基于物联网的馆藏系统实现

孟庆瑞，余　强

(1.西藏飞跃智能科技有限公司，西藏 拉萨 850000;2西华大学 计算机与软件工程学院，四川 成都 610039)

基于物联网的馆藏系统实现

孟庆瑞1，余强2

(1.西藏飞跃智能科技有限公司，西藏 拉萨 850000;2西华大学 计算机与软件工程学院，四川 成都 610039)

摘要：传统的馆藏系统需要人工登记仓库的物品信息，不仅工作量非常大，而且容易造成人为的记录输入错误。为提高工作效率，减少人工失误，笔者利用RFID技术，设计了一个基于物联网的馆藏系统。该系统通过在每个藏品上贴上标签，并利用RFID阅读器对藏品进行定位和检测。应用实践表明，基于物联网的馆藏系统能对藏品进行安全检测，有效确保藏品的安全。

关键词：物联网；RFID技术；馆藏系统

物联网是继互联网后的另一新兴技术，它通过射频识别技术、传感器技术与全球定位系统，遵照一定的协议实现物与物、物与人之间的信息交互，从而实现智能化识别、定位等功能。自1999年物联网概念被提出以来，该技术已经得到了较为广泛的应用，已经从一个前沿概念转化为一项可实施的技术。孙其博等详细地分析了物联网的基本特征，并对比分析了物联网与传感器网络等概念的关系[1]。钱志鸿在研究中详细阐述了物联网的关键技术、应用、发展趋势等问题[2]。于增光基于物联网设计了数据交换平台[3]。蒋伟将RFID技术与无线网络技术相结合，详细介绍了物联网技术新的应用背景[4]。尹育新等认为物联网对人类的进步有着十分重大的影响[5]。李轶研究了基于物联网的无线接入安全机制，并描述了相关应用背景[6]。白海霞等对物联网技术在旅游物流行业中的应用进行了深入研究[7]。杨治彪等基于现在物联网技术，并以农产品快速检测、土壤重金属自动监测等应用为切入点，对农产品质量安全监管技术进行了探索[8]。卢晓慧研究并设计了基于物联网技术的智能家居总体框架，详细介绍了其硬件、软件的具体实现方法[9]。文献[10]介绍了物联网的RFID技术，并探讨了物联网的三层模型结构。杨清等以机械产品装配系统为基本对象，提出了基于物联网的多元数据感知模型[11]。宋承继、刘志龙分别在研究中论述了物联网技术在智能校园中的应用[12-13]。

本文利用物联网技术，设计了一个馆藏文物管理信息系统，主要包括物品的信息录入、出库、入库、物品盘查等功能。相比于传统的馆藏系统，基于物联网的馆藏系统不需要人工进行设备的清查、登记，能实现文物与人之间的信息交互，实现智能化的信息管理。因此，将物联网的感知技术应用到馆藏系统具有非常好的应用前景。

1物联网概念及其相关技术

1.1物联网概念

当前，物联网是一个非常热门的技术。所谓互联网就是把日常生活中使用的电器、家具等物品按照一定的协议标准进行通信，利用互联网技术实现物与物、人与物之间的信息交互。物联网的概念分两层含义：1)物联网是在互联网的基础上进行扩展的网络；2)物联网的终端延伸到任何物品，能实现物与物之间的通信。通常，物联网分为三层：感知层、传输层和应用层。感知层通常由传感器、RFID读卡器和摄像头等设备构成，主要负责底层数据的采集功能。传输层主要负责网络接入与数据的传输功能，将在感知层采集到的数据接入到现有的网络当中并在网络中进行传输。3)应用层主要实现人机交互功能，负责将从传输层接收的数据与业务需求转化为人机交互界面。

1.2RFID技术

物联网技术可以通过RFID、传感器、M2M等方式实现，其中RFID是当前最主流的构建物联网的方式，因此本文利用RFID技术实现馆藏系统。RFID是一种非接触式的识别卡，它通过无线网络对目标进行非接触式的数据读写，不需要进行实际的物理接触。射频识别技术主要由阅读器与应答器两部分组成，阅读器与应答器之间通过无线方式进行通信，阅读器从应答器获取数据并通过通信接口把数据传送出去。一个典型的RFID系统主要由电子标签、读卡器、天线和中间件等部分组成。

1.2.1标签

RFID标签用来存储代表物品的电子数据信息，系统中每个RFID标签都有一个唯一的编码。在馆藏系统中，RFID标签用于存储藏品的编号、名称等基本信息，贴在藏品上的标签代表系统中的一个目标对象，RFID读卡器通过无线通信方式与RFID标签进行信息交换与存取。

