引言
隨著現(xiàn)代數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡化的普及，很多涉及技術、商業(yè)秘密的文件及介質需要安全的放置，并且在日常的管理工作中，經(jīng)常需要管理人員對文件的借出與歸還等進行登記管理、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，對文件及介質的管理就顯得更為關鍵和重要。若能實現(xiàn)對文件的智能管理，自動記錄文件日志，勢必會大大提高文件管理的質量和效率。目前，市場中大多使用保險柜來存放文件，傳統(tǒng)的保險柜大多為機械式結構，只是在其柜門開關結構上采用更為復雜的鎖芯技術，這種保險柜結構單一,且需保證柜鑰匙不會落入他處，否則保險柜將不再保險，就必須更換新的保險柜。
RFID（無線射頻識別，RadioFrequencyIdentification）是一種通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，從而對目標加以識別的自動識別技術?；谠摷夹g，本文介紹了一種分布式集中控制的保密柜，該保密柜能通過指紋識別等方式實現(xiàn)柜門的開關。此外，通過RFID技術及控制管理系統(tǒng)對保密進行分布式集中控制，從而實現(xiàn)對文件及介質的智能管理。
1系統(tǒng)總體設計與實現(xiàn)
1.1智能保密柜柜體結構的設計與實現(xiàn)
涉密載體智能保密柜由金屬結構箱體、智能控制計算機、RFID采集系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、指紋識別門禁和報警傳感器等幾大部分組成。開關門的方式除指紋驗證外，還可以選擇密碼鎖驗證、刷卡開關等多種組合方式。保密柜采用雙頻RFID技術，主要管理對象為貼有RFID標簽的U盤、筆記本電腦、移動硬盤等設備。
智能保密柜系統(tǒng)既可以作為一個單一的系統(tǒng)存在，也可以向集中管理平臺傳送信息。通過網(wǎng)絡可以實現(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)絡節(jié)點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構如圖1所示，它由柜體、智能控制計算機、RFID釆集系統(tǒng)、圖像釆集系統(tǒng)、指紋識別門禁和報警系統(tǒng)等幾部分組成。
圖1智能保密柜柜體結構圖
(1)柜體結構
柜體采用優(yōu)質炭化鋼精制柜門及柜身，柜體大門采用自動門鎖控制，只有授權的管理人員才能開啟，在未授權和斷電等情況下鎖閉，在大門未關閉好時給予聲光提示。柜體內部小柜具有獨立的門，只有授權的使用者才能開啟。
（2）智能控制計算機
圖2所示是本保密柜的智能控制計算機和外設接口示意圖。
圖2智能控制計算機和外設接口示意圖
通過智能控制計算機可以采集來自各個傳感終端(如指紋采集器、門磁開關、攝像頭、RFID讀寫器、振動傳感器等)的信息，對各個信息進行統(tǒng)一的處理并發(fā)出相應的控制信號(如開門、報警指令等)。智能控制計算機同時可提供網(wǎng)絡功能，實現(xiàn)分布式集中控制的功能。智能控制計算機采用嵌入式系統(tǒng)結構：軟件系統(tǒng)平臺為嵌入式Linux2.6系統(tǒng)，嵌入式數(shù)據(jù)庫平臺為SQLLite。采用嵌入式操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫結構,可以為開發(fā)復雜的應用提供良好的支撐，也便于日后系統(tǒng)的升級。本系統(tǒng)的硬件為核心板加擴展板的結構方式。核心板采用AT9260型號的ARM9處理器"，主頻為200MHz，RAM為64MB，F(xiàn)LASH為128MB，并提供有外部SD卡擴展接口,電路板為8層設計；擴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個網(wǎng)口、5個串口、1個USB口和26個GPIO。電路板為2層設計。
（3）RFID采集系統(tǒng)
通過雙頻RFID讀寫器可以采集柜內物品的電子標簽信息，獲得物品是否在位等信息，實現(xiàn)對物品的實時監(jiān)控和管理。系統(tǒng)采用非接觸式自動采集，可確保信息的完備、真實和可靠。
