基于RFID的古树名木智慧档案库房管理系统设计与实现.pdf

生 物 灾 害 科 学 2023，46(3):383-389 http:/ Biological Disaster Science，Vol.46，No.3，2023 DOI：10.3969/j.issn.2095-3704.2023.03.58 收稿日期：2023-05-08 修回日期：2023-07-18 作者简介：韩波（1978），男，高级工程师，主要从事林业工程、古树名木保护研究，。韩波,柴哲,张照义,等.基于 RFID 的古树名木智慧档案库房管理系统设计与实现J.生物灾害科学,2023,46(3):383-389.基于基于 RFID 的古树名木智慧档案库房的古树名木智慧档案库房 管理系统设计与实现管理系统设计与实现 韩 波1，柴 哲1，张照义1，张 磊1，李 勐1，潘亚冬2（1.山东省济南市园林和林业科学研究院，山东 济南 250103；2.山东省地质科学研究院，山东 济南 250014）摘要：【目的】建立新型古树名木档案管理系统，解决在古树名木档案管理工作中档案材料类型和数量越来越多、传统档案管理易出错和效率低下的问题。【方法】利用 RFID 实现对档案存放、查阅、盘点和失效的管理，可以有效减少人工操作环节，提高操作效率，实现档案的自动化、智能化管理。结合各种传感器，实现对档案库房动态环境的实时监测，为古树名木档案提供良好的存储环境。【结果】利用 RFID 和物联网技术，结合古树名木资源调查、认定保护、养护复壮、日常管理、迁移审批等信息资料，建立了基于 RFID 技术的济南市古树名木智慧档案库房管理系统。【结论】基于 RFID 技术的济南市古树名木智慧档案库房管理系统实现了基础设施稳定先进、数据信息全面准确、业务应用灵活、规范标准科学统一的古树名木档案智慧管理模式。关键词：古树名木；RFID；智慧档案；管理系统；设计 中图分类号：S771；G275.9 文献标志码：A 文章编号：2095-3704（2023）03-0383-07 Design of the Intelligent Archives Management System of Ancient and Famous Trees Based on RFID Technology HAN Bo1,CHAI Zhe1,ZHANG Zhaoyi1,ZHANG Lei1,LI Meng1,PAN Yadong2（1.Jinan Academy of Landscape and Forestry Sciences,Jinan 250103,China;2.Shandong Institute of Geological Sciences,Jinan 250014,China）Abstract:Objective This study was conducted to establish a new type of the archive management system of ancient and famous trees so as to solve the problems of errors and low efficiency in traditional archive management,while with more and more types and quantities of archive materials.Method RFID was used to realize the management of file storage,inspection,inventory and failure,for this technology could effectively reduce the manual operation,improve the operation efficiency and realize the automatic and intelligent management of files.Besides,combined with various sensors,this technology could realize the dynamic real-time monitoring of the archives warehouse,and provide a good storage environment for the ancient and famous tree archives.Result The intelligent archives management system of ancient and famous trees in Jinan based on RFID technology was established by using RFID and Internet of Things technology,combined with information materials,such as the ancient and famous tree resource