1.2.2读卡器

读卡器主要通过与RFID标签进行信息交互，读卡器为RFID标签提供工作的能量。读卡器读取RFID标签的信息后，把信息通过接口传送出去。

1.2.3中间件

中间件处理从读卡器获取的数据，为上层的应用提供统一的RFID读卡器数据访问接口，应用层通过调用中间件提供的访问接口可以实现RFID标签的数据存取，而不用关心数据获取的具体细节，从而屏蔽了底层设备之间的差异，使系统设计更加灵活。

2需求分析

馆藏系统用于博物馆文物的管理，需要具有藏品数据的采集功能，能实现文物指标的灵活管理，并根据藏品的尺寸大小灵活分配仓库仓位，能够将藏品的信息以报表形式导出，能在地图上展示藏品的位置坐标和藏品信息，当藏品位置发生变化时能够及时产生报警信息。

2.1系统设计要求

(1)系统要求管理界面简洁、美观，操作简便。

(2)为保证数据的安全性，需要系统能够灵活为用户分配不同的操作权限。

(3)由于藏品种类繁多，文物指标也不尽相同，需要系统能灵活设置文物指标。

(4)能按各种条件查询并导出文物数据，以excel、条形图等形式导出统计结果并打印。

(5)在GIS地图上能够以图标形式展示物品位置，当点击该该物品图标时能够显示相关联的藏品信息。

(6)为了确保文物安全，当文物位置发生变化时，系统会弹出报警信息，并发出警报。

2.2系统主要处理流程

(1)基础信息录入。当有新的藏品进入博物馆时，首先由工作人员录入藏品的基础数据，藏品的基础信息由文物指标控制，不同的类型的文物需要录入的基础信息也不尽相同，然后将录入好的信息写入到RFID卡中，并把RFID卡和馆藏数据库的记录相关联。

(2)藏品入库。完成基础信息录入后，系统根据查询博物馆中的空闲仓位，为文物分配仓位。

(3)藏品出库。当有藏品需要到展厅展示或者需要借出时，对文物的出库信息要进行登记、审核，待审核通过后才能对藏品进行出库操作。当出库的藏品归还后，再重新入库。

3系统功能模块设计

3.1文物馆藏管理系统的功能

文物馆藏管理系统主要用于文物馆藏信息的管理，注意功能如图1所示。

图1　系统功能结构图

系统能提供文物数据采集、数据检查、备份与恢复、入库和出库、藏品展示、文物信息报送、动态指标管理、统计报表、系统管理等功能，为实现文物馆藏信息的统一规范管理提供了有力地支持。

3.1.1综合管理

包括用户角色管理、用户权限管理和用户信息管理。各部分的管理内容如下：

(1)用户角色信息：包括角色编号、角色名称、角色描述等。

(2)角色权限信息：包括角色权限分配和修改，主要用于控制每个页面的增、删、查、改权限。

(3)用户信息：包括用户编码、用户名、用户部门、密码和用户角色等。

3.1.2文物数据采集

需要采集的数据包括文物基础数据和与文物绑定的RFID标签信息。其管理内容如下：

(1)文物基础信息：文物名称、年代、图片、出土录像、声音、类型和存放位置等。

(2)RFID标签信息：RFID编号、类型和文物关联信息等。

3.1.3文物数据检查

对采集的文物数据进行检查，其管理内容包括文物名称、检查人员、检查时间和检查结果等信息。

3.1.4文物信息报送

对文物报送信息进行管理，其管理内容包括文物名称、报送人员、报送时间和报送结果等信息。

3.1.5藏品展示功能

系统以多种形式对藏品进行展示，主要包括：

(1)GIS电子地图定位功能。选中藏品，右键选择藏品展示菜单，则在电子地图上显示藏品定位信息，点击电子地图上的藏品图标，则可显示该藏品基础信息(包括藏品名称、年代、图片、出土录像、声音等)。由系统自动记录藏品展示时间，当藏品结束展示时，选择结束展示按钮，系统自动记录藏品结束展示时间。

