有源與無源相結(jié)合的基于RFID技術(shù)的機(jī)房資產(chǎn)管理解決方案

李興瑩

摘要：傳統(tǒng)的資產(chǎn)管理系統(tǒng)中，設(shè)備的入庫、出庫、盤點(diǎn)、巡檢這樣的操作無法通過系統(tǒng)自動(dòng)化來完成，需要消耗大量人力，任務(wù)執(zhí)行速度慢，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、而且容易造成數(shù)據(jù)丟失等問題。該文介紹基于RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)的資產(chǎn)管理系統(tǒng)，結(jié)合J2EE技術(shù)，以及RFID的有源和無源、二維碼等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)資產(chǎn)的全方位電子化管理。

關(guān)鍵詞：有源RFID；無源RFID；資產(chǎn)管理；二維碼

中圖分類號(hào)：TP318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）05-0246-02

隨著RFID技術(shù)的逐漸成熟，本文將RFID技術(shù)應(yīng)用于機(jī)房資產(chǎn)管理實(shí)踐中，結(jié)合有源/無源/低頻/高頻RFID的各自特點(diǎn)，條形碼技術(shù)，以及J2EE技術(shù)，成功設(shè)計(jì)出機(jī)房資產(chǎn)管理系統(tǒng)解決方案。

1 總體設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)需覆蓋的功能范圍

RFID機(jī)房資產(chǎn)管理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)固定資產(chǎn)的上架、下架、上電、下電、巡檢、盤點(diǎn)等動(dòng)作過程的監(jiān)控，以及對(duì)進(jìn)/出機(jī)房的人員的監(jiān)控，還包括系統(tǒng)告警等主要功能模塊。

其中，上架/下架、上電/下電、巡檢、盤點(diǎn)由機(jī)房運(yùn)維人員通過手持設(shè)備輔助完成。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備位置的監(jiān)控，能精確到U位級(jí)的變化；系統(tǒng)也能監(jiān)測(cè)到設(shè)備出/入機(jī)房的狀態(tài)，以及人員出/入機(jī)房的狀態(tài)和軌跡。

1.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模型

整個(gè)系統(tǒng)主要有以下部分實(shí)現(xiàn)，如圖1所示：

2 RFID和二維碼技術(shù)

本系統(tǒng)中同時(shí)使用了125KHz低頻無源RFID，125KHz低頻有源RFID和2.4 GHz高頻有源RFID。

2.1 125KHZ低頻無源RFID

125KHZ低頻無源RFID采用電感耦合方式工作，整個(gè)系統(tǒng)分為電子標(biāo)簽、天線、節(jié)點(diǎn)控制器、前置機(jī)。

電子標(biāo)簽貼在每臺(tái)設(shè)備側(cè)面（根據(jù)天線位置選擇一側(cè)進(jìn)行粘貼）。電子標(biāo)簽由芯片和內(nèi)置天線組成，在芯片內(nèi)保存有一個(gè)唯一編碼，用作識(shí)別設(shè)備的標(biāo)識(shí)性信息。內(nèi)置天線用于同外部天線即閱讀器進(jìn)行通信。電子標(biāo)簽工作時(shí)所需的能量，是通過電感耦合單元（非接觸式）獲取的。電子標(biāo)簽與閱讀器的距離在2cm左右，閱讀器則安裝在機(jī)柜的一側(cè)。

天線安裝在每個(gè)機(jī)柜內(nèi)，可覆蓋標(biāo)準(zhǔn)42U機(jī)柜的全部U位，然后匯集到節(jié)點(diǎn)控制器上。每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器負(fù)責(zé)一排機(jī)柜。節(jié)點(diǎn)控制器一般安裝在每排機(jī)柜的首個(gè)機(jī)柜上。最后所有節(jié)點(diǎn)控制器再匯集到前置機(jī)上。前置機(jī)是一臺(tái)獨(dú)立的x86服務(wù)器，負(fù)責(zé)控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器。天線、節(jié)點(diǎn)控制器及前置機(jī)，相互之間通過UDP協(xié)議通訊。

以上系統(tǒng)組成了可精確到機(jī)柜內(nèi)U位級(jí)的RFID監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 2.4GHZ高頻有源RFID與125KHZ低頻有源RFID

