CN102332100B - 一种基于rfid技术的文件管理柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID技术的文件管理柜及其控制方法。基于RFID技术的文件管理柜包括柜体，柜门、控制电路和复数个存放文件的单元格，所述的控制电路包括电源电路、微处理器、多通道读写器、与单元格数量相同的天线、柜门开关传感器和数据传输单元；所述的天线分别布置在不同的单元格内，并与多通道读写器的天线端口连接，所述的单元格之间相互屏蔽；所述的多通道读写器、柜门开关传感器和数据传输单元分别接微处理器。本发明通过数据传输单元和后台系统进行数据交互，具备实时盘询、快速判别、遗失报警和开关门记录等功能，满足了文件系统的前端设备要求，可以应用于机关和企事业单位的重要文件管理。

Description

一种基于RFID技术的文件管理柜及其控制方法

[技术领域]

本发明涉及射频识别技术，尤其涉及一种基于RFID技术的文件管理柜及其控制方法。

[背景技术]

传统的资料室密级文件管理主要依据人工方式进行，效率不高、透明度差、缺乏对所属资料实时的跟踪管理，难以避免一些工作疏忽和人为差错，特别是对文件管理安全性要求较高的部门，其安全隐患尤为明显。虽然针对此类问题，一些部门已经采取了一些防范及管理措施，如采用密级文件柜双锁安全管理、门口条形码防盗、视频监控管理等，在文件量很大的情况下对于文件的查找和登记比较繁琐，也不能动态掌握各种文件的信息；对不同密级的文件取用难以实现动态监控，存在安全隐患。一些特殊部门对所属密级文件的管理问题迫切需要安全性更高、自动化程度更高和管理更加透明的文件管理柜。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种能够同后台管理系统进行数据交互，便于对文件进行实时监控和查询的文件管理柜。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种上述文件管理柜的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种基于RFID技术的文件管理柜，包括柜体，柜门、控制电路和复数个存放文件的单元格，所述的控制电路包括电源电路、微处理器、多通道读写器、与单元格数量相同的天线、柜门开关传感器和数据传输单元；所述的天线分别布置在不同的单元格内，并与多通道读写器的天线端口连接，所述的单元格之间相互屏蔽；所述的多通道读写器、柜门开关传感器和数据传输单元分别接微处理器。

以上所述的基于RFID技术的文件管理柜，所述的数据传输单元是GPRS数据传输单元。

以上所述的基于RFID技术的文件管理柜，所述的电源电路包括储能电容器，所述的储能电容器并接在向数据传输单元和微处理器的供电的电路上。

以上所述的基于RFID技术的文件管理柜，单元格的壳体使用ABS工程塑料，壳体的外表面电镀铝箔形成屏蔽层；所述的天线采用用PCB缝隙天线，并安装在单元格壳体的内侧壁。

以上所述的基于RFID技术的文件管理柜，所述的多通道读写器为16通道读写器，16通道读写器采用的1分4的射频开关进行两级级连，从而分配出16个天线端口。各端口之间采用时分复用工作模式，通过配置软件来选择16个端口中的任意1个或多个工作。

一种上述的基于RFID技术的文件管理柜的控制方法的技术方案，包括以下步骤：

601)微处理器上电，对自身硬件设备进行初试化，控制数据传输单元连接到外部服务器；

602)检测柜门开关传感器，如果柜门是关的，则控制多通道读写器进行读卡；

603)微处理器对读到的数据进行分析处理，区分读到的标签是在哪一个文件单元格中；

604)将处理过的数据通过数据传输单元上传到服务器；

605)检测柜门开关传感器，如果柜门打开，则通过数据传输单元发送柜门打开信息到服务器，并跳转到步骤602。

以上所述的控制方法，在步骤605中，包括以下步骤：

701)在柜门没有打开的情况下，如果收到由数据传输单元传回的服务器查询指令，则跳转到步骤602。

以上所述的控制方法，在步骤603中，包括以下步骤：

801)多通道读写器使用一个预设的较大功率对每一个单元格分别进行读取，并存储数据；所获得的每个单元格的数据包含了它本单元格所有标签和部分其他单元格返回信号强的标签的数据；

802)多通道读写器使用一个预设的较小功率对每一个单元格分别进行读取，并存储数据；所获得的每个单元格的数据仅包含本单元格本身部分返回信号强的标签的数据；

803)将步骤801中获得的某一个单元格数据和步骤802中其他单元格所有数据进行比对，将步骤801中获得的某一个单元格数据中与步骤802中其他单元格所有数据相同的数据全部去除，得到该单元格中所有标签的数据。

