盧民榮，劉林真，張正柱，許鄧艷

(1.福建江夏學(xué)院 會(huì)計(jì)學(xué)院，福建 福州 350108；2.陽(yáng)光學(xué)院，福建 福州 350116；

3.福建工程學(xué)院 軟件學(xué)院，福建 福州 350001)

基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備追溯系統(tǒng)研究

盧民榮1，劉林真2，張正柱3，許鄧艷3

(1.福建江夏學(xué)院 會(huì)計(jì)學(xué)院，福建 福州 350108；2.陽(yáng)光學(xué)院，福建 福州 350116；

3.福建工程學(xué)院 軟件學(xué)院，福建 福州 350001)

摘要：在分析研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和追溯系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種設(shè)備追溯編碼方案，該方案引入RFID、GPS和WIFI關(guān)鍵技術(shù)來(lái)管理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備從采購(gòu)、使用、維護(hù)、報(bào)廢等全過(guò)程信息記錄和位置跟蹤。該系統(tǒng)的實(shí)施能有效提升安全防衛(wèi)能力，優(yōu)化設(shè)備盤(pán)點(diǎn)流程，結(jié)合排課系統(tǒng)可全面提升實(shí)驗(yàn)室智能化管理程度。最后，分析了該系統(tǒng)可能帶來(lái)的相關(guān)影響。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；追溯系統(tǒng)；RFID；實(shí)驗(yàn)室設(shè)備；智能管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.44

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：碼：A

文章編號(hào)：號(hào)：2095-4824(2015)06-0052-07

收稿日期：2015-03-03

基金項(xiàng)目：福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目(JA13366)；福建江夏學(xué)院教育教學(xué)改革重點(diǎn)資助項(xiàng)目(J2014A003)

作者簡(jiǎn)介：盧民榮(1981-)，男，福建漳州人，福建江夏學(xué)院會(huì)計(jì)學(xué)院講師，碩士。

隨著我國(guó)高等教育事業(yè)迅速發(fā)展，高等學(xué)校辦學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高校人才培養(yǎng)目標(biāo)更加注重應(yīng)用型人才培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室作為高校培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要場(chǎng)所，其建設(shè)和管理水平對(duì)高校的發(fā)展中有著十分重要的作用[1-2]。高校為了滿足教學(xué)與科研的需要，投入大量經(jīng)費(fèi)建設(shè)眾多實(shí)驗(yàn)室，購(gòu)置大量教學(xué)科研儀器設(shè)備，使得實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資產(chǎn)的種類(lèi)和數(shù)量大幅增加，迅速提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量水平。與此同時(shí)，為了提高設(shè)備利用率和響應(yīng)實(shí)驗(yàn)室共享政策，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理越來(lái)越復(fù)雜，所面臨的安全和資產(chǎn)問(wèn)題越來(lái)越多。目前，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全方面問(wèn)題主要有[3-5]：未經(jīng)許可將實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備私自帶離實(shí)驗(yàn)室，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室設(shè)備丟失；學(xué)生惡意拆除設(shè)備配件影響設(shè)備完好率；實(shí)驗(yàn)室之間設(shè)備共享或借還手續(xù)不全，導(dǎo)致資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)賬目不對(duì)應(yīng)；實(shí)驗(yàn)設(shè)備器材經(jīng)常被外借和私自挪用，歸還不及時(shí)，影響了正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)；小件高價(jià)值的設(shè)備遺失很難尋回，維修記錄不詳導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量無(wú)法保證；一些不法分子將儀器盜走等違法事件一般很難通過(guò)傳統(tǒng)的手工管理發(fā)現(xiàn)和查明。上述問(wèn)題不僅影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也損害了學(xué)校和國(guó)家的利益。目前高校的資產(chǎn)管理普遍采用傳統(tǒng)管理方式[6]，如采用資產(chǎn)設(shè)備卡片或者紙制編號(hào)標(biāo)簽。這種管理方式局限于設(shè)備的分類(lèi)管理，對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全起到的作用比較小。隨著虛擬技術(shù)日趨成熟，虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)越來(lái)越多，其計(jì)算機(jī)軟硬件價(jià)值尤其是服務(wù)器成本都比較高，對(duì)這類(lèi)設(shè)備實(shí)施安全管理尤為重要。因此，有必要使用現(xiàn)代化技術(shù)手段改進(jìn)目前的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全管理。

