曹 敏

(福建江夏學院，福建 福州 350108)

許多高校實驗要在高溫度、高壓力或者超低溫、強磁、真空、微波輻射、高電壓和高轉速等特殊環(huán)境條件下進行，有的實驗還排放有毒物質.高校實驗室又有使用頻繁、人員集中且流動性大、大量貴重儀器設備和重要技術資料存放在實驗室等特點.因此，影響高校實驗室安全的因素復雜，需對其加強安全管理.采用安全監(jiān)控報警技術，可有效提高高校實驗室安全防范效率.通過安全監(jiān)控報警系統可以實時掌握實驗室安全情況，預防安全隱患，及時有效地防止高校實驗室安全事故發(fā)生[1].

筆者通過引用多傳感器技術，優(yōu)化高校實驗室安全智能監(jiān)控報警系統.利用多傳感器實現對實驗對象或人員的智能識別以及管理工作，主要根據物品的特定編碼或是實驗人員的工號編制進行智能區(qū)分.利用射頻識別技術感知目標對象的物體或人員，并將收集的目標信息利用互聯網傳遞方式，傳輸到電腦端，通過電腦端信息處理模塊，對傳輸信息進行分析，確定是否需要監(jiān)控報警.利用多傳感器技術主要是應對高校實驗室安全管理多元化的現狀，可以很大程度上提高實驗室安全，增加監(jiān)控報警效率，減少成本.在高校實驗室安全管理領域具有很高的應用價值.

1 多傳感器性能優(yōu)化分析

1.1 多傳感器架構分析

多傳感器主要通過傳感器之間感受被測量的信息，并將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，滿足信息傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求.通過多傳感器可實現對實驗室內部情況信息的采集、傳輸、處理、存儲等分析，通過傳感識別裝置，可以傳遞高校實驗室安全信息.通過之間的連接加強高校實驗室安全傳遞的功能以完成對于物的管理和控制.在當前的多傳感器架構中采用三層配合的系統模式.首先，利用RFID、二維碼等現今常用的感知技術對所需要感知的對象物體進行現場實時數據收集工作.其次，將收集來的高校實驗室安全數據利用互聯網相互連接的功能傳遞到主監(jiān)控報警中心，同時對實驗室設備進行傳遞指令和控制.采用互聯網、有線網絡以及無線網絡等多種渠道，對實驗室內部情況進行傳輸分析.最后，對于傳輸的具體高校實驗室安全信息進行處理和分析工作[2]，通過操作的結果設計高校實驗室安全監(jiān)控報警系統.這種架構下，基于多傳感器的高校實驗室安全監(jiān)控報警，可以達到智能化以及高校實驗室安全化的要求.

1.2 多傳感器關鍵性技術

因當前的多傳感器架構中每一個模塊都有著相應的先進技術，可實現對于物體的高敏銳度以及精準度的感知效果，筆者采用RFID射頻識別技術，配合多傳感器，對實驗室安全進行監(jiān)控報警系統設計.這種技術主要是利用射頻信號通過空間電磁耦合以實現對于物體的感知和識別功能，并且完成無線傳輸任務，從而達到優(yōu)化多傳感器的目的.此時需要在物體上配備電子標簽，感知設備則是讀寫器以及傳輸用天線.這種技術在當前的應用中有很高的適應性以及自動化特點.

在對高校實驗室安全信息進行傳輸時，傳輸通道以及通信網絡極為重要，可以采用互聯網傳輸方式，其中最為主要的是IP地址技術已經開發(fā)到了IPV6，其可以實現每一個端口配備獨有的IP地址，是當前多傳感器應用發(fā)展的基礎.而移動互聯網通信使用現在通信運營商最為推廣的4G網絡，由于網絡帶寬富余極大，可以實現快速的網絡數據傳輸工作.同時也可以利用WIFI無線網絡，這不僅可以滿足對于高校實驗室安全傳遞的有效性也可以減少使用通信運營商提供的4G網絡費用.

在多傳感器優(yōu)化中應用層的技術最為主要的就是主機的計算能力.當前所有的技術有數據挖掘技術(Data Mining)、云計算技術(Cloud Computing)、M2M等.其中數據挖掘技術以及云計算技術最為常見.數據挖掘技術主要是體現在對高校實驗室安全內部隱形、未知的隱患信息處理后進行挖掘，探知信息當中的更深層次價值.而云計算技術可以通過互聯網實現資源共享，連接多種IT服務，可以減少對于購置硬件設備的成本[3].