investigation,identification and protection,maintenance and rejuvenation,daily management,migration approval and so on.Conclusion The intelligent archives management system of ancient and famous trees in Jinan based on RFID technology realized the intelligent management mode of the ancient and famous tree archives with stable and advanced infrastructure,comprehensive and accurate data information,flexible business application,scientific and unified standards.384 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 Keywords:ancient and famous tree;RFID;intelligent archives;management system;design 【研究意义】古树名木是自然界和前人留给人类的无价珍宝，是中华民族悠久历史和文化的象征，具有重要资源价值、人文价值、历史价值、文物价值、观赏价值、生态价值和绿化科研价值1-3。古树名木记录着大自然的历史变迁，传承着人类发展的历史文化，承载着人民群众的乡愁情思。古树名木历经数百年甚至数千年，保存了优良的抗病虫、抗干旱、抗低温等抗逆种质和生长特性，它保存着弥足珍贵的物种资源。建立古树名木档案是加强保护管理的重要基础，对于制定养护复壮措施，开展古树名木生长发育、有害生物防治、资源开发利用研究，进行古树名木保护活动的宣传等工作提供最基础、最原始的第一手可利用资料。【前人研究进展】随着计算机网络技术和条形码技术的飞速发展，在现有的技术条件下，把 RFID 技术和数字档案馆建设与档案实体的科学管理结合在一起，实现一种科学高效、高度现代化管理的档案馆建设新模式已经成为可能4-5。RFID 技术作为一种新兴的识别技术，广泛应用于物资追踪、生产自动化控制、仓储管理、铁路车辆和货运集装箱识别等领域5。随着 RFID 技术的日益成熟，使得将 RFID 应用在档案管理中，有其借鉴性和可行性。RFID 技术是基于雷达技术的发展而发展起来的，最早可以追溯到第二次世界大战期间6。19411950 年雷达的改进和应用催生了 RFID 技术，1948 年奠定了 RFID 技术的理论基础。19511960 年是早期 RFID 技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。19611970 年 RFID 技术的理论得到了发展，开始了应用尝试。19711980 年 RFID 技术与产品研发处于一个大发展时期，各种 RFID 技术测试得到加速，出现了最早的 RFID 应用。19811990 年 RFID 技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。19912000 年 RFID 技术标准化问题日趋得到重视，RFID 产品得到广泛采用。2001 年以后 RFID 产品种类更加丰富，有源、无源及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。1993 年，我国政府制定金卡工程实施计划，加速推动我国国民经济信息化进程，由此射频识别技术在我国迅猛发展，这是我国开展 RFID 研究的标志。在我国，RFID 技术的典型应用就是二代身份证技术，二代身份证采用了 13.56 MHz 的 RFID 技术作为其内核技术，在防伪方面取得了重大的突破。据国外研究机构统计，因为中国二代身份证项目的巨大发行量，中国已经成为世界上最大的 RFID 市场。RFID 技术在国内的其它领域的应用主要包括机动车辆出入控制管理系统、金融卡、航空旅客行包的自动识别和转运管理系统、门禁管理系统、智慧物流管理系统、图书馆图书管理系统等7-9。【本研究切入点】利用 RFID 和物联网技术，结合古树名木资源调查、认定保护、养护复壮、日常管理、迁移审批等信息资料，建立基于 RFID 技术的济南市古树名木智慧档案库房管理系统，实现基础设施稳定先进、数据信息全面准确、业务应用灵活，规范标准科学统一的古树名木档案智慧管理模式。【拟解决的关键问题】本文以济南市古树名木智慧档案库房建设为基础，阐述了古树名木档案管理现状、系统功能设计及系统开发等内容，对开展古树名木保护研究和开发利用等工作具有十分重要的意义。1 古树名木档案管理现状 1.1 古树名木档案的概念 古树名木档案是涉及古树名木资源保护利用的各类纸质、数码数据和图片材料，主要在古树名木资源调查、认定建档、养护复壮、日常管理、迁移审批等工作中产生10-12。