RFID 智能档案管理系统.docx
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RFID智能档案管理系统
RFID智能档案管理系统
方案书
1
系统概述
1.1当前档案管理现状
近年来，我国档案事业取得了长足的发展，档案事业的规模扩大了，数量也逐日增多，档案的种类日趋多样化，信息量迅速膨胀。
但传统档案管理手段与技术所导致的问题日益突显：
图1.1档案管理现状
（一）、档案编目流程繁琐低效、整理时间冗长
传统方式下，档案入馆后先需进行分类、排序，并去装订，然后由人工撰写档案袋的相关信息，最后手工抄写档案目录，并将目录连同档案一起封装入档案袋内。
这种操作方式耗费大量劳动和时间，导致较多档案入馆后被长期堆放、得不到及时整理归档。
此外，档案编目与档案袋誊写多为简单、重复性劳动，手工处理方式使得整个流程既繁琐又低效。
（二）、档案存放次序较易被打乱
虽然档案一般都分类存放，但是在档案存取过程中，由于人工操作的随意性和一些不可避免的错误，档案存放的次序难免被打乱，造成档案存放无序，查找困难。
（三）、档案查阅耗时长
随着档案规模与种类越来越庞大，要查找某一档案时，先由管理员找到存放该类型档案的档案架，再根据档案的编目信息在档案架的每一格进行查找。
一旦档案存取时没有按规定存放在指定的位置，查找起来就好比海底捞针，需要将所有的档案筛选一遍。
（四）、档案的盘点操作不科学
由于档案数量众多，且档案材料都封装在档案袋内，因此在盘点档案时一般只清点档案袋的数量。
但在每个档案袋内存放的档案种类、数量均不相同，这种盘点方式并不能真正反映档案储存的真实信息。
如果要拆开每个档案袋进行盘点，那将是一项十分庞大的工程。
（五）、对失效档案的管理滞后
有效期限是档案价值体现的重要标志之一。
因此，超过有效期限的档案是没有任何价值的，需要经常性销毁以减少对档案库存资源的占用。
但是，由于传统管理模式下档案盘点工作的困难，管理人员对档案的储存时间信息掌握很不准确，使得失效档案不能被及时发现和处理。
因此，很多已过保存期限的旧档案仍然和有效档案一起储存在货架上，形成大量冗余档案，给档案管理工作带来额外负荷和成本。
近几年来各单位档案信息化建设开展得如火如荼，各单位的信息化建设都取得了一定程度的进步。
但大多实现软件信息化管理，并未在本质上提高档案管理效益。
通过对馆藏纸制档案扫描实现档案的数字化，然后通过软件实现对数字化后档案的检索利用，条形码技术实际上也并没有在档案管理中广泛的应用。
随着计算机网络技术和条形码技术的飞速发展，在现有的技术条件下，把RFID技术和数字档案馆建设与档案实体的科学管理结合在一起，实现一种科学高效，高度现代化管理的档案馆建设新模式已经成为可能。
鉴于这种现状，档案管理的技术升级与改造迫在眉睫。
作为新一代物料跟踪与信息识别的RFID技术的快速发展给档案管理的自动化、智能化带来了可能性，具有其他方式无可比拟的优越性。
1.2RFID技术简介
RFID（Radio Frequency Identification），即无线射频识别，是兴起于20世纪90年代的一项自动识别技术。
一个典型的RFID系统由射频电子标签、读写器以及天线三部分构成。
它集编码、载体、识别与通讯等多种技术于一体的综合技术，主要原理是利用无线电波对一种标记媒体进行读写、识别的过程，非接触性是它明显特征。
在实际应用中，读写器将特定格式的数据写入RFID标签，然后将标签附着在待识别物体的表面。
读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而实现对物体识别信息的远距离、无接触式采集、无线传输等功能。
图1.2RFID基本原理
1.3RFID技术应用案例
1.3.1RFID在图书馆行业的应用
RFID技术作为一种新兴的识别、物资追踪、生产自动化控制、仓储管理、铁路车辆和货运集装箱识别等。
RFID系统在图书馆的应用已经有了10年左右的历史。
