【摘要】随着高校信息技术的发展和网络覆盖的推广，高校实验室也在尝试着运用新技术的管理模式。本文分析了当前高校实验室管理现状及面临的问题，阐述了物联网及RFID技术的功能及特点，利用RFID技术体型小型化，形状多样化，可以快速扫描，数据的存储容量大，可反复使用以及抗环境能力强，穿透性强等自身设计的优点来管理高校实验室，以提高管理的效率和服务质量，更好地为师生服务。
【关键词】物联网;RFID技术;实验室管理;智能化
引言
在学校“智慧校园”口号的推动下，高校教育得到了蓬勃的发展，国家和地方政府也加大了对高校教育的投入，高校办学规模也不断扩大。为了适应高校不断扩大的办学规模，学校在注重软件建设的同时，硬件建设上也投入了重金，尤其是高校实验室建设成为规模建设中的重点，仪器和设备不光在数目上有了很大的提高，而且在种类上也得到了极大的满足，如此多的仪器和设备，尤其是一些精密高端的上百万的仪器，传统的管理方式已经无法满足管理部门以及师生对实验室管理的需求。再加上现如今高校在实验室管理过程中还面临多个校区的问题，这些设备和仪器可能分散在各个校区，这也给实验室的日常管理增加了难度[1]。如何妥善保管，提高设备的管理效率，如何合理提高设备的利用率，更安全、合理、高效地将实验室发挥到最大功效，成为高校实验室管理过程中亟待解决的问题。因此，管理部门需要改进之前的管理模式，将这些设备和仪器充分合理地利用起来，一方面为全校师生服务，另一方面也给实验室管理员带来了便利。
现如今，随着RFID技术的不断成熟与完善以及RFID设备市场本身的开发，RFID设备的成本更加趋于合理，利用RFID技术为高校实验室管理带来便捷成为一种可能。
1.目前高校实验室管理现状
传统的高校实验室管理大多采用人工管理方式，设备和仪器采用标签条形码的方式逐条扫描，每年新购设备或仪器时，都要进行标签粘贴，逐条扫描，工作量相当大。由于标签自身容易脱落的缺点，几乎每年都要重新粘贴新的标签，而且标签只包含设备或仪器的名称、型号等简单信息，在实际使用中工作量大，问题较多。
在设备和仪器的清点过程中，毕竟是人工操作，容易造成遗漏或重复登记的情况，造成资产清查难。在设备和仪器使用过程中，无法实时掌握各种设备和仪器的使用状况，无法了解利用率，无法妥善保管。由于无法做到实时掌握设备或仪器的使用情况，也就无法及时进行维修或报废，容易造成教学或实验过程中的安全事故。
2.物联网RFID技术
物联网[2-5]是新一代信息技术的发展产物，是利用局域网或互联网等通信手段把传感器、控制器、设备、人、物等相关联的网络，具有信息化、互联化、智能化等特点。物联网RFID技术就是将实验室所有物品通过无线射频识别等传感器与网络互联起来，实现对物品的智能化管理。
RFID技术[6-10]即射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，由电子标签、阅读器、天线和应用系统四个部分组成。其重要的原理是阅读器通过耦合原件发出一定频率的射频信号，当贴有电子标签的物品进入可识别区域，再将贴有电子标签的物品信息传输给阅读器进行读取，实现对物品的自动识别。
RFID技术特征包括：
①数据采集快速化。由于电子标签里存储着设备和仪器的各种信息，在射频信号覆盖的范围内，设备和仪器无需接触就可以通过自身内置的RFID电子标签获取信息，实现了数据采集的快速化。
②数据读取能力强。由于实验室中设备和仪器较多，RFID阅读器可同时识别和读取多个设备和仪器，而且可反复读写，穿透性强。
③数据信息适应强。由于RFID电子标签具有防水、耐高温的特点，具有超强的环境适应性。
RFID技术被广泛应用于交通系统、生产管理、跟踪和跟踪等。如今，RFID已经吸引更多从事行业和学术研究的人在探索。
3.物联网RFID技术在实验室管理系统的构建
3.1 系统总体设计
物联网RFID技术的实验室管理系统采用三层B/S体系结构[11-12]，并且采用JAVA的编程原理，服务器采用WEB方式进行开发与维护，客户端通过浏览器访问。系统在开发过程中，采用模块化结构，有利于各功能的完善与可扩展。
