基于RFID物联网的档案管理系统设计与实现

目录TOC\o"1-3"\h\u22401第1章绪论 124771研究背景 1244322研究目的及意义 119330第2章系统相关技术概述 3267921RFID技术简介 3124962Java技术 3282883MySQL数据库 421547第3章系统需求分析 5254451数据采集模块需求分析 5245032数据处理模块需求分析 5278263档案信息管理模块需求分析 5264用户管理模块需求分析 65704第4章系统总体设计 792801系统网络拓扑设计 79612系统体系结构设计 761923系统RFID电子标签设计 852464数据库E-R图设计 9152215数据库表设计 922748第5章系统功能设计 11225111系统组成 11272182用户管理功能模块 1210283档案查询功能模块 1213564档案入库功能设计 1350045档案出库功能设计 13314766档案借阅功能设计 14299367档案盘点功能设计 155988档案转架功能设计 1510949档案监控功能设计 1627513第6章系统实现 17277811用户登录 1731712档案查询 17120233档案入库 18161644档案出库 19275375档案盘点 2016734第7章系统测试 2263771测试方案 2222762测试用例 2243053性能测试 2232350结论 2316106参考文献 2422045致谢 25摘要近年来随着信息技术的发展，档案的种类日益多样化，信息量迅速膨胀。但与档案日益重要的价值体现相矛盾的是，档案的管理手段和方法不能与档案的高价值相匹配，从而致使我国档案行业的信息化管理已经不能满足实际需要。RFID技术属于物联网范畴，是现如今十分先进的技术，它存储量大，能在各种恶劣的环境下工作，在数据识别上的速度上远超当前比较流行的条形码和二维码。经证明，RFID在档案管理中具有简化借还流程、提高档案查找和盘点效率、减少人工操作等优势，因此我们设计一种基于RFID技术的档案管理系统，监控所有档案的存储。RFID技术实现了档案管理的自动化，它在各个环境中都可以游刃有余，不仅具有良好的普适性，同时在很大程度上减少档案管理的错误率，减少人工成本。本文以档案管理系统的日常业务流程为研究对象，详细分析了档案管理系统的业务需求，设计功能的实现流程。系统基于JAVA技术，使用MySQL数据库，并引入RFID技术针对实际的业务需求优化数据处理过程，实现了基于RFID的档案管理系统的开发。关键词RFID档案管理电子标签第1章绪论1研究背景近年来，档案数量逐日增多，档案的种类日趋多样化，信息量迅速膨胀，而管理档案的技术却没有取得很大的进步，因此我们无可避免会面对传统管理手段和日益增大档案管理需求的矛盾，矛盾主要体现在一下几点：档案管理员在盘点档案时的做法不够合理，目前大多数的盘点还依靠于管理员手工盘点登记，之后再进行对比，效率低下；档案存放的顺序易乱，存放好的档案容易因为借阅档案的人不停翻阅而打乱；失效档案的管理方法相对落后，一些年限久远且无用的档案仍然保留在档案室，造成档案越来越多，查阅起来也更加困难。在传统管理手段和日益增大档案管理需求的矛盾愈发增大的今天，人们也开始寻求档案管理技术的改进，并向档案的全电子化、多用户超远程、综合性全方位集中式的现代管理模式发展。RFID技术属于物联网范畴，是现如今十分先进的技术，并且被大量应用在实际场景中，例如资产管理、库存管理、人员管理等各个不同的领域，并取得了亮眼的成绩。RFID技术能够快速读取存储，非接触方式读取数据，相当契合档案管理，因此我们设计一种基于RFID技术的档案管理系统，它在各个环境中都可以游刃有余，不仅具有良好的普适性，同时在很大程度上减少档案管理的错误率，减少人工成本。2研究目的及意义结合课题背景以及国内外研究现状的调研，综合分析并考虑当前市面上的RFID档案管理包含如下三点的问题：（1）很多RFID档案管理的研究还停留在表面，虽然看似已经有了一个思路，但是对于具体实施起来的细节却没有深思，没有办法给出一套可行性方案，这对于研究的发展是十分不利的。（2）RFID技术采取何种方案完全取决于应用模式，但不同规模的组织机构合适的应用模式大相径庭。