基于物聯網的高校實驗室管理平臺設計與實現

摘 要：高校實驗室是學校教學和科研的重要組成部分，因而對實驗室進行考勤、人員定位和安全防范等管理非常重要。文中提出了一種基于物聯網技術，利用RFID技術實現實驗室人員管理，同時給出了利用無線傳感器網絡技術來對實驗室內有毒有害氣體、煙霧濃度等進行監測和預警的實現方法。

關鍵詞：物聯網；高校實驗室；RFID；環境監測

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）01-0073-02

0 引 言

當前，我國高校的實驗室管理普遍存在信息化程度低、對實驗室出入人員的考勤不夠準確和效率太低，對實驗室內部人員缺乏有效的定位以及對實驗室內環境缺少有效監測和預警等問題，為了解決這些問題，筆者設計了一個基于物聯網的高校實驗室管理平臺。

該平臺能實現物聯網技術在實驗室管理中的應用，通過RFID技術實現對實驗室內人員的考勤和定位管理，人員一旦進入危險區域，立刻啟動預警功能。通過無線傳感器網絡技術實現對實驗室內的環境參數，包括有毒有害氣體、煙霧濃度等進行實時監測，一旦有毒有害氣體外泄或者電源線等其他設備著火，煙感傳感器會立刻監測到數據并啟動報警裝置。

1 基于物聯網的高校實驗室管理平臺設計

1.1 考勤模塊設計

在實驗室入口處設置一個考勤節點，即安裝一個固定的RFID射頻閱讀器，這樣進入實驗室的人員佩戴一個電子標簽（或者集成到校園一卡通）進入實驗室區域時，閱讀器便會自動識讀該人員的基本信息，同時獲取的信息也將通過物聯網自動傳輸到中央處理系統的相應模塊進行登記存儲。將考勤節點的刷卡記錄提取到實驗室考勤管理系統的后臺數據庫中，經過考勤數據分析后，即可查詢我們需要的相應時間段內的學生個人考勤報表或班級考勤報表。

圖1所示是本系統中的實驗室人員考勤模塊結構流程圖。整個模塊由數據采集、數據傳輸和考勤管理等三部分組成。

另外，本系統也分為系統硬件部分和軟件部分。系統硬件部分作為整個系統的信息采集部分，主要由射頻卡、讀寫器和控制器三部分組成；而軟件部分的主要功能包括信息采集、基礎信息維護以及信息管理。其具體功能模塊劃分如圖2所示。

2.2 定位模塊設計

實驗室內人員定位功能將采用監控中心、有線傳輸和無線信息檢測采集3層網絡來實現。系統整體結構如圖3所示。

由圖3可見，本系統網絡共分為3級。第1級網絡是監控中心，由監控主機和報警裝置組成。可通過友好的人機界面實現人員的監測及管理；第2級網絡是有線數據傳輸平臺，主要通過CAN總線實現各個監控點和監控室的數據傳輸；第3級網絡的無線信息采集系統在實驗室內重要據點安裝RFID閱讀器。閱讀器天線接收到電子標簽發來的射頻信號，經過處理后，提取出個人信息，發送到監控中心。

3 實驗室環境參數的實時監測和預警

以數據集中存儲、管理和設備、環境監測為基礎，配備相應硬件，使用集成開發管理軟件，實現智能環境監控。監視參數主要包括有毒有害氣體濃度和煙霧濃度。

有毒有害氣體和煙感傳感器監測數值經過模擬量通信模塊轉換，集中由電腦主機管理，通過配套的管理軟件顯示和報告有關數據。

當各傳感器測量結果超出范圍時，向手機或監控軟件發出報警信號，要求管理員處理。整個實驗室環境監測拓撲圖如圖4所示。

4 結 語

本文通過一個基于物聯網的實驗室管理平臺來實現高校實驗室內的人員考勤、定位管理，同時實現實驗室環境的實時監測和預警，該系統可以較好地解決高校在實驗室管理中存在的信息化程度低、安全隱患不能及時預警等問題，對于高校的實驗室管理具有一定的借鑒意義。

參 考 文 獻

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