本文主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全問(wèn)題進(jìn)行探討，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全管理，通過(guò)使用射頻識(shí)別技術(shù)，設(shè)計(jì)適用于高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的追溯系統(tǒng)。

1主要技術(shù)解決方案

1.1物聯(lián)網(wǎng)

劉林真(1981-)，女，福建福州人，陽(yáng)光學(xué)院講師，碩士。

物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things，IoT)直譯為互聯(lián)網(wǎng)上的物品，是指物品能夠通過(guò)全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)、射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行物品的定位、跟蹤和監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)智能化管理的一種新型網(wǎng)絡(luò)[7]。物聯(lián)網(wǎng)可以使用有線或無(wú)線的方式把任何物品連接起來(lái)，目前國(guó)內(nèi)大部分高校都部署了Wi-Fi無(wú)線局域網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)室基本都有接入Internet或校園網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校中的應(yīng)用提供了便利。物聯(lián)網(wǎng)從技術(shù)架構(gòu)層面可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層[8]。本文所設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室追溯系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。在感知層上利用RFID技術(shù)獲取實(shí)驗(yàn)室設(shè)備信息，對(duì)于重點(diǎn)設(shè)備和容易拆解的設(shè)備具體管理到設(shè)備的配件。在網(wǎng)絡(luò)層上利用Wi-Fi無(wú)線局域網(wǎng)與學(xué)校信息中心連接，并根據(jù)需要與互聯(lián)網(wǎng)連接，使實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及配件的信息能夠?qū)崟r(shí)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信。本文重點(diǎn)在應(yīng)用層上研究實(shí)驗(yàn)室追溯系統(tǒng)，該層主要利用云計(jì)算、模糊識(shí)別、追溯設(shè)計(jì)等各種智能化技術(shù)手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及配件信息進(jìn)行分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其定位、跟蹤、監(jiān)控及智能化管理等功能。

圖1　實(shí)驗(yàn)室追溯系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

1.2RFID技術(shù)

RFID是一種通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)地識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能、快速采集，并自動(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中的通信技術(shù)。該技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，能夠快速實(shí)現(xiàn)物品的定位、追蹤和管理。按照應(yīng)用頻率可分為低頻、高頻、超高頻、微波等[9-10]。本系統(tǒng)使用的RFID技術(shù)主要硬件包括電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、傳遞射頻信號(hào)的天線，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備特殊性在追溯系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(1)電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室管理人員、教師和學(xué)生采用被動(dòng)讀取方式的電子標(biāo)簽進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，該電子標(biāo)簽登記了人員主要信息，并從教學(xué)時(shí)間上與教務(wù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。通過(guò)感應(yīng)設(shè)備讀取進(jìn)出人員信息，系統(tǒng)可以感知實(shí)驗(yàn)室進(jìn)出人員是否有異常，并盡可能與一些重大實(shí)驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，在計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)與學(xué)生之間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括配件進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)室總出口采用主動(dòng)和被動(dòng)相結(jié)合的讀取方式，具有標(biāo)簽定位功能。電子標(biāo)簽登記了設(shè)備主要信息，與隸屬實(shí)驗(yàn)室、管理人員、資產(chǎn)編號(hào)直接關(guān)聯(lián)，在使用過(guò)程中及時(shí)更新設(shè)備狀態(tài)，反饋使用信息，在維修過(guò)程中登記維修狀況，為追溯系統(tǒng)提供從設(shè)備采購(gòu)、使用、維修直至報(bào)廢等整個(gè)環(huán)節(jié)的信息。

(2)讀寫(xiě)器。RFID 讀寫(xiě)器不僅為電子標(biāo)簽提供能量和讀取電子標(biāo)簽信息，而且在傳統(tǒng)的只讀功能上增加了寫(xiě)功能[11]。本文設(shè)計(jì)的追溯系統(tǒng)采用兩種讀寫(xiě)器，一種面向人員信息的讀取，即價(jià)格比較低廉的閱讀器，另一種是集傳送器、接收器和微處理器于一體的讀寫(xiě)器，方便實(shí)時(shí)接收實(shí)驗(yàn)設(shè)備(含配件)的移動(dòng)、進(jìn)出信息，并與計(jì)算機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與處理。