（4）圖像采集系統(tǒng)
圖像采集系統(tǒng)主要由攝像頭、存儲系統(tǒng)和傳輸控制系統(tǒng)組成?？稍谑褂谜唛_啟柜門時觸發(fā)攝像頭開始錄像，采集使用者圖像信息并自動存儲到存儲系統(tǒng)中，系統(tǒng)定期將存儲的視頻信息上傳至管理系統(tǒng)。
（5）指紋識別門禁系統(tǒng)
本保密柜的門禁系統(tǒng)主要由指紋采集器、自動門鎖、比較系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)組成。指紋采集器用于獲取來自用戶的指紋信息，并通過比較系統(tǒng)將用戶指紋和存儲系統(tǒng)中的指紋進行比較和驗證，通過驗證后，隨即開啟自動門鎖。
（6）報警系統(tǒng)
報警系統(tǒng)主要由聲光報警和控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)接收來自智能控制計算機傳來的報警指令，然后啟動聲光報警器。
1.2分布式系統(tǒng)結構的設計與實現(xiàn)
本保密柜的分布式系統(tǒng)硬件架構示意圖如圖3所示。系統(tǒng)中的上位機軟件系統(tǒng)和柜內智能控制計算機使用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡接口連通。處于網(wǎng)絡連通狀態(tài)時，上位機軟件系統(tǒng)可自動實時下載權限信息，而柜內智能控制計算機可自動實時上傳柜子操作信息和物品存取信息。上位機軟件系統(tǒng)可同時分布式管理多個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)硬件架構示意圖
2RFID技術在系統(tǒng)中的實現(xiàn)
目前，在RFID領域中存在各種不同的應用頻段，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。
通常，低頻與高頻RFID系統(tǒng)是利用電感耦合來傳遞能量和數(shù)據(jù)的，它的工作距離相當近，數(shù)據(jù)傳送速率也較低,但受空間電磁干擾的影響相對也較小，并且低頻波能繞射和穿過很多材質（如木頭、水、鋁、人體等等）,因而可由路標激勵器來有效地覆蓋一個適當?shù)男^(qū)域（參考范圍約為4m以內，譬如倉庫入口等）。此外，低頻系統(tǒng)的實現(xiàn)成本通常較低,通信距離短也是一個優(yōu)勢，即能比較精確地標定標簽的位置。
超高頻與微波段RFID系統(tǒng)擁有相當長的讀寫距離以及較大的帶寬，這就意味著系統(tǒng)可以實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率。在有源RFID系統(tǒng)的工作原理中，從通信能量角度來說，相當于單程傳輸，可以用幾個毫瓦的發(fā)射功率實現(xiàn)較遠的（數(shù)百米的）通信距離，因此，特別適合遠距離大數(shù)據(jù)量的傳送。
總體來說，如果應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。
通過多次實驗證明，單獨采用低頻或者高頻RFID技術，在鐵柜中的識別標簽效果很差，不能保證較好識別效果，因此,筆者研發(fā)并并選用一種RFID雙頻有源技術。其工作原理為:通過125kHz低頻段激勵信號激活電子標簽，在激活狀態(tài)下,電子標簽通過2.4GHz頻段將ID信號傳送至讀寫器端。
雙頻技術指標如下：
頻段：125kHz與2.4GHz；識別距離:0~4m可調；防沖撞能力：128個/次；標簽使用壽命：大于4年。
3結語
本保密柜通過實驗，結果表明，基于有源雙頻RFID技術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，并具有實時處理能力，而且功能擴展方便。RFID的應用不僅僅限制在該系統(tǒng)方面，它作為對現(xiàn)實世界物體標識與信息傳播相結合的一種手段，將對社會各個方面產生重要作用，如物流管理、工業(yè)生產控制、個人身份識別、活動目標監(jiān)測等。事實上，只需結合行業(yè)特點稍作調整，本分布式集中控制保密柜系統(tǒng)也可以應用于其它行業(yè)，從而形成其它行業(yè)的RFID應用解決方案。
下載文檔
