有源与无源相结合的基于RFID技术的机房资产管理解决方案

李兴莹

摘要：传统的资产管理系统中，设备的入库、出库、盘点、巡检这样的操作无法通过系统自动化来完成，需要消耗大量人力，任务执行速度慢，耗费时间长、而且容易造成数据丢失等问题。该文介绍基于RFID技术实现的资产管理系统，结合J2EE技术，以及RFID的有源和无源、二维码等技术实现了对资产的全方位电子化管理。

关键词：有源RFID；无源RFID；资产管理；二维码

中图分类号：TP318 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0246-02

随着RFID技术的逐渐成熟，本文将RFID技术应用于机房资产管理实践中，结合有源/无源/低频/高频RFID的各自特点，条形码技术，以及J2EE技术，成功设计出机房资产管理系统解决方案。

1 总体设计方案

1.1 系统需覆盖的功能范围

RFID机房资产管理系统需要实现对固定资产的上架、下架、上电、下电、巡检、盘点等动作过程的监控，以及对进/出机房的人员的监控，还包括系统告警等主要功能模块。

其中，上架/下架、上电/下电、巡检、盘点由机房运维人员通过手持设备辅助完成。系统要实现对设备位置的监控，能精确到U位级的变化；系统也能监测到设备出/入机房的状态，以及人员出/入机房的状态和轨迹。

1.2 系统实现模型

整个系统主要有以下部分实现，如图1所示：

2 RFID和二维码技术

本系统中同时使用了125KHz低频无源RFID，125KHz低频有源RFID和2.4 GHz高频有源RFID。

2.1 125KHZ低频无源RFID

125KHZ低频无源RFID采用电感耦合方式工作，整个系统分为电子标签、天线、节点控制器、前置机。

电子标签贴在每台设备侧面（根据天线位置选择一侧进行粘贴）。电子标签由芯片和内置天线组成，在芯片内保存有一个唯一编码，用作识别设备的标识性信息。内置天线用于同外部天线即阅读器进行通信。电子标签工作时所需的能量，是通过电感耦合单元（非接触式）获取的。电子标签与阅读器的距离在2cm左右，阅读器则安装在机柜的一侧。

天线安装在每个机柜内，可覆盖标准42U机柜的全部U位，然后汇集到节点控制器上。每个节点控制器负责一排机柜。节点控制器一般安装在每排机柜的首个机柜上。最后所有节点控制器再汇集到前置机上。前置机是一台独立的x86服务器，负责控制各个节点控制器。天线、节点控制器及前置机，相互之间通过UDP协议通讯。

以上系统组成了可精确到机柜内U位级的RFID监控系统。

2.2 2.4GHZ高频有源RFID与125KHZ低频有源RFID

在本系统中使用2.4GHZ+125KHZ有源技术监控人员和设备的移动。

2.4 GHz有源RFID通信技术具有通讯距离远、通信可靠，环境适应能力强，通信模式灵活等特点， 实时定位系统（RTLS）是2.4GHz有源RFID应用中最重要的应用方向之一。通过对2.4GHz标签的实时定位，可实现对人员管理、资产管理以及移动目标跟踪等需求的实现，在众多的应用系统中有着非常重要的意义。

在本系统中，同时使用2.4GHZ技术的RFID读写器和125KHZ有源标签。RFID读写器安装在天花板上，均匀分布在机房过道上。通过调整读写器的识别距离，可以让读写器覆盖2M～5M范围。125KHZ有源标签粘贴于设备的前侧，或是做成人员卡佩戴，实际是一个125KHz有源RFID激励器。它有一个唯一的识别码（即ID），循环发出以125KHz为载波，采用OOK模式调制数字信号，作为带有125KHz激励唤醒的2.4GHz标签的唤醒及激励器的ID信息。当设备或人员经过读头附近时，125KHZ有源卡将ID写入2.4GHZ读写器中。然后通过采信设备定期从读写器中取回数据，即可形成设备或人员的移动轨迹。

2.3 手持设备与二维码

在本系统中，我们使用手持设备进行设备的巡检、盘点和出/入库等操作。在每台设备的前侧都粘贴有二维码标签，使用WinCE系统手持设备对二维码进行扫描，即可完成操作。二维码模式，简单可靠。即使在RFID有源标签的电池用尽的时候，我们仍然可以执行正常的设备巡检、盘点等操作。

