應(yīng)海盛

摘要：該文分析物聯(lián)網(wǎng)的無線射頻技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室管理現(xiàn)狀，針對實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、人員、環(huán)境等管理所存在的問題，將物聯(lián)網(wǎng)的無線射頻技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室管理中，討論實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理、人員管理、環(huán)境管理的新方法，從而實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室的智能化管理。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；RFID技術(shù)；實(shí)驗(yàn)室管理；設(shè)備管理

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）21-0047-03

Research on University Laboratory Management Based on Internet of things

YING Hai-sheng

（Zhejiang Ocean University， Zhoushan 316000， China）

Abstract： This paper analyzes the characteristics of wireless radio frequency technology， combined with the current situation of university laboratory management， for laboratory equipment， personnel， environment and other issues， the wireless radio frequency technology is applied to laboratory management， discussing the new method of laboratory equipment management， personnel management， environmental management， so as to realize the intelligent management of University laboratory.

Key words： Internet of things； RFID technology； laboratory management； equipment management

在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下，實(shí)踐創(chuàng)新能力越來越受到重視。高校實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)重地，也是教師科學(xué)研究的重要場所，其建設(shè)和管理工作是高校建設(shè)的一項(xiàng)重要工作。繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人與物、物與物之間的對話，給高校的教育信息化帶來了變革。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室管理中，提高實(shí)驗(yàn)室管理水平，加快實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理的信息化和智能化。

1 高校實(shí)驗(yàn)室管理現(xiàn)狀

1.1 實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制不健全

許多高校實(shí)驗(yàn)室管理工作實(shí)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐管理處和二級學(xué)院二級管理的體制。實(shí)驗(yàn)室日常管理工作缺乏正確認(rèn)識(shí)，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室門能開、設(shè)備能用別丟就行。對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室管理人員的業(yè)務(wù)培養(yǎng)都不夠重視，不利于實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)管理。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)主要依托學(xué)科專業(yè)，各實(shí)驗(yàn)室之間一般各自為政。隨著跨學(xué)科交叉的發(fā)展，資源共享機(jī)制的缺乏，出現(xiàn)了各實(shí)驗(yàn)室重復(fù)購置大量的儀器設(shè)備、設(shè)備使用效率過低等現(xiàn)象。高校服務(wù)地方的不到位，與企業(yè)的溝通共享比較缺乏，在假期期間實(shí)驗(yàn)室設(shè)備基本處于空置狀態(tài)，因此資源共享機(jī)制的完善能大大提高設(shè)備綜合利用率。

1.2 實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)不完善

科技的發(fā)展對人才素質(zhì)要求不斷提高，高校不但理工科課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，且文科類課程也開設(shè)實(shí)踐課程。使得高校實(shí)驗(yàn)室數(shù)量增多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入增加，特別是大型精密實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備投入增多。隨著設(shè)備共享、交叉學(xué)科的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)常因教學(xué)科研需要而出借，增加了設(shè)備的流動(dòng)性，增加管理的難度。

傳統(tǒng)的設(shè)備管理系統(tǒng)雖然能實(shí)現(xiàn)建檔、查詢等功能，但對定位、維護(hù)、調(diào)劑、租借等工作缺少實(shí)時(shí)性，難以及時(shí)掌握設(shè)備的流向，為了適應(yīng)新形勢下實(shí)驗(yàn)室管理需求，功能完備的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)應(yīng)包括資產(chǎn)管理、安全管理、教學(xué)管理、維護(hù)管理和租借管理等各個(gè)方面。

