RFID+二维码设备标签管理系统构建

辛 良, 申 建, 袁 冠

(1. 中国矿业大学 财务资产部, 江苏 徐州 221116； 2. 中国矿业大学 资源与地球科学学院, 江苏 徐州 221116； 3. 中国矿业大学 计算机科学与技术学院, 江苏 徐州 221116)

高校仪器设备数量大、分布广、类型多、要求严,在实际的验收、清查、维修、报废等管理环节中许多手工操作,造成操作电子记录不全,难以形成信息溯源。传统的条形码标签仅实现固定标识作用,手持机仅能进行单次标签识别,无法进行批量操作,且操作步骤繁琐,效率低下。随着部门资产管理员管理设备的数量不断增长,盘点清查难度日益增大,设备丢失现象时有发生,难以达到“账-卡-物”相符的管理目标。教育部《关于规范和加强直属高校国有资产管理的若干意见》(教财[2017]9号)文件中再次强调,高校应运用信息化管理工具对国有资产信息系统的合理性、数据的准确性、操作的规范性进行监控和反馈,加强资产管理信息系统的管理与维护,确保资产信息安全。

近年来,许多高校的设备管理部门根据学校实际从物联网技术理论、可行性分析等方面不断探索和尝试新的信息化管理模式,取得了一定成效。将射频识别(radio frequency identification，RFID)技术引入高校固定资产管理已成为提高效率、降低成本、智能管理、增强核心竞争力的一种途径[1]。国内有许多高校的专家学者都在积极探索将物联网技术应用于资产管理中。RFID标签储存数据量大、使用寿命长、读取距离远、数据可加密、可修改存储信息,适应恶劣环境[2],同时能够防水、防磁、耐高温,具有穿透非金属材料能力及较强的抗干扰能力。曲德强[3]从理论层面对物联网应用于高校设备管理进行了研究。王声革[4]、周长军[5]着重分析了RFID技术特点和优势,讨论了利用其提高资产管理效率的策略。王法玉[6]、郭鹏[7]、马钦[8]、孙恒[9]等分别根据学校和工作实际,设计了基于RFID技术的固定资产管理系统。

传统的一维码标签存储信息量小、容错率低、识别速度低。二维码技术在信息记录和信息识别方面具有独特的优势,并被广泛地应用于身份识别、广告、产品溯源等方面,为仪器设备管理提供了新的研究方向[10]。

高校资产既应追求管理上的效益,又要追求使用上的效益[11]。从设备标签着手,利用RFID与二维码技术的优点,搭建服务于设备日常管理的标签系统具有可行性。一方面建立“物与网”的无缝链接,实现设备批量操作和实体感知；另一方面,将二维码扫描融入到设备日常管理中,操作便捷,取证简单,实现各类报告申请无纸化,能较好地满足设备管理的实际工作需求。

1 RFID和二维码技术分析

1.1 RFID技术

RFID技术无需人工干预,能够通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,可同时识别多个标签和运动标签。典型的RFID 系统包括电子标签、阅读器、天线、中间件和应用系统等部分组成[12]。RFID标签符合ISO/IEC、EPC global标准,按照供电通信方式可以分为无源标签(passive tag)和有源标签(active tag),按照频率大小可以分为低频(LF)、中高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)四类。EPC标准的RFID存储区一般分为保留区、EPC区、TID区、用户区[13]。RFID标签由耦合元件、芯片及微型天线组成,其内保存设备的全球唯一的标识识别号TID码。电子标签的主要参数包括标准、存储区码长、工作类型、写入次数和方向性等。基本的工作原理是当RFID标签进入阅读器的阅读范围时,利用空间电感耦合或电磁耦合实现标签和读写器的非接触式信息通信,经阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。

1.2 二维码技术

QR(quik response code)二维码又称快速反应码,广泛应用于支付扫描、信息查看等日常生活中,除了具有信息容量大、数据信息类型多和较强的保密防伪性能之外,还有超高速、全方位识读的特点[14]。二维码技术能够有效标识资产信息,主要应用形式是扫描与识别,可以应用在资产验收、维修、调剂等日常管理中,操作方便快捷,既符合现代人的操作习惯,又有效防止信息录入错误。对于没有RFID阅读器的普通教职工,通过手机App扫描二维码实现资产信息查看、完成验收、维修等管理流程,是最好的应用形式。

1.3 技术结合优势

可以看出,RFID技术最大的优势在于设备的批量处理和信息的快速读取,二维码的优势在于单台设备信息的快速识别。RFID信息识别需要专用的标签读写器(手持机),而二维码识别通过手机即可实现。手持机的价格高及非普遍性特征,决定了它主要用于开展专项工作。而手机作为每人都有的基本通信工具,将其应用于设备管理工作,相较手持机具有便捷性。二维码识别可作为RFID识别的补充,将普通教职工纳入设备管理体系。