如果一个单位规模比较小，那么单位中的档案数量相对较少、档案种类也会较少，并且受到单位档案存储室空间的显示，更适合使用一般的档案柜；一个单位规模比较大，那么单位中的档案数量相对较大、档案种类也会较多，更适合使用开放式密集档案架；而对于一些有保密要求的档案，管理员也可以配置保密性更强的档案柜存储档案。目前应用的RFID档案管理系统，盘点采取半手工方式，入库和储位调整繁琐。面对种类繁多、数量巨大的档案实体，如果在借用和管理的时候频繁调阅，会对档案的安全造成损害，也极大考验了档案管理员对档案的精细化管理。本问旨在设计利用RFID技术，实现档案管理的数字化、信息化、自动化，实现档案实体的智能化管理，为推进档案馆资源体系建设、提高现代化管理水平、提升档案公共服务能力创造良好条件。第2章系统相关技术概述1RFID技术简介当RFID标签卡进入读写器的射频场后[25]，读写器感应到RFID电子标签的存在，之后开始发送射频信号与电子标签进行交互。电子标签接收到信号之后将芯片里的信息通过内置天线反馈给RFID读写器，之后再由读写器交给服务器分析处理数据。如图2-1所示，为RFID的工作原理图，其中天线是读写器和标签之间通讯模块的桥梁，读写器与电子标签之间的数据交互都是通过天线完成。图2-1RFID工作原理2Java技术Java是编程中常见的语言，深受编程人员的欢迎，使用Java语言可以制作小程序，制作网页等等，人们通常认为Java是一种编程语言，但是实际上Java是一种技术，由如图2-2所示的关系组成：图2-2RFID工作原理3MySQL数据库MySQL是一种的数据库管理系统，它是一种开源、免费的数据库应用，一般小型用户用比较合适，与PHP、JSP配合使用比较多。MySQL数据库体积小，将其安装在服务器上所耗费的时间很少，运行起来也不大占用系统内存；MySQL数据库运行速度快，执行SQL语句的效率高，可以很快得到数据增删改查的结果；MySQL数据库成本低，很明显由于MySQL数据库本身是一种免费的应用，因此对于一些小型项目开发是很有利的。本系统设计中用的就是MySQL数据库，建立了用户表、公司表，管理员表等表。在MySQL数据库中建表简单易懂，易于操作，速度快，简洁方便。第3章系统需求分析1数据采集模块需求分析RFID在读取电子标签时，获取电子标签中包含的档案相关信息，以此进行数据的采集操作，RFID档案管理系统的数据采集主要包括五部分：档案袋数据管理、档案出入库数据采集、档案借还的数据采集、借阅人员的数据采集、门禁数据采集。2数据处理模块需求分析电子标签直接传输给RFID阅读器的数据信息是无法直接被识别的，因此需要通过处理模块将接收到的数据信息转化成为可识别的信息，之后才能显示在档案管理系统中。RFID档案管理系统的RFID数据处理包括以下两部分：（1）RFID阅读器中的动态库对RFID电子标签返回的标签数据进行处理，将不能被理解的电子标签信息转换成可识别的信息。（2）另一个数据处理部分对数据进行关联，把档案标签与档案在位信息进行关联处理，也就是明确该档案的储位情况。3档案信息管理模块需求分析档案管理模块可以说是普通用户最直接接触到的业务模块，它的主要作用是进行数据设置和展现。根据档案从收集到保管的业务流程，档案管理系统应具有档案收集、档案入库、档案借阅、档案盘点和储位调整等功能。针对基于RFID物联网的档案管理系统设计时的业务需求，对以下几个具体功能进行分析，主要包括档案管理参数设置、档案入库、档案借阅、档案转架、档案盘点、档案查询、档案储位管理、档案监控。图3-1管理员用例图图3-2普通用户用例图根据上述需求分析，分别通过如图3-1和图3-2所示的用例图描述管理员和普通用户，在档案信息管理模块中系统管理员和普通管理员的操作权限一样，因此将这两个用户角色在用例图中仅用管理员角色进行表示。4用户管理模块需求分析基于RFID技术的档案管理系统用户管理模块的需求主要包括添加用户、删除用户、查看用户权限、添加用户权限、修改管理权限、添加管理权限、分配管理权限、删除管理权限。根据上述需求分析，通过如图3-3所示的用例图描述系统管理员和普通管理员的操作权限。图3-3用户管理模块用例图第4章系统总体设计1系统网络拓扑设计系统网络拓扑结构如图4-1所示，基于RFID物联网的档案管理系统由管理端和档案柜两个部分组成，管理端和档案柜通过网络进行关联，实现了管理端对于档案柜的控制。