(3)天線。天線主要負(fù)責(zé)標(biāo)簽和讀寫(xiě)器之間的信號(hào)傳遞。為了節(jié)約成本，本系統(tǒng)采用價(jià)格比較低且技術(shù)比較成熟的低頻和高頻射頻信號(hào)傳遞相結(jié)合的方式，低頻天線主要用于控制人員的進(jìn)出，而高頻天線主要用于控制設(shè)備的進(jìn)出。具體RFID追溯系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

圖2　RFID追溯系統(tǒng)工作原理

2追溯系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

追溯系統(tǒng)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織中的定義屬于實(shí)物范疇，是為了實(shí)施追溯體系制定的目標(biāo)而應(yīng)用的工具以及硬件設(shè)施，在生產(chǎn)和流通的各個(gè)環(huán)節(jié)中具有跟蹤和溯源兩個(gè)基本能力。從2000年開(kāi)始，我國(guó)積極開(kāi)展食品可追溯技術(shù)及相關(guān)系統(tǒng)研究，目前在畜禽產(chǎn)品、蔬果和糧油產(chǎn)品等方面的應(yīng)用研究比較廣泛[12]。通過(guò)追溯管理系統(tǒng)設(shè)定實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備管理位置，突出監(jiān)測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控人員進(jìn)出、實(shí)驗(yàn)設(shè)備定位、設(shè)備尋回，用于解決實(shí)驗(yàn)室設(shè)備從采購(gòu)到報(bào)廢整個(gè)過(guò)程中的安全問(wèn)題，防止實(shí)驗(yàn)設(shè)備或配件未經(jīng)許可被私自帶離實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)維修智能建賬工作，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)備資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)便捷性和準(zhǔn)確性，有效解決因?qū)嶒?yàn)室設(shè)備共享導(dǎo)致資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)賬目不一致等設(shè)備管理問(wèn)題，減少高危、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的安全隱患。

2.1追溯系統(tǒng)關(guān)鍵需求分析

本文追溯系統(tǒng)主要圍繞電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)、身份驗(yàn)證、設(shè)備監(jiān)測(cè)、設(shè)備及配件追溯等關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全管理，各個(gè)關(guān)鍵功能具體需求如下：

(1)電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)。系統(tǒng)需要分別對(duì)教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室工作者等人員進(jìn)行信息初始化，將工號(hào)、學(xué)號(hào)等作為標(biāo)簽生成的依據(jù)；設(shè)備按資產(chǎn)編碼結(jié)合實(shí)驗(yàn)室具體設(shè)備、配件特點(diǎn)規(guī)劃標(biāo)簽編碼，確保人和物的唯一性，結(jié)合教務(wù)系統(tǒng)的排課信息和實(shí)驗(yàn)室維修情況為人員、設(shè)備進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室做好監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)。電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)編碼詳見(jiàn)追溯編碼方案。

(2)身份驗(yàn)證。人員驗(yàn)證、設(shè)備的進(jìn)出、對(duì)非法和非正常使用時(shí)間進(jìn)行特殊管理，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與物品的重要性、危險(xiǎn)性和價(jià)值大小分級(jí)管理。對(duì)于重要實(shí)驗(yàn)室或高危實(shí)驗(yàn)室，嚴(yán)格限制人員和設(shè)備的進(jìn)出。通過(guò)驗(yàn)證虛擬實(shí)驗(yàn)室資源使用的合法性，擴(kuò)展對(duì)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)監(jiān)督功能。

(3)設(shè)備監(jiān)測(cè)。主要包括設(shè)備位置監(jiān)測(cè)、進(jìn)出監(jiān)測(cè)，運(yùn)用三維地圖的方式規(guī)劃實(shí)驗(yàn)室地理位置，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部使用平面圖設(shè)計(jì)確定設(shè)備位置，設(shè)定X、Y、Z坐標(biāo)及正常偏離指數(shù)，部分設(shè)備不允許移動(dòng)則不能設(shè)置偏離指數(shù)。

