基于RFID和ZigBee技术的档案库房管理

周一茗

（苏州大学 苏州 215000）

兰台论坛

基于RFID和ZigBee技术的档案库房管理

周一茗

（苏州大学 苏州 215000）

近年来发展起来的RFID和ZigBee技术为档案库房管理的智能化和高效化提供了解决方案。本文在对RFID和ZigBee技术进行阐述的基础上，提出将两者结合运用到档案库房管理上的设想，设计了基于ZigBee技术的RFID系统模型，并对其工作原理和在档案库房管理中应用进行了论述，以能够发挥两者各自的优势，弥补其不足。

RFID ZigBee 档案库房管理 智能化

随着档案数量和类型的增多，档案库房管理日趋复杂。仅凭个人记忆或查询相关记录来提取档案实体，难以快速定位档案所在位置，对管理者业务经验和对库房的熟悉度要求也很高。而且，传统方法不易跟踪档案进出库情况，主管领导或相关人员也无法实时掌控档案库房布局、档案流转和保管环境等状况，不利于对档案库房管理工作进行监督检查。而近年来发展起来的RFID和ZigBee技术，为档案库房管理的智能化和高效化提供了解决方案。本文探讨这两种技术结合应用于档案库房管理的优势和可行性。

一、RFID、ZigBee技术及其互补性

RFID（Radio Frequency Identification）是一种通信技术，又称无线射频识别技术，它通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，也无需人工干预。RFID技术目前在交通运输、物流管理、仓储管理、图书馆等领域有广泛应用。

RFID系统的运转需要三个器件：电子标签、RFID阅读器和天线。电子标签分为需要电池供能的有源RFID标签和无需电池的无源RFID标签。有源RFID读写距离较远；无源RFID依靠其在磁场中接收射频信号产生的感应电流进行工作，无法主动发送通信信号，成本较低，读写距离一般小于十米。RFID阅读器能够将一定格式的数据写入电子标签，并能无接触地读取和识别标签上的数据。天线的作用是调制信号和建立稳定磁场。RFID系统使用的频率有低频、高频、超高频和微波四种，分别适用于不同的应用环境。

RFID技术的上述特点使得其特别适用于档案库房的实体管理。档案实体管理的核心要求是能够准确定位每卷档案的所在位置；实时跟踪档案排架和出入库情况。读写器可以将某种格式的数据信息写入电子标签，使用时读写器受到控制后发出一定频率的射频信号，当载有电子标签的档案位于磁场中，接收到读写器发出的射频信号后，可以产生感应电流从而获得能量，再将所存储的相应信息发送出去，读写器在收到电子标签发出的信息后进行解码并传输给计算机。

事实上，RFID技术在我国档案界已经有应用实例，例如江苏省太仓市档案馆、苏州工业园区档案管理中心均在库房管理中引入了RFID技术。但这种技术也有缺点：设备成本比较高，工作范围比较局限。而近年来发展起来的ZigBee技术，能够很好地补偿RFID的不足。

ZigBee技术是一种复杂度低、近距离、低成本、低数据速率的双向无线通信技术。支持多种网络拓扑，一般的ZigBee网络中最多可以容纳255个节点。这样的特性使得这种技术非常适合大范围的使用。ZigBee网络中的所有数据包发送后，接收方都会返回确认信息，发送方在收到确认信息后，会再向接收方发送一条确认信息。若发送方一定时间内未收到确认信息，表示数据传送过程中可能发生碰撞，发送方会预留专用时间并进行数据重传，以避免再次发生碰撞，因此ZigBee技术具有很高的可靠度。由于ZigBee的低数据速率，它的工作时间以及信号收发时间都非常短，非常省电，不工作时自动处于休眠模式，基本不耗电，所以ZigBee技术的功耗也很低。另外，ZigBee技术在数据传输中还能够提供很高的安全性和非常快的通讯速度。

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的局域网协议，从下而上由物理层、MAC层、网络层、应用层和安全服务提供层构成。其中，物理层和MAC层由IEEE负责，上三层由ZigBee联盟负责。ZigBee支持三种网络拓扑结构：只使用一个网络协调器的星型网络结构、互联型的树状网络结构以及覆盖范围最广可以容纳上万个节点的网状网络结构。

