基于RFID物联网的节目磁带管理的探讨

闵友钢 梁晓雯

（上海广播电视台）

[摘 要] 基于RFID的物联网技术日趋成熟，应用领域和范围也逐步扩展。本文将RFID技术与节目磁带管理相结合，分析了基于RFID物联网的磁带管理需求、流程、网络架构和编码标准，提出了一种模式，使得节目磁带成为物联网中的“物”，能遵循物联网中的协议实现信息交换，达到磁带识别和管理的目的。[关键词] 物联网 RFID 射频标识 节目磁带管理 物联网（IOT，Internet of Things）是由各种类别的信息传感器组成的网络，它的核心基础仍然是互联网，但其将用户端延伸到了任何物品与物品之间，目的是要实现物品与网络的连接，能进行信息交换，方便识别、管理和控制。本文从广电传媒节目磁带片库管理出发，探讨基于RFID物联网的新的管理模式，提出了一个完整的设想，以供讨论。 1 基于RFID的物联网RFID是一种无线射频识别技术的信息传感器，它与节目磁带结合，便形成了物联网中的“物”，能遵循物联网中的协议实现信息交换，达到磁带识别和管理的目的。1.1 RFID技术介绍RFID是英文Radio Frequency Identification的缩写，中文意即射频标识。射频标识又称电子标签、无线射频标识、感应式电子晶片、近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件组成：读写器（又称询问器，英文为reader，或interrogator）和标签（又称应答器，英文为tag，、transponder，或 responder）。按照应用频率的不同可分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M-960MHz、微波2.4G，5.8G。RFID读写器是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。读写器是RFID系统中最重要的基础设施，一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。在上传数据时，读写器会对RFID标签原子事件进行去重过滤或简单的条件过滤，将其加工为读写器事件后再上传，以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流量，因此在很多的读写器中还集成了微处理器和嵌入式系统，实现一部分中间件的功能，如信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等。未来的读写器呈现出智能化、小型化和集成化趋势，还将具备更加强大的前端控制功能。RFID标签可根据工作方式分为有源（主动式，英文为Active Tag）和无源（被动式，英文为Passive Tag）两大类。当标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，如果是无源标签（被动标签），则可以根据电感耦合原理（近场作用范围内）或电磁反向散射耦合原理（远场作用范围内）在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片工作，发送出存储在芯片中的物品信息给读写器；如果是有源标签（主动标签），则会主动以某一频率发送出存储在芯片中的物品信息给读写器。RFID标签中存储一个唯一编码，目前通常为64bits或96bits，甚至更高，大大高于条形码所能提供的地址空间，因此可以实现单品级的物品编码。从RFID 阅读器与电子标签之间的通讯及能量感应方式来看，大致可以分成感应偶合（Inductive Coupling）及后向散射偶合（Backscatter Coupling）两种，一般低频的RFID大多属于第一种方式，而较高频率的大多属于第二种方式。目前，我们广电系统的节目磁带管理大都采用一维条形码，但随着技术发展，RFID芯片的厚度已经可以做到0.05毫米以下，成本也已下降到5元人民币以下，因此我们完全可以用RFID标识来替代一维条形码管理节目磁带。下表是一个RFID、一维码和二维码的比较，从此表中我们可看到采用RFID来作为磁带标识有如下优越性：一是信息量大，可对物品进行细节描述，可以满足更广泛的要求；二是信息内容可以变更，应用灵活；三是标签的容量很大，可对物品细节进行描述，从而可不依赖数据库或通讯网络而单独实现管理；四是可快速且批量识别标签对象。表1 几种主要磁带编码方式的比较1.2 以RFID作为节目磁带信息传感器的物联网介绍利用RFID技术实现对片库的管理除了需要电子标签、读写器（固定、手持式）等设备外，还需要门禁、无线网络等硬件设备，然后组成局域网，将具备RFDI标签的磁带物物相连，实现基于RFID物联网的磁带动态管理。对于广电系统往往有几个在不同物理位置的片库的情况，我们可再通过开放的互联网实现多个局域网的互联，组成有多个不同物理位置的完整的节目磁带管理物联网。图2表示了一个三个在不同物理位置的片库组成的物联网管理系统。 2 基于RFID物联网的磁带片库管理虽然数字化技术在音视频领域的广泛应用和信息系统的建立，使得广播电视作业有可能从传统线性/影带化的流程，迈入非线性/无带化的作业模式，但实践证明，即便在美国，至今为止也还未找到最完善的无带化标准流程。而磁带是所有存储媒体中单位存储信息成本最低、容量最大、标准化程度最高的常用介质，在未来很长的一段时间内，还会发挥其应有的价值，并不会随着数字技术的发展而消亡。如何科学、规范、合理的对节目磁带进行存储管理，仍旧是值得我们思考的长期命题。2.1 片库管理现状磁带片库保管的对象包含模拟带、数字带、光盘等各类载体，通过磁带入库、检索、出借、盘点、移库等日常业务操作，担负着支撑节目制作、播出的重任。目前绝大多数电视台的片库管理采用一维条码+网络数据库的方式。随着磁带数量和种类的增多，片库管理面临着一些急需解决的问题，比如场地趋于饱和、移库等业务耗费大量人力物力、磁带读架高度依赖人工等，这些问题都要求我们改进片库管理方式，提高片库的日常工作效率和用户服务水平。2.2 基于RFID物联网的片库管理总体设计思路RFID技术为解决片库管理目前遇到的问题提供了很好的解决思路。在片库管理中引入RFID技术，对磁带入库、借还、移库、读架等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，并与信息系统对接，实现快捷、方便和准确的智能管理，降低出错率，并且节省大量的存储、人力和时间成本。基于RFID物联网的片库管理系统应主要实现以下几点功能：● 实现磁带入库、借还、读架等操作的自动化数据采集；● 实现磁带移库的批量读取，以此代替大量人工重复操作；● 通过无线数据通信等技术，将自动采集的数据与开放的网络系统对接，实现物联网的磁带信息自动识别和实时跟踪。2.3 基于RFID物联网的片库管理业务流程（1）标签发行通过RFID读写器设备将磁带的编号、存放位置、节目信息等写入到RFID标签中，这一过程称之为标签发行。每盘磁带由节目名称及RFID标签唯一标识。RFID标签用于系统自动识别，磁带名称用于人工识别及在RFID标签损坏情况下的标签替代识别。