本发明通过数据传输单元和后台系统进行数据交互，具备实时盘询、快速判别、遗失报警和开关门记录等功能，满足了文件系统的前端设备要求。经实测，可以实现300份文件的读取，准确率超过98％；能够对每份文件的位置进行实时查询，误判率小于0.5％。本发明的文件柜能应用于机关和企事业单位的文件管理中，如政府机关公文实体管理、金融合约书管理、医疗单位病历数据管理、企业重要文件管理等诸多的应用场合。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例基于RFID技术的文件管理柜控制电路的原理框图。

图2是本发明实施例基于RFID技术的文件管理柜电源电路的简图。

图3是本发明实施例基于RFID技术的文件管理柜控制方法的流程图。

[具体实施方式]

本发明涉及的文件管理系统，在每一份文件贴上RFID电子标签，通过读取设备和后台软件系统提供对文件的实时盘询、出入登记、查找定位和遗失报警等功能。

在整个文件管理系统中，最重要的环节就是前端数据采集和预处理设备。本发明基于RFID技术的文件管理柜就是负责文件管理系统的前端数据采集和处理工作，它主要包括以下功能如下：

1)实现文件标签的无遗漏读取；

2)实现文件的小范围定位查找；

3)通过GPRS进行无线数据传输；

4)提供简单的人机交互接口；

5)对开关文件柜进行监控和记录；

6)通断电记录。

本发明基于RFID技术的文件管理柜的实施例包括柜体，柜门、控制电路和16个存放文件的单元格。如图1所示，控制电路包括电源电路、微处理器、16通道读写器、柜门开关传感器、人机接口和GPRS数据传输单元。每个单元格内布置1根与16通道读写器天线端口连接的天线，16个单元格之间相互屏蔽。16通道读写器、柜门开关传感器、人机接口和数据传输单元分别接微处理器。

16通道读写器接收微处理器的命令，通过天线对每个单元格里的标签进行分别读取，微处理器对读到的标签数据进行过滤和对所在单元格判断等预处理后通过GPRS数据传输单元将数据传输到后台系统。

16通道读写器包括MCU、锁相环、功率放大器、解调器、基带放大器、天线和天线开关等电路单元。16通道读写器的最大特点在于其通道数多，符合文件、图书等管理系统的应用需求，采用的1分4的射频开关进行两级级连，从而分配出16个天线端口。各端口之间采用时分复用工作模式，通过配置软件来选择16个端口中的任意一个或多个工作。

单元格装配在柜体内，单元格的壳体能装载20份左右A4纸大小的文件。壳体使用ABS工程塑料，在其外表面电镀铝箔形成屏蔽层。天线安装于壳体的内侧壁，通过调节其位置使装入文件后，标签正好处于天线的辐射最强区域。壳体外表面镀的铝箔，能屏蔽壳体内的无线信号避免和其他单元格串扰。读写器的天线选用PCB缝隙天线，由于单元格有金属屏蔽材料，相比于偶极子天线，缝隙天线在金属表面附近具有更好的性能，增益可达2dBi以上。天线通过50欧姆射频馈线与读写器连接。

微处理器的主要功能是控制读写器进行读卡，将读到的数据进行处理，过滤冗余数据、判断标签所在单元格，然后将数据通过GPRS数据传输单元传输到后台系统。微处理器提供对人机接口的显示和键盘进行相应的管理和驱动。微处理器还对电源、柜门开关等外部条件进行监控，如果外部条件发生变化，将变化的信息通过GPRS数据传输单元上传。

微处理器主要有高速MCU和存储器电路组成，提供显示器和键盘接口、至少两个RS232串口(一个和读写器通信，另一个和GPRS数据传输单元通信)，预留四组GPO接口和四组GPI接口。微处理器采用5V供电。

由于读写器内部电路以及单元格的屏蔽对不同天线之间的信号隔离度的有限的，即当射频功率太大时，使用某1天线可能读到少数其他天线的标签，当然，功率太小又不能完全读取本单元格所有的电子标签。因此要正确判断读到的电子标签是哪一个单元格里的，还需进行一些算法进行分析。本文件柜所采用的方法如下：

使用较大功率对每一个单元格进行读取，分别存储数据(称数据A)，此时每个单元格的数据包含了本单元格的所有标签和部分其他单元格信号强的标签；

使用较小的功率对每一个单元格进行读取，分别存储数据(称数据B)，此时读到的数据是每一个单元格自己的部分返回信号强的标签；

在数据A中取出某一个单元格数据(称数据C)，和数据B中的其他所有单元格数据(称数据集D)进行比对，将数据C中和数据D相同的数据全部去除(C-D)，余下的数据(C-D)即为该单元格内所有文件标签数据。

本实施例的人机接口包括显示器和键盘。其中，显示器采用128*64图形点阵单色显示模组，该模组包括显示屏、控制芯片和背光源。显示器采用并口进行控制。键盘采用PVC薄膜键盘，20键，5*4矩阵结构。