如图4-1时是系统网络拓扑结构。图4-1系统网络拓扑结构2系统体系结构设计系统总体架构图如下图4-2所示。框架图共分为三层组件。系统从后台处理系统到前台展示系统一共可以分为5个层次：设备层、EdgeNode接入层、中间件层、业务服务层、展现层。图4-2系统体系结构图3系统RFID电子标签设计本系统使用EPC作为快速查询档案的标识，在数据库中创建标签表，标签表的主键是标签ID。为了建立EPC码和档案本身的联系，要记录EPC码和电子档案之间的映射关系。之后建立标签关系表，关联档案ID和标签ID。通过标签表和标签关系表这两张数据关系表，档案在出入库时RFID读写器可以迅速感应到RFID电子标签的信息，然后根据上述两张表格找到可以知道所感应到的档案的基本信息。档案与案卷管理的表格关系如图4-3所示：图4-3档案相关表格关系图在标签表格建立完成后，开始初始化标签，标签只有在初始化之后才能正式投入使用。标签初始化的流程图如图4-4所示。读取一张RFID电子标签里的信息，把电子产品代码按照相应的数据规范要求写入标签中，同时在标签关系表建立标签ID和电子产品代码之间的对应关系。图4-4电子标签初始化图关联标签工作是将电子标签的EPC在数据库中和相应的档案进行关联，同时在标签的UserMemory中存储对应档案信息和该档案的档案柜ID。通过上述操作，档案管理系统的RFID电子标签才算制作完毕，关联标签的流程图如图4-5所示。图4-5关联标签图4数据库E-R图设计如图4-6是系统E-R图。图4-6系统E-R图5数据库表设计如表4-1是档案数据表。表4-1档案数据表名称类型长度备注File_idUUID档案IDFile_typeInt4档案类型File_codeVarchar20档案编码File_secRVarchar20档案密级File_remarkVarchar50档案详情File_statusint4档案状态Parent_idVarchar20档案盒IDCarbinet_idVarchar20档案柜IDCarbinet_NumInt4档案柜层号如表4-2是档案柜数据表。表4-2档案柜数据表名称类型长度备注Cb_idUUID档案柜IDCb_codeVarchar30档案柜编码Cb_controlIpVarchar30控制器IPCb_controlPortVarchar30控制器端口Cb_boxIpVarchar30档案盒读写器IPCb_boxPortVarchar30档案盒读写器端口Cb_bagIpVarchar30档案袋读写器IPCb_bagPortVarchar30档案袋读写器端口如表4-3是借阅信息数据表。表4-3借阅信息数据表名称类型长度备注BR_idUUID借阅单IDBR_BorrowTImeDateTime借阅时间BR_ReturnTImeDateTime归还时间BR_PeopleIdVarchar30借阅人IDFile_idVarchar30借阅档案ID如表4-4是用户信息数据表。表4-4用户信息数据表名称类型长度备注P_idUUID用户IDP_NameVarchar50用户姓名P_SexVarchar2用户性别P_PhoneVarchar50用户联系方式P_UnitVarchar50用户单位P_CardIDVarchar50用户卡号P_RoleInt4用户角色第5章系统功能设计1系统组成基于RFID物联网的档案管理系统组成包括如下几个部分：（1）固定RFID读写器和手持移动端，这两者都是读写工具，主要用于与电子标签之间的通讯：（2）该固定RFID电子标签，已写入所代表档案文件的信息，并且粘在档案袋上；（3）无线模块：正是由于无线才实现读写器和标签之间的数据传输；（4）数据库系统：是本档案管理系统的数据管理中心，主要负责存取电子档案的相关信息；（5）实物档案日志服务器：用于记录管理员和用户对档案进行的操作，提高了整体实物档案管理的的安全性和可靠性。系统的部署图如下图5-1所示。图5-1管理员用例图档案的数据流程图如图5-2所示：（1）RFID电子标签是一个档案的身份信息，在电子标签的芯片存储该文件的编号。（2）手持移动端通过天线发送射频，当电子标签进入到手持移动端的射频范围中时，自动建立手持终端和电子标签之间的通讯，手持终端和电子标签的双向传输。