在本系統(tǒng)中使用2.4GHZ+125KHZ有源技術(shù)監(jiān)控人員和設(shè)備的移動(dòng)。

2.4 GHz有源RFID通信技術(shù)具有通訊距離遠(yuǎn)、通信可靠，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，通信模式靈活等特點(diǎn)， 實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）是2.4GHz有源RFID應(yīng)用中最重要的應(yīng)用方向之一。通過對(duì)2.4GHz標(biāo)簽的實(shí)時(shí)定位，可實(shí)現(xiàn)對(duì)人員管理、資產(chǎn)管理以及移動(dòng)目標(biāo)跟蹤等需求的實(shí)現(xiàn)，在眾多的應(yīng)用系統(tǒng)中有著非常重要的意義。

在本系統(tǒng)中，同時(shí)使用2.4GHZ技術(shù)的RFID讀寫器和125KHZ有源標(biāo)簽。RFID讀寫器安裝在天花板上，均勻分布在機(jī)房過道上。通過調(diào)整讀寫器的識(shí)別距離，可以讓讀寫器覆蓋2M～5M范圍。125KHZ有源標(biāo)簽粘貼于設(shè)備的前側(cè)，或是做成人員卡佩戴，實(shí)際是一個(gè)125KHz有源RFID激勵(lì)器。它有一個(gè)唯一的識(shí)別碼（即ID），循環(huán)發(fā)出以125KHz為載波，采用OOK模式調(diào)制數(shù)字信號(hào)，作為帶有125KHz激勵(lì)喚醒的2.4GHz標(biāo)簽的喚醒及激勵(lì)器的ID信息。當(dāng)設(shè)備或人員經(jīng)過讀頭附近時(shí)，125KHZ有源卡將ID寫入2.4GHZ讀寫器中。然后通過采信設(shè)備定期從讀寫器中取回?cái)?shù)據(jù)，即可形成設(shè)備或人員的移動(dòng)軌跡。

2.3 手持設(shè)備與二維碼

在本系統(tǒng)中，我們使用手持設(shè)備進(jìn)行設(shè)備的巡檢、盤點(diǎn)和出/入庫等操作。在每臺(tái)設(shè)備的前側(cè)都粘貼有二維碼標(biāo)簽，使用WinCE系統(tǒng)手持設(shè)備對(duì)二維碼進(jìn)行掃描，即可完成操作。二維碼模式，簡(jiǎn)單可靠。即使在RFID有源標(biāo)簽的電池用盡的時(shí)候，我們?nèi)匀豢梢詧?zhí)行正常的設(shè)備巡檢、盤點(diǎn)等操作。

3 軟件技術(shù)

軟件部分采用Java技術(shù)實(shí)現(xiàn)，使用了成熟的開源SSI框架：Struts2+Spring+iBatis。在SSI框架中，Struts2負(fù)責(zé)WEB前端，Spring負(fù)責(zé)后端業(yè)務(wù)處理，iBatis負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。另外，還使用了RESTful WebService實(shí)現(xiàn)手持終端接口，以及與其他系統(tǒng)的接口（比如CMDB）。使用SNMP實(shí)現(xiàn)各模塊的自檢。

Struts2是一種MVC模式的WEB框架。其中，M（模型層）負(fù)責(zé)處理業(yè)務(wù)邏輯，V（視圖層）負(fù)責(zé)頁面展現(xiàn)，C（控制層）負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯與畫面之間的交互。MVC 模式的設(shè)計(jì)方式減弱了業(yè)務(wù)邏輯接口和數(shù)據(jù)接口之間的耦合，以及

畫面效果更富于變化。

Spring是一個(gè)開源的基于IoC即反向控制和AOP的構(gòu)架的Java框架，采用IoC使得可以很容易的實(shí)現(xiàn)bean的裝配，提供了簡(jiǎn)潔的AOP并據(jù)此實(shí)現(xiàn)Transcation Managment，等等。Spring應(yīng)用在本系統(tǒng)中，主要用于實(shí)例化后臺(tái)服務(wù)，管理數(shù)據(jù)庫事務(wù)等。

iBatis是一種基于Java技術(shù)的O/R框架，它是實(shí)現(xiàn)Java對(duì)象與數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)交換的工具。相對(duì)于Hibernate、OJB等工具，它是一種輕量級(jí)的O/R框架。在iBatis的使用過程中，開發(fā)人員需要配置每個(gè)Java對(duì)象所對(duì)應(yīng)的SQL，然后iBatis就能自動(dòng)幫我們完成Java對(duì)象數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫的更新和查詢等操作。相比于Hibernate而言，開發(fā)人員可直接對(duì)SQL進(jìn)行優(yōu)化，更容易提升系統(tǒng)性能。iBatis應(yīng)用在本系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化。