据Checkpoint统计，截止2005年全球有超过440家图书馆采用了RFID技术，这一数字在2007年上升到2000家。
新加坡国家图书馆是亚洲最早使用RFID技术的代表，可以说图书馆采用RFID已经是比较成熟的产品，正在推动着图书馆自动化事业的发展。
据介绍，新加坡国立图书馆是世界上第一个实行该系统的图书馆，实施之后效果显著，在经费上，每年可节省2800万美元的开销;在管理上，每年节省2000名人力成本;借阅次数上，1年由1000万次提升到3100万次；在成本支出上，不到1年时间就回收了建置成本。
美国德克萨斯州Frisco公共图书馆采用了RFID智能图书馆系统，首先，它允许读者使用图书馆各处的自助借书亭借出图书，简化了借书过程，使图书管理员用于管理图书的时间减少了75%，提高了效率。
其次，馆内所有图书的电子保安系统可以防止有人未经许可就取走图书，避免图书丢失。
以前的电子安全系统只能发现33%的被窃图书，而新的RFID系统则能发现99%的被窃图书，防丢失能力提高两倍。
在国内，集美大学诚毅学院图书馆是国内首个部署RFID系统的图书馆，已于2006年2月投入使用，之后国家图书馆新馆，深圳图书馆，上海市长宁区图书馆，杭州图书馆等陆续建设部署了RFID系统并投入使用。
越来越多的图书馆已认识到RFID给图书馆带来的变革，国内大部分公共图书馆和高校图书馆均已开始规划RFID系统。
1.3.2RFID在军队应用
（一）、RFID在国外军队的应用
最早将RFID技术应用于军队是美国国防部军需供应局（DLA，DefenseLogisticAgency），而目前对RFID技术应用最具代表性的也是美军，美军国防部对RFID技术的应用源于现代战争的需要。
1991年海湾战争中，美国向中东运送了约4万个集装箱，但由于标识不清，其中2万多个集装箱不得不重新打开、登记、封装并再次投入运输系统。
战争结束后，还有8000多个打开的集装箱未能加以利用。
后来美军估计，如果当时采用了RFID技术来追踪后勤物资的去向，将可能为国防部节省大约20亿美元的支出。
美军在海湾战争后作了深刻检讨，12年后，RFID技术更是在伊拉克战争中得到了更进一步的检验。
当时的美军中央战区指挥官TommyFranks在2002年7月31日下达命令，任何进入其所辖战区的物资必须贴有RFID标签。
这样他就相当于得到的是一张动态物流全景图，在这个全景图的指引下，后勤补给可以获得更快、更精确的实时信息，后勤物资全程追踪，大大缩短了美军的平均后勤补给时间。
RFID技术的应用使美军实现后勤物资透明化成为可能，为自动获取在储、在途、在用的军用物资可视性信息提供了方便灵活的解决方案。
RFID技术的应用，美军将武器的退货订单从2001年10月的45万件降低到2004年3月的28万件，美国国防部军需供应局宣布其操作成本——即人员进行货物管理的成本，2005年已经达到了历史最低点：
15．5%。
1992年，这一项成本是35％。
同时，美军进行了大规模的机构精简，1991年“沙漠风暴”时，美国国防部军需供应局的工作人员将近6．5万人，而目前精简之后的美国国防部军需供应局工作人员已经降到了1963年以来的历史最低--2万左右。
他们将23个仓库纳入到一套系统下进行管理．并对原来的42套业务和支持流程进行合并和重组，简化至目前的六个主要业务流程，包括物流、财务和人力资源等。
到现在为止，美国国防部军需供应局已经投入了10亿美元进行业务流程整合，效益是显著的。
他们为整个军队节省了大约18亿美元的费用。
使用了RFID技术的美国国防部军需供应局。
正在用历史上最少的人力处理历史上最复杂的事务，以前所未有的工作效率支持军事物流领域RFID技术的应用研究着美军在全世界多个战区的战斗。
（二）、RFID在我国军队的应用
随着RFID的发展，我军也有部分军需仓库将RFID技术用于库存管理与物资搜寻。
近几年来，总后勤部、总装备部也在RFID方面设立了大量的科研项目，各大军区、各军兵种也纷纷进行着相关应用试点工作。
