基于无线传感器的档案库房智能管理平台设计

    针对传统档案管理过程中出入库工作的效率低、安防设备不完善、盘点手段落后等问题，提 出了基于  ZigBee 无线传感器与  Android 技术的档案库房智能管理平台设计。首先，对档案库房智 能管理平台设计方案进行分析，创建档案库房管理平台模型。之后，对档案库房智能管理平台的 硬件进行设计，主要包括温湿度传感器、热释电红外传感器、继电器控制模块等硬件设计。硬件设 计后设计软件，对平台硬件进行管理，并且分析手机端     App   的设计。最后，对论文的平台设计进行 测试。通过测试结果表示，文中设计平台能够实现档案库房的有效管理

    在 档 案 类 型 和 数 量 不 断 增 加 的 过 程 中 ，档 案 库 房管理越来越复杂。只是根据个人记忆与查询记录 实现档案实体提取，无法对档案位置快速定位，对管 理人员业务经验及对库房熟悉度要求比较高。传统 方法无法跟踪档案进出库情况，主管领导和相关人员无法有效掌握档案库的布局、保管环境、流转情况 等，对档案库房管理工作监督检查是非常不利的。 最 近 几 年 发 展 的 ZigBee 无 线 传 感 器 与 Android 技 术 能够为档案库管理高效化、智能化提供了解决方案， 本文就对基于此全新技术的档案库管理平台设计进 行分析。

1 档案库房智能管理平台的设计方案

平台主要实现的功能为：

其一，平台将  ZigBee 无线传感器网络作为基础， 通过 ZigBee 技术对无线传感器组网；

其二，通过烟雾传感器、温湿度传感器等技术实 现档案馆温湿度参数、红外参数、烟雾参数等监测。 另外，和继电器控制模块与工作电路开关相互结合， 能够有效实现空调设备与照明设备智能控制，从而 实现档案库房智能化的管理；

其 三 ，无 线 传 感 器 网 络 所 收 集 环 境 参 数 值 在 计 算机上位机服务器端程序界面直观地展现，便于档 案管理人员通过本地与远程进行实时检测。另外， 手机端档案库房管理平台   App  实现远程显示档案馆 环境参数与电气设备的运行情况[2]。

 图 1   档案库房智能管理平台的模型

图 1 为 档 案 库 房 智 能 管 理 平 台 的 模 型 ，系 统 的 构成主要包括读写器、计算机、传感器等构成。标签 中具有位置、内容、档案编号等，利用有源 RFID 标签 的时候实现温湿度等传感器的集成，有源 RFID 标签 能 够 实 时 探 测 环 境 数 据 ，利 用 天 线 对 读 写 器 发 送 。

2 档案库房智能管理平台的硬件设计

2.1 ZigBee  无线传感器网络主模块的硬件设计

本文使用 CC2530 芯片设计 ZigBee 模块，此芯片 使 用 高 性 能 8051 微 处 理 器 ，随 机 存 储 器 设 置 8k，外 设支持能力较强。

网络协调器为主控制模块与其他节点信息交换 总 枢 纽 ，利 用 RS232 串 行 总 线 和 PC 上 位 机 相 互 连 接。另外，利用网络协调器、路由节点与终端设备节 点实现信息数据交换。路由器节点实现协调器和终 端设备传感器信息数据的中继转发，并且利用路由 表实现维护。终端节点为 ZigBee 无线传感器网络最 终端，实现档案库房内温湿度、热释电红外信号、烟 雾等信号的收集，与继电器控制模块结合，实现空调 设备、照明系统等智能控制。

2.2 无线传感器模块的硬件设计

其一，温湿度传感器硬件设计。本文使用 DHT11 温湿度传感器，此产品的主要特点为响应迅速、高性 价比、抗干扰强等。图 2 为 DH11 和 CC2530 的接口。

其二，热释电红外传感器。本文使用   HC-SR501

热释电红外传感器，使感应红外线转变为电信号，报计算机也能够发送信号，比如查询某位置环境信息、

 警电路通过电信号传递，实现报警音等发送。

 档案等。读写器利用网络对计算机发送信号接收， 调制读写器设置为射频识别的状态，在接收标签返 回信息之后，使接收信息到计算机中返回，计算机实 现 接 收 数 据 解 码 加 工 ，最 后 显 示 。 利 用 ZigBee 芯 片 读写器实现数据传输过程中使用完全确认模式，每 次发送的数据都要等待接收方对信息确认之后保证 可 靠 性 。 读 写 器 中 的 ZigBee 芯 片 在 对 信 息 确 认 之 后 ，对 其 可 靠 性 进 行 保 证 。 读 写 器 中 ZigBee 芯 片 对 信 息 接 收 后 就 能 够 进 入 到 睡 眠 状 态 中 ，充 分 展 现 ZigBee 芯片低功耗性。读写器利用 ZigBee 协议相互 连 接 ，使 读 写 器 工 作 压 力 降 低 ，从 而 降 低 读 写。

3 档案库房智能管理平台的软件设计 

3.1 档案出入库系统

通过 RFID 标签，档案管理人员能够写入库房密 集架，之后写入档案卷号中。然后实现档案盒的写 入 ，所 有 RFID 标 签 标 识 档 案 盒 中 存 在 相 关 数 量 、来 源、文件名与标签等信息。在档案入库过程中，管理 人员在系统中实现档案的录入，所有实体档案都能 够 生 成 相 应 唯 一 RFID 标 签 ，贴 入 到 档 案 中 ，使 信 息 到 数 据 库 中 传 输 ，在 密 集 架 指 定 位 置 中 存 储 档 案 [8]。在对档案查阅过程中，相关人员通过档案信息的 查询，读写器对一定频率射频信号发送，通过 ZigBee 网络接收射频信号，利用反向散射方式发送存储信 息，然后解码，发送到计算机中，对档案存储位置进 行自动定位。在档案使用过程中，通过系统检索将 相应位置信息打开，扫描实体出库和档案信息，实现 自动上架、入库、实体借阅等。针对没有系统等级实 体档案出库信息，利用监控实现自动报警与记录，提 高实体档案安全控制[9]。

3.2 网关管理模块

基 于 Linux 实 现 网 关 管 理 模 块 运 行 ，网 关 要 在 ARM 硬件平台中运行，还能够运行在 PC 平台中。网 关管理模块能够通过无线传感器网络 Sink 节点收集 汇 聚 信 息 ，通 过 网 关 实 现 传 输 ，在 Internet 中 实 现 无 线传感器网络信息的传输。另外，网关能够到无线 传感器网络中发送信息，通过信息服务器响应传输 的命令，通过管理服务器产生此命令，利用简单协议 对数据转换[10]。

通 过 网 关 对 数 据 包 转 发 ，主 要 包 括 上 下 行 数 据 流。数据流处理过程详见图 4，上行数据流主要包括 网关管理模块对 Sink 节点数据包接收，先拆分包并 且判断字段，得出包长度与组装，通过 TCP 端口上传 到管理服务器中[11]。

3.3 管理模块的设计

通过无线传感器网络中实际需求与 ZigBee 无线 通信协议的特点设计管理模块，详见图 5。管理服务 器通过网关得到数据，在数据库中存储数据，还能够 通过各管理模块管理无线传感器网络[12]。

《基于 Android 与 ZigBee 无线传感器网络的档案库房智能管理平台设计》本文摘自《电子设计工程》第28卷，第20期