（3）经过读写器解析出来的数据信息再由读写器，也就是手持移动端通过天线发送给档案管理系统。（4）档案管理系统在接收到电子标签的数据信息后，通过路由将数据信息保存至数据库中进行存储。图5-2档案数据流程图2用户管理功能模块如图5-3所示，为用户管理模块功能结构图。从图中可以看出，用户管理模块主要功能分为两个部分，一个是实现对用户信息的管理，另一个是实现对于操作权限的管理。图5-4用户管理模块功能结构图3档案查询功能模块如图5-5所示，我们以根据关键字进行档案信息检索的流程为例，描述档案查询的步骤。普通用户在登录系统后，进入档案查询功能界面。输入相关查询条件后。查询模块在数据库中进行模糊查找，返回查找结果并在界面中进行显示。图5-5档案信息检索时序图4档案入库功能设计档案入库和档案归还这两者之间本质的差别，虽然两者都是属于接收档案，但是档案归还是归还旧档案，而档案入库是针对于一些新档案，在入库前由于它们没有身份信息，也就是尚未生成RFID电子标签，因此入库前管理员要把档案的相关信息录入系统，在用射频打印机打印出标签，使用读写器发出写入指令，生成的RFID电子标签还要传送至数据库中进行存储备份。档案袋数据采集的工作流程图如图5-6所示。图5-6档案袋数据采集工作流程图普通管理员在将档案信息写入RFID电子标签，在电子标签中除了基本的档案信息，还添加了入库时间和储位信息，纸质档案袋就要被存放在档案柜中进行归档。同时，系统将贴好电子标签的档案信息存至数据库中，方便档案管理系统对数据的调用操作。新档案的入库工作流程图如图5-7所示。图5-7新档案入库工作流程图5档案出库功能设计档案袋数据出库的工作流程图如图5-8所示，对于要出库的档案，先要将档案从相应的档案柜中取出，通过RFID读卡器对档案电子标签进行扫描，登记出库时间并改变该档案在数据库中的状态信息，从而在系统中建立档案的出库记录。图5-8档案出库工作流程图6档案借阅功能设计管理员将档案交给用户前，必须在系统中进行电子标签扫描登记，记录借出时间和档案编号，档案借出的工作流程图如图5-9所示。图5-9档案借出数据采集工作流程图借阅档案时，档案管理系统读取档案的电子标签信息完成确认，根据借阅人员的标签信息调取绑定的人员信息，关联所借出的档案。然后将相关数据录入数据库并修改电子标签信息和对应的状态信息，档案完成借阅操作。其时序图如图5-10所示。图5-10借阅人员数据采集工作流程图用户归还档案，工作人员持RFID终端设备扫描电子标签，登记归还时间和档案编号，完成归还登记。完成登记后，档案变成入库状态，档案归还数据采集的工作流程图如图5-11所示。图5-11档案归还数据采集工作流程图7档案盘点功能设计库房盘点功能主要是供档案管理人员对档案室内的档案进行盘查，随着业务的日益发展，准确把握库存档案数量及档案所在位置成为业务增长的重要支撑。并可以通过系统对盘点错误的档案进行处理。其时序图如图5-12所示。5-12盘点操作时序图8档案转架功能设计管理员根据需求对现有档案进行转架的操作，当档案到新的库房位置之后对档案数据中心里的储位信息进行更新，并更新RFTD电子标签信息。其时序图如图5-13所示。5-13档案转架时序图9档案监控功能设计系统设计由出库口的RFID阅读器捕捉档案信息，如果有人拿了档案但是没有档案管理系统发出的发出指令，则判定档案出现异常离位，携带档案的人会被认为是未经授权擅自带走档案，那么他在携带档案离开档案馆的时候门禁管理模块就会发出报警声，这样有效地减少档案丢失、损坏的可能性。门禁数据采集的工作流程图如图5-14所示。图5-14门禁数据采集工作流程图如图5-15所示，档案监控包括设备监控、在位监控2个功能模块，实现对档案柜的动态状态监控。5-15档案监控模块功能结构图第6章系统实现1用户登录如图6-1所示，为用户登录是进入档案管理系统的端口，为系统必不可少的重要组成部分，主要用来验证使用者的身份以及用户级别，来更好的确保系统的安全性与平稳性。6-1用户登录界面如图6-2是档案管理系统用户登录流程图。6-2档案管理系统用户登录流程图2档案查询如图6-3所示，为系统档案查询界面。在界面中用户可以选择性地填写机构、盒号、密级、档号、文号、责任者、部门名称、件号或者题名进行档案关键字的模糊查询。