在军事器械出入库、使用过程中，日常保管、安全监控以及时时跟踪、调度指挥是摆在每位指战员面前的课题。
利用RFID技术，可实现对器械进行时时有效的识别管理；利用RFID技术对出库器械的使用状况进行实时、准确、高效的定位跟踪、调度监控、及时救援。
基于RFID技术的军械物资管理方案是针对军械物资业务全过程，通过物资流通信息的充分共享，实现各业务成员间的紧密连接，从整个军械物资管理的整体军事经济效益的提高来看问题，强调全局、整体，跨越多个业务流程、跨职能部门对管理对象进行划分，围绕从供应商到基层部队的业务流程，全方位进行协作沟通，把计划的制定延伸到供应商，建立基于共享的军械物资需求预测，最终目标是整合全社会可利用的资源为军械物资管理服务。
从军械物资管理的角度来看，RFID技术的引入可以解决了手工数据采集、多标签批量读取、运动中物资数据采集、读取距离等问题，实现军械物资的跟踪、监控，减少人为的失误，起到了提高工作效率目的，提高军械物资管理的自动化水平，达到了预期目标。
1.4RFID智能档案管理功能简介
从以上RFID在图书管理行业和军队中的成功应用可看出，将RFID应用军队档案管理中，有其借鉴性和可行性。
档案馆管理中可以在几个方面来使用RFID技术：
（一）、实体档案的统计：
通过RFID读写设备在标签中录入案卷所属的全宗号、目录号、案卷题名、该案卷中文件份数及存放地等信息。
在档案案卷中安装标签，同时，通过无线网络把这些信息传送到服务器上，由专门管理软件进行处理后形成数据库。
这项工作完成后，工作人员在统计档案馆藏时可以使用智能档案架自动馆藏盘点系统，不在需要核对每一个案卷。
（二）、实体档案的管理：
通过在档案库房门口安装智能安全检测门，实时的收集标签信息，如果实体档案未经过授权出库，系统就会马上与保安系统连动报警，保证档案的保管安全。
如果是经过授权的档案出库，那么软件就会自动记录出库信息，并进行统计。
（三）、与数字档案馆项目的对应：
一方面，可以在标签中写入档案的数字化信息，这样在档案数字化过程的调卷和还卷过程中只需要扫描标签就可以做的不错扫，不漏扫。
另一方面，标签信息可以和档案管理软件通过接口程序连接，在利用档案时先通过档案管理软件检索到需要调卷的档案，系统就会直接把这些档案的信息发送到终端上，库房人员通过终端可以直接找到档案库房中的档案，实现快捷，准确的调档。
如果配合智能档案架，这些信息可以实现档案架自动打开档案所在架，调档人员根据智能档案架指示灯指示打开架内找到需要档案，整个过程10秒中即可完成。
其次，档案在借阅过程中可以通过读取标签信息的门禁系统保证档案不会被带出档案借阅室，保证档案利用安全。
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智能档案管理系统总体架构
智能档案管理系统采用先进的RFID自动识别技术和计算机软件技术，以RFID电子标签作为信息存储媒介并粘贴在档案袋上，在RFID芯片中存储该档案的基本信息和领用归还记录，利用非接触式的智能馆员工作站、智能书架等RFID读写设备，与后台数据库管理系统相配合，可以实现档案的借阅、归还、查找、盘点工作过程的信息化管理。
同时系统在档案室出入口处安装智能安全门，通过远距离RFID认证，可以实现自动防盗与档案出入库确认功能。
系统的总体结构如下图所示：
系统网络拓扑结构如下图所示：
一套基于RFID技术的智能档案管理系统，按功能划分主要由RFID数据管理系统和档案管理信息系统组成。
2.1RFID数据管理系统
该系统由中心数据库和终端管理器组成，是系统的数据存取中心与信息输入输出终端。
终端管理器包括集成RFID读写设备的馆员工作站、智能档案架、发卡器等设备，是中心数据库获取信息与输出信息的重要端口。
馆员工作站的作用是负责将数据库中的信息写入标签或是将标签中的信息导入数据库；智能档案架是管理员进行现场信息采集与通讯的硬件，管理员将采集到的数据导入至中心数据库，进而为档案管理信息系统各功能的使用提供数据支持。
