CN101093552A - 射频身份识别电子配线表 - Google Patents

Abstract

本发明属于射频身份识别技术领域，具体为一种射频身份识别电子配线表。它将网络配线表内的设备端口号、配线架端口号、下连设备信息、各个设备的位置、等多种信息以数字压缩的方式存入RFID电子标签内。该电子配线表具有耐磨损、不易损坏、防尘、防水等特点，比现在条形码或纸质标签更能接受环境的挑战。标签内的电子数据读取、修改、查询、检索、写入方便，结合计算机软件系统和标签硬件读写设备，能够及时上传、下载、互通配线表信息，并方便对该信息进行调整和管理。

Description

射频身份识别电子配线表

技术领域

本发明属于射频身份识别技术领域，具体涉及一种射频身份识别电子配线表。

背景技术

现在的“配线表”管理非常的原始，一般都是采用纸质的表格张贴在设备现场，方便现场维修人员查看，但是由于纸质表格很容易随着时间的流失，造成损坏或者字迹模糊，给维修带来很大的隐患。有些比较考究的“配线表”是将纸制表格塑封起来，这样就不容易被损坏，但是这样做很难对配线表信息进行修改，即使修改后的数据也不方便上报。还有的“配线表”做成Excel表格形式，或者做成网页存放在WEB服务器上，但是这样也存在一些问题，维修人员在现场维护时必须携带电脑且电脑能够实时上网，对于维修人员来说在电脑上查看数据资料也不是一件很方便的事，容易造成一定的人为错误。

RFID(射频身份识别)技术是本世纪十大关键技术之一，是公认的在未来几十年内改变人类生活方式的技术，甚至被许多专家称为继PC、Internet、无线通讯后的第四次技术浪潮。

RFID电子标签本身具有耐磨损、不易损坏、防尘、防水等优点，将这种标签贴到网络设备现场，比现在条形码或纸质标签更能接受环境的挑战。标签内数据又是以电子数据的方式存放，方便读出、修改、查询、检索、写入。这些特性都很适合作为网络“配线表”的载体，解决以上所提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种读出、修改、查询、检索、写入方便的射频身份识别电子配线表。

“配线表”是什么呢？先做些解释。

“配线表”实际上就是网络配线关系的表格，包括网络“配线表”、电话线路“配线表”、水管线路“配线表”、煤气管道“配线表”、电路“配线表”等。其中的数据分别代表着网络链路里各个节点的对应关系。本发明设计的RFID电子配线表是专门针对网络“配线表”和电话线路“配线表”。例如下表就是一张典型的网络“配线表”。

设备端口号	1	2	3	4	5	6	7
								配线架端口号	2-1	2-2	2-3	2-4	2-6	2-7	2-8

下连设备信息	模块	交换机	模块	模块	模块	路由器	光电转换器
								位置大区	1号楼	1号楼	1号楼	2号楼	2号楼	2号楼4层	3号楼顶楼
位置小区	101	会议室	机房	大厅	出版社	教学楼会议厅	教学楼大厅
								模块位置	1-2	0-0	4-8	10-11	4-1	0-0	0-0

“配线表”的作用集中体现在，网络出现故障时的问题排查、网络设备损坏时的设备更换、网络升级时的数据升级、网络发展时的数据基础等情况。

由于“配线表”结构复杂，数据容量大，如何将一张“配线表”通过编码压缩的方式存入RFID标签就是本发明的重点部分。

本发明采用13.56MHZ频段的RFID标签作为配线表存储载体。

一张RFID标签的存储容量是2KBit＝256Byte，最多只能存放256个字符也就是128个汉字，如果要以正常的方式将一张“配线表”存入其中是完全不可能的，必须先对配线表所有的内容进行编码压缩。下面我们就来描述以下整个编码过程。

首先我们来了解一下配线表要存放些什么数据，数据格式又是什么样的。

(1)设备端口号：以网络设备为例，就是一台交换机或者路由器的端口编号，数据格式是从1到48。

(2)配线架端口号：表示配线架上的具体端口位置。我们以配线架行数和列数来标注，如2-23就表示在配线架第2行第23列位置的端口。每个配线架最多只有24列，21行，所以我们现定配线架端口号的行列范围是21行24列，也就是每个芯片可以存储21×24＝504个配线架端口信息，这个数值范围已经完全能够满足现在的配线表要求。

