物聯(lián)網技術在高校設備管理中應用

曲德強， 繆渝斌， 張 歡

(上海理工大學 資產后勤處， 上海 200093)

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物聯(lián)網技術在高校設備管理中應用

曲德強， 繆渝斌， 張 歡

(上海理工大學 資產后勤處， 上海 200093)

儀器設備特別是大型精密貴重儀器、設備是實驗室發(fā)展建設的核心，對其管理的好壞直接關系到高校教學、科研效果的成敗。在高校教學、科研經費有限的情況下，做好儀器設備管理工作，對優(yōu)化高校資源配置，保障資產安全，提高使用效益具有重要意義。目前，高校儀器設備管理工作存在著重復購置、利用率低、優(yōu)質大型儀器設備共享不足等問題。為此，將物聯(lián)網技術應用到高校設備管理中。通過物聯(lián)網技術對設備的運行數(shù)據進行采集，將采集到的數(shù)據進行量化，然后對其分析處理，判斷出設備的使用情況，從而更加科學、合理的配置實驗室設備，減少重復購置、利用率低等問題，使有限的教學、科研經費發(fā)揮出最大的效益。

物聯(lián)網; 設備管理; 利用率; 重復購置; 實驗室

0 引 言

隨著高校教學、科研快速發(fā)展，實驗室作為高校教學、科研的支撐點，必將在發(fā)展中發(fā)揮更加積極而又重要的作用。儀器、設備特別是大型精密貴重儀器、設備是實驗室發(fā)展建設的核心，對其管理的好壞直接關系到教學、科研效果的成敗。在高校教學、科研經費有限的情況下，如何管理、使用好儀器、設備，使其在教學、科研過程中發(fā)揮積極、高效的作用，是高校資產設備管理需要研究的重要課題。目前，大多數(shù)高校對資產設備管理主要停留在賬物相符的管理模式上，資產管理信息系統(tǒng)主要功能是資產信息查詢與數(shù)據統(tǒng)計，這對及時掌握學校資產設備情況、防止國有資產流失、提高資產管理效率等方面起到了重要的作用。但是，現(xiàn)有的管理手段在高校資產設備科學配置、資產設備的實時監(jiān)控、精密貴重儀器設備運行數(shù)據采集、優(yōu)質大型儀器智能共享平臺建設等方面很難滿足資產設備管理智能化要求。因此，在互聯(lián)網+物聯(lián)網的信息技術成為當今社會發(fā)展的重要驅動力，國家將物聯(lián)網等新興信息技術提高到戰(zhàn)略層面時[1]，研究如何將物聯(lián)網，大數(shù)據處理等技術運用到資產設備管理中，解決現(xiàn)有管理模式中存在的問題，實現(xiàn)高校資產設備管理信息化、智能化、科學化具有重要的現(xiàn)實意義。

1 高校儀器設備管理的現(xiàn)狀

目前，我國大多數(shù)高校對設備管理采用的二級管理模式[2]，即儀器設備的產權歸學校，分散到各院、系分頭管理，按專業(yè)建立實驗室，儀器設備的使用權歸各實驗室。這種管理模式符合校、院二級管理體制的要求，將部分儀器設備劃歸院系管理，其優(yōu)點是學院在使用儀器設備時簡化了申請手續(xù)，減少了麻煩，方便了基層，并且專業(yè)性強，歸口清晰，有利于增強各使用單位對儀器設備管理維護的責任心。但是，在互聯(lián)網+物聯(lián)網的信息時代，這種管理模式在設備科學化配置、實時動態(tài)監(jiān)控、優(yōu)質大型儀器智能化共享等方面做得還不夠，很多大型儀器設備的信息處于封閉、分割的狀態(tài)。具體表現(xiàn)在：① 實驗室建設缺少統(tǒng)一規(guī)劃，大型儀器設備購買處于無序狀態(tài)。各學院在實驗室建設方面，都想建成小而全、大而全，對需要的儀器設備，不管使用頻率，總想應有盡有，盡力購買齊備。不會考慮全校已有設備的整體情況和各實驗室的協(xié)作問題，導致儀器設備重復購置。部分儀器設備買來以后長期擱置，利用率很低。② 儀器設備服務管理水平滯后。學校職能部門對儀器設備的運行使用狀態(tài)缺乏實時的動態(tài)了解，學院的老師對本學院的實驗室有哪些優(yōu)質設備不清楚，對學校關聯(lián)學科或相近大學科范圍內的實驗室有哪些優(yōu)質設備更不清楚。這在一定程度上增加了教師開展教學、科研工作的成本。③ 優(yōu)質大型儀器設備共享不足。優(yōu)質儀器設備共享體系是我國高等教育三大公共服務體系之一，其建設工作受到國家和高校的重視。但現(xiàn)階段由于缺少針對大型儀器使用效率的量化考核手段，加上儀器設備的故障維修、預警不及時，導致運行維護需要靠教師科研經費來支撐，造成教師的共享積極性不高，共享率低等問題?？傊F(xiàn)有的資產設備管理信息手段，很難適應未來對實驗室資產設備管理的信息化、智能化的要求，不利于學校的快速發(fā)展。