发卡器作用是完成发放设置馆员权限卡功能。
2.2档案管理信息系统
该系统由储位管理子系统、查询管理子系统、销毁管理子系统和安全管理子系统构成。
其中储位管理子系统又由储位自动识别模块和档案自动识别模块组成，而安全管理子系统包括监控模块和警报模块。
系统具体功能如下：
（1）储位管理子系统：
该子系统硬件主要由智能档案密集架实现，该子系统能够实现档案自动识别模块所储存的档案袋编号和储位自动识别模块所储存的储位编号自动匹配，从而在进行档案的出入库时较好地实现档案储位的定位。
此外，储位自动识别模块还具有储位分配、储位信息管理的功能，可实现档案馆储位的可视化、动态化管理。
（2）查询管理子系统：
在档案需要被查阅时，由该子系统提供档案编目查询、密级查询等，并发出出库指令，指令通过计算机总线将查询信号传输至档案架，使得档案架上的指示灯亮起，管理人员按指示灯指示做出库作业。
（3）销毁管理子系统：
档案入库前，在销毁管理子系统中设定每份档案的保管期限，当到达保管期限时，销毁管理子系统自动提醒管理人员失效档案的相关信息，由管理人员作进一步处理。
管理人员也可由该子系统查看将要到期或是已到期销毁的档案信息。
（4）安全管理子系统：
该子系统负责档案防盗和现场监管，实施档案管理的安全机制。
当档案袋在非正常情况下离开储位（指不经查询子系统发出出库指令情况下），安装于档案密集架上的读写器器将捕捉到这一信息，将档案信息无线传回管理系统，监控模块将会把这一异常信息立即发送给警报模块，警报模块接受到信息后向计算机控制中心发出警报。
另外，当存在非法带离档案室的档案也可通过智能安全检测门提示报警信息。
综上所述，RFID数据管理系统与档案管理信息系统通过系统接口实现系统间的对接，由RFID数据管理系统实现档案数据的收集、储存、读写电子标签；档案管理信息系统实现对档案信息的应用与管理。
同时，可对系统用户设置不同权限，以实现对用户的安全性管理。
3
智能档案管理安全可靠性分析
3.1安全性
3.1.1系统用电防火安全
智能档案架作为智能档案管理系统的核心设备，其安全可靠性是我军需要考虑的问题。
在档案室墙壁或档案架上安装读写设备，智能档案架的工作电源为外接低压15~24V 直流供电，避免在设备中布置高压电源引起的触电和火灾，档案室并有局域网或无线局域网覆盖，以进行数据传输。
将RFID读写器RJ45端口与网络设备相连接，从而可将RFID读写器读取的数据通过网络或无线网络的方式传回服务器。
在档案架中布置RFID天线，天线信号由RFID读写设备通过射频同轴线传递，射频信号为低压高频信号，并不会产生电火花，天线通过磁场耦合方式与RFID标签进行能量传递。
同时，天线材质符合UL94V2阻燃标准，不会在电作用下形成导电而结焦，从而大大降低了火灾的可能性。
另外，系统提供故障检测报警功能，当出现异常工作的设备时，通过系统故障检测功能的声光提示管理员进行快速故障处理。
3.1.2RFID标签安全
电子标签是RFID智能档案管理系统的硬件设计部分，电子标签的选型不仅影响到RFID技术应用过程的复杂性，而且直接影响到RFID系统的数据安全。
电子标签选型时主要考虑频率和存储容量和安全性。
无源RFID标签本身不带电池，依靠读卡器发送的电磁能量工作。
读写器辐射磁场遵循国际标准规定，标签的封装多采用全包封装技术，即IC芯片和蚀刻天线均由聚苯乙烯等薄膜保护起来，芯片微小超薄，芯片内置限幅保护电路，一旦磁场能量超负荷，芯片将启动保护电路，保护标签芯片不被烧毁，另外标签线圈一旦人为或物理损坏，标签芯片将无法获取能量。
因此RFID标签粘贴在档案袋上非常安全。
3.1.3数据安全
高频（如l3.56MHz）读写设备由于实现原理原因，抗干扰能力较强，可识别距离比超高频（如915MHz）读写器近，超高频电子标签可被识别距离达5m，识别速度快、数据传输率高，但超高频RFID利用天线远场电磁波实现能量传递，易受远处传播电磁波干扰。
