基于RFID技術的實驗設備共享平臺設計

交通運輸部科學研究院 黃阿瓊 剛紅潤

1.前言

在一些大型科研單位里，有許多不同功能類型的實驗室，承擔不同的實驗項目，其側重點可能有所不同。由于業務相關性，其中有許多實驗儀器可以共用，但由于信息共享不足，導致許多實驗儀器利用率不高，造成資源浪費。同時由于實驗儀器價格昂貴，大小不一，功能各異，有時造成儀器難以清點，容易丟失或分類不清。

各實驗室管理中遇到的問題如下：

1）實驗室管理機構獨立，使得實驗項目也相對獨立。由于相同行業的業務相關性，有可能此實驗室已做過相關的項目，而其他實驗室再做一遍，就造成重復勞動。

2）目前有許多項目要求多科目聯合實驗，單個實驗室自身功能相對單一，不能獨自承擔綜合性項目，又無法了解是否有可合作實驗室，易喪失聯合申請或承辦綜合性項目的機會。

3）有些實驗儀器精密度高，價格昂貴，動輒上百萬，實驗室因為個別項目需要而購買，后續又因無相關項目而閑置，無疑造成資金的極大浪費。

4）每年科研單位對內部實驗室設備的都有例行檢查，以往對這些設備清點統計，全部采用貼紙方式。但是這種貼紙方式會隨著時間而損壞和字跡模糊，造成固定資產盤查工作常常以繁雜的更換粘貼標簽開始。

2.系統設計

針對上面出現的問題，本文設計提出一套基于RFID技術的實驗室設備管理與共享平臺。在所有實驗儀器設備上粘貼RFID電子標簽，以作為該實驗設備的唯一標識，同時配備相應的數據管理中心與共享平臺，提供一整套資產管理與信息共享解決方案。

2.1 RFID簡介

RFID（Radio Frequency Identification）技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。RFID技術是物聯網發展的重要支撐技術，RFID標簽具有識別率高，使用壽命長，防拆卸等優點，適用于固定資產管理。現已大規模應用于物流管理、智能交通、停車場管理、機關企事業單位人員一卡通管理等各方面。

2.2 系統總體架構設計

管理系統分為實驗室設備展示與管理子系統和實驗室設備使用登記子系統兩個子系統。

其中實驗室設備展示與管理子系統使用B/S模式架構，用戶在任何一臺計算機上都可以通過網頁查看設備的名稱型號所屬實驗室等信息。用戶登錄系統后，可以根據自己的權限對設備信息進行更改與調整。

實驗室設備使用登記子系統使用C/S模式架構，客戶端軟件裝在各實驗室管理員的電腦上，通過此系統，方便管理員對設備的使用與借出進行登記管理。系統實物架構圖如圖1所示。

2.3 設備展示與管理子系統功能模塊

設備展示與管理子系統采用B/S模式架構，其中展示模塊所有WEB用戶都可以通過登錄網站域名的形式進行訪問，而管理模塊需要用戶名密碼登錄才能進行訪問。

設備展示與管理子系統分為實驗室設備展示模塊，實驗室設備檢索模塊，實驗室設備管理模塊，實驗室設備信息清單導出模塊，權限控制模塊五個主要的功能模塊，如圖2所示。

圖1 系統實物架構圖

圖2 權限控制模塊五個主要的功能模塊

下面分別介紹各模塊的作用：

2.3.1 實驗室設備展示模塊

設備展示模塊通過web網頁方式向用戶展示各實驗室的所有設備，包括其型號、名稱、功能等相關信息，相關信息如表1所示：（可根據具體需求增加或刪減）。

2.3.2 實驗室設備檢索模塊

設備檢索模塊提供基于實驗室、設備型號、設備名稱等多種條件的檢索功能，此模塊配合設備展示模塊，使用戶更加方便快捷的使用實驗室設備資源。檢索條件如表2所示。

2.3.3 實驗室設備管理模塊

設備管理模塊只針對管理用戶開放，需要有相應的用戶名密碼登錄。此模塊提供各實驗室設備信息的錄入、更新、刪除、統計等各項操作，本模塊配合權限控制模塊，使得不同級別的用戶有不同的管理權限，不同管理權限的用戶看到的管理頁面有所不同。