因此，若将RFID技术和ZigBee技术两者结合，可以更容易地构建出低成本、低功耗、大范围的无线网络，应用到档案库房管理的各个方面。

二、基于RFID、Zigbee技术的智能化档案库房管理系统模型

基于ZigBee技术的RFID系统模型

如上图所示，系统主要由计算机、读写器、RFID标签构成。标签上写有档案编号、内容、位置等相关信息，使用有源RFID标签时还可以集成温湿度等相关传感器，有源RFID标签可以将实时探测的环境数据主动通过天线发送给读写器。计算机也可以发出信号，如查询档案、查询某个位置的环境信息等。读写器通过网络接收到计算机发出的信号，调制读写器为射频识别状态，待接收到标签返回的信息后，再将接收到的信息返回给计算机，计算机对接收的数据进行解码加工，最终显示出来。使用ZigBee芯片的读写器进行数据传输时采用完全确认的模式，每次发送的数据都需要等待接收方的确认信息以确保可靠性。读写器上的ZigBee芯片在收到确认信息后能够进入睡眠状态，充分体现了ZigBee技术的低功耗性。读写器之间通过ZigBee协议连接，能够减轻读写器的工作压力，减少读写器的个数，增大读写器和标签之间的工作距离，扩大整个工作网络的覆盖面积。

三、RFID、ZigBee应用于档案库房管理具体建议

综合考虑档案库房管理的各种需求，建议采用不同的RFID标签。库房内存储的档案，只需在工作人员进行查询、接收到信号后才发出反馈，因此可以使用无源RFID标签。档案库房管理人员需要进行分级标注，首先对电动密集架进行标注，每个标签都需要标明该密集架所存放的档案盒编号等相关内容。再对档案盒进行标注，每个标签需要注明档案盒内存放档案的数量、内容、来源以及标签特征信息等。档案入库时，库房管理人员将档案的相关信息著录到系统中，每份实体档案都生成一个与之对应的唯一的电子标签以及应该存放的具体位置，将标签贴在档案上，并将生成的相关信息都传送到数据库中，档案放到指定的位置。当需要查阅调用档案时，档案管理人员通过在系统中查询档案相关信息，读写器受控发出一定频率的射频信号，当载有电子标签的档案位于磁场中，接收到射频信号后，可以产生感应电流获得能量，即以反向散射的方式将所存储的相应信息发送出去，读写器在收到电子标签发出的信息后进行解码并传输给计算机，计算机能够反馈出自动定位的档案存放位置。

而库房的环境监测需要实时向服务器主动发送信号，因此使用有源RFID标签。档案库房管理人员利用读写器在标签内写入库房位置等自身相关信息，并集成相应的温度、湿度等传感器，分布到库房各处，时刻对周围环境进行检测，实时将所采集到的数据和本身载有的信息一起传输到读写器，再经由读写器传输到计算机。读写器之间能够通过ZigBee协议进行互联，构成无线传感网络，数据通过多跳的方式进行传输，并最终传送到计算机，扩展了能达到的有效工作范围。

总之，在档案库房管理中，将RFID技术和ZigBee技术相结合，能够发挥各自的优势，弥补彼此的缺点。这样的系统使用寿命长，穿透力好，抗污染能力好，对操作环境要求低，能够在各种环境下自由工作，支持只读和读写两种工作模式，标签可以重复利用、更新，防盗防侵入性能好，读写器与标签之间的工作距离远，成本低，功耗低，数据传输的可靠性高，可以避免传统库房工作人员手动整理查找导致的错误，降低对档案库房环境监测的难度，有效提高档案库房管理的效率。

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[6]姬晓鹏，赵红.浅谈自动化档案库房的建设[J].城建档案，2011（9）.

Archives Repository Management Based on RFID and Zigbee Technique

Zhou Yiming
(Soochow University,Suzhou 215000,China)

The RFID and Zigbee techniques developed in recent years provide solutions to the intelligence and efficiency of archives repository management.Based on the introduction of RFID and Zigbee technique,the article puts forward the conception of jointly applying the two techniques to archives repository management,designs the RFID model based on Zigbee technique and clarifies its operating principle and application in archives repository management,to give full play to their respective advantages and make up for their shortcomings.

RFID;Zigbee;archives repository management;intelligence

10.16565/j.cnki.1006-7744.2017.09.03

周一茗，苏州大学社会学院2014级档案学专业硕士研究生。

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2017-03-26