2 基于多傳感器的高校實驗室安全監(jiān)控報警系統設計

在系統的設計環(huán)節(jié)中所應用的技術為ASP.net技術、UML建模技術、面向對象設計思想、三層次結構的設計模式.在所有應用領域中的高校實驗室安全監(jiān)控報警系統設計在技術層面上都相同，但是需要特別考慮的是面向對象設計思想.因為當前的高校實驗室安全監(jiān)控報警系統應用極為廣泛，在各個領域中都有應用，但是目前高校實驗室安全種類不同以及管理模式和管理辦法都不相同.為此在系統軟件設計階段，首先要考慮的就是此軟件的應用范圍，對特定的應用工作內容來進行系統的細節(jié)設計，完成有效的實用性操作.

2.1 監(jiān)控報警系統的報警信息傳遞研究

在進行基于多傳感器的高校實驗室安全監(jiān)控報警系統設計中，監(jiān)控報警模型建立中要擬定研究對象.筆者以高校實驗室安全信息為例,在功能上對高校實驗室安全進行妥善管理，并且對其實時進行更新和發(fā)布以及系統參數的更改等.

高校實驗室安全監(jiān)控報警系統是在XML以及HTTPS服務上進行服務器建設的.其可以通過標準的網絡協議提供相關的高校實驗室安全服務，為此其在使用中可以在普通的操作平臺上完美運行.操作是在HTML文件中的相關腳本以及組件來實現，高校實驗室安全監(jiān)控報警系統會自動解析腳本以及組件，并發(fā)送給用戶端，用戶就可以利用網絡瀏覽器對于高校實驗室安全監(jiān)控報警情況的實時動態(tài)進行發(fā)布.而ASP.net技術則是以高校實驗室安全監(jiān)控報警系統為核心，提高其擴展性以及增加穩(wěn)定性的作用，其技術環(huán)境是在當前高校實驗室安全智能監(jiān)控報警系統設計中最為首要的技術支撐.其作為一個設計平臺，所采用的NET架構可以實現系統設計更加敏捷和快速，以及使得系統的兼容性極強和網絡的透明化.而且NET架構下進行軟件系統設計過程中所進行層次編寫都是相對獨立的，利于后期使用中系統的維護和升級.

另一方面，增強高校實驗室安全監(jiān)控報警系統安全性所采用的是IIS集成技術.其主要集成的目標是目前多種高校實驗室安全傳遞的服務功能.在使用時其與Windows NT/2000進行協同工作，為高校實驗室安全智能監(jiān)控報警系統設計提供服務支持.而關鍵的是其增加安全性的特點，應用NTFS文件為IIS集成技術提供安全保證使得整個高校實驗室安全智能監(jiān)控報警系統更加完善.

2.2 系統結構設計

系統結構框架圖如圖1所示.

圖1 系統總體結構框架圖

對于高校實驗室安全監(jiān)控報警系統的操作人員首先在管理層安裝特定的后臺管理軟件，利用無線網絡或是互聯網對網絡服務器以及監(jiān)控報警系統服務器進行訪問，選取多傳感器數據中置信度最高、跟蹤效果最優(yōu)的一路數據，并根據訪問用戶的權限回饋數據高校實驗室安全.

本監(jiān)控報警系統是以高校實驗室安全已經存有的設備及人員安全信息為基礎，利用SQL Server 2000監(jiān)控報警管理系統建立一個基于多傳感器的單獨高校實驗室安全監(jiān)控報警系統，并且利用互聯網模式將高校實驗室安全信息實時發(fā)布出去，向客戶予以交付.

2.3 監(jiān)控報警系統結構設計

圖2為高校實驗室安全監(jiān)控報警數據結構設計圖[4].在基于多傳感器下，將高校實驗室安全監(jiān)控報警數據結構劃分為多個模塊.其中，userStats表示的是高校實驗室安全監(jiān)控報警系統中的物件實時狀態(tài)，userEducation表示的是高校實驗室安全隱患種類以及具體為何種物品，amInformation表示的是物件所屬的地點，userDynamic表示的是收到預警后實驗室人員的實時狀況.