它不但记载着古树名木的树种、位置、树龄、立地条件、生长势、权属、管护情况等重要信息，还记载着古树与重要历史事件、丰富多彩的人文史实和美丽动人的传说，以及古树名木全株、生境、根干、枝叶等影像信息。1.2 古树名木档案的重要性 古树名木主管部门通过古树名木档案，可以进行古树名木保护活动的宣传，可以制定适当的养护复壮措施，可以加强对古树名木病虫害的研究，可以结合多年资料对比生长变化，为下一步的古树名木保护利用提供最基础、最原始的可利用资料。因此，古树名木档案在古树名木保护管理中发挥着极其重要的作用，保护好、管理好、利用好古树名木档案，对于今后开展古树名木保护工作具有十分重要的意义。2023 年第 3 期 韩波等：基于 RFID 的古树名木智慧档案库房管理系统设计与实现 385 1.3 古树名木档案管理现状 古树名木档案随着古树名木保护利用工作的不断开展，档案材料类型和数量会越来越多。传统档案管理主要经历两个阶段。第一个阶段，仅管理古树名木纸质档案，存在的主要问题是档案存放次序容易打乱，查询时间长，盘点操作效率低，失效档案管理滞后，文件共享时效性差等。第二个阶段，随着信息化的普及，建立了古树名木档案管理系统，此时的管理系统仅仅是将纸质档案进行电子化处理，建立简单的电子档案与纸质档案逻辑对应关系，建立的对应关系受人为因素影响较大，若不小心放错位置，就无法通过查询的电子档案找到对应的纸质档案，目标档案就丢失在纸质档案的海洋之中，短时间内无法找到13-16。因此，针对当前传统档案管理的缺陷，在掌握 RFID 技术和物联网的基础上，建立基于 RFID 技术的智慧档案库房管理系统，利用 RFID 实现档案存放、查阅、盘点和失效档案管理，可以有效减少人工操作环节，提高操作效率，实现档案的自动化、智能化管理。结合各种传感器，实现对档案库房动态环境的实时监测，为古树名木档案提供良好的存储环境，实现古树名木档案的智慧管理模式。2 系统设计与实现2.1 系统设计 基于 RFID 的古树名木智慧档案库房管理系统架构主要分为数据采集、数据传输、数据存储和业务应用 4 个层次，如图 1 所示。数据采集智能档案柜RFID打印机摄像头温湿度检测漏水检测数据传输交换机路由器数据存储服务器政务云业务应用基础数据领用归还盘点统计分析大数据分析网络架构图以太网服务器交换机办公电脑以太网显示大屏安防检测硬盘录像机摄像头RFID设备智能档案柜桌面发卡器RFID打印机动态环境检测检测主机温湿度检测红外检测烟感检测漏水检测以太网 图 1 系统架构 386 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 数据采集层主要是利用 RFID 技术，结合桌面发卡机、档案智能柜、打印机、温湿度传感器、漏水传感器、后外传感器等设备，实时读取古树名木档案标签信息，实现档案的实时监管；数据传输层是利用系统内部网络进行数据传输；数据储存层是项目使用的服务器和政务云存储互备，保证档案数据的安全；业务应用层是通过云计算技术和软件开发技术，实现多用户的业务应用需求。各组件的安装和部署如图 2 所示。档案库实施效果图 图 2 部署效果 2.2 古树名木档案信息设计 2.2.1 档案信息 古树名木的保护管理主要包括资源调查、认定保护、养护复壮、日常管理、迁移审批等工作。资源调查档案主要包括古树名木每木调查、现场观测与调查存疑树种鉴定、古树群调查等资料；认定保护档案主要包括古树名木鉴定意见书、古树群鉴定意见书、古树名木审核认定汇总表格等资料；养护复壮档案主要包括古树名木养护复壮工程的立项、工程招投标、施工、监理、验收、审计等资料；日常管理档案主要包括古树名木日常管护责任书、权属登记表等资料；迁移审批档案主要包括古树名木迁移申请、异地保护方案、迁移审批等资料。2.2.2 档案信息分类 古树名木的档案可根据工作内容形成调查类、认定类、工程类、管理类和审批类档案。不同类型档案按照归档文件整理规则（DA/T 222015）标准，以全宗号、档案目录、卷宗号、件号进行归档整理。利用 RFID 技术，在每件首页粘贴 RFID 标签，写入相关信息。以 2019 年济南市古树名木保护工程档案资料养护复壮设计施工项目第一册为例，按照全宗号、档案目录、卷宗号、件号四级结构进行分类、整理、入档，生成档号 Y001-001008-AH001-1。其中 Y001为全宗号，档案保管单位“济南市园林和林业科学研究院”编号；001008 为工程类档案目录，001 为一级目录，“济南市古树名木保护工程”编号，008 为二级目录，“项目审计分项”编号；AH001 为卷宗号，“结算审核报告书”编号；1 为件号，“养护复壮设计施工项目第一册”编号。如图 3 所示。图 3 Y001-001008-AH001-1 2023 年第 3 期 韩波等：基于 RFID 的古树名木智慧档案库房管理系统设计与实现 387 2.3 系统功能设计 基于 RFID 的古树名木智慧档案库房管理系统功能模块主要包括 4 个模块：智能柜管理、档案管理、安防管理、动态环境监测。2.3.1 智能柜管理 智能柜管理设计登录分为指纹登录和密码登录两种方式，档案盘点支持手动盘点和自动盘点两种方式。