(shù)據(jù)庫：Sql Server 2008；

開發(fā)平臺：Microsoft Visual Studio 2010；

開發(fā)語言：C#；

安裝控件：包括devexpress 控件、MapXtreme地圖控件和MsChart控件。

3.3RFID網(wǎng)絡(luò)部署

博物館由多個場館構(gòu)成，在每個場館部署一個或多個RFID讀卡器，每個藏品使用一個RFID標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)識，RFID標(biāo)簽與讀卡器之間通過無線通信方式進(jìn)行信息交互，多個RFID閱讀器通過RS485總線與上位機(jī)相連，構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，定時讀取藏品的位置信息存入數(shù)據(jù)庫，為博物館文物的定位提供依據(jù)。

4總結(jié)

本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的館藏系統(tǒng)通過RFID構(gòu)建的局域網(wǎng)絡(luò)對博物館的藏品進(jìn)行定位，并與設(shè)計的管理信息系統(tǒng)通過中間件方式通信，能在地圖上實時顯示藏品在場館中的狀態(tài)，如果場館中的藏品位置出現(xiàn)異常，系統(tǒng)立即發(fā)出警報和警示信息，提示工作人員到現(xiàn)場處理，從而有效保障了文物的安全。通過物聯(lián)網(wǎng)的館藏系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了博物館文物管理的無紙化辦公，提高了工作效率，而且還能有效保障文物的安全。

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(責(zé)任編輯：張凱兵)

Implement of Collection System Based On Internet of Things

Meng Qingrui1，Yu Qiang2

(1.TibetFeiYueIntelligenceScienceandTechnologyCo.,Ltd,Lhasa,Tibet850000,China; 2.SchoolofComputerandSoftwareEngineering,XihuaUniversity,Chengdu,Sichuan610039,China)

Abstract：The traditional collection system needs to manually register the progress of goods in warehouses, and it is easy to make human errors on recording. This paper designs the collection system based on the internet with RFID technology by labeling on each collection, which can improve the working efficiency in getting collections locations and detecting collections by RFID reader. The positioning system can do security detection and effectively ensure the safety of collections.

Key Words：Internet; RFID technology; collection system

收稿日期：2016-02-19

基金項目：國家科技支撐計劃課題(2011BAH26B03)

作者簡介：孟慶瑞(1973-)，女，河北張家口人，西藏飛躍智能科技有限公司工程師，博士。

中圖分類號：TP391.44

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-4824(2016)03-0038-04