等到用户点击“查询”时，系统将用户输入的关键字生成SQL语句，传递到数据库中运行查找功能。如果数据库中存在符合用户查找条件的实体，则在系统界面中返回数据；如果没有存在符合用户查找条件的实体，则弹出警告提示。6-3档案查询页面如图6-4是档案管理系统用户查找流程图。6-4档案管理系统用户查找流程图3档案入库RFID手持机档案入库流程图如图6-5所示，在档案入库的时候，首先需要使用RFID阅读器读取RFID电子标签中的数据信息，找到该档案的档案标签号。之后判断这个档案标签号是否又被登记过，如果存在，添加入库单并修改档案库表和标签；如果不存在，这说明该档案并不是旧档案。以上档案入库流程里面档案管理员所要做的仅仅只是手持终端，就可以完成以上所有的操作。图6-5RFID手持机档案入库流程图本文使用基于Android系统的手持式扫描枪如对档案的电子标签进行扫描，图6-5为RFID手持机档案入库的流程图，手持机档案入库界面，从上到下依次为：标签选择框、出入库选择框、写数据框、操作结果显示框、读写按钮。使用RFID手持机扫描号为“16020220170912010000123”的电子标签，获取该电子标签里包含的如文件数、档案名等相关信息，点击“读标签/入库”后，RFID手持机界面提示入库完成。此时，我们再进入档案管理系统，就可以看到一个在档案列表中自动添加该电子标签所代表的档案信息，如图6-7。图6-6RFID手持机入库图图6-7档案管理系统入库图4档案出库档案的出库，就是档案移除离开档案柜的操作。同样也需要将准备出库的档案放置在射频范围内读取信息，那么在扫描电子标签时，可能会出现两种情况：一种情况，RFID手持机读取标签正常，说明可以通过电子标签找到实体档案，并在此基础上查询并修改档案表，改变档案的相关状态，添加出库单，修改标签；另一种情况，就是RFID手持机读取标签信息失败，这时候就需要人为进行排查错误原因并处理。档案出库流程图如图6-8所示。6-8RFID手持机档案出库流程图使用Android系统的手持式扫描枪如对档案的电子标签进行扫描，图6-9为RFID手持机档案出库的流程图，手持机档案出库界面，从上到下依次为：标签选择框、出入库选择框、写数据框、操作结果显示框、读写按钮。在出库时，我们依旧使用RFID手持机扫描号为“16020220170912010000123”的电子标签，点击“读标签/出库”后，RFID手持机界面提示出库完成。图6-9RFID手持机档案出库图5档案盘点使用手持机可对库内档案快速盘点，自动发现丢失或错位的档案。使得档案盘点成为了一种日常化工作，盘点人员在档案库房中只需要手持RFID读写器终端设备，就可以轻松完成档案的盘点工作。档案盘点流程图如图6-10所示。6-10RFID手持机档案盘点流程图图6-11是RFID手持机档案盘点效果图，在主界面中主要显示ID和EPC两个数据信息。点击“开始”按钮，RFID手持机开始盘点工作；按下停止按钮，RFID手持机暂停盘点工作。并在最下方提醒已盘点的档案数量，总数，速度和耗时。6-11RFID手持机档案盘点效果图第7章系统测试1测试方案测试方案包括了单元的功能测试以及整个系统的性能测试：功能测试：首先进行单位测试，在保证各个功能模块都正确实现的基础上，进行集成测试，对系统各种功能交叉起来测试，验证系统的总体实现和强壮性、有效性。性能测试：测试系统在正确实现的基础上的各种性能，包括系统抗压能力以及系统内部数据信息处理能力。检查各模块中各功能是否达到设计时的需求，业务的处理是否符合规范，满足现实需求。2测试用例通过档案入库功能、档案盘点功能、档案借阅功能、档案查询功能、档案转架功能用例测试，测试后结果表明：在基于RFID物联网的档案管理系统各个模块测试中，对系统的各个模块和系统整体性进行了全面细致的检测，测试结果表明业务表现层的耦合性高，系统各功能运行流畅，达到设计目标。3性能测试根据性能测试，可以看出，在该系统内部，不同平台之间相互联系又独立运作，不同平台根据各自负责板块内容的不同各自进行操作。当前，系统逻辑搭建工作已经成熟，因此，各模块的功能可以直接进行使用，数据通过平台后不会出现遗漏或错误等影响。经过检验可知，系统测试结果均属于良好运行的状态，故系统本身已经通过各项性能检测。结论RFID技术属于物联网范畴，是现如今十分先进的技术，并且被大量应