(3)端口下连设备信息：由于设备端口的下连设备不一定就是网络接口模块，也有可能是一台网络设备，比如路由器、交换机、光电转换器等，这个状态位就是标识下联的到底是个什么设备。数据格式是10个字符。

(4)位置大区：表示端口对应设备所在的楼宇或者区域，数据格式是16个字符。

(5)位置小区：表示端口对应所在的具体房间信息，数据格式是10个字符。

(6)模块位置：表示端口模块所在的具体位置，我们以行和列来标注，m-1，m为行，1为列。如2-34表示第2行第34列位置的模块。模块位置的行列范围定为50行50列，即m≤50，1≤50。也就是说一个房间小区内最多能存放2500个模块。如果“端口下连设备信息”所标注的下连设备不是“网络接口模块”的话，那么模块位置就用“0-0”也就是0行0列来表示。

接着我们再来研究一下RFID标签的存储方式。前面我们已经知道一块RFID标签的存储容量是2KBit＝256Byte。2KBit的存储区域又划分为64个大块，其编号依次为0～63，每大块再细分为4小块，也就是说整个存储区域总共分为256小块，每小块的存储容量是1Byte，形成一个64×4的存储矩阵，我们的“配线表”数据就是要放在这个存储矩阵中。

然后就是要制定一个编码压缩算法，将整个配线表存入标签内。

(1)设备端口号信息的存放：通过研究我们发现设备端口号是从1到48的有规律数字排列，而标签内存储大块编号也是从0到63的有规律数字排列。我们无须往标签内存储端口号数据，只要规定RFID标签的哪个大块号的存储区域存储哪个端口号信息，就能实现目的。

(2)配线架端口号信息的存放：一般情况下对几行几列的信息，是将第几行和第几列的数据拼成一个数字kj来存放，k表示行数，j表示列数，例如第3行第24列拼成的数字就是324，如果这样的话我们21行24列的“配线表”所能拼成的最大数字是2124。现在我们觉得这个数字实在太庞大无法接受，现在的解决方法是，用第k行的k乘以最大的行数m，加上第j列的j来表示，即用k×m+j来表示。反推过来，将这个数值除以最大行数m，得到的整数商就是行数，余数就是列数。例如，最大行数m＝24，行数×24+列数得到一个数值。所拼成的最大数字就是21×24+24＝528，比1724远小的多。回溯反推的时候只要将数值除以24，得到的整数值就是行数，余数就是列数。

(3)端口下连设备信息位的存放：这个信息是一个8个字的汉字，要将它存入标签内是一件不可能的事情，那么我们就设计了一个变通的方法来解决。首先要了解两点，第一点就是标签必须和手持机或者读卡器配合使用，而这些读取设备的存储容量足够大，能存放下足够的中文信息。第二点，下联设备的种类是有限的，经过我们的调查在网络中下联设备无非就是网络接口模块、路由器、交换机、光电转换器这四种，这样的话我们在这个信息位只要存放一个0～7的数字，分别表示8种不同的设备。标签在被读取这个数位的时候，获取的数值通过手持机或者电脑内的程序进行解释，翻译成相应的下联设备文字信息再显示出来。

(4)在得到压缩后的配线架端口号信息数值和端口下连设备信息数值后，我们可以对这两个数值再做更进一步的压缩。方法是将压缩后的配线架端口号信息值×8+端口下联设备信息值。那么得到的最大值是528×8+7＝4231。回溯反推过程时，将这个值先除以8，得到的整数值是被压缩后的配线架端口号信息数值，余数就是端口下联设备信息数值。然后通过得到的压缩后配线架端口信息数值，依照上文的(2)、(3)反推算法具体再推算出配线架端口所在的行数和列数。

(5)位置大区信息的存放：由于大区的名称是不会发生改变的，所以标签内只存放大区所对应的数字，我们以0～999来代表1000个大区。通过手持机或电脑的程序来解释翻译之后，将具体大区的文字信息反馈到到输出设备上。

(6)位置小区信息的存放：小区的名称也不会发生改变，即使改变也只要将对应的名称在手持机和计算机的数据库里做改变，对应数字不会发生变化，所以标签内也只存放小区所对应的数字，我们以0～99来代表100个小区。读取时通过手持机或电脑程序来解释翻译之后，将具体小区的文字信息反馈到输出设备上。

