基于物聯網的實驗室管理技術

摘要:該文介紹了高校實驗室傳統管理方式存在的種種弊端，通過采用先進的物聯網RFID技術來改進實驗室管理，能對實驗物品的基本數據、實驗過程及實驗設備的全生命周期進行全方位的系統管理。最終達到降低勞動強度、提升工作效率的目的。

關鍵詞:物聯網;實驗室;管理

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)21-5741-02

Laboratory Management Based on the Internet of Things

WANG Jin

(Guizhoou Industry Polytechnic College， Guiyang 550008， China)

Abstract: This article describes the traditional management of university laboratories drawbacks exist， through the use of advanced RFID technology to improve things networking laboratory management， to the basic data on the experimental materials， experimental procedure and experimental equipment to conduct full life cycle system management. Ultimately reduce labor intensity， improve operational efficiency.

Key words: the internet of things; laboratory; management

實驗室建設是高校教育事業賴以生存和發展的前提，實驗室物品是高校實驗室建設的重要內容，因此，實驗室物品管理的好壞將關系到高校教育質量能否得到保證，加強實驗室管理是教學和科研順利開展和完成的重要保障。[1]

一般來說，實驗室人多，物品多且雜，長期以來，實驗室物品都是依靠手工建立臺帳、標簽等來進行管理，效率低下，容易出錯，更新困難，而且不便于使用計算機軟件管理，更不便于使用互聯網來進行動態的管理。借助先進技術進行實驗室物品管理是解決這一問題的最好途徑。物聯網技術就是這樣一種解決問題的先進技術。

1 物聯網技術概念

物聯網概念的定義有很多種，根據其具體含義概括如下:“物聯網概念”是在“互聯網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念，即“物物相連的互聯網Internet ofThings”。這有兩層意思:第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。其定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接。進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。其由全球產品電子代碼(EPC)、射頻識別系統以及信息網絡系統三大部分組成。[2]

射頻識別(RFlD)，是一種利用射頻非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，無須人工干預，可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。通常RFlD系統包括三個部分:電子標簽、閱讀器、數據處理平臺、系統軟件等。

RFlD系統的工作原理是:RFlD標簽進入讀寫器發出的電磁射頻信號后，通過自身藕合電路感應獲得能量讀取存儲在芯片中的產品數據信息(被動式標簽)，或者通過自身儲電設備中的能量主動發送某一頻率的信息(主動式標簽)，閱讀器讀取標簽所發送的產品信息并解碼后，送至計算機進行數據處理。

2 基于RFID技術的實驗室管理

2.1 實驗物品基本信息管理

傳統上，我們獲知實驗設備或者耗材相關信息的方式都是通過產品說明書得到。這種紙質的說明書容易丟失、污損。而且限于篇幅，此類說明書大多較為簡略不利于實驗操作。如使用RFlD系統系統對實驗設備進行管理，可用電子標簽將實驗物品的基本屬性和幫助化信息等內容存儲起來，通過閱讀器即可方便地獲取實驗物品的基本信息并可通過網絡進行管理。這些基本信息包括型號、規格、單價、出廠日期、設備號、使用單位、使用地點、維修紀錄、生產廠家等多種信息。傳統的紙質標簽就無法將全部信息表示，且當部分內容變化時(如使用地點)，無法更改標簽信息，只能重新制作標簽。不但費工費力，還會造成標簽內容和數據庫記錄的不一致，導致管理混亂。統一使用電子標簽后，每個儀器將帶有一個具有存儲芯片的模塊，上述所有的儀器信息將全部存儲在模塊中。當儀器的內容發生變化時，用手持讀/寫卡器將很容易地修改芯片的內容，完成電子標簽內容的更新，同時新的信息可自動通過手持機發送到儀器管理服務器進行數據更新。還可以使用手持式RFlD閱讀器對實驗室中低質耗材進行快速而準確的盤點操作，大大減少傳統盤點中出現的遺漏等差錯，減少盤點所花費的時間，提高盤點的質量。

