引言

隨著現(xiàn)代數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的普及，很多涉及技術(shù)、商業(yè)秘密的文件及介質(zhì)需要安全的放置，并且在日常的管理工作中，經(jīng)常需要管理人員對(duì)文件的借出與歸還等進(jìn)行登記管理、建立日志信息等，便于文件的跟蹤與日后查閱。尤其在涉密行業(yè)中，對(duì)文件及介質(zhì)的管理就顯得更為關(guān)鍵和重要。若能實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的智能管理，自動(dòng)記錄文件日志，勢(shì)必會(huì)大大提高文件管理的質(zhì)量和效率。目前，市場(chǎng)中大多使用保險(xiǎn)柜來(lái)存放文件，傳統(tǒng)的保險(xiǎn)柜大多為機(jī)械式結(jié)構(gòu)，只是在其柜門(mén)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)上采用更為復(fù)雜的鎖芯技術(shù)，這種保險(xiǎn)柜結(jié)構(gòu)單一,且需保證柜鑰匙不會(huì)落入他處，否則保險(xiǎn)柜將不再保險(xiǎn)，就必須更換新的保險(xiǎn)柜。

RFID（無(wú)線射頻識(shí)別，RadioFrequencyIdentification）是一種通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，從而對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。基于該技術(shù)，本文介紹了一種分布式集中控制的保密柜，該保密柜能通過(guò)指紋識(shí)別等方式實(shí)現(xiàn)柜門(mén)的開(kāi)關(guān)。此外，通過(guò)RFID技術(shù)及控制管理系統(tǒng)對(duì)保密進(jìn)行分布式集中控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)文件及介質(zhì)的智能管理。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1智能保密柜柜體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

涉密載體智能保密柜由金屬結(jié)構(gòu)箱體、智能控制計(jì)算機(jī)、RFID采集系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、指紋識(shí)別門(mén)禁和報(bào)警傳感器等幾大部分組成。開(kāi)關(guān)門(mén)的方式除指紋驗(yàn)證外，還可以選擇密碼鎖驗(yàn)證、刷卡開(kāi)關(guān)等多種組合方式。保密柜采用雙頻RFID技術(shù)，主要管理對(duì)象為貼有RFID標(biāo)簽的U盤(pán)、筆記本電腦、移動(dòng)硬盤(pán)等設(shè)備。

智能保密柜系統(tǒng)既可以作為一個(gè)單一的系統(tǒng)存在，也可以向集中管理平臺(tái)傳送信息。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)傳輸，管理人員可以在任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上檢查物品的在位情況，也可以監(jiān)督保管人員的工作狀況，還可以查詢以往的歷史數(shù)據(jù)并用多種方式輸出。

智能保密柜的柜體結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由柜體、智能控制計(jì)算機(jī)、RFID釆集系統(tǒng)、圖像釆集系統(tǒng)、指紋識(shí)別門(mén)禁和報(bào)警系統(tǒng)等幾部分組成。

圖1智能保密柜柜體結(jié)構(gòu)圖

(1)柜體結(jié)構(gòu)

柜體采用優(yōu)質(zhì)炭化鋼精制柜門(mén)及柜身，柜體大門(mén)采用自動(dòng)門(mén)鎖控制，只有授權(quán)的管理人員才能開(kāi)啟，在未授權(quán)和斷電等情況下鎖閉，在大門(mén)未關(guān)閉好時(shí)給予聲光提示。柜體內(nèi)部小柜具有獨(dú)立的門(mén)，只有授權(quán)的使用者才能開(kāi)啟。

（2）智能控制計(jì)算機(jī)

圖2所示是本保密柜的智能控制計(jì)算機(jī)和外設(shè)接口示意圖。

圖2智能控制計(jì)算機(jī)和外設(shè)接口示意圖

通過(guò)智能控制計(jì)算機(jī)可以采集來(lái)自各個(gè)傳感終端(如指紋采集器、門(mén)磁開(kāi)關(guān)、攝像頭、RFID讀寫(xiě)器、振動(dòng)傳感器等)的信息，對(duì)各個(gè)信息進(jìn)行統(tǒng)一的處理并發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)(如開(kāi)門(mén)、報(bào)警指令等)。智能控制計(jì)算機(jī)同時(shí)可提供網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)分布式集中控制的功能。智能控制計(jì)算機(jī)采用嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：軟件系統(tǒng)平臺(tái)為嵌入式Linux2.6系統(tǒng)，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)為SQLLite。采用嵌入式操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),可以為開(kāi)發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用提供良好的支撐，也便于日后系統(tǒng)的升級(jí)。本系統(tǒng)的硬件為核心板加擴(kuò)展板的結(jié)構(gòu)方式。核心板采用AT9260型號(hào)的ARM9處理器"，主頻為200MHz，RAM為64MB，F(xiàn)LASH為128MB，并提供有外部SD卡擴(kuò)展接口,電路板為8層設(shè)計(jì)；擴(kuò)展板主要由電源部分、接口部分與指示部分組成。接口主要有1個(gè)網(wǎng)口、5個(gè)串口、1個(gè)USB口和26個(gè)GPIO。電路板為2層設(shè)計(jì)。

（3）RFID采集系統(tǒng)

通過(guò)雙頻RFID讀寫(xiě)器可以采集柜內(nèi)物品的電子標(biāo)簽信息，獲得物品是否在位等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。系統(tǒng)采用非接觸式自動(dòng)采集，可確保信息的完備、真實(shí)和可靠。

（4）圖像采集系統(tǒng)

