RFID 物联网技术在核电档案实体管理中的应用

雷 宇 刘帝勇 黄冬梅/三门核电有限公司

随着核电企业从工程建设期转入生产运营期，核电企业的档案量呈几何级增长[1]。核电企业通常开发了功能强大的文档管理系统对档案数据进行管理，系统功能包括数据著录、分发、存储、检索、统计等。但核电企业档案排架管理、定位调卷、出入库登记、库存档案盘点等实体管理工作还基本依赖手工操作，不仅要耗费大量时间成本、人力成本，工作效率和效果也并不理想，存在人工取号烦琐低效、实体档案存放位置易混淆、个别档案出库登记信息记录不详、档案查询调阅时间较长等问题。

以RFID（无线射频技术）为基础的物联网技术，因具有快速、实时、准确的特点，在物流仓储管理、图书馆藏管理、供应链管理、核应急等领域得到了广泛应用，成为21世纪的一项重要技术[2]。RFID英文全称为Radio Frequency Identification，是一种非接触式自动识别技术，集编码、载体、识别与通信等多种技术于一体。RFID利用无线电波对标记媒体进行读写和识别，在档案管理实践中，当识别到标签标识的对象信息，即将信息传递至文档管理系统，实现系统中的数据与标签数据的双向交换，从而实现与文档管理系统协同工作。RFID技术搭建了“数据管理信息化”和“实体管理信息化”之间的桥梁，是实现档案实体物联网化的主要方式[3]。

针对目前档案管理工作中存在的不足，某核电企业尝试将RFID技术运用于档案实体管理，改变档案实体“劳动密集型”管理的状态，通过物联网技术提升管理效率和准确率，推动档案管理信息化、自动化、智能化水平。

1 基于RFID的档案实体管理系统

1.1 RFID产品比较及选型

根据RFID产品的工作频率不同，主要分为高频技术和超高频技术两大类。高频优势在于非金属穿透能力强、技术比较成熟，缺点是标签尺寸较大、隐蔽性不好、读写距离短；而超高频优势是标签尺寸小、抗干扰能力强、能实现远距离读写。随着制造成本的降低和高频技术的进一步完善，超高频系统的应用将会更加广泛。

此外，依据标签供电方式主要分为无源RFID和有源RFID。有源RFID通过外接电源供电，主动向射频识别器发送信号，拥有较长传输距离和较高传输速度，其体积也相对较大，主要应用于需要高性能、远距离、大范围识别的场景；无源RFID出现时间最早、运用最成熟，电子标签通过接受射频识别阅读器传输的微波信号，以及通过电磁感应线圈获取能量实现对标签本身短暂供电，完成数据交互。因省去了供电系统，无源RFID体积小巧、结构简单、成本低廉、使用寿命长，主要应用于近距离接触式识别的场景。

而超高频无源RFID产品标签体积小巧，便于粘贴在档案内侧，隐蔽性好、不易磨损，还能在精确定位的同时，实现较远距离信息的高速采集与传递。

1.2 基于RFID的档案实体管理总体架构

系统总体构架分为服务器层、中间服务层和设备层。服务器层包括RFID数据管理系统服务器和文档管理系统服务器，RFID数据管理系统服务器是智能档案实体管理系统的数据存储中心；文档管理系统集成了电子标签加工、库位管理、出入库管理、档案盘点、借阅管理、安全监控等档案实体管理功能模块，实现了库存档案实体的智能化管理。

中间服务层用于RFID数据采集系统与文档管理系统的无缝对接，实现电子标签中档案信息的自动提取、档案状态的无缝对接；RFID数据同步服务用于智能盘点车上架、盘点等过程数据的自动上传与下载服务。

设备层为RFID终端设备，设备层通过TCP/IP接口接入公司内网，与服务器层和中间服务层通讯。RFID 终端设备由电子标签、馆员工作站（射频读写器）、智能盘点车（手持式阅读器）、安全门禁组成。

1.3 基于RFID的档案实体管理系统主要功能

一是实现对档案的精确定位。电子标签分为档案标签和排架标签两种，读取距离≥130cm。电子标签在馆员工作站进行加工，通过馆员工作站将文档管理系统中的档案内容信息（标题、编码、版本等信息）写入档案标签，将排架信息写入排架标签。因馆员工作站与文档管理系统建立了接口，录入档案号可检索该盒档案相关信息，档案详细信息将显示在馆员工作站。标签加工人员核对无误并确认，该盒档案信息即写入电子标签和RFID数据库，实现档案实体与系统数据的唯一关联。通过馆员工作站将印制的排架信息写入排架标签，完成之后排架标签粘贴在密集架上，库房管理员通过手持扫描仪扫描档案标签和排架标签，建立两者关联，此时排架信息可回写至文档管理系统。如档案位置变动，排架信息在文档管理系统中实时更新。通过RFID阅读器采集RFID电子标签的EPC值、读取时间戳t以及t时刻对应的信号相位θ、RSSI值等参数，利用RSSI值随时间变化规律、相位双曲线拟合、采样数据训练分类等模型，可得到每份实体档案的所在排架、左右排序甚至摆放姿态，实现档案实体的精确定位[4]。

