RFID技术在贵重物品监控中的应用

2022-09-11

当今, 计算机通信技术、微电子技术飞速发展, 网络技术广泛应用于各种场合, 人们对贵重物品的监控提出了更高的要求。在金融系统, 钱币机、网络服务器、自动柜员机的失窃将导致国家严重的经济损失;在博物馆、展览馆里, 文物和艺术品的失窃将导致国家经济和文化的双重损失;在物业管理系统, 住户的财产失窃将导致民众的经济损失。因而, 设备监控系统就应运而生。本文提出的监控系统就是对特殊设备和贵重物品进行实时监控的系统, 其目的是保证特殊设备的安全运行和贵重物品的安全保管, 提高运行和保管的维护效率, 减少人员配置, 实现科学管理。

1 RFID技术与系统组成

射频识别技术RFID (Radio Frequency Identification Technology) 是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标并获取相关数据, 可透过外部材料读取数据。而且该技术可识别高速运动物体, 并可同时识别多个标签, 因此不仅可以识别一类物体也可识别单个具体的物体。此外其储存的信息量非常大, 操作快捷方便, 识别工作无需人工干预, 可在各种恶劣环境下工作。

R F I D技术起源于二战时期盟军飞机的“敌我识别”技术, 是一种非接触的自动识别技术。射频识别系统一般有以下几个主要部分构成:一个载有目标物相关信息的R F I D单元 (应答器或卡、标签等) ;在读写器及R F I D单元间传输R F信号的天线;一个产生RF信号的RF收发器 (RF transceiver) ;一个接收从R F单元上返回的R F信号, 并将解码的数据传输到主机系统以供处理的读写器;天线、读写器、收发器及主机可局部或全部集成为一个整体, 或集成为少数的部件;不同制造商有各自不同的集成方法;还包括相应的应用软件。

一台阅读器包含有高频模块 (发送器和接收器) 、控制单元以及与应答器连接的耦合元件。另外还有附加的通信接口, 以便将所获得的数据进一步传输给另外的计算机控制系统建立相应的数据管理系统, 阅读器和应答器之间采用无线通信方式, 因此它们都有无线收发模块及天线 (或感应线圈) 。控制模块完成接收、译码及执行阅读器命令, 控制读写数据, 负责数据安全等功能。

2 RFID技术在贵重物品监控中的应用设计

监控管理系统由硬件和软件两个部分组成。硬件部分实施对贵重物品监控的数据采集, 软件部分实现监控信息管理, 它们分工明确、各施其责。数据采集即对原始信号数据的采集和初步处理;信息管理则负责对数据进行进一步的加工和处理, 以便更好地与用户交互, 实现用户的实际工作需求。

2.1 系统的总体设计目标

监控管理系统是为更加有效监控贵重物品。它所面向的用户是从事监管工作的相关人员, 其工作对象是被监控的贵重物品。射频监控系统的目标是以系统和应用集成为核心, 实现系统全过程的集成和优化, 扩充与强化系统的综合服务能力, 提高现有系统的综合管理效率, 同时注重系统的准确性、实用性、实时性、可靠性、开放性和网络化。

2.2 系统的总体组成

整个监控管理系统由下位机监控设备, 以太网通信和上位机信息管理软件三大部分组成:下位机的监控设备主要包括射频监控设备、报警装置等, 主要完成对监控物品的数据采集并对原始信号进行初级处理;上位机信息管理软件负责对报警信号的数据进行解析, 根据报警信息做出相应处理;两部分通过以太网连接起来。通过在单片机上嵌入T C P/I P协议, 利用Socket技术实现下位机监控前端与计算机信息管理软件间的通信。P C机上的防盗报警系统监控软件通过以太网络对下位机进行管理和监控, 下位机的报警信号同样通过以太网络传输到监控管理软件。

2.2.1 射频监控设备

射频监控设备:主要包括射频读卡模块和射频标签两个部分。射频标签:每张射频标签具有唯一的卡号, 嵌入被监控的物体表面, 从而标识唯一的监控物品;射频读卡模块:主要完成对射频标签卡号的读取。射频读卡模块根据所读取的射频标签的卡号来判断被监控物品是否在监控点或者是否被正常取走。

报警装置:主要负责被监控物品被非法取走时的报警, 包括指示灯和报警器两个部分。

监控设备驱动程序:主要由三部分组成, 第一部分是射频读卡模块的译码程序, 主要完成对EM4100卡ID号的读取工作, 从而确定监控物品的实时状态;第二部分是负责对单片机的管理和配置, 如单片机串口初始化、报警功能的启动/关闭等, 第三部分是通过串口向通信设备发送监控信息。

2.2.2 通信设备

以太网通信:通过向单片机嵌入T C P/IP协议, 利用Socket技术实现下位机监控设备与计算机之间的以太网通信。监控设备向计算机服务器发送监控信息, 而上位机监控管理软件对监控信息进行解析, 再对监控设备发送相应的命令。在硬件电路设计时主要应用了R T L 8 0 1 9通信芯片。在驱动程序的实现上主要包括R T L 8 0 1 9驱动的实现及T C P/I P协议的裁减。

2.2.3 射频监控管理软件

它实现了对原始监控信息的存储和分析处理。本文设计的系统是以贵重物品监控系统为例, 监控管理系统主要功能模块包括:用户管理, 系统设置, 物品等信息设置、查询、修改模块, 报表功能, 监控现场, 短信报警等功能模块等。可根据实际需要对系统进行修改。

2.3 贵重物品监控系统模型

系统主要由监控设备、通信设备和管理软件三部分组成。将射频标签嵌在被监控的物品表面, 将射频读卡模块安装在监控点上。射频读卡模块通过对射频标签的读取来监控物品是否正常。当物主取走物品时, 先刷物主卡进行身份验证, 取走相应物品。监控设备将物主卡号和监控物品的卡号通过通信设备发送到上位机服务器, 监控管理系统对报警信息进行验证。当物主取走物品合法, 监控管理软件将物主取物品的相关信息写进数据库;当非法取走物品时, 监控管理软件将非法取走的物品照片以位图形式显示异常, 弹出警告对话框, 将异常信息写进数据库并命令下位机作报警处理, 下位机接收到报警信息将点亮指示灯并启动报警器;若物主未刷卡而取走物品时, 同样视为非法取走物品。监控设备通过射频读卡模块对射频标签的卡号读取而向通信设备发送监控信, 其间的连接方式为串口通信方式;以太网通信模块将监控信息再传送到计算机服务器上的监控管理软件。监控管理软件对监控信息解析后, 通过通信设备给监控设备发送命令。

摘要：随着信息技术的不断发展, 人们在跨入了信息化生存和个人网络的新境界后, 对设备、物品存放的安全性的需求, 就不再仅仅局限于保险柜和密码箱, 而是更希望能实时监控, 杜绝恶意窃取, 在万一不幸被盗窃时能及时报警。本文对对用于RFID技术及其在贵重物品监控系统应用进行了研究。

关键词：RFID,贵重物品监控,设计