(7)模块位置信息的存放：我们发现模块位置和配线架端口信息的数据格式相同，都是采用行和列的结构来确定一个具体的端口，因此，也采用与配线架端口号信息存放相同的方法来处理。即用k×m+j来表示。k表示行数，j表示列数，m为最大行数；反推过来，用这个数除以最大数m，整数商为行数，余数为列数。例如，最大行数m＝50，则将行数×50+列数得到一个数值，将其存放在标签内。回溯反推过程也相同，将数值除以50，得到的值就是行数，余数就是列数。

按照以上的编码压缩算法，配线架端口号信息、端口下连设备信息、位置大区、位置小区、模块位置，能够形成5个数字，我们再将这5个数字拼接起来形成一个新的数字存入标签。

综上所述，本实用新型的优点是：耐磨损、不易损坏、防尘、防水，比传统“配线表”更能够接受环境的挑战。在数据写入、读取、修改、查询时都比传统“配线表”方便。在修改配线表数据时，能够将修改内容及时上报，方便工作人员共享信息。根据标签的电子数据，还能够实现绘制网络结构图等附加功能。

附图说明

图1为八条配线表信息存入RFID标签的结构，相同的颜色代表同一条配线表信息。

图2为“配线表”数据导入数据库的过程。

图3为张贴RFID标签的过程。

图4为手持机下载维护人员认证信息过程。

图5为维护人员通过手持机读取“配线表”数据的过程。

图6为维护人员修改“配线表”数据并将修改数据上报的过程。

具体实施方式

下面举例说明本发明的实施方式。

1)配线架端口号信息为3行14列，得到3×24+14＝86，得到数字86。

2)端口下联设备信息为网络端口模块，对应数字为1，得到数字1。

3)上面两个数值经过再压缩后，得到86×8+1＝689，不足4位前面补零得到数值0689。

4)位置大区信息为教学行政楼，对应数字为98，不足3位前面补0得到数字098。

5)位置小区信息为会议室，对应数字为8，不足2位前面补0得到数字08。

6)模块位置信息为15行40列，得到15×50+40＝790，不足4位前面补0得到数值0790。

将以上的这6个数字拼接起来就得到0689098020790这个13位数字，这个数字结合其所存储在芯片内的相应存储块编号就可以完整的记录一条配线信息。

由上可知，要存储的一条完整的配线信息，经过压缩后得到的数值范围是从0000000000000～4231999992550的13位数字。

经过压缩算法以后，接着面临的最后问题就是如何将这13位数字存入标签内。

从RFID存储区域划分方式可以知道，RFID芯片的每个存储大块只有4Byte的容量，最多只能存放4个字符，远远达不到13位数字的存储要求。本发明将其转化为2进制来存放。每个存储小块为1Byte＝8bit，用2进制形式就能表示2⁸＝256，也就是能存放0～255的对应2进制数字。一个大块又由4小块组成，整个大块能表示256⁴＝4294967296，也就是能存放0～4294967295所对应的2进制数字。这样，一个完整的标签存储大块也不能满足我们存储一个13位数字的目的。

现在我们来看一下经过压缩后的模块位置信息数值，其取值范围是0～2550，现在将它拆开，千位、百位和十位拼接成一个数值，个位单独成为一个数值。这样他们的取值范围分别是0～255和0～9。那么前三位数组成的数值就可以单独存放在一个RFID标签的小块存储块内。个位数再和前面13位数值拆除掉最后四位所预留下的9位数值再拼接起来，组成一个10位的数值，其取值范围就是0000000000～4231999999，这样就完全能够存入一个大块存储块内。

所以综上所述，一条配线信息需要存放在5个小块存储空间内，占用5Byte的存储容量。接着我们就要规定配线信息的存储结构，方便和读取设备相互通讯。

首先，将64块存储大块的每5块分成一个区域，每个区域存放4条配线信息，总共分为12个区域，另外还有4个存储大块备用(这四块存储大块空间，以后可以根据实际需要再给予利用)。正好48条配线信息，完全可以满足现在市面上端口最多的网络设备配线要求。在每个区域里，后四块存储大块分别存放4条经过压缩拆分后的配线信息10位数数值，第一个大块中的四小块存储块里，分别依次存放后四条配线信息数值所剩余的3位数数值。