(4)設(shè)備及配件追溯。設(shè)備在實(shí)際使用和維護(hù)過(guò)程中，有的會(huì)因共享、借用等原因搬離原位置，有的會(huì)因維修、損壞后替換重要配件或配件轉(zhuǎn)移到另一設(shè)備中。根據(jù)設(shè)備的電子標(biāo)簽，不僅可以迅速獲得采購(gòu)者、使用者、維護(hù)者、報(bào)廢者等一系列相關(guān)經(jīng)手人的信息，而且能得到設(shè)備規(guī)格型號(hào)、價(jià)值、生產(chǎn)日期、廠商以及維修方、維修記錄等設(shè)備信息。

(5)設(shè)備安全管理。通過(guò)設(shè)備進(jìn)出實(shí)時(shí)檢測(cè)和系統(tǒng)定期自檢，結(jié)合不定期手工檢測(cè)設(shè)備位置，對(duì)于異常信息設(shè)置提醒和報(bào)警功能。對(duì)于高危設(shè)備、重點(diǎn)設(shè)備、位置不可偏離設(shè)備等采用實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)天線和Wi-Fi實(shí)時(shí)傳輸位置信息到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，發(fā)生異常立即發(fā)出警報(bào)。

(6)貴重資產(chǎn)定位管理。對(duì)于價(jià)值比較高的大件設(shè)備(如虛擬實(shí)驗(yàn)室中服務(wù)器)和小件高價(jià)值的設(shè)備(如某些軟件的加密狗)等進(jìn)行定位管理，以減少遺失，方便人工查找，對(duì)異常使用這些貴重資源進(jìn)行有效監(jiān)督和控制。

2.2追溯編碼方案

追溯編碼方案按筆者所在學(xué)校資產(chǎn)管理和人員編碼規(guī)則進(jìn)行分類(lèi)設(shè)計(jì)。一類(lèi)是人員信息編碼，采用全部數(shù)字的EAN-13編碼方式(如果原始數(shù)字為12位則第13位會(huì)自動(dòng)添加)，教師工號(hào)和學(xué)生學(xué)號(hào)均為13位，如表1所示。另一類(lèi)是設(shè)備信息編碼(含配件編碼)，這種編碼總體上依據(jù)國(guó)內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室信息統(tǒng)計(jì)代碼表進(jìn)行編制。由于位數(shù)比較長(zhǎng)，且部分編碼包含字母，因此本文采用支持?jǐn)?shù)字、字母的code-39編碼方案，具體編碼規(guī)則如表2所示。

表1　人員信息編碼表

表2　實(shí)驗(yàn)室設(shè)備信息編碼表

2.3下位機(jī)設(shè)計(jì)

當(dāng)教師、工作人員、學(xué)生等進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室讀寫(xiě)器的感應(yīng)區(qū)域時(shí)，讀寫(xiě)器能快速讀取電子標(biāo)簽的身份信息，實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，通過(guò)追溯系統(tǒng)進(jìn)行身份驗(yàn)證，并將處理結(jié)果反饋回來(lái)。如果是不合法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室將產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，其讀寫(xiě)操作流程如圖3所示。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備或重要配件進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室均需要經(jīng)系統(tǒng)識(shí)別合法性，帶出實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備均需要經(jīng)辦人使用個(gè)人電子標(biāo)簽進(jìn)行感應(yīng)識(shí)別，在大樓進(jìn)出口處對(duì)于不合法帶出能提示保安，其感應(yīng)流程和工作原理與標(biāo)簽讀寫(xiě)基本相同。

圖3　RFID人員標(biāo)簽讀寫(xiě)流程

追溯系統(tǒng)中對(duì)于高價(jià)值的小件設(shè)備均配備遺失定位和尋回處理功能，通過(guò)Wi-Fi技術(shù)和無(wú)線定位系統(tǒng)，根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)室或逐個(gè)實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)讀寫(xiě)器，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器的工作區(qū)時(shí)，可定時(shí)向讀寫(xiě)器發(fā)送信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行定位處理，從而滿足尋回要求，方便人工查找和核對(duì)，其具體的讀寫(xiě)操作流程如圖4所示。

圖4　RFID設(shè)備定位操作流程

3追溯系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中的應(yīng)用

本追溯系統(tǒng)使用C/S模式開(kāi)發(fā)，采用Visual Studio 2013作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，結(jié)合C#語(yǔ)言、XML半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和Windows窗體設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3.1智能卡檢測(cè)管理

