RFID-Based Equipment Monitoring System

Mohd Helmy Abd Wahab, Herdawatie Abdul Kadir, Zarina Tukiran, Norrsquo;aisah Sudin, Mohd Hafiz A. Jalil and Ayob Johari Universiti Tun Hussein Onn Malaysia Malaysia

1. Introduction

Automated monitoring systems are becoming trends, creating easier method to identify item, tracking, monitoring and add on security values. In places where there are lots of items accessed by many users, the tendency of loss is high due to weakness in items monitoring. Here, we briefly describe our research on the universityrsquo;s laboratory perspectives. The main aim of the research is to work out a generic approach of monitoring items in a place with several rooms. For example, there are laboratories with expensive equipments are available in a university to support teaching and learning session. Conventional approach of checking items for every session is difficult for lab administrator as most libraries are being used by more than 20 students per session.These leads to a challenge for lab administrator to monitor the flow of these items are always in place. Currently, the monitoring of laboratory equipments is performed manually by the lab administrator during each laboratory sessions. For every loan of equipment, a log book needs to be filled up in order to keep track the transaction information.This system was found to have a lot of weaknesses such as misuse of the equipment log records, losses of equipment, no in-out transaction record and misplace of equipments. To automate the process, Radio Frequency Identification (RFID) is identified as one of the most practical and applicable in real time implementation in-line with the nature where most of the systems are made computerized. In this paper, a solution has been provided for the problem encountered in laboratory equipment monitoring system using RFID technology. Therefore RFID-based monitoring system has been designed and developed to solve the problem associated with the handling of laboratory equipments. This chapter is organised as follows. Section 2 describes related works on RFID-based monitoring system. The architecture of the system is mentioned in section 3. Application scenario and the implementation are briefly explained in section 4 and 5 respectively. Finally, the chapter is concluded in Chapter 6.

2. Related work on RFID in monitoring RFID is a wireless automatic identification that is gaining attention and is considered by some to emerge as one of the pervasive computing technologies in history (Roberts, 2006). As the technology grows very rapidly, RFID has received considerable worldwide attention and widely used in monitoring and tracking ranging from human identification to product

Designing and Deploying RFID Applications

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identification. Previous research has successfully indicated that RFID has been increasingly expanded in various fields such as retail supply chain, asset tracking, postal and courier services, education, construction industry, medical, and etc. The work presented by Tan and Chang (2010) who had developed an RFID-based erestaurant system to change the traditional restaurant services which is considered as passive. The utilization of RFID is to improve the service quality which is customer-centered that enable waiters to immediately identify customers via their own RFID-based membership card. It can also provide customized services such as enhanced dining table service; pay the bills, instant transmission of customer orders to kitchens and flexibility of managing payments of bills and discounts. However, in Ngai et. al. (2008), designed and developed RFID-based sushi management system to help a conveyor belt sushi restaurant to achieve better inventory control, responsive replenishment, and food safety control, as well as to improve its quality of service. In the perspective of animal tracking or livestock monitoring management system, Vouldimos et. al. (2010) developed FARMA project which combined with RFID technology and mobile wireless networking to track animal and the data in repository which contains animal data records. The purposes of the system are to identify animal in case it gets lost and identify some basic information about particular animals. A similar work done by Nor Suryani Bakeri et. al. (2007) and Ahmad Rafiq Adenan et. al. (2006) developed a livestock monitoring system using RFID. An RFID tag is used and attached to each livestock to monitor its movement in and out as well as the basic information about any particular animals. The use of RFID also could assist in customs clearance process by reducing the delay time. According to Hsu, Shih and Wang (2009), the use of RFID can improve the efficiency of cargo process, and reduce the inventory and labor cost. The work presented based on the mathematical model of the customs clearance process-delay and the network of customs delay is reconstructed based on the use of RFID. RFID also has been successfully applied in global postal and courier services in monitoring the parcel delivery. One of the well known courier service company is DHL which has been using RFID in their services since 1988 and carried out 20 trials on active and passive technology and successfully proved it improved the service and reduce the costs (EPC Global, 2005). The application of RFID in global market in postal and courier services contribute 650 billion per year and Europe was the leader in utilizing RFID in postal and courier services (Zhang, et. al., 2006). High quality service lead to customer satisfaction, increase market share, and enhance profitability of service organizations (Hoffman and Bateson, 1997). Oztaysi, Baysan, and Akpinar (2009) have done a study to investigate the possibility of using RFID as a tool for improving service quality in hospitality industry and primarily concern in tourism industry. In monitoring of asset tracking, an effective and efficien