2 设备标签管理系统

2.1 设计理念

标签管理系统基本理念是利用RFID技术的批量操作和二维码信息识别的优势,将标记唯一的电子标签TID码以二维码形式存储,与设备编号绑定,依靠移动互联网技术,通过手持机或手机读取标签,实现资产验收、清查、维修以及报废的流程化管理。

从设备管理来讲,标签管理系统的管理对象可以分为现存设备和新购设备两类,应区别对待。

现存设备由于已有原来标签标识资产编号和设备名称信息,且数量众多,重新制作标签和更换标签的工作量巨大。以某部属高校为例,截止到2017年12月底,校内各类设备共12.7万余台件,家具6.7万余(套)件,重新制作并全部更换是一个浩大工程。对于现有设备,标签采用RFID和二维码技术,将标签全球唯一TID码印制为二维码,确保标签的唯一性。当标签贴到资产设备上后,将数据库中资产编号和TID码进行绑定,实现资产与标签一一对应,实现标签的更换(原有标签保留)。

新购买设备,可以通过优化流程,印制和使用电子标签,能够实现精细化和高效率的仪器设备管理模式。对于新购设备,标签上除了印制二维码信息外,还应印制设备编号和名称信息,便于标签视觉区分,二维码存放的标签TID码。

标签绑定设备信息后,授权用户可以通过手持终端读取RFID信号,通过校园网访问服务器,查看数据库服务器终端TID码和资产编号的对应列表,通过对标签的操作完成资产的日常管理。手机通过App扫描标签二维码,锁定目标设备的数据库信息,完成与服务器端的信息交互。为确保信息资源的安全,校外访问应使用有效的VPN账号和身份认证登录校园网络后,才能完成相应操作。在部分设备集中存放的实验大楼,安装RFID识别门禁系统,通过交换机与系统相连,当未授权设备经过时报警。

2.2 平台架构

标签管理系统采用C#平台和SQL Server2008数据库,分为物理层、网络层与应用层,如图1所示。

图1 标签管理系统架构

物理层主要包括RFID阅读器,桌面发卡器、门禁、标签等,负责RFID基础设施的部署与实施,实现数据采集和设备驱动控制等。综合成本及管理实际,标签全部采用被动式UHF高射频标签,购置了软、硬两种材质抗金属和非抗金属不干胶标签,兼容EPC Global Gen2和FSTC行业标准,读写距离达到7 m,数据保存10年,可反复擦写10万次。RFID阅读器采用Android6.0系统,基于Impinj Indy R2000芯片的M-2600模块,工作频率为840 MHz～960 MHz,具有出色的稳定性和多标签识别性能,同时采用Honeywell N3680扫描引擎,具有扫描二维码的功能。桌面发卡器提供USB接口进行数据通信和对发卡机供电,可对电子标签中用户存储区数据进行读写,具有良好的防冲撞性能,可同时取多个电子标签。中间件能够将复合标签产生的数据流,进行存储、过滤,并将处理后的数据提供给复合标签管理平台的中间数据库,匹配用户相应的系统操作。

网络层主要是负责物理层设备相关信号通过校园网络与服务器端进行交互,包括控制流和数据流的双向交互。手持机通过校园无线WiFi或者无线AP,实现与校园网络的链接,传输控制命令或数据,同时受校园内部网关的保护,确保数据传输的安全性。

应用层依托统一身份认证,良好的UI界面、合理的业务流程设计,能确保系统数据安全,给用户带来良好体验。本层主要是进行业务处理、数据维护和系统维护等,并将中间数据库和资产数据库进行数据交互和无缝对接,及时更新资产管理系统的基本信息。中间数据库不是资产最终库,当设备验收后先进入中间库,只有经过报账后才能够形成真正的资产,进入资产数据库。资产数据库是资产管理系统的主库,实现资产数据的统计分析及上报功能,并实现与财务系统的对接。

2.3 功能模块

平台主要分为用户登录、标签绑定、系统管理、资产管理和数据对接5个主要模块(见图2),实现了中间数据库与资产数据库的无缝对接。

(1) 用户登录模块。用户通过统一身份认证后可以登录系统进行操作。

(2) 标签绑定模块。主要是明确标签和资产编号的对应关系,通过桌面发卡器实现标签与资产编号的绑定,包括标签的发放、锁定、回收等功能。对于已经具有资产编号尚未入固定资产的标签,可以解锁后再次绑定新的资产编号。

(3) 系统管理模块。超级管理员能够对整个系统进行设置管理,主要是管理各单位和用户信息,明确单位、用户的角色权限,设定验收标准、经费来源、使用方向、经费科目、采购方式、维修厂商等系统基本参数,查看日志文件记录功能等。