手动盘点是通过人工点击对应柜子的盘点按钮，扫描对应柜子档案信息，盘点过程中可主动停止；自动盘点是在关闭柜门后系统自动对档案进行盘点，并更新盘点结果。在智能柜触控屏上，可根据古树名木编号实现古树名木纸质档案的查询、定位、开柜等操作。如图 4 所示。图 4 古树名木智能档案柜 2.3.2 档案管理 在档案管理设计中，根据古树名木档案来源、时间、内容和形式特征进行档案门类划分，在每类档案目录下再结合档案名称、年度、盒号、件号，进行子目录的档案数据分类存储设计。档案管理设计有档案查询、档案录入、档案整理、档案管理、档案利用、借阅管理、借阅审批、卷宗管理、全宗管理、目录管理等功能。2.3.3 安防管理 安防管理通过使用视频图像处理技术，整合人脸识别、红外识别等功能，实现智能监控和智能门禁相结合的统一监控管理模式，提供方便、可靠、综合的档案库房安防门禁管理。2.3.4 动环监测 动环监测主要通过温湿度传感器设备实时监测库房的温湿度情况，并将监测数据实时传输给库房管理系统；通过漏水检测设备实时对档案室漏水情况进行监测；通过红外识别设备实时监测库房人员进出情况，并生成监测记录。当超过安全阈值或触发报警时，生成报警记录，并通过 APP 客户端、短信等方式通知库房管理员。库房管理员可设置温湿度安全阈值及实时查询监测日志。3 系统典型应用3.1 一体化平台数据展示 一体化平台数据展示实现实时显示档案库房中古树名木的档案总数、档案盒总数、在柜盒数、离柜盒数，以及新增档案年、月曲线图；档案借阅数量、档案利用统计温湿度、烟感、水浸、人体红外、PM 值等动态环境检测数据与视频监控和报警提示等信息。如图 5 所示。图 5 大屏幕显示界面 388 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 3.2 RFID 智能定位档案柜应用 RFID 智能定位档案柜是整个管理系统实现的关键，主要由工控机、RFID 系统控制盒、集线器、天线盒、结构柜等组成，其应用 EPCC1G2（ISO18000-6C）标准协议，利用 RFID 的自动识别技术，与后台数据库对接，实现古树名木档案的模糊检索、精准定位、智能存取、自动盘点、实时监控等功能，如图 6 所示。图 6 RFID 智能定位档案柜及结构 4 讨论与结论 4.1 讨 论 智能档案管理系统采用先进的 RFID 自动识别技术和计算机软件技术，相比传统档案管理模式，有着无法比拟的优势。传统的档案管理需要大量人力物力投入，而智能档案管理摒弃传统的纸质档案管理模式，采用数字化的方式，降低了管理成本。智能档案管理能够提供更加便捷的档案存取体验。通过 RFID 标签，可以快速找到所需的档案，并通过智能化存储系统实现即时存取。同时还可以提供在线浏览档案的功能，用户可以随时在电脑或智能手机上查看所需的档案。这种全新的服务模式既提升了服务的效率和品质，还能够提高用户的满意度。智能档案管理还可以加强档案管理的安全性，有效降低档案被损毁或丢失的风险。同时，各种智能设备如智能考勤系统或人脸识别系统还能够加强对档案室的门禁管理，进一步保证档案的安全性与保密性。开发建设的济南市古树名木智慧档案库房管理系统，结合古树名木资源调查、认定保护、养护复壮、日常管理、迁移审批等信息资料，实现古树名木档案从整理、归档、存放、查阅、盘点和失效的档案材料全生命周期管理；充分利用 RFID 技术，有效减少人工操作环节，提高操作效率，实现档案的自动化、智能化管理；结合各种传感器，实现对档案库房动态环境的实时监测，为古树名木档案提供良好的存储环境。4.2 结 论（1）古树名木智慧档案库房管理系统，构建了基础设施稳定先进、数据信息全面准确、业务应用灵活普及，规范标准科学统一的管理模式。（2）古树名木智慧档案库房管理系统，实现多部门多用户数据管理和下属部门数据独立管理，达到数据平台的共享。（3）古树名木智慧档案库房管理系统可以高效办理在线保管、处理、更新、借出、归还、审批等业务。取代了纸质办公模式，将所有数据数字化，使其更安全、更实用、更便捷。（4）古树名木智慧档案库房管理系统可以及时补充完善，实现数据动态管理。（5）通过数据整合统计分析，为古树名木保护管理决策、指挥和下一步工作提供准确、便捷、个性化的数据支撑。2023 年第 3 期 韩波等：基于 RFID 的古树名木智慧档案库房管理系统设计与实现 389 参考文献：1 张锋,蒋欣材,李凯亮.RFID 智能档案管理系统的设计与实现J.物联网技术,2013(10):23-28.2 王毅.物联网技术及应用M.北京:国防工业出版社,2011.3 杨玉梅,黎仁国.基于 RFID 物联网的档案管理研究与设计J.档案学研究,2012(4):62-64.4 郑富娥,尚德基.基于 RFID 的档案管理系统设计J.计算机光盘软件与应用,2010(10):161.5 任杰.基于 RFID 的档案管理系统设计与实现J.办公室业务,2022(6):169-170.6 严玉莲.为古树名木建档 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