基于物联网RFID技术的智能型实验设备管理系统研究

ISSN1009-3044第8卷第Knowledge3期(20121月)电脑知识与技术Computerand年TechnologyVol.8,No.3,January2012E-mail:kfyj@ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术Tel:+86-551-56909635690964基于物联网RFID技术的智能型实验设备管理系统研究

邵晓强，吴军强

(嘉兴学院数理与信息工程学院，浙江嘉兴314001)

摘要：该文首先阐述了高校实验设备管理存在的问题,然后介绍了物联网和RFID技术,提出了基于物联网RFID技术的高校实验设备管理系统的构建，最后分析了使用效果。

关键词：物联网；射频识别技术；实验设备；智能管理

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)03-0693-02

AStudyontheIntelligentManagementSystemoftheExperimentalEquipmentBasedonRFIDTechnology

SHAOXiao-qiang,WUJun-qiang

(SchoolofMathematics,PhysicsandInformationEngineering,JiaxingUniversity,Jiaxing314001,China)Abstract:Thisarticlefirstelaboratestheexistingproblemsinthecollegelaboratoryequipmentmanagement,andthenintroducesRFIDandRFIDtechnology,RFIDtechnologyisputforwardtheconstructionofthecollegelaboratoryequipmentmanagementsystembasedonRFIDtechnologyandfinallyanalysesthecorrespondingapplicationeffect.

Keywords:RFIDradiofrequencyidentificationtechnology;experimentalequipment;intelligentmanagement

人才培养、科学研究、服务经济社会发展、文化传承创新是高校的四大职能。实验室是高校人才培养的重要保障，是科学研究的主要基地，是社会服务和文化传承创新的主要场所。随着中国高等教育事业的快速发展，高校的实验室得到了跨跃式发展，实验室设备的数量和档次都有了极大的提升，那么设备的智能化管理就显得越来越重要。如何利用新技术加强设备的管理和使用，使其充分为教学实验、科学研究服务，就成为各高校在实验设备管理中急需解决的一个重要问题。

1目前高校实验设备管理存在的通用问题

目前全国各高校的实验设备管理基本还是采用传统管理方式，大多是采用设备卡片或纸制标签，通过手工方式管理。传统的设备标签只能表示设备的名称、型号、规格、购期等信息，而且标签很容易脱落，几乎每年都要重新制作标签。这样会加大设备管理人员的工作量。另外，依靠手工管理，效率低，容易错，设备标签更新困难，不方便使用计算机软件管理，更难做到使用物联网技术进行动态跟踪管理。虽然有些高校尝试采用新的方法，但结果都不尽人意。具体问题归纳为如下几点：1)管理手段跟不上，造成重复购置设备。学校各二级学院在购置实验设备时对所要采购的设备调研不够，对设备的功能没有进行深度了解，对整个设备的利用率没有充分考虑，仅仅根据某门课程实验或一个科研项目的需要而定。这样势必会造成所选设备功能不齐全，很难做到设备共享，进而导致设备的重复购置。2)不能对实验设备实时查询、动态跟踪监管和安全监控，导致设备丢失时有发生，给学校教学带来严重影响，造成不必要的损失。3)建立和管理台帐繁琐。新采购的实验设备入账每次均要通过大量的手工操作进行分类登记，工作繁重，而且容易出错。4)设备帐物卡清查工作不具备智能化。根据实验设备管理规定每年要对设备等资产进行清查，清查时要花大量的人力物力进行帐物卡的核对，费时费力，效率低下、出错率高。5)大型仪器设备的许多技术参数和配置信息很难管理。参数和信息记录在数据库表或者电子文档里面，系统实施或维修需要时，查询和变更很麻烦，大大降低了工作效率，增加了维护维修成本。

2物联网和射频识别技术

物联网是通过射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。基于RFID的物联网是指将现实世界中所有物品通无线射频识别等传感设备与互联网连接起来，实现对这些物品的智能化识别和管理。RFID技术是一种非接触的自动识别技术，其重要原理是利用射频信号和耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。最基本的射频识别系统由三部分组成：标签、阅读器和天线。在射频识别的实际应用中，电子标签贴在物体上，当贴有电子标签的物收稿日期：2011-11-28