图1 物联网RFID技术实验室管理系统总体结构图
3.2 系统功能模块介绍
3.2.1 系统管理模块
系统管理模块在整个系统中占据重要地位，主要负责对系统的设置，数据的管理，实验室管理和用户管理。系统的设置主要包括对系统的初始化、维护与升级。数据的管理主要指对数据库的管理。系統在运行过程中需要实时对数据进行备份、更新，有时还需要进行还原。该模块主要是对数据库的管理，还包括对系统中用户的身份授权。
3.2.2 数据管理模块
该模块主要是对RFID标签数据进行管理与维护。主要包括数据库的管理、用户登录管理、数据连接模块管理以及数据维护管理等子模块。
3.2.3 设备管理模块
该模块是整个管理系统的基础模块，它包括设备信息管理、设备使用周期、实验室房间、大型仪器、设备查询五个子模块。不同身份的用户在登录时可以进行不同权限的操作。管理员可以通过RFID阅读器将读取到的新的设备信息传到数据库，进行设备出入库等操作，而一般用户可以进行各项查询操作，包括设备的信息，设备的使用情况，实验室房间，大型仪器的共享等。其中大型仪器的共享实现了资源的合理使用。
3.2.4 RFID管理模块
该模块主要是通过RFID设备对实验室进行门禁管理、数据管理。RFID低频读写器采用13.56MHz读写设备及人员信息，RFID高频读写器采用862-928 MHz批量读取信息，低频标签采用X-RFID，高频标签采用XCRT-804，本系统中采用的是915MHZ超高频电子标签、DT9020-UHF超高频中距离RFID阅读器。本系统采用的RFID电子标签和读写器如图2所示。
根据RFID读写器读写功能模块设计要求，RFID读写器采用异步半双工读写数据。本系统设计的RFID读写器读写数据流程图如图3所示。
图2 RFID电子标签、读写器
图3 RFID读写器数据流程图
在这个模块中，以RFID技术为核心，配以红外线感应和网络摄像机等设备进行实验室扫描，避免了传统摄像机有死角缺点，更安全、更智能化。
3.3 系统分析
使用物联网RFID技术的实验室管理系统实现了实验室24小时不间歇、无死角的监控，真正做到了稳固的安防系统。使用RFID电子标签，使得设备的地理位置被弱化，更加注重了管理过程中的逻辑关系，这样通过数据库的实时更新，可以实时地掌握设备的当前状态和存放的地理位置，实现了实验室高效、合理、智能化管理。
4.系统特色与总结
物联网RFID技术的实验室管理系统，改变了过去人工操作的管理模式，取代了传统的条形码逐条录入方式，实现了高效、合理、智能化管理。其系统采用了RFID技术，有自己的系统特色。
①数据处理方式更快捷。本系统采用RFID技术进行数据的采集、读写，而且可以批量读写，反复读写，比传统的手工录入方式相比，处理更快捷。
②智能化。整个过程中，无需人工干预太多，RFID设备自动识别，自动读写，然后将数据传送到数据库，一切皆智能化。
③实时监控。采用物联网RFID技术和红外感应设备等，实时监控，全方位，不间歇，而且数据传送同步，真正意义上的实时监控。
本文所构建的物联网RFID技术的实验室管理系统，减轻了工作人员的工作强度，简化了管理流程，实现了管理的高效、合理、智能化。
随着RFID电子标签技术的发展，射频识别的读写也面临着巨大的考验，如何突破RFID各标签阅读时防碰撞也是急需解决的问题。本文所构建的物联网RFID技术的实验室管理系统还处于调试阶段，有待今后的改进与完善。
参考文献
[1]宗平，朱洪波，黄刚.智慧校园设计方法的研究[J]南京：邮电大学学报（自然科学报），2010，30（4）.
[2]ITU Internet Report 2005：The Internet of Things.2005.http：//.cn/qkpdf/dzsj/dzsj201422/dzsj20142204-1.pdf" style="color:red" target="_blank">原版全文
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