2.2 實驗過程管理

使用RFlD系統可以對實驗設備進行實時的跟蹤管理，如許多實驗設備常用于演示教學，會被借出到不同的教室使用。如不能動態地掌握這些設備的流向，指定合理的分配方案，會導致不必要的沖突。傳統手工方式的管理就會因為不能及時掌握設備流向而出現此類問題。現在只需在每個實驗室出入的門上要安裝門禁模塊，這個模塊包括了讀頭和聯網接頭，模塊重要的功能是自動掃描進出門的實驗物品，并將其時間，進出房間號等信息直接發給管理計算機。這樣，當帶有電子標簽的實驗設備進出實驗室時，就會被門禁模塊掃描到，并將該信息通過網絡傳輸到管理計算機。就可實時反映在網絡上。運用此技術還可以為實驗設備預定若干安放位置，并可將當前位置與預定位置相比較，并設置報警，可防止私自挪用或意外情況發生，達到全方位、實時有效監管。RFID電子標簽存儲容量大，目前典型的數據容量可達兆字節，且可以重復讀寫，這就為隨機存儲實驗設備的技術檔案提供了可能。這樣，通過手持式RFlD閱讀器就能在實驗時讀取實驗步驟、操作要點、使用幫助等，幫助實驗者正確地完成實驗。與相關技術結合，可實現對實驗設備使用的動態控制，當使用不當時能自動警告并中斷實驗過程，避免不必要的損失。實驗者可以遠程控制異地納入物聯網的實驗器材:實驗過程數據可以被實時采集并以適當的方式提供給實驗者，實現實驗教學的數字化、網絡化與智能化。

2.3 實驗設備信息生命周期管理

正常維護巡檢對于保證實驗設備的完好是至關重要的，傳統的維護巡檢往往缺乏計劃性，較為盲目，一般只是在實驗結束后進行，而設備規定的維護時間間隔也要靠設備維護人員自己掌握，往往不能夠做到較為嚴格。通過應用RFID系統可以使設備巡檢、維護變得簡單易行，這樣可以對實驗設備巡檢維護的次數，同時由于每臺實驗設備上的電子標簽都存儲有設備的大量信息以及維護維修的情況，這樣可以在現場就可以明確該設備的使用情況，大大縮短維護巡檢的時間，提高維護巡檢的工作效率。設備維護巡檢后的信息在現場可以錄入手持機，同時存儲于設備上的電子標簽，這樣不僅節省了人力物力，也同時提高了實驗設備使用效率。并使學校用于設備維護的成本降低。應用射頻跟蹤自動識別管理系統，由于每臺設備上都附有射頻芯片，可以儲存大量的設備信息，同時還有每次維護、維修、巡檢的相應記錄。這樣可以預防由于不確定原因造成原設備建檔檔案損壞和遺失造成的設備信息資料的丟失的損失。而且每次巡檢和維護必須做到對每一臺實驗設備的情況進行了解維護，并作相應的信息存儲操作，這樣可以避免對設備巡檢和維護工作的疏漏。由于每次巡檢和維護的結果都記錄存儲于芯片而且這些信息是不能夠隨意更改，這就避免如果出現和實驗設備相關的責任事故，不能明確人為責任還是設備責任的問題，使實驗設備日常維護工作變得有據可查。[3]

3 結束語

教育事業的發展，將使得實驗室的數量和規模不斷擴大，實驗物品的種類和數量不斷增加，將會加大實驗物品管理上的難度。借助物聯網技術，通過RFID技術和計算機網絡技術的完美結合，將可以使得以前瑣碎、復雜的手工管理轉變成為簡單、輕松的自動化管理模式，極大的減輕了勞動強度，提升了工作效率。

參考文獻:

[1] 周新力.高校擴招后加強實驗室物資管理的措施[J].邵陽學院學報(自然科學)，2002(1).

[2] 談峰.基于RFID技術的物流跟蹤系統研究與實現[D].浙江大學計算機科學與技術學院碩士學位論文，2008.

[3] 魏衍亮.國外企業對醫療RFID芯片的專利化經營及其借鑒[J].自動識別技術與應用，2005(3).