（2）磁带入库使用手持式读写器读取待入库磁带的RFID标签，获取位置代码，在手持机上显示磁带的存放位置，然后工作人员可以根据该信息将磁带放回库架，完成上架操作。对于新入库的磁带，信息系统的库位管理模块根据磁带分类、库位实际占用等情况自动为其分配库位，并将此库位信息写入到RFID标签中，同时将入库信息写入相关联的数据库文件中。一种可选的方案是在门禁处和柜架侧壁处安置扫描天线，分步确认库房工作人员的确将磁带放置到了系统分配的位置，同时更新系统信息，提高操作的规范性检测。（3）磁带读架（盘点）现有管理模式下，磁带盘点是一件非常痛苦的事，需要人工对照纸质清单逐盘核对，或者逐盘查看柜架号是否连续。采用RFID技术后，可通过磁带扫描、数据比对、人工核对干预三个步骤，方便地对在库磁带进行读架。磁带扫描就是片库管理人员拿着手持读写器，按照一定的顺序在片库中走动，读写器就能够获取相应范围内的磁带的标签信息。数据比对就是通过读写器获取的信息与数据库信息的比对，完成查询汇总以及报表打印等工作。人工核对干预是指在盘点信息与数据库信息发生不一致时，片库管理员要判断哪一个信息是正确的，从而进一步确定是否需要更新数据库信息。（4）磁带检索利用已经建立的节目磁带数据库管理系统，用户输入查询关键词，系统则会显示对应的节目内容信息，包括磁带的库位信息，并将信息同步到手持式读写器。可以借助库位的图示化显示或装在柜架上的LED灯的指引管理员快速定位到磁带所在柜架。（5）磁带出借采用RFID技术后，磁带借出手续将变得简化。片库管理人员拿手持式阅读器进入片库，找到待借磁带后，直接用手持式阅读器读取RFID标签，即完成出借手续，无需再进行其他的操作。RFID技术还能为磁带出借管理带来服务模式的创新，比如推行预约借带等，片库管理人员将登记预约借用的磁带提前放在预约架上，通过借带的员工在管理系统上刷卡验证身份，管理系统则自动搜寻磁带预约架上用户所预约的磁带，通过图示化显示或装在预约架上的LED灯指引用户快速获取预约磁带。（6）批量移库有些电视台拥有多个节目片库，比如上海广播电视台将片库按照功能划分为播出片库、版权片库、待报废片库等，每年将根据业务需要进行若干次的大规模移库工作。由于各片库排架分类方式不同，此项工作牵涉到柜架的重新分配，而且需要逐盘扫描磁带的条形码，造成大量的人力投入以及时间的耗费。采用RFID技术，将能够实现真正意义的批量移库。利用RFID标签能远距离、批量识别的特点，将待出库和入库的磁带进行批量扫描，集中处理，而无需逐盘扫描，读取后的数据传给管理系统，由系统确认ID信息，如果出现不正确或者丢失的磁带，还由可系统提醒工作人员检查，大大提高了工作效率，降低了出错率。（7）磁带交流采用RFID技术有助于实现基于物联网的磁带交流。磁带的RFID标签是一个随磁带移动的“微型数据库”，随时可以读取它的详细信息，避免了书面材料的人工传递或对远程的数据库访问。 3 应用规范与标签编码方式要把RFID标签真正应用到片库管理中，还需要针对磁带管理的特点制定相应的应用规范，应用规范至少应涵盖数据编码规范、应用软件架构与接口、标签贴附及数据采集设备要求等三个部分。3.1 数据编码规范数据编码规范是应用规范的首要问题。当前数据编码规范的制定有二种思路：一是封闭式的，完全自主的制定自己的RFID编码准则；二是开放式的，在兼容EPC编码规范的基础上追加私有的编码规范。制定RFID数据编码规范的工作主要是约定电子标签存储的内容和格式。首先是内容规范的确定，即电子标签上存什么？是有关磁带所有的数据都存储在标签上呢，还是只存一个唯一标识，或者选取关键数据存储？这将直接影响到对标签芯片的容量要求，以及是否需要用户区，是否需要对标签执行追加写数据操作。另外还需确定格式，即电子标签编码数据的结构与长度如何划分？每段数据代表什么含义？这直接关系到系统对标签数据的解析。这里给出两种参考方案。编码方案一：