(4) 资产管理模块。主要涵盖入库、查看、盘点、调剂、维修和报废等功能模块,可通过手持终端和手机App两种途径操作。入库验收是用户将资产信息录入到系统中,经专家和设备管理部门验收同意后,打印带有设备编号和写入RFID信息的标签；资产查看是指用户在扫描标签二维码后,可以查看详细的固定资产信息；盘点模块分为联网盘点、脱机盘点、自由盘点三种模式,主要含有盘点任务下达、盘点结果反馈、盘点结果查询、盘点结果上传等功能,用户可以在盘点模式下更改资产的存放地、领用人等；调剂模块主要包括调入调出单位审核,记录调拨的时间、地点、经手人等；维修模块包括维修申请、维修单填写、维修审核、维修厂商指定、维修合同、维修验收、维修查询等部分。

图2 标签管理系统功能模块

(5) 资产数据库对接模块。主要是负责与资产管理系统主数据库的信息交换,具有同步对比机制,能够及时更新主数据库的基本状态信息,保证资产信息一致。

3 管理流程优化

3.1 标签更换流程

由于存量设备分布分散,重新印制和更换标签是一个很大工程。设置好标签模板后向厂家定制生产,免除了标签打印的环节,是一个不错选择。标签绑定模块主要完成数据库内标签TID码和资产编号的对应关系。当拿到一个或多个标签后,通过平台的桌面发卡器识别标签的电子编码信息,然后选择部门,系统根据资产编号的编码原则自动生成编号,完成标签TID与资产编号的绑定工作,标签绑定后可修改或者删除标签信息。在实际更换中,可以结合资产清查的单位或部门,以设备类别绑定标签,完成设备标签更换。

3.2 日常管理流程

将标签融入到设备的日常管理工作中,提高工作效率。

3.2.1 设备验收入库

如图3所示,当一台新购置设备要验收入库时,领用人按要求填写资产的相关基本信息,上传设备照片和发票照片,并按照验收要求,邀请不同的领导、专家、资产管理员、职能部门参与验收。所有参与验收人员到达现场后,使用手机App端,查看待办任务填写意见,验收通过后形成电子验收报告,系统推送给职能部门。职能部门打印已通过验收的设备标签,部门资产管理员到设备管理职能部门办理验收入账手续,领取标签并粘贴到设备表面。未通过验收的设备,要按照专家意见完善后,再次组织验收。资产管理员可以通过手持机进行批量入库验收。标签在打印资产编号和设备名称等信息后,同时将设备的资产编号、名称、单位信息、领用人及联系方式等信息写入标签RFID存储区,提高后期管理操作的速率。

图3 验收入库流程

3.2.2 资产日常管理

(1) 设备盘点。由学校仪器资产管理部门或各二级单位资产管理员下达盘点任务。相关人员接到盘点任务或下载盘点任务后,利用手持机在某一空间内完成标签的查询、扫描。通过无线网络将盘点数据传送到管理系统,系统自动进行盘点处理,计算出盘点区域的设备数量,自动生成盘点表,统计出基本信息和状态,节约清查时间,提高管理效率。

(2) 设备维修。由仪器设备领用人扫描二维码,填写“仪器设备报修单”登记报修原因,拍摄损坏件照片,提交资产管理员,资产管理员审阅后提交部门分管领导,再提交仪器设备管理部门审核。仪器设备管理部门接到报修通知后,到现场查看设备的状态及评估维修的价格,如果同意维修,提交给分管领导审批后,选定维修商维修设备。若有多个设备维修,可通过手持机识别待维修设备，一并提交审批。

(3) 设备调剂。领用人提交调剂申请,由资产管理员审核后,更新单位、领用人、存放地等信息。部门内部设备的移交和领用人更改,则是由领用人扫码后,填写更换领用人申请单,提交单位资产管理员审核同意后完成更换。跨部门的调剂调拨需要学校职能部门审核,调入部门接受后,方可完成。

所有的入库、盘点、维修、调剂等工作都按工作流程保存了原始的操作信息,有助于设备信息的溯源。标签系统的信息变动后,将推送至中间库,经审核无误后，推送至资产管理数据库。

4 部署与实施

部署标签管理系统涉及部门广,设备数量多,应采用“更存量,保增量”的策略,集中更换现有设备标签,通过新标签系统完成设备验收入账及后续的日常管理。在发放标签的过程中,考虑成本因素注意设备的材质,对设备主体为金属材质的贵重仪器设备使用抗金属标签,曲面金属设备使用软质抗金属标签。计算机、打印机等办公设备和木制家具全部使用不干胶标签。

采用RFID和二维码,改变了原始的手工誊抄对比管理模式,实现实物与网络的互联,把现场管理操作纳入到业务流程中来,做到无纸化和操作留痕。把领用人纳入了资产管理体系中来,能够引起教师对固定资产工作的重视,解决因人员调整而造成的账目更改滞后或呆账问题。同时组织开展系统培训,让教师深入了解新系统功能、操作流程,手机和手持机的操作步骤等。

5 结语

系统立足中国矿业大学设备管理工作实际,利用RFID和二维码技术特点自主开发设计。系统实现了设备在线快速登记、盘点清查、维修申请、调剂调拨和资产报废等全生命周期动态管理,并与资产管理系统无缝对接,快速准确地记录了设备状态,降低了管理失误,提高了管理效率。