RESTful WebService在本系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)與手持終端的接口。REST WebService的主要特征之一是以遵循 RFC 2616 定義的協(xié)議的方式顯式使用 HTTP 方法。在本系統(tǒng)中，使用JSON數(shù)據(jù)格式作為接口的數(shù)據(jù)傳輸格式。在這種模式下RESTful Webservice更加輕量級(jí)，與Ajax之間的完美配合，使得越來越多的項(xiàng)目更青睞于它。

SNMP并被用于實(shí)現(xiàn)各模塊的自檢功能。在我們的系統(tǒng)中部署了一套SNMP服務(wù)，它是自檢模塊的核心，負(fù)責(zé)收集和發(fā)布其他模塊的自檢信息。其他各個(gè)模塊定期將自身狀態(tài)更新至SNMP服務(wù)中，以便系統(tǒng)可查詢各模塊的運(yùn)行狀態(tài)。如果有模塊出現(xiàn)異常，比如模塊自行掛起，它將無法再更新自己的運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)用戶就能從自檢信息中及時(shí)發(fā)現(xiàn)模塊的異常狀態(tài)。

4 系統(tǒng)核心流程

工作人員通過Web Potal訪問系統(tǒng)，可執(zhí)行設(shè)備的上/下架、盤點(diǎn)、巡檢、下載報(bào)表等操作。

RFID數(shù)據(jù)采集引擎將RFID數(shù)據(jù)采集到系統(tǒng)中，采集的數(shù)據(jù)包括有源RFID卡位置信息（包括設(shè)備和人員的定位）、無源RFID卡位置信息（設(shè)備在機(jī)柜內(nèi)的位置狀態(tài)）。RFID數(shù)據(jù)采集引擎采用UDP協(xié)議與RFID閱讀器設(shè)備通訊，實(shí)現(xiàn)RFID數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的無縫整合。

告警引擎根據(jù)設(shè)定的告警規(guī)則和采集到的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生告警信息。比如：設(shè)備的位置發(fā)生變化，從一個(gè)機(jī)柜移動(dòng)至另一個(gè)機(jī)柜；人員移動(dòng)到了未經(jīng)授權(quán)的區(qū)域，這些都會(huì)向管理人員發(fā)出告警通知。

設(shè)備/人員定位引擎，以GIS引擎為基礎(chǔ)，可通過圖形化的方式，向管理人員展示當(dāng)前設(shè)備或人員在地圖上的位置，以及移動(dòng)軌跡。

手持端通過WebService向系統(tǒng)確認(rèn)上/下架、巡檢、盤點(diǎn)等操作的結(jié)果，更新設(shè)備的最新狀態(tài)信息。

系統(tǒng)還可與CMDB通過WebService接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，及時(shí)從CMDB更新最新的數(shù)據(jù)，或?qū)⒃O(shè)備狀態(tài)更新到CMDB。

自檢模塊檢測(cè)各個(gè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，如有異常，則及時(shí)通知管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

通過以上各個(gè)系統(tǒng)組成部分的有機(jī)協(xié)作，構(gòu)成了一套完整的RFID系統(tǒng)解決方案。

5 系統(tǒng)遺留問題

目前系統(tǒng)中還存在著一些RFID技術(shù)的問題，也是目前市場(chǎng)上RFID方案的常見缺陷。

目前市場(chǎng)上提供的RFID硬件設(shè)備還存在工作不穩(wěn)定的問題，尤其是2.4GHZ有源RFID設(shè)備，由于其本身掃描范圍大（最大可以達(dá)50M），且機(jī)房?jī)?nèi)電磁干擾大，會(huì)造成設(shè)備誤讀、漏讀等情況產(chǎn)生。對(duì)于這樣的情況，我們?cè)谲浖糠中枰M(jìn)行容錯(cuò)處理。可以采用多次采集后計(jì)算概率的方式，排除RFID硬件部分的故障問題。

6 結(jié)束語

本系統(tǒng)結(jié)合有源RFID 、無源RFID和二維碼技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了完整的機(jī)房資產(chǎn)管理決方案，可同時(shí)對(duì)人員和設(shè)備的移動(dòng)、機(jī)柜內(nèi)設(shè)備位置進(jìn)行監(jiān)控，具備推廣到一般大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房資產(chǎn)管理的潛力。

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