1.3 安全意識(shí)淡薄

隨著“平安校園”的建設(shè)，高校對實(shí)驗(yàn)室安全管理工作逐年加強(qiáng)。教師學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，必須參加并通過本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)和考核，否則拒絕進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。但從具體情況來看，學(xué)生對于這類培訓(xùn)表面應(yīng)付多于深刻認(rèn)識(shí)，教師安全意識(shí)也不是很強(qiáng)烈，如吸煙、亂拉移動(dòng)插座，使用大功率電器等現(xiàn)象心存僥幸，存在很大的安全隱患。因此，要讓教師和學(xué)生從根本上認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)室安全的重要性和責(zé)任心。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念與特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識(shí)別（ RFID） 技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集相互連接的物體或過程，獲取需要的信息，按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。感知層由感知信息的各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集信息。網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)組成，負(fù)責(zé)傳輸信息。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，利用分布式協(xié)同處理、云計(jì)算、群集智能等信息處理技術(shù)，結(jié)合行業(yè)需求，建立信息處理和發(fā)送機(jī)制，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)的三層技術(shù)架構(gòu)打破了物理設(shè)施和數(shù)據(jù)管理之間相互獨(dú)立的傳統(tǒng)思維，為實(shí)驗(yàn)室管理提供了新思路。無線射頻識(shí)別（RFID）作為物聯(lián)網(wǎng)獲取信息的傳感設(shè)備，采用非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并將信息發(fā)送到后臺(tái)進(jìn)行處理。RFID射頻識(shí)別主要由電子標(biāo)簽和讀寫器所組成，其中，電子標(biāo)簽是RFID技術(shù)的信息載體，其編碼具有唯一性。讀寫器用于電子標(biāo)簽內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的讀寫。當(dāng)攜帶有電子標(biāo)簽的物體進(jìn)入到讀寫器信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，電子標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)出的射頻信號(hào)，借助感應(yīng)電流將存儲(chǔ)在標(biāo)簽芯片的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，讀寫器讀取到信息后，進(jìn)行解碼操作，再將信息發(fā)送到后臺(tái)進(jìn)行識(shí)別處理。整個(gè)識(shí)別過程不需要人工參與，操作快捷方便，是技術(shù)應(yīng)用的首選。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用

3.1 設(shè)備智能管理

目前實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理采用條形碼作為固定資產(chǎn)標(biāo)簽，貼在設(shè)備的醒目位置，這種標(biāo)簽容易污損或脫落。儀器設(shè)備的采購合同、保修協(xié)議、使用說明書、安裝驅(qū)動(dòng)程序等信息容易隨著時(shí)間的推移、管理人員和設(shè)備場地的更換而流失。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的外出維修或出借移動(dòng)時(shí)，只能進(jìn)行借條等登記，這些都給設(shè)備的定位登記維護(hù)帶來管理上的困難。

在設(shè)備管理中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用RFID進(jìn)行智能識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的識(shí)別、定位與跟蹤，提高智能化程度。

1）設(shè)備的登記入帳。在每臺(tái)設(shè)備上安置RFID電子標(biāo)簽，記載設(shè)備的固定資產(chǎn)編號(hào)、名稱、型號(hào)、購置日期、保修截止日期、采購合同、使用說明書、使用部門等，通過讀卡器識(shí)別傳輸?shù)胶笈_(tái)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的登記入帳，防止標(biāo)簽丟失污損，便于數(shù)據(jù)查詢、更新和統(tǒng)一管理。

2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)。RFID電子標(biāo)簽隨時(shí)記錄設(shè)備的維修記錄信息。實(shí)驗(yàn)設(shè)備出現(xiàn)故障，更換部分硬件時(shí)，用讀寫器獲取實(shí)驗(yàn)設(shè)備的相關(guān)信息，并修改該實(shí)驗(yàn)設(shè)備電子標(biāo)簽的所更換硬件的配置信息，記載故障現(xiàn)象原因和解決方案，并將這些信息自動(dòng)傳輸?shù)胶笈_(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。同時(shí)，后臺(tái)控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)、使用頻率等信息預(yù)測出設(shè)備可能出現(xiàn)故障的時(shí)間點(diǎn)，定時(shí)地提醒實(shí)驗(yàn)管理人員對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢測，并將檢測后相關(guān)信息存儲(chǔ)到RFID電子標(biāo)簽中，返回到后臺(tái)控制系統(tǒng)，以便更準(zhǔn)確的預(yù)測故障時(shí)間點(diǎn)，從而有效地提高了設(shè)備的檢測維護(hù)工作的效率。

3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備的跟蹤定位。實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備經(jīng)常外出維修，外借和私自挪用，沒有明確的歸位時(shí)間。另高校教師進(jìn)修訪問、崗位調(diào)動(dòng)、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)建搬遷、機(jī)構(gòu)合并拆分等，容易造成設(shè)備檔案遺失，不利于設(shè)備有效管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，動(dòng)態(tài)的掌握儀器設(shè)備的流向，實(shí)現(xiàn)對儀器設(shè)備智能識(shí)別跟蹤。對出借和外出維修設(shè)備，設(shè)置歸位期限，并在期限期滿前，短信提醒相關(guān)責(zé)任人，以便及時(shí)了解設(shè)備的狀態(tài)，及時(shí)歸位。