现阶段，为降低档案管理系统RFID技术应用成本和安全问题，所以应该尽量选择应用性强且已得到成功使用的电子标签及相应读写器设备。
I3.56MHz的电子标签比较符合以上要求。
另外由于13.56MHz的电子标签利用天线近磁场实现能量传递，具有读取距离可控，安全可靠等特点。
电子标签应采用可读写标签，目前可读写标签多采用EEPROM（电可擦除只读存储器）方式存储数据。
基于恩智浦最新发布的ICODESLI-SY芯片的LonglifeRFID标签。
此项最新ICODE产品可靠耐用，可提供40年之久的数据寿命保障，以维持长期数据完整性。
这款标签是图书馆、政府、法律和医疗档案馆的理想之选。
高品质纸张和中性PH值的粘合技术的运用避免了文件的腐坏，这使标签的添加更便捷，且不会留下任何粘贴痕迹。
这对于珍贵典藏资料尤为重要。
基于得到全球1500多家图书馆应用的可靠的ICODE平台，这一新解决方案具有诸多新增优点，包括安全密码保护和基准读取范围。
其他关键安全性能包括受保护的电子防盗（EAS）功能，及对ISO15693标准的全面兼容。
RFID电子标签不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；由于RFID承载的是电子信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变编造，安全性高。
ICODESLI-SY主要特性包括：
40年数据存储；
符合ISO15693/ISO18000-3；
2,048字节的片上存储；
可选密码的电子防盗功能；
密码保护的写入命令，以防XX篡改数据；
密码保护隐私模式；
基准射频（RF）性能和可靠性
3.2抗干扰性
信息化作战，最突出的变化是使复杂电磁环境从传统战场环境要素中脱颖而出。
在相对狭窄的战场空间，种类繁多的信息系统和电子设备云集，大量电磁辐射互扰自扰，加之敌对双方施展的电磁对抗手段，其电磁环境的复杂性对射频识别系统的影响不容小觑。
描述电磁环境复杂性的主要因素是电磁辐射的强度和密集度，如背景噪声的强弱、频谱占用度的大小及辐射源的多少等。
实际战场的电磁环境，难以确定的干扰源很多，有我方的各类通信设备，有敌方的电子压制和打击，有民用电子设备无意的电磁干扰，还有自然产生的电磁辐射。
电磁辐射在空间、时间、频谱和功率上交叉重叠，瞬息万变，难以把握。
在这种情况下，RFID系统要在军事领域获得应用推广，抵抗复杂电磁环境的干扰，也是必须解决的问题。
由于基于13.56HMz的高频RFID读写设备，利用近磁场耦合原理实现通信，是近距离识别距离技术，由于档案和读写设备日常放置于封闭的金属档案柜中，外部电磁干扰会被金属屏蔽。
在战备条件下，敌方在远距离也不易对我方RFID读写设备进行电磁干扰。
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智能档案管理系统设备
智能档案管理系统中主要设备由智能档案架、RFID电子标签、馆员终端设备、智能安全检测门等设备构成。
4.1智能档案架
智能档案架作为智能档案管理系统的核心设备，实现对档案架上档案的实时监控，具有分层、分面、分节的读取、定位功能，便于档案实时监控与查阅盘点等需要。
智能档案架内置RFID读写设备，用于对架上档案的标签识别。
4.1.1系统组成
单台RFID读写控制器支持4个档案架，双面，6层，每层为一个档案柜，系统具有读取成功率高，误读率低。
读写控制器支持RS-485，以太网，无线以太网等通讯方式，可以支持近千个档案架的控制。
档案柜采用分体式设计，将RFID天线固定在档案柜内，只通过射频线与RFID读写器连接，采用插拨式方式相连接，这种方式即做到连接安全可靠，又做到安装方便快捷，能够很方便地将档案柜从档案架上拆卸或安装上。
系统主要组成如下：
1、集成RFID读写设备：
实现架上档案实时盘点扫描，达到架上所有档案的在线监控定位。
2、触摸屏液晶：
显示温度，湿度，档案数据具体位置，并有直接操控密集架打开，关闭，停止，解除禁止，浏览电脑中档案数据库等功能。