圖像采集系統(tǒng)主要由攝像頭、存儲(chǔ)系統(tǒng)和傳輸控制系統(tǒng)組成?？稍谑褂谜唛_(kāi)啟柜門(mén)時(shí)觸發(fā)攝像頭開(kāi)始錄像，采集使用者圖像信息并自動(dòng)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)系統(tǒng)中，系統(tǒng)定期將存儲(chǔ)的視頻信息上傳至管理系統(tǒng)。

（5）指紋識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)

本保密柜的門(mén)禁系統(tǒng)主要由指紋采集器、自動(dòng)門(mén)鎖、比較系統(tǒng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)組成。指紋采集器用于獲取來(lái)自用戶的指紋信息，并通過(guò)比較系統(tǒng)將用戶指紋和存儲(chǔ)系統(tǒng)中的指紋進(jìn)行比較和驗(yàn)證，通過(guò)驗(yàn)證后，隨即開(kāi)啟自動(dòng)門(mén)鎖。

（6）報(bào)警系統(tǒng)

報(bào)警系統(tǒng)主要由聲光報(bào)警和控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)接收來(lái)自智能控制計(jì)算機(jī)傳來(lái)的報(bào)警指令，然后啟動(dòng)聲光報(bào)警器。

1.2分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本保密柜的分布式系統(tǒng)硬件架構(gòu)示意圖如圖3所示。系統(tǒng)中的上位機(jī)軟件系統(tǒng)和柜內(nèi)智能控制計(jì)算機(jī)使用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口連通。處于網(wǎng)絡(luò)連通狀態(tài)時(shí)，上位機(jī)軟件系統(tǒng)可自動(dòng)實(shí)時(shí)下載權(quán)限信息，而柜內(nèi)智能控制計(jì)算機(jī)可自動(dòng)實(shí)時(shí)上傳柜子操作信息和物品存取信息。上位機(jī)軟件系統(tǒng)可同時(shí)分布式管理多個(gè)涉密載體的智能保密柜。

智能保密柜   智能保密柜   智能保密柜

圖3分布式系統(tǒng)硬件架構(gòu)示意圖

2RFID技術(shù)在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

目前，在RFID領(lǐng)域中存在各種不同的應(yīng)用頻段，有125~135kHz的低頻段，有13.56MHz的高頻段，也有433MHz或860~960MHz的超高頻段，還有2.45GHz甚至更高的微波頻段。各自頻段有著自身的特點(diǎn)。

通常，低頻與高頻RFID系統(tǒng)是利用電感耦合來(lái)傳遞能量和數(shù)據(jù)的，它的工作距離相當(dāng)近，數(shù)據(jù)傳送速率也較低,但受空間電磁干擾的影響相對(duì)也較小，并且低頻波能繞射和穿過(guò)很多材質(zhì)（如木頭、水、鋁、人體等等）,因而可由路標(biāo)激勵(lì)器來(lái)有效地覆蓋一個(gè)適當(dāng)?shù)男^(qū)域（參考范圍約為4m以內(nèi)，譬如倉(cāng)庫(kù)入口等）。此外，低頻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本通常較低,通信距離短也是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即能比較精確地標(biāo)定標(biāo)簽的位置。

超高頻與微波段RFID系統(tǒng)擁有相當(dāng)長(zhǎng)的讀寫(xiě)距離以及較大的帶寬，這就意味著系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率。在有源RFID系統(tǒng)的工作原理中，從通信能量角度來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于單程傳輸，可以用幾個(gè)毫瓦的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的（數(shù)百米的）通信距離，因此，特別適合遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)量的傳送。

總體來(lái)說(shuō)，如果應(yīng)用中既有用到小范圍、小數(shù)據(jù)量操作,又有大范圍、大數(shù)據(jù)量操作的時(shí)候，使用低頻系統(tǒng)顯然不能滿足大范圍、大數(shù)據(jù)量的要求；使用超高頻系統(tǒng)，由于超高頻與微波段電磁波穿透力并不好，因而在小范圍的表現(xiàn)不夠好。

通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，單獨(dú)采用低頻或者高頻RFID技術(shù)，在鐵柜中的識(shí)別標(biāo)簽效果很差，不能保證較好識(shí)別效果，因此,筆者研發(fā)并并選用一種RFID雙頻有源技術(shù)。其工作原理為:通過(guò)125kHz低頻段激勵(lì)信號(hào)激活電子標(biāo)簽，在激活狀態(tài)下,電子標(biāo)簽通過(guò)2.4GHz頻段將ID信號(hào)傳送至讀寫(xiě)器端。

雙頻技術(shù)指標(biāo)如下：

頻段：125kHz與2.4GHz；識(shí)別距離:0~4m可調(diào)；防沖撞能力：128個(gè)/次；標(biāo)簽使用壽命：大于4年。

3結(jié)語(yǔ)

本保密柜通過(guò)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，基于有源雙頻RFID技術(shù)的分布式集中控制保密柜系統(tǒng)可以滿足用戶的保密需求，并具有實(shí)時(shí)處理能力，而且功能擴(kuò)展方便。RFID的應(yīng)用不僅僅限制在該系統(tǒng)方面，它作為對(duì)現(xiàn)實(shí)世界物體標(biāo)識(shí)與信息傳播相結(jié)合的一種手段，將對(duì)社會(huì)各個(gè)方面產(chǎn)生重要作用，如物流管理、工業(yè)生產(chǎn)控制、個(gè)人身份識(shí)別、活動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)等。事實(shí)上，只需結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)稍作調(diào)整，本分布式集中控制保密柜系統(tǒng)也可以應(yīng)用于其它行業(yè)，從而形成其它行業(yè)的RFID應(yīng)用解決方案。

20210918_6145713c25dab__RFID技術(shù)在分布式集中控制保密柜中的應(yīng)用