标签中仅存储头代码、组织机构代码、磁带的序列号和预留号位，其他的磁带信息都以序列号作为索引存放在数据库中。头代码用于在有几套不同编码系统时的编码类型识别。这样的编码方案能使磁带RFID标签进行大批量读取，实现批量入库和批量移库等操作。

编码方案二：

标签中存储有头代码、组织机构代码、磁带的序列号、仓库代码、索取号，并且有预留位。这样将在磁带进行移库和入库操作时不能进行一次性大批量的操作，而只能够逐个按序进行。但是这样的方案在不进行联网的情况下也可以得到磁带的具体存储位置等信息。3.2 应用软件架构与接口应用软件架构与接口主要解决RFID信息采集系统与业务系统对接的问题。采集系统包含了数据采集设备驱动和数据库管理二部分，对于每一个数据库表，都有相应的数据操作接口，业务系统可通过接口程序访问底层数据，对数据库进行增、删、改、查的操作。3.3标签及数据采集设备节目磁带上RFID标签所贴位置应便于读写器的读取，大小尺寸应使得磁带外观整齐美观，RFID芯片厚度应不影响磁带的正常播放。给定了这些，就可以根据要求定制标签。对于采集设备，主要是要满足对数据采集速度、数据缓存、实时响应等方面的要求，这就涉及到设备的选型或定制。 4 对节目片库管理产生的影响基于RFID的物联网在国际上的应用越来越广泛，在物流、仓储、识别等管理领域已形成趋势。将RFID物联网应用到磁带片库的管理是未来的发展趋势，而且相对于传统的条形码管理具有明显优势，这将带来广电系统资产管理的一大变革，这一变革将导致未来载体的资产管理网络化，这不仅提高各地广电部门的管理效率和质量，同时也是对开放全球的交流和互联网销售的一个促进。 编辑：中国新闻技术工作者联合会