基于RFID的智能电子柜

邢子正+陈志远+张旭东+张梦惠+柏召

摘 要：设备管理的信息化和智能管理化是现代设备科学管理的重要方向之一。近年来，随着计算机网络技术的高速发展，为基于网络的设备管理系统的实施和发展提供了坚实的技术基础[1]。但在当前高校以及科研单位中，小型仪器仪表的使用管理基本还处于人工管理状态，仪器仪表的借用和归还主要靠人工记录。基于以上问题分析，文章设计出一种基于RFID的智能电子柜的操作管理系统。

关键词：STM32；RFID；电子柜；仪器管理

1 概述

智能电子柜结合物联网技术和大数据理念，针对实验室设备管理和运行管理需求，提供了一套全新的解决方案，可以应用于教学实验室，开放实验室，公司仓库，超市等具体场合。针对仪器设备精确管理的电子柜设计，可以有效的解决目前小型仪器设备难以管理的问题，很有新意。

2 项目设计方案

本设计主要由RFID模块、主控STM32F103模块、WIFI模块组成。通过RFID模块识别相应物品里的电子标签来获取设备详细信息，当用户刷卡或者通过客户端打开柜门取出设备后，可以通过RFID模块统计设备的详细信息（设备的取走用户、设备的取走的时间、设备的名称），经过主控模块STM32F103的数据处理后，并通过WIFI模块传输各种数据信息，将其上传至学校或企业的数据库。同时，数据库不仅可以记录并跟踪设备的使用情况，还能将设备数据信息及开门取设备信息发送给STM32F103主控模块，并通过主控模块执行相应的操作。而且用户还可以通过手机或电脑远程查询当前智能电子柜拥有的设备，方便用户的使用。

项目流程如图1所示：

3 硬件设计

3.1 数据处理单元

本设计中采用的是STM32单片机作为主控，具体型号为：STM32F103C8T6，該处理器数据处理速度快，包含多个基本定时器，可以扩展多达3个USART，系统资源完全可以满足需要[2-3]。

3.2 信息识别单元

RFID的性能决定智能电子柜的工作效率，本设计中RFID射频模块采用C150-A/B，该模块接收灵敏度高，读卡距离：0-8cm[4]。CPU通过发送命令来控制RFID的工作，支持读卡号、读写、扇区加密、钱包等功能。

3.3 数据传输单元

该单元采用ESP8266 WIFI传输模块。当进行WIFI上网时，可以将其添加到任何基于微控制器的设计中，操作简单，只需通过 SPI接口连接即可，ESP8266 WIFI模块集成度高，因此只需要很少的外部电路，从而减小整体的电路大小[5]。ESP8266 WIFI模块可以通过AT指令对模块进行设置，方便与数据处理单元的连接。

3.4 预警单元

智能电子柜在内部安装电子锁用来关闭柜门，系统指示灯标示智能电子柜的运行状态。该单元采用SIM800模块，可以向用户和管理员发送信息。智能电子柜输入电的电压为220V，通过降压将220V电压降低至12V和5V两路输出，12V给电子锁供电，5V经过LM1117-3.3LDO芯片降低3.3V供单片机及外围电路工作[6]。

4 软件设计

（1）通过RFID读取使用者信息和设备信息。（2）数据处理单元接收到数据后通过WIFI传输到服务器数据库，并将数据与数据库中数据进行对比，查询到使用者信息后进行电子柜开门。（3）用户借还设备时，RFID读取设备信息，通过WIFI传输并记录到数据库。（4）将网页客户端与数据库连接，在网页上显示电子柜中的设备详细情况。

5 系统工作流程

智能电子柜正常工作时指示灯显示绿色，当智能电子柜出现异常时显示为红色；当用户提取设备时，在控制面板上输入相应的柜子编号，同时在刷卡区域刷卡（工作卡），系统识别到卡之后对射频卡（工作卡）里的个人信息进行判断，如果为认证的人员，则打开电子锁将身份识别信息及时间信息通过WIFI上传至数据库。

计时器在打开电子锁之后开始工作，每当用户取出设备，RFID将识别并记录标签数据信息，并将数据信息上传至数据库，取完设备后，门关闭；如果在上一次取设备3至5分钟后，用户没有取设备，则认为用户忘记关闭柜门，则系统指示灯开始闪，将柜门向管理员发送消息，提出警告。

测试结果如图2所示：

6 结束语

智能电子柜不仅在工作时能减少管理人员的介入，可以实现仪器设备的智能快捷、高效管理、多种终端的数据共享，而且还能通过射频卡或者经过验证的客户端进行开锁，在一定程度上增加实验仪器设备的安全性。经测验证明，智能电子柜对解决当前各大高校实验室中仪器设备管理混乱、管理方法繁琐、高校管理部门无法全面且准确的掌握实验室仪器设备数据等问题具有重要意义，此设计成本低、简单易操作，具有很高的推广性。

参考文献

[1]杨磊蕾.基于BS模式的学生学籍管理系统的设计与实现[J].科技资讯，2013（21）.

[2]赵军伟.潜油电泵智能控制柜的设计[J].科学技术与工程，2012（08）.

[3]朱云霄.智能变电站户外智能控制柜热设计[J].电子机械工程，2013（20）.

[4]郑均辉，甘泉.基于RFID的智能仓储管理系统的设计与实现[J].电子设计工程，2014（13）.

[5]范兴隆.ESP8266在智能家居监控系统中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2016（09）.

[6]喻春雨.基于RFID技术的LED路灯智能控制系统设计[J].中国照明电器，2011（6）.

作者简介：邢子正（1996，08-），男，河北邢台人，保定市莲池区河北农业大学，电子信息科学与技术专业，本科生。