基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）项目资助（项目编号：2011R417025）

作者简介：邵晓强(1989-)，男，浙江杭州人，嘉兴学院本科学生，研究方向为计算机应用；吴军强（1971-），男，通讯作者，甘肃白银人，高

级实验师。

本栏目责任编辑：梁书计算机工程应用技术693

体通过其可识别范围时，阅读器会自动以无接触的方式将标签中的信息读取出来，实现自动识别物体或自动收集物体标志信息的功能。在基于RFID技术的智能型实验设备管理系统中，还要利用中间件、计算机、网络等设备完成识别系统的管理。

3基于物联网RFID技术的高校实验设备管理系统的构建

高校实验室种类多，实验设备分布范围广。实现物联网最根本的目的是实现高效率科学化管理，实验实管理人员在办公室通过网络就能监控所有设备，减轻人力、物力、财力的投入，提高工作效率、管理水平和管理效能，真正实现实验设备的精细化管理，提高实验设备管理的速度和准确性，使各种设备管理能真正落到实处。系统的设计是结合嘉兴学院实验室实际情况，充分利用物联网技术和校园网平台，通过采用智能算法来优化各个子系统中的目标函数，从而提高设备管理和维护的水平，促进实验仪器设备的智能化与网络化管理进程。

3.1系统结构设计

基于物联网RFID技术的高校实验设备管理系统包括:服务器，管理机、RFID标签、固定式或移动式读写器，中间件，实验设备管理系统等。其中服务器是整个实验设备管理系统的核心部分，它主要包括实验室信息和实验设备信息等数据库。管理机通过设备管理系统对实验设备进行智能化管理。RFID标签用于提供实验设备识别的唯一编码，记录实验设备信息。固定式读写器用于实验设备的定位及跟踪，手持式读写器主要对分散、小型实验设备信息进行采集以及实验设备变动或清查时使用。RFID中间件为是读写器和设备管理系统提供接口。实验设备管理系统实现设备数据的维护和管理。

3.2软件设计

基于物联网RFID技术的高校实验设备管理系统采用B/S结构，数据统一存放在实验中心服务器，各实验室通过浏览器对自己实验室的设备进行管理。在系统开发过程中，采用模块化设计，这有利于各功能的完善性及可扩充性。系统的设计根据需要分为四个模块，充分实现验仪器设备的智能化与网络化管理。

3.2.1设备管理模块

该模块主要为各学院实验中心使用，是整个系统的基础部分，它包含了以下几个功能模块:实验设备入库、实验设备验收、大型仪器设备管理、设备变动管理。设备管理模块的使用是通过管理员权限设置后，各实验中心进入各自的设备管理模块，实时通过网络对新购实验设备办理入库登记手续，设备管理员进行设备验收审核后，等待实验室与设备管理处领导确认通过后，录入的数据会自动加入到设备数据库中，实验中心可以自行打印入库验收单以便办理设备财务报销手续。大型仪器设备管理和管理机主要实现对现有设备的实时查询、监管和安全监控（通过手机、ipad等终端实现远程报警）。实验设备如需变动，各实验中心可通过设备变动管理模块向实验室与设备管理处提交变动申请，

等待实验室与设备管理处核实后实时办理相关手续。

图1系统运行效果图（设备入库）

3.2.2数据管理模块

该模块是主要包含：查询、数据上报、报表、对帐4个功能模块，是核心部分。在开发系统中，采用了智能算法来优化系统中的目标函数，利用数据挖掘来提高数据的处理效率。

3.2.3系统维护模块

该模块是主要包括：系统初始化、系统设置、数据库管理、实验室管理、用户管理、数据备份6个功能模块，是关键部分。系统维护模块主要是针对设备数据库的管理，同时包含了人员的注册授权等。数据备份模块，可避免因为计算机病毒或网络攻击等原因使系统遭受破坏，从而保障系统的及时恢复和安全运行。

3.2.4信息管理模块

该模块主要包含：技术讨论、意见反馈、信息发布、相关制度、办事流程5个功能模块。

4使用效果分析

使用基于物联网的智能型实验设备管理系统，实现了设备动态跟踪管理，真正实现24小时的无间歇监控。实验设备的基本数据、实验过程、实验设备的全生命周期以及设备的安全监控做到了全过程、全方位的系统管理，并实现了远程管理。减轻了实验设备管理人员的工作量，有效增强了实验室与设备管理处和教务处等相关职能部门的管理能力，从而提高了工作效率、提高了设备利用率、节约了设备采购成本、增强了管理水平。（下转第706页）