按照以上规则我们就可以将48个端口的网络设备配线信息，以1到48的顺序依次存放到标签内。

在读取设备数据读取时，首先是通过设备端口信息来查询，确定设备端口号后，就只需要将“设备端口号”÷4×5得到第一个数值，如果“设备端口号”÷4的余数不为0，那么就将前面第一个数值加上余数，如果余数为0就将将第一个数值减1，可以得到该条配线信息所对应的10位数数值所在的存储大块区域位置标记数值。再将此数值减去余数，如果余数为0就减4，那么可以得到其3位数数值所在的存储大块区域位置标记数值，然后“余数”数值就是这个3位数数值所存在这个大块的对应小块位置标记数值。从这两个存储位置内读出这两个数值后，再拆分拼接，组成一条完整13位数配线信息数值。最后通过上文介绍过的回溯倒推算法，并经过读取设备程序解释翻译之后将一条具体的配线信息显示出来。

从上面详述的内容来看，1000个大区100个小区总共区域位置的数量是1000×100＝100000，如此巨大的区域数据量将占用很多手持机的存储空间。虽然存储空间对于手持机来说并不是问题，但是对于一些常用的廉价手持机来说并没有配备嵌入式数据库。那么要对100000条记录信息进行查询操作将是件不可想象的事情，整个查询过程会变的缓慢且无法忍受。

为了能让这类手持机也能够和我们的“RFID电子配线表”一起使用，本发明设计了一个查询算法，大大缩短了整个查询速度。这个算法其实就是为这100000条数据建立索引来增加手持机的查询效率。

首先我们知道，每个大区对应至多100个小区，那么他们之间就是一对多的关系。那么在手持机存储空间里，大区的存储格式就设计成：3Byte(标签内的大区3位数值编号)+16Byte(大区的具体描述可以是字符、数字、中文)+5Byte(大区所对应的小区存储位置的首地址标志值)；我们将大区全部存储在一段存储空间里，将对应同一大区的小区信息依次存储在一段连续的存储空间内。这样在从RFID标签内得到大区数据后，就能直接知道其对应的小区存储空间首地址，然后在这个首地址的基础之上再开始查询，这样检索和普通顺序查询相比就避免了查询核实别的大区所对应的小区的无用过程，大大加快了查询速度。

当然只有“RFID电子配线表”是无法实现对整个配线表数据进行管理的。必须将这个技术和一整套软硬件系统结合起来实施。因此在标签的基础上我们还设计了一套“配线表管理系统”。现在就让我们来简单了解一下，“RFID电子配线表”是如何融合到整个系统中去实施的。

首先网络工程施工结束之后一定会生成一张数据准确且经过验收的原始配线表，一般这张“配线表”是以Excel等电子文档的形式存放。我们的系统可以将这类电子表格按照一定的格式导入数据库，使电子文档数据转变为数据库数据。然后在张贴标签时，根据需要调出所需的“配线表”数据，通过读卡器并采用上文的压缩算法写入RFID标签，最后将这张标签贴到相对应的网络设备上，就完成了一次张贴设备标签的工作。这样即使数据库内的“配线表”信息丢失也不用担心，因为在现场设备标签内还拥有一份数据备份。

在贴标签的时候，我们发现许多设备表面是塑料外壳，但普通标签贴上去就读不出来。查明原因是，塑料很薄，后面就是金属。于是，我们用比较厚的双面胶隔在普通标签和外壳之间，标签就能正常读取。其它金属外壳的也可以这么做。

如果每个设备都张贴了RFID标签以后，维护人员到现场维护时就只需要一个小小的手持机，就能很方便的从标签内读取所需的配线表信息。在需要对配线表数据做修改时，也不需要动用纸笔，只要使用手持机将改好的数据写入标签，回到办公室后再将手持机内变更过的数据上传到服务器数据库里，由我们的系统自动对数据库数据做出相应的调整，这样就完成了一次修改配线表信息的数据上报过程。整个步骤方便简单，且不会出错，大大节约了维护成本和维修时间。

当然我们在安全问题上也做了周全的设计，并不是每一个拥有手持机的维护人员都能够随心所欲的浏览和修改“配线表”信息。在系统设计中，每一个用户都将拥有一张RFID身份标识卡证件，每张卡片的用户权限和信息各不相同。维修人员在开启手持机时必须先扫描“身份标识卡”后才能够使用。首先只有有权限的维修人员才能使用手持机浏览“配线表”信息，其次，只有拥有修改“配线表”信息权限的“身份标识卡”才能够启用修改“配线表”信息的功能。当然每次修改完配线表信息，并将数据上传给数据库的同时，系统中也会将这次修改的时间，内容以及修改人员信息等一系列数据存入数据库，形成日志数据，以便日后查询。这样设计还有一个好处，那就是无论维修人员怎么变更都能够追溯到前面的维修信息，对问题判断提供参考。