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基于RFID的设备监控系统

Mohd Helmy Abd Wahab，Herdawatie Abdul Kadir，Zarina Tukiran，Noraisah Sudin，Mohd Hafizz Ab。Jalil和Ayob Johari

1.简介

自动化监控系统正在成为趋势，创建更简单的方法来识别物体，跟踪，监控和应用到安全领域。在有多用户使用且设备较多的地方 ，由于物体监控的弱点，损失的趋势很高。在这里，我们简要介绍一下我们对大学实验室观点的研究。该研究的主要目的是制造一个通用的方法来监控有几个房间的地方的物品。例如，大学实验室每学期都提供许多昂贵设备来支持教学和学习。但每学期实验室管理员很难通过常规方法来检查设备，因为每个学期都有超过20名学生使用实验室。这些导致实验室管理员面临的挑战是使这些物体的流程始终到位。目前，实验室设备的监测每个学期由实验室管理员在每个实验室手动执行。对于每一笔设备贷款，都需要填写一本日志，以便跟踪交易信息。这个系统被发现存在很多缺点，例如设备日志记录的误用，设备损失，没有进出交易记录和设备错位。为了使该过程自动化，射频识别（RFID）被认为是最实用和最适用的实时实施之一，与大多数系统计算机化的性质一致。在本文中，已经为使用RFID技术的实验室设备监测系统中遇到的问题提供了解决方案。因此，设计和开发基于RFID的监测系统以解决与实验室设备的处理相关的问题。本章的结构如下。第2节描述了基于RFID的监控系统的相关工作。系统的体系结构在第3节中提到。应用场景和实现分别在第4节和第5节中进行了简要说明。最后，本章在第6章中总结。系统的体系结构在第3节中提到。应用场景和实现分别在第4节和第5节中进行了简要说明。最后，本章在第6章中总结。系统的体系结构在第3节中提到。应用场景和实现分别在第4节和第5节中进行了简要说明。最后，本章在第6章中总结。

2.关于RFID监控的相关工作

RFID是一种受到关注的无线自动识别技术，被一些人认为是历史上普遍存在的计算技术之一（Roberts，2006）。随着技术的快速发展，RFID已经受到全世界的广泛关注，并广泛用于从人类识别到产品识别的监控和跟踪。之前的研究已经成功地表明RFID在零售供应链，资产跟踪，邮政和快递服务，教育，建筑业，医疗等各个领域的应用日益扩大。

Tan和Chang（2010）提出的工作开发了一个基于RFID的电子餐厅系统，以改变被认为是被动的传统餐厅服务。RFID的使用是为了提高以客户为中心的服务质量，使服务员能够通过自己的基于RFID的会员卡立即识别客户。它还可以提供定制服务，如增强餐桌服务; 支付账单，客户订单即时传输到厨房以及管理账单和折扣支付的灵活性。但是，在Ngai等人（2008年），设计和开发基于RFID的寿司管理系统，以帮助传送带寿司餐厅实现更好的库存控制，响应性补货和食品安全控制，以及提高其服务质量。

从动物追踪或牲畜监测管理系统的角度来看，Vouldimos等人（2010）开发了FARMA物体，该物体结合RFID技术和移动无线网络来跟踪动物和存储库中包含动物数据记录的数据。该系统的目的是识别动物以防丢失并识别关于特定动物的一些基本信息。Nor Suryani Bakeri（2007年）和Ahmad Rafiq Adenan等人（2006）开发了一种使用RFID的牲畜监测系统。使用RFID标签并将其连接到每个牲畜以监控其进出的移动以及关于任何特定动物的基本信息。

RFID的使用还可以通过减少延迟时间来协助清关过程。根据Hsu，Shih和Wang（2009）的说法，RFID的使用可以提高货物处理的效率，并减少库存和人工成本。基于使用RFID重建了基于通关过程延迟和海关延迟网络的数学模型的工作。RFID还成功应用于全球邮政和快递服务，以监控包裹递送。其中一家着名的快递服务公司是DHL，该公司自1988年以来一直在其服务中使用RFID，并对有源和无源技术进行了20次试验，并成功证明其改善了服务并降低了成本（EPC Global，2005））。RFID在全球邮政和快递服务市场的应用每年贡献6500亿欧元，欧洲是利用RFID在邮政和快递服务领域的领导者（Zhangetal，2006）。

