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    基于無線傳感器的檔案庫房智能管理平臺設計

    來源:森特智能日期:2021-01-13閱讀(0)

        針對傳統檔案管理過程中出入庫工作的效率低、安防設備不完善、盤點手段落后等問題,提 出了基于  ZigBee 無線檔案管理傳感器與  Android 技術的檔案庫房智能管理平臺設計。首先,對檔案庫房智 能管理平臺設計方案進行分析,創建檔案庫房管理平臺模型。之后,對檔案庫房智能管理平臺的 硬件進行設計,主要包括溫濕度傳感器、熱釋電紅外傳感器、繼電器控制模塊等硬件設計。硬件設 計后設計軟件,對平臺硬件進行管理,并且分析手機端     App   的設計。最后,對論文的平臺設計進行 測試。通過測試結果表示,文中設計平臺能夠實現檔案庫房的有效管理


        在 檔 案 類 型 和 數 量 不 斷 增 加 的 過 程 中 ,檔 案 庫 房管理越來越復雜。只是根據個人記憶與查詢記錄 實現檔案實體提取,無法對檔案位置快速定位,對管 理人員業務經驗及對庫房熟悉度要求比較高。傳統 方法無法跟蹤檔案進出庫情況,主管領導和相關人員無法有效掌握檔案庫的布局、保管環境、流轉情況 等,對檔案庫房管理工作監督檢查是非常不利的。 最 近 幾 年 發 展 的 ZigBee 無 線 傳 感 器 與 Android 技 術 能夠為檔案庫管理高效化、智能化提供了解決方案, 本文就對基于此全新技術的檔案庫管理平臺設計進 行分析。

    1 檔案庫房智能管理平臺的設計方案

    平臺主要實現的功能為:

    其一,平臺將  ZigBee 無線傳感器網絡作為基礎, 通過 ZigBee 技術對無線傳感器組網;

    其二,通過煙霧傳感器、溫濕度傳感器等技術實 現檔案館溫濕度參數、紅外參數、煙霧參數等監測。 另外,和繼電器控制模塊與工作電路開關相互結合, 能夠有效實現空調設備與照明設備智能控制,從而 實現檔案庫房智能化的管理;

    其 三 ,無 線 傳 感 器 網 絡 所 收 集 環 境 參 數 值 在 計 算機上位機服務器端程序界面直觀地展現,便于檔 案管理人員通過本地與遠程進行實時檢測。另外, 手機端檔案庫房管理平臺   App  實現遠程顯示檔案館 環境參數與電氣設備的運行情況[2]。

     圖 1   檔案庫房智能管理平臺的模型

    圖 1 為 檔 案 庫 房 智 能 管 理 平 臺 的 模 型 ,系 統 的 構成主要包括讀寫器、計算機、傳感器等構成。標簽 中具有位置、內容、檔案編號等,利用有源 RFID 標簽 的時候實現溫濕度等傳感器的集成,有源 RFID 標簽 能 夠 實 時 探 測 環 境 數 據 ,利 用 天 線 對 讀 寫 器 發 送 。


    2 檔案庫房智能管理平臺的硬件設計

    2.1 ZigBee  無線傳感器網絡主模塊的硬件設計

    本文使用 CC2530 芯片設計 ZigBee 模塊,此芯片 使 用 高 性 能 8051 微 處 理 器 ,隨 機 存 儲 器 設 置 8k,外 設支持能力較強。

    網絡協調器為主控制模塊與其他節點信息交換 總 樞 紐 ,利 用 RS232 串 行 總 線 和 PC 上 位 機 相 互 連 接。另外,利用網絡協調器、路由節點與終端設備節 點實現信息數據交換。路由器節點實現協調器和終 端設備傳感器信息數據的中繼轉發,并且利用路由 表實現維護。終端節點為 ZigBee 無線傳感器網絡最 終端,實現檔案庫房內溫濕度、熱釋電紅外信號、煙 霧等信號的收集,與繼電器控制模塊結合,實現空調 設備、照明系統等智能控制。

    2.2 無線傳感器模塊的硬件設計

    其一,溫濕度傳感器硬件設計。本文使用 DHT11 溫濕度傳感器,此產品的主要特點為響應迅速、高性 價比、抗干擾強等。圖 2 為 DH11 和 CC2530 的接口。