通過(guò)智能卡檢測(cè)，追溯系統(tǒng)可以對(duì)人員信息、設(shè)備信息、實(shí)驗(yàn)室使用情況等進(jìn)行智能管理，將實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備使用記錄與相關(guān)人員進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)跟蹤和記錄實(shí)驗(yàn)室設(shè)備使用情況。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器的感應(yīng)區(qū)域時(shí)，讀寫(xiě)器初始化串口，讀取電子標(biāo)簽信息，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中。不同功能模塊對(duì)標(biāo)簽信息的處理各有不同，其讀取數(shù)據(jù)驗(yàn)證方法基本一致。如果讀取數(shù)據(jù)串為空或讀取字節(jié)范圍為零均表示未獲得數(shù)據(jù)。為防止計(jì)算機(jī)在處理線程時(shí)速度過(guò)快而遺漏串口數(shù)據(jù)，一般會(huì)在循環(huán)讀數(shù)時(shí)讓線程暫緩取數(shù)，其通用讀取數(shù)據(jù)的核心代碼如下：

while (_SerialPort.IsOpen && bThreadStart)

{//當(dāng)串口初始化后處于打開(kāi)狀態(tài)且開(kāi)啟線程

if (_SerialPort.BytesToRead > 0)

{//清除線程數(shù)據(jù)包緩存,并讀取串口數(shù)據(jù)

Array.Clear(_ThreadBuf, 0, _ThreadBuf.Length);

_BufSize = _SerialPort.Read(_ThreadBuf, 0, _ThreadBuf.Length);

string strData = ByteArrayToHexString(_ThreadBuf);

//如果讀不到數(shù)據(jù)則返回

if (_BufSize == 0 || strData == string.Empty) return;

if (ReadEventHandler != null) ReadEventHandler(strData);

}

Thread.Sleep(300);//防止線程處理過(guò)快遺漏串口數(shù)據(jù)

}

本追溯系統(tǒng)正常讀取時(shí)會(huì)記錄人員的進(jìn)出時(shí)間信息。對(duì)于異常情況，追溯系統(tǒng)會(huì)記錄到日志文件中。例如，如果信息讀取有誤或失敗，則提醒需要重新感應(yīng)；如卡狀態(tài)不符合實(shí)驗(yàn)室要求或不合法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室將產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。這些信息將全部記錄到日志文件并記錄到該智能卡的使用記錄中，其記錄結(jié)果如圖5所示。

圖5　追溯系統(tǒng)電子標(biāo)簽讀取記錄

3.2設(shè)備追溯管理

本追溯系統(tǒng)要求設(shè)備在購(gòu)買(mǎi)時(shí)將錄入設(shè)備相關(guān)屬性(如設(shè)備名稱(chēng)、規(guī)格型號(hào)、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、采購(gòu)價(jià)格、維修聯(lián)系方式等)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后投入相關(guān)實(shí)驗(yàn)室并粘貼電子標(biāo)簽，記錄其具體物理位置和啟用時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)或科研等使用過(guò)程中，均通過(guò)排課系統(tǒng)、門(mén)禁感應(yīng)等自動(dòng)記錄其詳細(xì)的使用記錄，對(duì)工作人員出入實(shí)驗(yàn)室要求填寫(xiě)維護(hù)記錄，保證設(shè)備以時(shí)間軸為單位進(jìn)行隨時(shí)追溯，同時(shí)對(duì)其他相關(guān)記錄，如維修、借還、搬遷等均通過(guò)工作人員填寫(xiě)相關(guān)記錄。

(1)向后追溯。通過(guò)設(shè)備編號(hào)可以查找該設(shè)備的采購(gòu)經(jīng)辦人、采購(gòu)時(shí)間、設(shè)備生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等，通過(guò)查詢(xún)?cè)O(shè)備投入實(shí)驗(yàn)室記錄，可以了解設(shè)備服務(wù)場(chǎng)所以及對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的上課相關(guān)記錄和工作人員的檢查記錄，根據(jù)設(shè)備使用情況可以關(guān)聯(lián)到維修信息，方便了解維修進(jìn)度和維修情況。通過(guò)定位系統(tǒng)將重要設(shè)備進(jìn)行位置監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的全面、全程跟蹤，如位置信息發(fā)生變化，則隨時(shí)記錄并反饋給相關(guān)工作人員能有效防盜。當(dāng)設(shè)備損壞時(shí)，可根據(jù)使用記錄追蹤到相關(guān)責(zé)任人并根據(jù)損壞情況追究相關(guān)責(zé)任等。