的安全性和飞行操控能力，通过机载交通信息显示辅助飞行员，构建他们的飞行交通态势感知，这在提高飞行安全性的同时，也可以减小飞机对空间的占用率，提高空域资源的利用率。2)ADS-BIN将促进机场资源的优化。将ADS-BIN应用于交通态势感知，可以提高飞机在地面运行的安全性，可用于管制与非管制的机场、跑道、滑行道以及飞机着陆或起飞的过程中。另外，ADS-BIN技术的应用还将支持目视进近和所有气象条件下的飞机进近和起飞。这样，在时间和空间上同时提高了机场的利用率。

4.4ADS-BIN在小型通用飞机上的应用

随着社会经济水平的发展，我国出现了一些以娱乐飞行为主的私人飞机，以及进行农林作业、消防、教学等飞行为主的小型航空器。我国目前对于通用航空飞行的监控还比较薄弱，主要原因是通用飞机的飞行高度一般比较低，往往低于雷达覆盖的高度，空管单位无法进行有效的监控。此外，我国目前低空领域基本还没开放，几乎任何飞行必须提前申请，这不仅限制了低空飞行，也使得一些非法飞行增加，反而不利于空中安全。

在引入ADS-BIN设备后，这些问题都可以迎刃而解。比如，可以将ADS-BIN安装在消防飞机上，这样可以通过地面对救灾直升机进行现场指挥；在私人飞机上安装ADS-BIN系统后，飞机彼此之间可以直接看到彼此，也可以提高飞行安全。

5总结

作为未来航空监视的主要手段，ADS-B技术近年来在国内外都取得了长足的发展与进步。然而，在国内的应用却仍然局限于ADS-BOUT方面。随着技术的进步，作为ADS-B重要组成部分的ADS-BIN技术将很快在中国显示出强大的生命力，尤其是在飞机防撞系统、辅助进近、交通态势感知以及小型航天器的应用等方面有着广阔的应用前景。主要表现在：1)增强飞机防撞系统的可靠性，提高飞行安全；2)辅助飞机进近，减小跑道间距，节约机场空间；3)用于交通态势感知，促进空域资源和机场资源的优化；4)应用于小型通用飞机，提高小型飞机的安全性和可控性，扩大小型飞机的应用范围。

参考文献：

[1]李耀.基于模式S的ADS-B系统研究[D].成都:电子科技大学,2008.[2]王菲.基于1090MHz数据链ADS-B关键技术研究[D].成都:电子科技大学,2009.[3]黄晋.广播式自动相关监视(ADS-B)在中国民航飞行学院的应用研究[D].成都:西南交通大学,2008.[4]胡俊.1090ESADS-B接收机嵌入式软件设计[D].成都:电子科技大学,2010.[5]周其焕.空中交通发展面临的挑战与前景[J].中国民航学院学报,2004(8):1-5.[6]张天平,郝建华,许斌,等.ADS—B在空中交通管制中的应用与发展[J].电子元器件应用,2009(7):74-80.[7]张青竹,张军,刘伟,等.民航空管应用ADS-B的关键问题分析[J].测控技术与仪器仪表,2007(9):72-74.

（上接第694页）1)相关领导通过本系统，很容易掌握全校各实验中心的使用情况及设备资产情况，进一步加强实验设备的调控性，解决实验设备的重置与闲置。同时对申报的新建项目、改扩建项目的审批、决策提供科学可靠的依据。2)当设备的配置发生改变化时，用手持式读写器将很方便地完成修改电子标签的内容，同时新的信息可自动发送到服务器完成数据的更新，实时保持标签内容和数据库记录的一致性。3)打破原来大规模、定期的实验设备等固定资产清查工作，转化为实时监测，定期或不定期地进行清查盘点。实验室人员通过网络可以在办公室实时检测所有设备的位置和完好情况，有效地加强了实验设备等资产的监督，保证了学校固定资产的安全。参考文献：

[1]胡文锋,王玲玲,翁绍捷.RFID技术在高校实验室设备管理中的应用[J].实验室研究与探索,2011(6):392.[2]吴阳.物联网RFID技术在机房固定资产管理中的应用探讨[J].视听界(广播电视技术),2011(2):80.[3]张锋.基于RFID的仪器设备管理系统的设计与实现构建全新的数字化语言学习环境[J].茂名学院学报，2010(12):39.[4]毛行标.RFID技术在高校实验室设备资产信息化管理系统中的应用[J].中国现代教育装备，2006(11):69.

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