因为我们设计的配线表中包含了所有网络上下层的关系，所以在系统中可以根据配线表数据自动绘制出整个网络结构图。对于网络管理者来说，这张结构图对于宏观管理起到非常重要的作用。

Claims (3)

1、一种射频身份识别电子配线表，其特征在于以13.56MHZ频段的RFID标签作为配线表存储载体，一块RFID标签的存储容量是2KBit＝256Byte，将2KBit的存储区域划分为64个大块，其编号依次为0～63，每大块再细分为4小块，即整个存储区域总共分为256小块，每小块的存储容量是1Byte，形成一个64×4的存储矩阵，配线表的信息以下述方式存储于所述RFID标签中：

(1)设备端口号信息的存放：约定RFID标签的某个大块号的存储区域存储某个端口号信息；

(2)配线架端口号信息的存放：用第k行的k乘以最大的行数m，加上第j列的j来表示，即用k×m+j来表示；反推过来，将这个数值除以最大行数m，得到的整数商就是行数，余数就是列数；

(3)端口下连设备信息位的存放：在这个信息位存放一个0～7的数字，分别表示8种不同的设备；标签在被读取这个数位的时候，获取的数值通过手持机或者电脑内的程序进行解释，翻译成相应的下联设备文字信息再显示出来；

(4)在得到压缩后的配线架端口号信息数值和端口下连设备信息数值后，对这两个数值再做更进一步的压缩，方法是将压缩后的配线架端口号信息值×8+端口下联设备信息值。那么得到的最大值是528×8+7＝4231；回溯反推过程时，将这个值先除以8，得到的整数值是被压缩后的配线架端口号信息数值，余数就是端口下联设备信息数值；依照(2)、(3)反推算法具体再推算出配线架端口所在的行数和列数；

(5)位置大区信息的存放：标签内存放大区所对应的数字，以0～999来代表1000个大区；通过手持机或电脑的程序来解释翻译之后，将具体大区的文字信息反馈到到输出设备上；

(6)位置小区信息的存放：标签内只存放小区所对应的数字，以0～99来代表100个小区；读取时通过手持机或电脑程序来解释翻译之后，将具体小区的文字信息反馈到输出设备上；

(7)模块位置信息的存放：用k×m+j来表示，k表示行数，j表示列数，m为最大行数；反推过来，用这个数除以最大数m，整数商为行数，余数为列数；

其中，所述配线表的数据格式如下：

(1)设备端口号：数据格式是从1到48；

(2)配线架端口号：表示配线架上的具体端口位置，以配线架行数和列数来标注；

(3)端口下连设备信息：数据格式是10个字符；

(4)位置大区：表示端口对应设备所在的楼宇或者区域，数据格式是16个字符；

(5)位置小区：表示端口对应所在的具体房间信息，数据格式是10个字符；

(6)模块位置：表示端口模块所在的具体位置，以行和列来标注m-1，m为行，1为列。

2、根据权利要求1所述的射频身份识别电子配线表，其特征在于经过压缩后的模块位置信息数值，其取值范围是0～2550，将它拆开，千位、百位和十位拼接成一个数值，个位单独成为一个数值，这样他们的取值范围分别是0～255和0～9，那么前三位数组成的数值就可以单独存放在一个RFID标签的小块存储块内，个位数再和前面13位数值拆除掉最后四位所预留下的9位数值再拼接起来，组成一个10位的数值，其取值范围就是0000000000～4231999999，这样把整个信息数值存入一个大块存储块内。

3、根据权利要求2所述的射频身份识别电子配线表，其特征在于首先，将64块存储大块的每5块分成一个区域，每个区域存放4条配线信息，总共分为12个区域，正好48条配线信息，另外还有4个存储大块备用；在每个区域里，后四块存储大块分别存放4条经过压缩拆分后的配线信息10位数数值，第一个大块中的四小块存储块里，分别依次存放后四条配线信息数值所剩余的3位数数值。

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