3、数字显示操控数码开关：
显示档案资料所在的详细位置，并能操作密集架打开，关闭，停止。
4、LED定位指示灯：
直观显示档案存放于密集架的列、节、层信息。
当点击档案资料打开相对应的密集架后，与档案资料相对应档案柜LED灯就会自动亮起来，显示档案资料在哪节哪层，档案管理人员可根据灯光提示找到需提取的资料。
5、门禁红外线安全检测装置：
当档案管理人员进入密集架内提取档案资料，此系统能自动检测管理人员的进与出，以保护档案管理人员的安全。
6、安全档案柜：
每层档案柜为可拆卸结构，并配置无线电锁的安全拉门，档案柜外部提供易插拔式标准射频通信接口SMB，满足战备需要。
7、物品掉落地上防挤压检测装置：
当有物品掉落地上，此装置能自动检测到，使主控系统能发送命令给移动装置，使密集架停止移动，以保护资料免受到挤压。
8、列锁人身安全保护装置：
当操作人员扳下此装置后，任何操作人员再无法操作此区密集架，以保护操作人员的人身安全。
但在操作人员走出此列密集架后，需得把此扳手复位到打开状态。
9、照明灯：
当密集架自动打开后，此照明灯能自动亮起来，密集架关闭后，此照明灯就能自动关闭，无需人工操作。
10、可拆卸密集柜：
为满足军队战备需要，每层智能档案柜结构设计成可快速拆卸结构。
并提供标准通信接口，方便快速装卸。
11、档案资料无序存放有序管理系统，利用RFID技术存取，检索档案，能自动查询到档案的所在位置并可打开相对应架体，档案数据录入完成后，自动生成标签信息，在上架过程中，可把多本资料同时放置，通过架上RFID读写设备扫描，能把数据新存放位置传输给服务器数据库，无需手动操作更改存放位置。
4.1.2档案柜开锁实现方式
档案柜开锁设备属于机电一体化产品，通过将档案柜信息存储在每一个档案柜的有源RFID标签内，人员开启档案柜时，使用手持RFID设备远距离读取档案柜信息，并进行信息的交换和验证，来实现对档案柜开启的授权、验证、开门，实现了锁与钥匙之间接触感应通讯方式。
当设备断电时，可以使用人工开锁的方式开启档案柜。
所有档案架上档案柜的开关控制都由系统通过控制器进行控制，每一个档案架安装一个控制器，每一个档案柜安装一个电子锁和一张RFID有源标签，控制档案柜的开关。
档案柜开锁工作流程为：
档案柜开锁设备组成为：
1）智能电子锁
智能电子锁专门设计用于档案柜的防盗，内置收发芯片、MPU、锁控机构、通过控制器与系统进行通信实现智能开锁，实现真正的存取控制和使用的便捷性。
可以使用手动方式开锁。
2）RFID有源标签
每个档案柜都安装有一张RFID标签，每一张RFID标签对应一个档案柜，RFID标签中记录档案的编号、位置等信息。
RFID标签是无源免维护卡，读取距离可达10米以上。
3）控制器
安装在档案架上的小型智能终端，内置数传机，能够与档案柜上的智能电子锁进行通信，也能与终端管理机通信，实时开启、监控电子锁的状态。
4）手持开锁遥控机
手持开锁遥控机由人员手持遥控开启档案柜，能够设置档案柜的编号，并且远距离读取档案柜内的RFID有源标签的数据，通过数传模块与系统进行通信，通过档案架上的控制器驱动档案柜上的智能电子锁，实现智能开启档案柜。
智能档案架是在标准密集架的基础上，开发、研制的新一代仓储设备。
自动化程度较高，储存量大、现代化管理、占地面积小，节省人力资源，提高工作效率等特点，适用于3米-8米高的库房。
它既有自动化立体仓库的高存储量、自动化程度，又兼具了组合货架的低成本特性，是一种性价比较高的产品。
智能档案架可通过上位机管理，进行计算机联网操作，同时增设了红外保护装置及密码锁定机构，保证操作人员和档案室物品的安全，优化库房管理。
系统除了提供基本的开架、闭架、禁止、允许功能外，缺省支持多通道打开功能，还可选提供语音或灯光形式的档案位置指引功能，以架体内部温湿度监测为基础的环境报警与输出连
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