二維條碼在高校實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

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（福州大學(xué)陽光學(xué)院，福建 福州 350015）

二維條碼在高校實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

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（福州大學(xué)陽光學(xué)院，福建 福州 350015）

本文以福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系實(shí)驗(yàn)室為模型，針對其管理現(xiàn)狀和存在的問題，提出了運(yùn)用二維條碼技術(shù)的新思路.本文以先進(jìn)的管理理念為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)符合高校實(shí)驗(yàn)室管理要求的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室使用的全過程管理,減輕實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān),提高工作效率和對外服務(wù)水平.

實(shí)驗(yàn)室，二維條碼，管理，信息系統(tǒng)

1 條碼技術(shù)

1.1 條碼技術(shù)簡介

自動(dòng)識別技術(shù)有條碼、磁卡、IC卡、射頻標(biāo)簽RFID等.其中條碼技術(shù)誕生至今已有60余年，但實(shí)際應(yīng)用和迅速發(fā)展還是近20年的事.條碼技術(shù)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中發(fā)展出來的一種自動(dòng)識別技術(shù).由于條碼技術(shù)的制作成本低廉，是目前應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)識別技術(shù)之一.

1.2 一維條碼和二維條碼的比較

條碼主要分為一維條碼和二維條碼.一維條碼成本低，但容量有限，只能存儲(chǔ)少量的數(shù)字信息，這就意味著一維條碼必須依賴于數(shù)據(jù)庫用于存放一維條碼對應(yīng)物品的詳細(xì)信息.如果沒有數(shù)據(jù)庫的支持，一維條碼就失去了它的意義.二維條碼作為一種新的條碼技術(shù)，能夠把一維條碼原先需要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的信息都包含在條碼中，直接通過閱讀條碼得到相應(yīng)的信息，它不但克服了一維條碼的存儲(chǔ)容量小、可靠性低、保密防偽性差等不足，而且具有一維條碼成本低、易制作、簡單易用等特點(diǎn)，還具有信息容量大、編碼范圍廣、容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能、譯碼可靠性高、保密防偽性好等特點(diǎn)，有著十分廣闊的應(yīng)用前景.

在國外，二維條碼已在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.目前我國使用的大部分條碼都還是一維條碼，二維條碼的應(yīng)用起步較晚，但發(fā)展速度很快，具有很大的發(fā)展空間和利用價(jià)值.基于二維條碼的存儲(chǔ)容量比一維條碼的存儲(chǔ)容量高且條碼技術(shù)又相對其它自動(dòng)識別技術(shù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，二維條碼取代或者部分取代一維條碼將成為一種可能.

2 二維條碼技術(shù)在國內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用的必要性

2.1 國內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀

近10年來，國內(nèi)高校發(fā)展和改革的步伐日趨加快，辦學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入逐年增加，以福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系的實(shí)驗(yàn)室管理為例，暴露出許多管理上的問題，主要如下：

2.1.1 在設(shè)備管理方面：設(shè)備種類多，數(shù)量大，存放地點(diǎn)分散，每年都有設(shè)備的借還、設(shè)備的維修、采購等問題，這些記錄都采用手工統(tǒng)計(jì)的方式，管理者難以及時(shí)準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀況，經(jīng)常出現(xiàn)帳物不一.

2.1.2 在學(xué)生的考勤方面：在實(shí)驗(yàn)室上課的學(xué)生都要簽到，考勤顯得秩序混亂，信息難以統(tǒng)計(jì)，難以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生考勤信息的有效查詢和管理[1].

2.1.3 在實(shí)驗(yàn)室開放方面：一方面，實(shí)驗(yàn)室要面向教師和學(xué)生不定時(shí)開放，實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作量增加，以及實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備安全需要實(shí)驗(yàn)室管理人員的在場監(jiān)督；另方面陽光學(xué)院位處郊區(qū)，上班路途遠(yuǎn)，考慮到實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作負(fù)荷，長期在非工作時(shí)間開放實(shí)驗(yàn)室有一定的困難[2].

2.2 二維條碼技術(shù)在國內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用的可行性

高校實(shí)驗(yàn)室作為實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)、科研活動(dòng)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的重要場所，實(shí)驗(yàn)室的管理顯得極為為重要.隨著高等教育體制改革的進(jìn)行和高校辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入不斷增加，實(shí)驗(yàn)室的管理工作也變得更加復(fù)雜和繁重.為了提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平和提高實(shí)驗(yàn)室管理效率，及時(shí)建立管理系統(tǒng)就成為了高校發(fā)展的必然選擇[3].

但是，即使有實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的支持，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的盤點(diǎn)，標(biāo)簽的制作等工作量并沒有得到改善，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的管理仍然是手工和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的狀態(tài)；學(xué)生考勤仍然需要手工去統(tǒng)計(jì)；實(shí)驗(yàn)室的開放并不能使實(shí)驗(yàn)室管理人員從繁重的工作中解放出來.因此，需要引入條碼技術(shù)來解決管理上所暴露出來的問題[4].

3 二維條碼在高校實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1 硬件組成

系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、條碼打印機(jī)、條碼識讀器等硬件設(shè)備組成.

（1）計(jì)算機(jī).實(shí)驗(yàn)室管理人員每人配備一臺計(jì)算機(jī)，用于數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)查詢和系統(tǒng)管理等.

（2）條碼打印機(jī).用于打印系統(tǒng)生成的條碼.

（3）條碼識讀器.在不同的場合要選擇不同的條碼識讀器.在實(shí)驗(yàn)室管理人員辦公室可選擇CCD掃描器；學(xué)生考勤可選擇卡槽式二維條碼掃描儀；對現(xiàn)場設(shè)備盤點(diǎn)和入庫處理可選擇便攜式數(shù)據(jù)采集器.