3 软件技术

软件部分采用Java技术实现，使用了成熟的开源SSI框架：Struts2+Spring+iBatis。在SSI框架中，Struts2负责WEB前端，Spring负责后端业务处理，iBatis负责数据存储。另外，还使用了RESTful WebService实现手持终端接口，以及与其他系统的接口（比如CMDB）。使用SNMP实现各模块的自检。

Struts2是一种MVC模式的WEB框架。其中，M（模型层）负责处理业务逻辑，V（视图层）负责页面展现，C（控制层）负责业务逻辑与画面之间的交互。MVC 模式的设计方式减弱了业务逻辑接口和数据接口之间的耦合，以及

画面效果更富于变化。

Spring是一个开源的基于IoC即反向控制和AOP的构架的Java框架，采用IoC使得可以很容易的实现bean的装配，提供了简洁的AOP并据此实现Transcation Managment，等等。Spring应用在本系统中，主要用于实例化后台服务，管理数据库事务等。

iBatis是一种基于Java技术的O/R框架，它是实现Java对象与数据库之间数据交换的工具。相对于Hibernate、OJB等工具，它是一种轻量级的O/R框架。在iBatis的使用过程中，开发人员需要配置每个Java对象所对应的SQL，然后iBatis就能自动帮我们完成Java对象数据至数据库的更新和查询等操作。相比于Hibernate而言，开发人员可直接对SQL进行优化，更容易提升系统性能。iBatis应用在本系统中，用于实现数据持久化。

RESTful WebService在本系统中用于实现与手持终端的接口。REST WebService的主要特征之一是以遵循 RFC 2616 定义的协议的方式显式使用 HTTP 方法。在本系统中，使用JSON数据格式作为接口的数据传输格式。在这种模式下RESTful Webservice更加轻量级，与Ajax之间的完美配合，使得越来越多的项目更青睐于它。

SNMP并被用于实现各模块的自检功能。在我们的系统中部署了一套SNMP服务，它是自检模块的核心，负责收集和发布其他模块的自检信息。其他各个模块定期将自身状态更新至SNMP服务中，以便系统可查询各模块的运行状态。如果有模块出现异常，比如模块自行挂起，它将无法再更新自己的运行状态，这时用户就能从自检信息中及时发现模块的异常状态。

4 系统核心流程

工作人员通过Web Potal访问系统，可执行设备的上/下架、盘点、巡检、下载报表等操作。

RFID数据采集引擎将RFID数据采集到系统中，采集的数据包括有源RFID卡位置信息（包括设备和人员的定位）、无源RFID卡位置信息（设备在机柜内的位置状态）。RFID数据采集引擎采用UDP协议与RFID阅读器设备通讯，实现RFID数据与系统的无缝整合。

告警引擎根据设定的告警规则和采集到的数据，产生告警信息。比如：设备的位置发生变化，从一个机柜移动至另一个机柜；人员移动到了未经授权的区域，这些都会向管理人员发出告警通知。

设备/人员定位引擎，以GIS引擎为基础，可通过图形化的方式，向管理人员展示当前设备或人员在地图上的位置，以及移动轨迹。

手持端通过WebService向系统确认上/下架、巡检、盘点等操作的结果，更新设备的最新状态信息。

系统还可与CMDB通过WebService接口实现数据同步，及时从CMDB更新最新的数据，或将设备状态更新到CMDB。

自检模块检测各个模块的运行状态，如有异常，则及时通知管理人员对系统进行维护。

通过以上各个系统组成部分的有机协作，构成了一套完整的RFID系统解决方案。

5 系统遗留问题

目前系统中还存在着一些RFID技术的问题，也是目前市场上RFID方案的常见缺陷。

目前市场上提供的RFID硬件设备还存在工作不稳定的问题，尤其是2.4GHZ有源RFID设备，由于其本身扫描范围大（最大可以达50M），且机房内电磁干扰大，会造成设备误读、漏读等情况产生。对于这样的情况，我们在软件部分需要进行容错处理。可以采用多次采集后计算概率的方式，排除RFID硬件部分的故障问题。

6 结束语

本系统结合有源RFID 、无源RFID和二维码技术各自的优点，实现了完整的机房资产管理决方案，可同时对人员和设备的移动、机柜内设备位置进行监控，具备推广到一般大型数据中心机房资产管理的潜力。

参考文献：

[1] 王占峰， 沈晖. 基于RFID技术的资产管理系统设计与实现[J]. 物联网技术， 2012（3）.

[2] 毛行标. 基于RFID技术的高校设备固定资产管理物联网的构建[J]. 教育教学论坛， 2010（30）.

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[5] 许毅， 陈建军. rfid原理与应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 2013.