高质量的服务可以提高客户满意度，增加市场份额，提高服务组织的盈利能力（Hoffman和Bateson，1997）。Oztaysi，Baysan和Akpinar（2009）进行了一项研究，调查使用RFID作为提高酒店业服务质量的工具的可能性，并主要关注旅游业。

在监控资产跟踪时，可以通过RFID来有效且高效地管理医疗保健设施中的医疗资产的跟踪。Oztekin等人（2010）已经使用增强的最大覆盖位置问题以及关键指数分析度量进行了研究，以优化受有限数量的RFID读取器约束的医疗资产跟踪系统的设计。结果表明，与目前使用的专家布局策略相比，所提出的技术提高了72％。

Yan和Lee（2009）在冷链监控系统中开发了RFID应用程序，以跟踪供应链中的冷链产品，确保产品质量并在运输过程中遵守相关规定。系统在实时环境中执行，可以跟踪位置，监控冷链产品的温度，确保质量。然而，根据Loebbecke（2005）的研究，RFID在零售供应链中应用于边缘超市以调查早期RFID应用在标准化，挑战等技术问题方面的优势和挑战在数据，网络和应用程序层。

哈龙等人（2010），为使用RFID的大学生设计和开发了情境感知通知系统。该系统旨在立即在各自的位置向目标学生发送紧急通知，集成了RFID和生物识别传感器，以跟踪他们在选定的禁区内所在地的寄宿学校的学生。

总之，基于如上所述的各种领域中RFID应用的成功，它表明其应用是无止境的。本节将介绍RFID在跟踪实验室设备运动中的应用，以确保其可用性。它还旨在帮助实验室管理员监控设备丢失或错位。设备运动监控不仅由实验室管理员监控，也由最高管理层通过在线数据库监控。

3.系统架构

通过集成Web服务构建自动跟踪应用程序可以保证许多好处，例如减少文书任务和减轻管理负担。基于RFID的设备跟踪系统是一个集成系统，可提供有效的管理物体解决方案，尤其适用于大规模环境。它结合了RFID技术和安全设备，以确保始终监控和保护物品。该系统使大学能够允许授权使用人员进入实验室，允许物品移动，记录重要数据并且还能够通过互联网查看记录。

一个教师通常有许多实验室。拥有信息技术和工程等技术课程的学院通常拥有更多的实验室。为了实施该系统，需要进行适当的设计，以确保它适用于所有实验室的实验室和设备的数量。在这项研究中，利用RFID的系统的设计分为两个; 硬件设计和软件设计如图1中的架构图所示。

涉及六个重要组件，如图1所示，（1）RFID标签，（2）RFID阅读器，（3）个人计算机，（4）RS232电缆，（5）LAN HUB和6）CCTV摄像机server包含数据库，用于存储从RFID阅读器收集的所有数据，用户可以在其中读取或更改数据库中的信息。RFID标签包含用于接收和传输数据的天线。无源RFID标签从磁场产生电力并用它来激励RFID芯片的电路并以射频波的形式将信息发送回读取器。系统的物理层如图2所示。它显示了计算机和主服务器的连接方式。还概述了涉及开发系统的软件。

在该系统中，实施RFID技术以使得能够自动记录数据，其中每个标签嵌入公制卡（工作通行证）中用于个体并附接到每个设备。实验室管理员将授予对选定个人进入实验室的访问权限，并允许选定的个人将物体从实验室和组织内移出。在发现个人试图强制该过程时，触发并激活摄像机以记录预期人员的图像并且警告警报系统并通知负责人。

图1。

系统架构

图2。

系统的物理层

4.应用场景

开发的原型是一个在线实验室监测系统，有三个目的; 通常由（1）实验室授权访问（2）库存控制和（3）在线数据查看组成。该原型已应用于UTHM研究物体实验室。为了说明这个概念，图3中提供了一个应用程序布局样本。

图3。

应用场景布局

在该系统中，RFID标签附在用户和设备上。RFID读取器位于每个实验室，以记录和验证该区域中的RFID标签。每个实验室都配有监控摄像头和报警指示器，以应对不可预见的环境事件。记录的数据由中央计算机存储和管理，由此每个实验室计算机通过内联网连接以便于从计算机实验室接收的任何信息可以容易地传输到中央计算机。存储在中央计算机上的数据的主要目的是使管理人员能够轻松查看设备的位置和进出信息的记录。管理员将授予个人级别访问权限，设备状态并允许在线监控以授权个人。