表1

表2

2.3.4 設備信息清單導出模塊

設備信息清單導出模塊提供將系統已有實驗室設備信息以EXCEL表格形式導出的功能，本模塊配合權限控制模塊，使不同權限的用戶可以導出不同的表格。

2.3.5 權限控制模塊

系統通過權限控制模塊來控制不同權限的用戶的操作權限，不同權限的用戶看到的管理界面不同。

系統分為系統管理員，科研條件處管理員，實驗室管理員三種角色的管理員。其中系統管理員創建初始用戶，僅有創建用戶及維護系統權限；科研條件處管理員具有查看修改所有實驗室設備信息，導出所有實驗室設備信息清單的權限；實驗室管理員具有查看修改本實驗室設備信息，導出本實驗室設備信息清單的權限。

下面列出每級管理員的權限：

系統管理員：添加科研條件處用戶，添加實驗室用戶；

科研條件處管理員：修改所有實驗室設備信息，添加所有實驗室設備信息，刪除所有實驗室設備信息，添加實驗室用戶，添加新實驗室，導出實驗室設備信息清單；

實驗室管理員：修改本實驗室設備信息，添加本實驗室設備信息，刪除本實驗室設備信息，導出本實驗室設備信息清單。

2.4 實驗室設備使用登記子系統功能模塊

設備使用登記子系統采用C/S模式架構，在各實驗室管理員電腦上安裝客戶端軟件，所有實驗室設備采用唯一編號，實驗人員使用設備前先經過實驗室管理員在軟件上進行登記備案，實驗設備借出與歸還時也須經過實驗室管理員在軟件上進行登記。

設備使用登記子系統分為客戶端和服務器端兩個部分，如圖3所示：

圖3 客戶端和服務器端

客戶端功能模塊分為登錄模塊，使用登記模塊，借出/歸還登記模塊，設備狀態記錄查詢模塊。下面分別介紹各模塊的作用

2.4.1 登錄模塊

各實驗室管理員每人擁有一套用戶名密碼，必須先進行登錄才能進行相關操作。登錄模塊即提供用戶名與密碼的鑒別功能。

2.4.2 使用登記模塊

實驗人員使用設備前先到實驗室管理員處進行登記操作，登記模塊提供相關的登記信息，包括例如使用人名稱，使用設備名稱，使用時間，使用設備編號等信息。登記成功后，信息會上傳數據庫服務器，在網站子系統或設備狀態記錄查詢模塊中查詢該設備狀態變為正在使用。

2.4.3 借出/歸還模塊

實驗室設備在借出/歸還時須到實驗室管理員處辦理借出/歸還操作，記錄相關的信息，例如借出（歸還）人姓名，借出設備名稱，借出時間，借出設備編號， 預期借出時間段等信息。登記成功后，信息會上傳數據庫服務器，在網站子系統或設備狀態記錄查詢模塊中查詢該設備狀態變為借出狀態。

2.4.4 設備狀態記錄查詢模塊

設備狀態記錄查詢模塊提供本實驗室所有設備的使用狀態查詢的功能。

2.4.5 服務器端

服務器端分為客戶端請求處理模塊和逾期未還提醒模塊。客戶端請求處理模塊主要處理客戶端提交的登記查詢等請求，并返回處理結果。逾期未還提醒模塊針對借出設備超過借出時間段還沒有歸還的情況，同時提醒實驗室管理員和借出人及時處理。

3.小結

在本文中通過將RFID技術與互聯網技術結合，將所有儀器設備信息錄入成電子形式，從而解決了以往儀器設備管理困難的問題。將儀器設備與實驗室的相關信息發布到共享平臺中，一方面展示出該實驗室的技術實力同時使各實驗室信息溝通無障礙，有效的消除了“信息壁壘”。