3.1.2 功能模塊

系統(tǒng)的功能模塊包括二維條碼生成系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理、考勤管理、實(shí)驗(yàn)室開放管理和系統(tǒng)管理，如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)的功能模塊

（1）二維條碼生成系統(tǒng)包括學(xué)生信息的編碼、設(shè)備信息的編碼以及條碼的打印.應(yīng)用二維條碼可以將學(xué)生和設(shè)備的基本信息以及圖片等信息加入到編碼信息中，管理人員在查詢中可以很直觀的看到學(xué)生和設(shè)備的完整信息，并與現(xiàn)場進(jìn)行比對.

（2）實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理包括設(shè)備基本信息管理、設(shè)備出借管理、設(shè)備維修管理、設(shè)備報(bào)廢管理、設(shè)備使用情況管理、設(shè)備入庫、設(shè)備盤點(diǎn)以及設(shè)備信息的查詢和統(tǒng)計(jì).把實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的信息制成二維條碼，打印出來貼在設(shè)備上，使用便攜式數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的現(xiàn)場盤點(diǎn)，可以將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)更新，也可下載數(shù)據(jù)到便攜式數(shù)據(jù)采集器，以便現(xiàn)場查詢.加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室管理部門對設(shè)備和材料的計(jì)劃、采購、使用和維修的宏觀控制,同時(shí)節(jié)約了成本.

（3）考勤管理包括學(xué)生基本信息管理、考勤以及學(xué)生信息的查詢和統(tǒng)計(jì).應(yīng)用了二維條碼作為身份識別，配合卡槽式二維條碼掃描儀，解決了手工簽到的麻煩，并提高了效率.

（4）實(shí)驗(yàn)室開放管理包括基本信息查詢、在線預(yù)約和交互管理.引入門禁系統(tǒng)，應(yīng)用了二維條碼作為身份識別，配合監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對自由開放實(shí)驗(yàn)室的無人管理，為學(xué)生提供了方便，又節(jié)省了人力.

（5）系統(tǒng)管理包括數(shù)據(jù)備份、權(quán)限管理和信息維護(hù).

3.2 PDF417條碼的生成

系統(tǒng)依據(jù)行排式結(jié)構(gòu)的PDF417條碼編碼方案及Reed-Solomon糾錯(cuò)算法，實(shí)現(xiàn)了作為學(xué)生以及識別的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng).二維條碼PDF417是由Symbol公司于1990年推出的，是一種行排列式二維條碼[5].PDF417條碼的生成有以下幾個(gè)步驟（如圖2所示）：

（1）應(yīng)用模式結(jié)構(gòu)對要進(jìn)行編碼的數(shù)字、文字、圖片等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，求取數(shù)據(jù)碼字；

（2）用戶可設(shè)定錯(cuò)誤糾錯(cuò)等級，并根據(jù)Reed-Solomon糾錯(cuò)算法求取錯(cuò)誤糾正碼字；

（3）根據(jù)用戶設(shè)定的行數(shù)和列數(shù)用數(shù)據(jù)碼字和錯(cuò)誤糾正碼字填充數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)中的第一個(gè)碼字是符號長度值，并在每一行加入左行指示符和右行指示符；

（4）根據(jù)每個(gè)行所用的簇號，查找符號字符—碼字集索引表，找出每個(gè)碼字對應(yīng)的符號字符的自左向右的條、空單元的模塊數(shù)的序列，并加上每行的起始符和終止符的條、空組合序列；

（5）最后根據(jù)得到的條、空組合序列繪制PDF417條碼圖形.

圖2 PDF417條碼的生成步驟

3.3 二維條碼在高校實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)中體現(xiàn)為：在學(xué)生證件中增加二維條碼作為出入實(shí)驗(yàn)室的身份識別實(shí)現(xiàn)考勤自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)對自由開放實(shí)驗(yàn)室的無人管理，節(jié)省人力的同時(shí)提高工作效率；對于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，把實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的信息制成二維條碼，打印出來貼在設(shè)備上，使用便攜式數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的現(xiàn)場盤點(diǎn)，可以將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)更新，也可下載數(shù)據(jù)到便攜式數(shù)據(jù)采集器，以便現(xiàn)場查詢.或者通過系統(tǒng)進(jìn)行更全面的統(tǒng)計(jì)和管理.

4 小結(jié)

本文運(yùn)用二維條碼技術(shù)新思路，以先進(jìn)的管理理念為指導(dǎo)，以福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系實(shí)驗(yàn)室為模型，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室使用的全過程管理,減輕實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān),提高工作效率和對外服務(wù)水平；加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理部門對設(shè)備和材料的計(jì)劃、采購、使用和維修的宏觀控制,以節(jié)約成本；便于實(shí)驗(yàn)室管理部門對實(shí)驗(yàn)室使用情況和學(xué)生到課情況的查詢和監(jiān)督；為學(xué)生和教師提供了科研和自主學(xué)習(xí)的場所，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率.另外，二維條碼作為人的身份識別時(shí)還要考慮防偽問題，二維條碼的防偽技術(shù)也是今后研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容.

〔1〕劉曄,明仲，等.教學(xué)實(shí)驗(yàn)室多課程考勤系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].信息與電腦(理論版)，2011（2）.

〔2〕吳文華,楊慶，等.智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)下的實(shí)驗(yàn)室開放管理[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（2）.

〔3〕韓方珍,俞守華，等.高校院系 LIMS發(fā)展綜述[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)(專業(yè)版)，2009（2）.

〔4〕劉典,楊慶.高校實(shí)驗(yàn)室條碼管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國電力教育，2009（14）.

〔5〕中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)四一七條碼[S].417 Bar code GB/T 17172-1997.

TP391.44

A

1673-260X（2012）02-0059-02