合法地尝试进入具有RFID识别（id）的实验室，引导磁门解锁（门打开）并记录输入信息。非法尝试进入实验室，门保持锁定并激活摄像机并向系统显示警告标志。一旦系统检测到强行为，例如摇动门，系统会触发警报通知安保人员。在库存控制方面，预定用户必须在授权移动或借出设备之前注册授权ID，一旦验证，磁门将解锁并记录信息。否则，注册的ID需要重新验证。

5.实施

如前一节所述，基于RFID的设备监控系统用于跟踪实验室设备的记录。因此，在实验室中使用该设备的实验室，其设备和用户需要成为系统实体的一部分。这可以通过在系统中注册这些实体来完成。

图4。

访问实验室和设备流程图

目前，只有三个实验室使用过该系统，只允许授权人员进入实验室。为了确保只有授权用户登录实验室，他们需要出示他们的RFID卡。每个实验室都配有磁门。因此，RFID卡充当解锁磁门的钥匙。放置在实验室中的所有设备都标有RFID并在系统中注册。用户可以在同一实验室或其他实验室使用和借用该设备。对于后者，RFID阅读器应该可以读取用户的RFID卡和设备的标签。一旦系统成功匹配信息，磁性门将被解锁。否则，如果只有读取器能够读取设备的信息而不是用户的信息，则门保持锁定状态。图4说明了访问实验室和设备的流程。

图5。

基于RFID的设备跟踪系统的主要GUI

图6。

数据管理模块的系统流程

该系统有两个主要目的; 首先是将用户，设备和实验室注册为系统实体的一部分。这是由系统管理员通过数据管理模块完成的。第二是跟踪设备并监控用户的活动。后者可以通过监控模块访问。这两个主要目的以图形用户界面的形式呈现，如图5所示。

数据管理模块系统流程如图6所示。该模块只能由授权人员访问，以维护数据的完整性。因此，系统管理员需要在登录页面输入正确的密码，如图7所示。在系统激活警报系统之前，允许用户为无效密码重新输入密码最多三（3）次。

图7。

系统管理员（a）输入密码和（b）无效访问警告消息

图8。

数据管理模块

图9。

授权用户

图10。

数据监控模块的系统流程

然后，如果管理员是授权人员，则系统管理员可以查看数据。数据管理模块处理四（4）个子模块，如图8所示。根据图8 ，设备子模块允许系统管理员添加新设备并维护在实验室中分配的设备记录。RFID标签贴在设备上以追踪其状态。实验室子模块允许系统管理员将任何实验室注册到系统。用户子模块允许系统管理员注册想要进入系统的任何用户。用户在系统中注册后，每个用户都将获得一张RFID卡。此卡用于授权访问预期的实验室。用户需要携带卡进入或离开实验室。如果用户从其注册的实验室带入/带出任何设备，RFID读取器应该读取卡和设备的标签，以便解锁磁性门。图9显示了成功登录实验室的示例。

贷款设备子模块允许系统管理员注册设备的状态; 它是否到位或是否在授权用户的实验室周围传播。

监控模块的系统流程如图10所示。该模块允许管理员监控贷款设备，用户活动及其状态。该模块的设计使管理员可以在内部（内部网访问）或远程（Internet访问）查看。在这里，讨论的重点是远程访问。为了在内部或远程使用该模块，管理员需要登录系统，如图11所示。

图11。

系统的登录页面

图12。

贷款设备页面

图13远程监控用户的活动

为了成功登录，管理员可以查看并查找贷款设备上的特定记录。图12显示了基于实验室和具体日期的贷款设备。如下图所示，以下贷款信息来自2011年1月5日的仪器实验室。系统的设计也是为了让管理员可以点击设备ID查看用户借用的设备详细信息。

图13显示管理员能够在每个实验室查看用户的活动。在以下示例中，它显示了2011年1月5日谁使用了仪器实验室。用户状态选项卡包含有关允许哪个实验室和有效期的信息，如图14所示。默认情况下，此页面显示所有用户的状态。它还可以通过选择特定信息来显示某个用户的状态，例如用于执行搜索过程的UserID关键字。

图14查看用户的状态

六，结论

提出了使用RFID的实验室设备监测系统，以有效地监测实验室的进出设备。通过该系统，可以通过基于网络的环境监控和更新涉及实验室设备的每项活动。出于安全考虑，只有经过授权的人员才能实时监控实验室设备的交易活动。基于RFID的设备监测系统的改进也将促进以前手动处理的实验室管理的多样性。

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