(2)向前追溯。系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室編號(hào)和排課系統(tǒng)預(yù)先了解相關(guān)設(shè)備的未來(lái)使用情況，通過(guò)維修編號(hào)可以獲得實(shí)時(shí)的維修數(shù)據(jù)，以便協(xié)調(diào)設(shè)備使用。教師、學(xué)生、工作人員均按系統(tǒng)規(guī)定對(duì)設(shè)備使用、檢查進(jìn)行標(biāo)識(shí)，可以讓下次使用者方便地獲取該設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以供使用者參考和工作人員維護(hù)。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備以實(shí)驗(yàn)室為中心進(jìn)行追溯，將所有與實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的記錄進(jìn)行登記和關(guān)聯(lián)，其信息的關(guān)聯(lián)情況如圖6所示。

3.3實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能盤(pán)查

目前，我國(guó)高校的實(shí)驗(yàn)室智能化管理程度仍然較低，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備種類(lèi)繁雜，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，而且實(shí)驗(yàn)室常處于教學(xué)或科研使用之中，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)盤(pán)點(diǎn)方式很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的設(shè)備盤(pán)查，給資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)帶來(lái)諸多困難。通過(guò)追溯系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)室設(shè)備信息的定位檢測(cè)功能，資產(chǎn)管理部門(mén)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行盤(pán)查時(shí)不需要實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)業(yè)人員陪同，不僅可以快速地完成盤(pán)點(diǎn)工作，而且能減少人為盤(pán)點(diǎn)錯(cuò)誤。設(shè)備智能盤(pán)查功能通過(guò)定位技術(shù)進(jìn)行有效、快速的盤(pán)點(diǎn)，在盤(pán)點(diǎn)時(shí)使用移動(dòng)式感應(yīng)設(shè)備對(duì)粘貼在設(shè)備上電子標(biāo)簽進(jìn)行感應(yīng)，結(jié)合設(shè)備信息庫(kù)能有效防止信息不符，尤其對(duì)專(zhuān)業(yè)性比較強(qiáng)、相似度高、不易辨認(rèn)等設(shè)備非常有效。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能盤(pán)點(diǎn)流程如圖7所示。

圖6　實(shí)驗(yàn)室設(shè)備追溯關(guān)聯(lián)

圖7　實(shí)驗(yàn)室智能盤(pán)點(diǎn)流程

不同設(shè)備電子標(biāo)簽信息在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能盤(pán)查過(guò)程中需要分別處理，系統(tǒng)首先從設(shè)備上的電子標(biāo)簽獲取設(shè)備信息，再發(fā)送到設(shè)備信息庫(kù)中進(jìn)行匹配，直至實(shí)驗(yàn)室中每個(gè)設(shè)備核查完成，對(duì)未完成盤(pán)點(diǎn)的設(shè)備均有防遺漏檢測(cè)提醒，其智能感應(yīng)的核心代碼如下：

public VerifyCode InduceCard(string CardNum)

{

if (!_Active) return VerifyCode.DeviceNoOpen;

System.IO.Ports.SerialPort SP = new System.IO.Ports.SerialPort();

try {

byte[]sendData = new byte[]{0xFE,0x05,0x10,0x52,0x92,0x34};

//發(fā)送感應(yīng)命令

SP.Write(sendData, 0, sendData.Length);

//接收感應(yīng)信息

byte[]receiveData = GetPortStream(7);

int nStart = FindArray(receiveData,new byte[]{0x07,0x10},0,receiveData.Length);

//分析傳遞數(shù)據(jù)包，根據(jù)不同電子標(biāo)簽返回

if (nStart < 0) return VerifyCode.Datadelay;

if (receiveData.Length < 7) return VerifyCode.PacketLoss;

bool isVerification = Decomposition(receiveData, 0, receiveData.Length);

if (!isVerification) return VerifyCode.IsVerification;

//根據(jù)不同設(shè)備信息產(chǎn)生不同的對(duì)比結(jié)果

if (receiveData[2] == 0x00) {

byte[]cardType = new byte[2] ;