    其二,熱釋電紅外傳感器。本文使用   HC-SR501

    熱釋電紅外傳感器,使感應紅外線轉變為電信號,報計算機也能夠發送信號,比如查詢某位置環境信息、

     警電路通過電信號傳遞,實現報警音等發送。

     檔案等。讀寫器利用網絡對計算機發送信號接收, 調制讀寫器設置為射頻識別的狀態,在接收標簽返 回信息之后,使接收信息到計算機中返回,計算機實 現 接 收 數 據 解 碼 加 工 ,最 后 顯 示 。 利 用 ZigBee 芯 片 讀寫器實現數據傳輸過程中使用完全確認模式,每 次發送的數據都要等待接收方對信息確認之后保證 可 靠 性 。 讀 寫 器 中 的 ZigBee 芯 片 在 對 信 息 確 認 之 后 ,對 其 可 靠 性 進 行 保 證 。 讀 寫 器 中 ZigBee 芯 片 對 信 息 接 收 后 就 能 夠 進 入 到 睡 眠 狀 態 中 ,充 分 展 現 ZigBee 芯片低功耗性。讀寫器利用 ZigBee 協議相互 連 接 ,使 讀 寫 器 工 作 壓 力 降 低 ,從 而 降 低 讀 寫。

    3 檔案庫房智能管理平臺的軟件設計 

    3.1 檔案出入庫系統

    通過 RFID 標簽,檔案管理人員能夠寫入庫房密 集架,之后寫入檔案卷號中。然后實現檔案盒的寫 入 ,所 有 RFID 標 簽 標 識 檔 案 盒 中 存 在 相 關 數 量 、來 源、文件名與標簽等信息。在檔案入庫過程中,管理 人員在系統中實現檔案的錄入,所有實體檔案都能 夠 生 成 相 應 唯 一 RFID 標 簽 ,貼 入 到 檔 案 中 ,使 信 息 到 數 據 庫 中 傳 輸 ,在 密 集 架 指 定 位 置 中 存 儲 檔 案 [8]。在對檔案查閱過程中,相關人員通過檔案信息的 查詢,讀寫器對一定頻率射頻信號發送,通過 ZigBee 網絡接收射頻信號,利用反向散射方式發送存儲信 息,然后解碼,發送到計算機中,對檔案存儲位置進 行自動定位。在檔案使用過程中,通過系統檢索將 相應位置信息打開,掃描實體出庫和檔案信息,實現 自動上架、入庫、實體借閱等。針對沒有系統等級實 體檔案出庫信息,利用監控實現自動報警與記錄,提 高實體檔案安全控制[9]。

    3.2 網關管理模塊

    基 于 Linux 實 現 網 關 管 理 模 塊 運 行 ,網 關 要 在 ARM 硬件平臺中運行,還能夠運行在 PC 平臺中。網 關管理模塊能夠通過無線傳感器網絡 Sink 節點收集 匯 聚 信 息 ,通 過 網 關 實 現 傳 輸 ,在 Internet 中 實 現 無 線傳感器網絡信息的傳輸。另外,網關能夠到無線 傳感器網絡中發送信息,通過信息服務器響應傳輸 的命令,通過管理服務器產生此命令,利用簡單協議 對數據轉換[10]。

    通 過 網 關 對 數 據 包 轉 發 ,主 要 包 括 上 下 行 數 據 流。數據流處理過程詳見圖 4,上行數據流主要包括 網關管理模塊對 Sink 節點數據包接收,先拆分包并 且判斷字段,得出包長度與組裝,通過 TCP 端口上傳 到管理服務器中[11]。

    3.3 管理模塊的設計

    通過無線傳感器網絡中實際需求與 ZigBee 無線 通信協議的特點設計管理模塊,詳見圖 5。管理服務 器通過網關得到數據,在數據庫中存儲數據,還能夠 通過各管理模塊管理無線傳感器網絡[12]。



    《基于 Android 與 ZigBee 無線傳感器網絡的檔案庫房智能管理平臺設計》本文摘自《電子設計工程》第28卷,第20期


     


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