在實(shí)驗(yàn)室的出入場所安置RFID固定讀寫器門禁系統(tǒng)，根據(jù)身份認(rèn)證設(shè)置儀器設(shè)備的移動(dòng)權(quán)限，當(dāng)攜帶電子標(biāo)簽的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)入門禁系統(tǒng)范圍時(shí)，讀寫器自動(dòng)感應(yīng)電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，提交并核對相關(guān)身份認(rèn)證，記錄設(shè)備進(jìn)出時(shí)間和位置，并發(fā)送到后臺(tái)控制系統(tǒng)，自動(dòng)生成設(shè)備的出入庫清單，防止意外和私自挪用，確保實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全。

4）設(shè)備使用過程跟蹤。為了提高實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的有效性，需對開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)類別、實(shí)驗(yàn)人數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，特別是大型精密儀器設(shè)備的使用記錄更要詳細(xì)登記臺(tái)帳，這些一般都由紙質(zhì)臺(tái)帳簿實(shí)現(xiàn)。而傳感器能自動(dòng)跟蹤使用記錄，自動(dòng)完成登記并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

設(shè)備出現(xiàn)故障的現(xiàn)象和時(shí)間都難以預(yù)知，管理員難以第一時(shí)間掌握故障的信息。利用物聯(lián)網(wǎng)的傳感器，根據(jù)每臺(tái)設(shè)備芯片的記錄信息實(shí)時(shí)了解每臺(tái)設(shè)備的使用情況，使設(shè)備的故障原因有據(jù)可查。還可以實(shí)時(shí)對設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測，一旦關(guān)鍵參數(shù)發(fā)生異常，將其狀況進(jìn)行判斷，并發(fā)出預(yù)警信息，實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 實(shí)驗(yàn)人員的智能管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的全自動(dòng)化管理，無人職守，為實(shí)驗(yàn)室場所的安全有序以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的責(zé)任到人提供了技術(shù)保障。教師和學(xué)生在某時(shí)段使用實(shí)驗(yàn)室時(shí)，應(yīng)提前在預(yù)約系統(tǒng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，獲得實(shí)驗(yàn)室使用權(quán)限，后臺(tái)控制系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的表單。當(dāng)攜帶有RFID電子標(biāo)簽信息的教師和學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)的范圍時(shí)，讀寫器自動(dòng)地識(shí)別每個(gè)人的基本信息，并自動(dòng)發(fā)送到后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行登記和比對，若比對通過則打開通道安排相應(yīng)的位置，否則屬于非授權(quán)進(jìn)入，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提示，告知實(shí)驗(yàn)管理人員。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，同時(shí)具有進(jìn)出雙向識(shí)別功能，對進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)行準(zhǔn)確、快速、自動(dòng)的查驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

3.3 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境智能監(jiān)控

實(shí)驗(yàn)室使用人員多，儀器設(shè)備數(shù)量多，不缺乏大型精密儀器，使用時(shí)間長，會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾及高溫等現(xiàn)象，減少設(shè)備使用壽命；因此實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)控是實(shí)驗(yàn)室安全工作的重要環(huán)節(jié)。目前大部分實(shí)驗(yàn)室內(nèi)放置溫度、濕度等各種檢測儀，實(shí)驗(yàn)管理員定時(shí)檢查檢測儀的指數(shù)，若超過規(guī)定范圍時(shí)，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理。但這種模式存在一定的滯后性。

利用物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室安裝煙霧監(jiān)測儀、溫濕度傳感器等相關(guān)傳感器，對實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，控制合理的溫度和濕度，監(jiān)測煙霧情況，并將數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地發(fā)送到后臺(tái)控制系統(tǒng)，一旦數(shù)據(jù)異常，自動(dòng)地控制實(shí)驗(yàn)室的制冷空調(diào)、加濕器、自動(dòng)拉響警報(bào)，關(guān)閉門禁系統(tǒng)便于疏散、切斷非消防電源，保證實(shí)驗(yàn)室安全。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)的智能感知能力、快速信息傳輸能力、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力將實(shí)驗(yàn)室管理水平得到質(zhì)的飛躍。但在具體的實(shí)施部署過程中存在著很多待解決的問題，如實(shí)驗(yàn)室傳感器的布置、自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)、儀器設(shè)備電子標(biāo)簽安置、資金的投入、實(shí)驗(yàn)室管理人員業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高、教師學(xué)生的安全意識(shí)的培養(yǎng)和提高等。

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