圖2 監(jiān)控報警系統結構圖

3 系統功能性設計

筆者設計的高校實驗室安全監(jiān)控報警系統是以高校實驗室安全信息為例，根據用戶訪問權限進行相關高校實驗室安全監(jiān)控報警系統的設計及優(yōu)化.在多傳感器的基礎上，將整體高校實驗室安全監(jiān)控報警系統按照功能劃分為信息查詢、信息統計、時間提醒等模塊，具體高校實驗室安全監(jiān)控報警系統操作流程如圖3所示.

在信息查詢模塊中，其主要的功能是身份認證.主要身份認證方式為實驗員身份認證和管理人員身份認證.實驗員身份認證是依靠實驗室當天下發(fā)的實驗任務，通過在其指定的網站上輸入實驗編號完成身份認證，可以利用此身份的權限查詢當前的實時高校實驗室安全.另一方面就是管理人員身份認證，其主要是在后臺軟件中輸入工號，即完成身份認證，可以在后臺中根據自身的權限進行高校實驗室安全更改與發(fā)布工作.高校實驗室信息統計模塊即為安全管理模塊，是對于正進行實驗中的高校實驗室安全進行管理，做到高校實驗室數據安全登錄和刪除等操作，并且對可能出現的實時錯誤進行更改.由于高校實驗室的特殊性，對于實驗員的基本信息不會進行收集，普通實驗員的管理就是依靠每一個進行中的實驗點對點發(fā)送的編號進行管理，其實驗員就是這些編號.管理人員則負責對校園內部基本高校實驗室安全的監(jiān)控和管理工作.由于高校實驗室安全隱患較多，需要進行智能監(jiān)控報警設置，且監(jiān)控數據和操作量非常多，容易產生監(jiān)控報警系統崩潰或是數據丟失的現象，為此監(jiān)控報警系統自動進行數據備份、加密和恢復工作.提醒功能模塊則是發(fā)出提醒.

圖3 高校實驗室安全監(jiān)控報警系統操作流程圖

4 高校實驗室安全監(jiān)控報警系統檢測

在高校實驗室安全監(jiān)控報警系統中，建立一個觸發(fā)器[5]，以增強其報警實時性.在“智慧標簽”表中建立一個可以對高校實驗室安全自動分類的分情況觸發(fā)器，并且在監(jiān)控報警系統中插入高校實驗室安全數據，這些數據是根據傳感器對掃描后錄入的高校實驗室安全數據來源.再插入到高校實驗室安全數據之后，系統對其進行了自動分類.進行分類后自動將高校實驗室安全數據傳遞到互聯網校園網站上，供在校工作人員進行查詢.其中更新數據插入表如圖4.

圖4 數據更新插入表

高校實驗室安全數據輸入之后在網站中可進行高校實驗室的查詢，可以很快地查詢到此實驗室的安全狀況，而且系統所采用的掃描環(huán)節(jié)，可以對高校實驗室安全的實時性做到很高的保證.每一次高校實驗室安全掃描都是利用多傳感器技術中的遙感掃描方式進行高校實驗室安全登錄工作.某一具體實驗室情況在高校實驗室安全監(jiān)控報警系統中的查詢結果可以看出，基于多傳感器下的高校實驗室安全監(jiān)控報警系統有很高的高校實驗室安全實時監(jiān)測查詢性和管理科學性的要求，基本符合實驗室安全監(jiān)控報警要求.

5 小結

通過對多傳感器技術發(fā)展現狀和其相關技術的分析，配合當前監(jiān)控報警系統的發(fā)展模式和應用技術，實現了基于多傳感器進行高校實驗室安全監(jiān)控報警系統設計.主要是面對日益增長的數據類型和數量，滿足現代化社會對數據監(jiān)控報警智能化、科學化、高校實驗室安全化的發(fā)展.筆者通過對高校實驗室安全監(jiān)控報警系統建立與應用進行分析，在當前的技術環(huán)境中，這種高校實驗室安全數據管理辦法可以完成高效、精準地處理數據和傳輸工作.為以后的高校實驗室安全數據管理提供一個發(fā)展的基礎.