(2)藏品展示记录功能。在藏品展示过程中，需要记录的事项可以分类录入，包括内容、录入时间和录入人员等信息。

3.1.6出入库管理功能

藏品的出入库管理功能包括：

(1)入库管理功能：包括文物名称、入库时间、入库人员和入库位置等信息的管理。

(2)出库管理功能：包括文物名称、电子地图定位选择、出库时间和出库人员等信息的管理。

3.1.7统计报表

本文设计的文物馆藏系统能支持多种形式的统计报表功能，主要包括：

(1)统计功能：针对上述模块，可以选择文物名称、年代、操作人员、时间等一个或者多个条件对文物基础信息、藏品展示信息等进行分类查询和统计。

(2)报表功能：统计结果可以以表格、柱状图或者饼状图等多种形式直观显示，并能以jpg、xls、doc等格式保存。

3.1.8日志管理

系统能对所有的操作记录到日志文件中进行管理，主要功能包括：

(1)日志自动记录功能：系统自动记录用户的所有操作信息，包括用户名、时间、操作内容等内容。

(2)日志统计功能：有权限的系统管理员可以根据用户名、时间等条件查看和统计操作日志。

3.1.9备份恢复

为提高系统数据的安全性，系统支持数据的备份与恢复功能，由系统根据用户要求自动定期备份整个系统数据库，拥有权限的管理员可以根据需要恢复系统数据库。

3.1.10指标管理

系统支持指标管理功能，系统能自动记录藏品展示时间，并与用户录入的指标进行对比，将对比结果记录到系统数据库中。拥有权限的管理员还可以根据实际情况对指标进行调整和管理。

3.1.11接口功能

系统能提供规范的接口与其他系统(如门票管理系统、临展管理系统等)进行集成。

3.2系统运行环境的配置

操作系统：Microsoft Windows 2007/XP;

数据库：Sql Server 2008；

开发平台：Microsoft Visual Studio 2010；

开发语言：C#；

安装控件：包括devexpress 控件、MapXtreme地图控件和MsChart控件。

3.3RFID网络部署

博物馆由多个场馆构成，在每个场馆部署一个或多个RFID读卡器，每个藏品使用一个RFID标签进行标识，RFID标签与读卡器之间通过无线通信方式进行信息交互，多个RFID阅读器通过RS485总线与上位机相连，构成总线型网络拓扑结构，定时读取藏品的位置信息存入数据库，为博物馆文物的定位提供依据。

4总结

本文设计的基于物联网的馆藏系统通过RFID构建的局域网络对博物馆的藏品进行定位，并与设计的管理信息系统通过中间件方式通信，能在地图上实时显示藏品在场馆中的状态，如果场馆中的藏品位置出现异常，系统立即发出警报和警示信息，提示工作人员到现场处理，从而有效保障了文物的安全。通过物联网的馆藏系统，不仅实现了博物馆文物管理的无纸化办公，提高了工作效率，而且还能有效保障文物的安全。

[参考文献]

[1]孙其博,刘杰,黎羴,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报, 2010,33(3):1-9.

[2]钱志鸿,王义君.物联网技术与应用研究[J].电子学报, 2012, 40(5):1023-1029.

[3]于增光.基于服务的物联网数据交换平台的研究与设计[D].广州：广东工业大学，2011.

[4]蒋伟.RFID与无线网络融合关键理论和技术研究[D].北京:北京邮电大学，2008.

[5]尹育新,戎宏娜.浅谈一种全新的网络技术——物联网[J].信息系统工程,2010(2):105-106.

[6]李轶.基于物联网的无线接入安全管理机制应用研究[D].兰州:兰州大学,2011.

[7]白海霞,普荣,杨小明.物联网技术在旅游物流领域中的应用研究[J].物流技术, 2014,33(2):340-342.

[8]杨治彪,李清,孙榕,等.基于物联网技术的农产品监管机制探析[J].现代农业科技,2014(7):337-338.

[9] 卢晓慧.基于物联网技术架构下智能家居系统的研究[J].科技通报, 2013,29(5):76-78.

[10]付欣.关于物联网的RFID技术的探讨[J].煤炭技术, 2013, 32(1):263-264.

[11] 杨清,张彦如,马靖.基于物联网技术的车间动态物料配送问题研[J].制造业自动化,2015(10):129-131.

[12]宋承继.物联网技术在智慧校园建设中的应用[J].自动化与仪器仪表,2015(3):208-210.

[13]刘志龙.物联网技术在高校智慧校园中的应用研究[J].无线互联科技, 2015(23):147-148.

(责任编辑：张凯兵)

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

基金项目：国家科技支撑计划课题(2011BAH26B03)

作者简介：孟庆瑞(1973-)，女，河北张家口人，西藏飞跃智能科技有限公司工程师，博士。

中图分类号：TP391.44

文献标志码：A

文章编号：2095-4824(2016)03-0038-04