GPRS数据传输单元(GPRS DTU)用来向后台传输无线数据。本实施例采用的是透明传输的DTU模块，此模块还具有断线自动重连的功能。DTU的天线选用可以贴附于金属箱体表面的小型GPRS天线。

控制电路所有的元器件的由一个9V/5A的电源适配器供电，电源适配器输入为220V市电。电源供电简图如图2所示，其中微处理器和DTU的电源要求能够在断电后发送断电信息到后台，选择大容量的法拉电容做电能蓄积用，在断电后能维持数秒。微处理器在检测到外部断电后需立即发送GPRS信息。

文件柜的柜体上安装了柜门开关传感器，每一次柜门打开或关闭时，柜门开关传感器将开、关门的信息传递给微处理器，作为系统的触发信号，以便对每次事件留有记录，做到文件管理的安全、可靠。

如图3所示，本发明基于RFID技术的文件管理柜实施例的工作过程如下：

a)微处理器上电，对自身硬件设备进行初试化，控制GPRS数据传输单元连接到外部服务器；

b)检测柜门开关传感器，如果柜门是关的，则控制多通道读写器进行读卡；

c)微处理器对读到的数据进行分析处理，区分读到的标签是在哪一个文件单元格中；

d)将处理过的数据通过GPRS数据传输单元上传到服务器；

e)检测柜门开关传感器，如果柜门打开，则通过GPRS数据传输单元发送柜门打开信息到服务器，并跳转到步骤b；

f)在柜门没有打开的情况下，如果收到由数据传输单元传回的服务器查询指令，则跳转到步骤b。

本实施例的文件柜综合考虑了应用需求和成本控制等多方面因素，通过GPRS和后台系统进行数据交互，具备实时盘询、快速判别、遗失报警和开关门记录等功能，满足了文件系统的前端设备要求。经实测，可以实现300份文件的读取，准确率超过98％；能够对每份文件的位置进行实时查询，误判率小于0.5％。

本实施例的文件柜能应用于机关和企事业单位的文件管理中，如政府机关公文实体管理、金融合约书管理、医疗单位病历数据管理、企业重要文件管理等诸多的应用场合。

Claims (5)

1.一种基于RFID技术的文件管理柜的控制方法，所述的文件管理柜包括柜体，柜门、控制电路和复数个存放文件的单元格，所述的控制电路包括电源电路、微处理器、多通道读写器、与单元格数量相同的天线、柜门开关传感器和数据传输单元；所述的天线分别布置在不同的单元格内，并与多通道读写器的天线端口连接，所述的单元格之间相互屏蔽；所述的多通道读写器、柜门开关传感器和数据传输单元分别接微处理器；其特征在于，所述的的控制方法包括以下步骤：

101）微处理器上电，对自身硬件设备进行初始化，控制数据传输单元连接到外部服务器；

102）检测柜门开关传感器，如果柜门是关的，则控制多通道读写器进行读卡；

103）微处理器对读到的数据进行分析处理，区分读到的标签是在哪一个文件单元格中；

104）将处理过的数据通过数据传输单元上传到服务器；

105）检测柜门开关传感器，如果柜门打开，则通过数据传输单元发送柜门打开信息到服务器，并跳转到步骤102；

在步骤103中，包括以下步骤：

103a）多通道读写器使用一个预设的较大功率对每一个单元格分别进行读取，并存储数据；所获得的每个单元格的数据包含了它本单元格所有标签和部分其他单元格返回信号强的标签的数据；

103b）多通道读写器使用一个预设的较小功率对每一个单元格分别进行读取，并存储数据；所获得的每个单元格的数据仅包含本单元格本身部分返回信号强的标签的数据；

103c）将步骤103a中获得的某一个单元格数据和步骤103b中其他单元格所有数据进行比对，将步骤103a中获得的某一个单元格数据中与步骤103b中其他单元格所有数据相同的数据全部去除，得到该单元格中所有标签的数据。

2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的文件管理柜的控制方法，其特征在于，所述的数据传输单元是GPRS数据传输单元。

3.根据权利要求1所述的基于RFID技术的文件管理柜的控制方法，其特征在于，所述的电源电路包括储能电容器，所述的储能电容器并接在向数据传输单元和微处理器的供电的电路上。

4.根据权利要求1所述的基于RFID技术的文件管理柜的控制方法，其特征在于，单元格的壳体使用ABS工程塑料，壳体的外表面电镀铝箔形成屏蔽层；所述的天线采用用PCB缝隙天线，并安装在单元格壳体的内侧壁。

5.根据权利要求1所述的基于RFID技术的文件管理柜的控制方法，其特征在于，所述的多通道读写器为16通道读写器，16通道读写器采用的1分4的射频开关进行两级级连，从而分配出16个天线端口，各端口之间采用时分复用工作模式，通过配置软件来选择16个端口中的任意1个或多个工作。

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