二是实现档案库位管理。档案信息著录系统后，文档管理系统库位管理模块通过读取排架标签信息，按照预先设定的分类，通过档案盒厚度信息，自动将新入库档案进行排架号分配，在同一分类下，优先填充空余排架。上架后，系统将自动比对是否与预设排架一致，如一致，排架号信息回写至文档管理系统，如不一致，则预警提示。RFID库位管理无需过多的人工干预，库房资源可以得到有效利用，档案实体排架号和系统排架号精确对应，因预留导致的排架问题也基本得到了有效解决。

三是实现档案出入库管理。应用RFID技术，将安全门禁布置在文档库房主库区入口处，快速检测识别经过通道的电子标签，实时显示非法出入档案详细信息，对非法标签进行声光报警，报警信息通过接口与文档管理系统对接，可直接在电脑终端进行提示预警。

四是实现借阅管理。用户如需借阅档案，首先要在文档管理系统发起借阅申请，审批通过后可获得所需档案。这时系统将根据库房实际布局生成三维导航图，给出从检索位置到档案存放位置的最优行走路径。库房管理员根据三维导航图前往库房调取档案，查询指令同步发送至密集架接收信号终端，被调取档案所在密集架将有声光指示，帮助库房管理员快速找到档案所在位置，提升调档速度。当档案从原排架位置调离后，库房管理员扫描档案标签和排架标签，文档管理系统库存份数相应减少。档案归还时，文档管理系统排架号更新为当前排架号，库存份数相应增加。

五是实现档案智能盘点。档案盘点主要是核对密集架上的档案与系统中记录的排架信息是否一致。盘点时，利用配置手持式阅读器、静音万向轮、触摸式显示屏、档案存放装置等的智能盘点车，在档案库房内移动[5]。文档管理系统中档案信息清单（包括档案号、标题、排架号）同步到智能盘点车。利用盘点车手持设备扫描密集架上的档案，将扫描的实际排架号与系统中档案排架号进行比对，若两者一致，则从盘点车显示的清单中移除该条档案信息；若两者不一致，则将该条档案信息显示在清单顶部。扫描完成后，若档案都正确在架，该清单显示为空；若有未在架或错架档案，相关档案的信息将继续留在清单中，待档案管理员处理。

六是对珍贵档案、重要档案安全监控。珍贵档案、重要档案均在射频阅读器扫描范围内，对其状态进行实时监控，一旦出现档案异常调取或移位等情况，射频阅读器会读取档案位置变动信息并传回文档管理系统借阅管理模块进行比对，如确认异常移位则在系统中进行预警提示。

2 基于RFID的档案实体管理系统的应用成效

第一，档案定位更加准确，加强了档案管理的规范性。目前所使用的RFID标签读取极限间距为0.2cm，档案盒脊背最小宽度为1cm，粘贴在每个档案盒上的标签均能精确识别。过去档案如发生位置变动，人工更新排架号，如更新不及时则将导致库存档案无法查找。基于RFID技术的档案实体管理系统无需人工干预，文档管理系统排架号可自动更新，加强了档案管理的规范性。

第二，简化了人工操作，提高了管理效率。利用RFID技术，只需要1名档案管理员，就能精确、轻松地完成大量档案上架、出入库及盘点工作。档案管理员从以往重复烦琐的工作中解放出来，可以将更多的时间和精力投入到为用户提供更优质的档案服务。

第三，提高了调档速度，提升了用户体验。通过RFID借阅管理模块生成三维导航图，并获得档案所在密集架存放提示，大幅提升了调档速度，降低了用户等待时间，用户满意度得以提升。后续还将在员工卡设置电子标签，使用户个人信息和利用档案的信息建立有效关联，能够分析用户利用档案偏好，为用户提供更加精准的定制服务。

第四，对档案进行主动监控，进一步提升了档案的安全性。利用RFID技术，通过安全门禁对普通档案出库信息进行主动跟踪，实时监控珍贵档案、重要档案的存储位置变化情况，确保每卷档案处于受控状态，进一步保障了档案实体安全。