Array.Copy(receiveData, 3, CardNum, 0, 2);

CardNum = ByteArrayToHexString(cardType);

return VerifyCode.Success; }

else if (receiveData[2] == 0xFF) return VerifyCode.Fail;

}

catch

{ return VerifyCode.Abnormal; }

}

4追溯系統(tǒng)相關(guān)影響

(1)追溯過(guò)程記錄。追溯效果的優(yōu)劣很大程度上取決于其追溯過(guò)程記錄的完整性，包括從設(shè)備采購(gòu)、使用直到報(bào)廢等全過(guò)程的記錄。首先，設(shè)備在采購(gòu)時(shí)就要開(kāi)始建立設(shè)備基本信息，包括生產(chǎn)廠商、售后服務(wù)和使用注意事項(xiàng)。為了保證數(shù)據(jù)采集，需要與采購(gòu)辦協(xié)調(diào)統(tǒng)一接口或按批次、產(chǎn)品系列等輔助信息歸集，采購(gòu)到位后要對(duì)設(shè)備進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)、打印和粘貼電子標(biāo)簽，而且這個(gè)標(biāo)簽將伴隨該設(shè)備使用、維修直到報(bào)廢的整個(gè)過(guò)程。在使用過(guò)程中，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室排課、智能門(mén)禁卡感應(yīng)等自動(dòng)產(chǎn)生使用記錄，而日常工作檢查、維修和借還等操作則需要做好數(shù)據(jù)錄入的輔助工作。另外，在出現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)移、長(zhǎng)期閑置、調(diào)整實(shí)驗(yàn)室等其他情況時(shí)，則需要工作人員按照追溯規(guī)則對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的信息記錄，為設(shè)備追溯提供了記錄依據(jù)，這些均需要系統(tǒng)外圍輔助實(shí)現(xiàn)。

(2)虛擬實(shí)驗(yàn)室影響。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)越來(lái)越多，虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用也逐漸得到人們認(rèn)可，而結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的多媒體教室實(shí)驗(yàn)室，不僅產(chǎn)生了智慧教室和智慧實(shí)驗(yàn)室概念[13]，也出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室智能化系統(tǒng)。虛擬實(shí)驗(yàn)室對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件要求均比較高，建設(shè)投入經(jīng)費(fèi)比較大，追溯系統(tǒng)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的硬件管理起到了很大的保護(hù)作用，但對(duì)虛擬教學(xué)軟件仍然停留在使用軟件加密狗綁定電子標(biāo)簽進(jìn)行定位管理的水平，為了防止服務(wù)授權(quán)外泄或未經(jīng)許可擅自使用，追溯系統(tǒng)還需要對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行管理，但這對(duì)高校之間的虛擬實(shí)驗(yàn)室共享起到了阻礙作用。

(3)經(jīng)濟(jì)效益分析。追溯系統(tǒng)的建設(shè)需要計(jì)算機(jī)軟件、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備投入，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)企業(yè)、使用單位和售后服務(wù)較難形成統(tǒng)一的軟硬件服務(wù)，追溯系統(tǒng)中數(shù)據(jù)重復(fù)采集，在日常信息維護(hù)中一定程度上也增加了數(shù)據(jù)維護(hù)成本。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用確實(shí)能減少設(shè)備或配件丟失、降低資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)的復(fù)雜性，有效提升實(shí)驗(yàn)室管理智能化程度，隨著高校的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模越來(lái)越大，從長(zhǎng)遠(yuǎn)出發(fā)，其物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。

5結(jié)語(yǔ)

在高校實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備管理中，追溯系統(tǒng)確實(shí)能提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全管理和盤(pán)點(diǎn)效率，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室智能化管理。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尚未廣泛普及，對(duì)于高校外圍相關(guān)單位的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程度仍然有待接口統(tǒng)一，以減少追溯系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集的工作量。另外，有些特殊實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，在使用過(guò)程中受到溫度、濕度的影響，電子標(biāo)簽的使用壽命和靈敏度有待進(jìn)一步提高。為了全面提升實(shí)驗(yàn)室智能化管理程度，仍然需要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中各種傳感器進(jìn)行研究。

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(責(zé)任編輯：張凱兵)