2 基于物聯(lián)網的智能化設備管理模式

2.1 物聯(lián)網簡介

物聯(lián)網包括感知層、網絡層、應用層三部分[3-7]。感知層主要利用RFID射頻技術、WSN無線傳感網絡技術等，通過在物體內嵌入電子標簽及各種傳感器，采集物品的運行使用參數(shù)，并將這些數(shù)據通過網絡層進行傳輸。當應用層接收到數(shù)據后，通過云計算、大數(shù)據處理等技術將海量的無序數(shù)據進行分析處理，然后映射為形象的視覺符號，從而發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，為決策者科學、準確的判斷與管理提供精確的數(shù)據支撐[7-8]。物聯(lián)網將看似沒有任何關聯(lián)的物品通過傳感設備與互聯(lián)網將其連接起來，實現(xiàn)物品的自動識別、定位、跟蹤、控制和信息互換、共享[9]，將過去無序的數(shù)據轉變?yōu)橛袃r值的決策依據。

2.2 基于物聯(lián)網的智慧設備管理平臺構建

在構建智慧設備管理平臺時，根據物聯(lián)網的結構與設備管理實際情況，新信息平臺以大數(shù)據為核心，以智慧感知網為神經末梢，以移動互聯(lián)網絡為神經網絡，以智慧應用為依托，以自適應、個性化的用戶交互為目標。新平臺分為設備智慧感知層、網絡通信層、大數(shù)據處理層、智能應用交互層，其結構圖見圖1。

系統(tǒng)運行維護系統(tǒng)智能應用交互層使用人員設備管理人員 教師學生 社會人員交互平臺電話 手機 各類終端應用層儀器共享 資產設備監(jiān)控 資產報廢采購清單推薦 危險化學品管理等大數(shù)據處理層應用支持層數(shù)據挖掘引擎數(shù)據分析處理數(shù)據采集管理層傳感器數(shù)據采集大數(shù)據管理中心計算與存儲層StorageIaasHPC網絡通信層WIFI3G/4GIPV4/IPV6設備智慧感知層感知層RFIDZigbeeWSN設備層信息安全保障系統(tǒng)

圖1 基于物聯(lián)網的智慧設備管理平臺

(1) 設備智慧感知層。通過在設備上安裝RFID電子標簽及各種傳感器，對設備實時進行各種數(shù)據采集，全面掌握設備的運行狀態(tài)各種參數(shù)，為設備的智能化管理提供海量數(shù)據。

(2) 網絡通信層。利用校內寬帶網絡，采用無線與有線相結合的網絡技術，對采集的數(shù)據及時傳輸，實現(xiàn)隨時接入、高速全面互聯(lián)、隨需隨意應用。

(3) 大數(shù)據處理層[10-11]。大數(shù)據處理層是實現(xiàn)物聯(lián)網技術在設備管理中應用的核心，數(shù)據處理層包括數(shù)據的計算與存儲平臺、信息收集與數(shù)據的管理平臺、數(shù)據處理應用平臺。

(4) 智能應用交互層[12]。智能應用交互平臺包括應用平臺和交互平臺，該平臺直接面對用戶，是基于物聯(lián)網的智慧設備管理平臺發(fā)揮作用的關鍵，也是建設的重點。應用層包括儀器共享、資產設備實時監(jiān)控、資產清查、采購清單推薦、危險化學品管理等各種應用程序[13]。交互層將根據設備管理的特點、師生使用的方便性等方面進行設計，為設備管理人員、師生提供方便、快捷的優(yōu)質服務，該平臺支持各類終端，為不同用戶提供與其所處終端、所處環(huán)境相適應的多屏交互模式，提升設備管理及服務師生的水平。

3 智慧設備管理平臺的應用

3.1 對實驗室設備進行統(tǒng)一規(guī)劃

高校實驗室建設是根據學校的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃分階段進行建設的，學校各階段的發(fā)展規(guī)劃不同，因此對實驗室建設的配置要求也不相同。在基于物聯(lián)網的智慧設備管理平臺建成以后，實驗室設備招標采購部門，即可根據實驗室不同階段的建設需求，通過對現(xiàn)有的儀器設備數(shù)據庫的數(shù)據進行挖掘，配合不同實驗室的設備配置要求與實驗室實際配置進行對比找出之間的差異，從而確定現(xiàn)階段實驗室建設需要補充的設備清單，使有限的的科研經費發(fā)揮出其最大價值，也使實驗室設備配置更加科學、合理[14-15]。

3.2 實現(xiàn)設備的實時監(jiān)控

在基于物聯(lián)網的智慧設備管理平臺建成以后，儀器設備登記入庫時，在儀器設備嵌入RFID電子標簽，RFID標簽上的內容由設備管理員設定，包括設備名稱、購入日期、使用部門、保管人員等。在設備存放的實驗室安裝RFID讀寫器，通過讀寫器及所在實驗室的位置進行關聯(lián)，從而實現(xiàn)對儀器設備的精確定位。通過傳輸網絡將監(jiān)控信息實時傳送到總控平臺，當設備發(fā)生移動，偏離其指定范圍內時，設備報警啟動。該功能可以防止大型精貴儀器設備私自挪用或意外情況發(fā)生，從而實現(xiàn)對儀器設備的全方位、實時有效定位監(jiān)控。當進行資產設備清查時，清查人員通過監(jiān)控平臺可一目了然的觀察到設備的位置及狀態(tài)，然后經過實地抽查，可方便、快速的發(fā)現(xiàn)資產設備管理中出現(xiàn)的問題。從而大大的減少資產設備清查的人力、物力、財力投入，提高清查效率、頻率，有效防止國有資產流失。

3.3 實現(xiàn)大型精貴儀器共享

通過對大型儀器設備上安裝各種傳感器采集到的數(shù)據進行有側重點的分析處理，分析每一臺大型儀器設備的使用頻率、使用時長、使用時間段、維修次數(shù)、維修費用，折舊率等情況，針對每一臺大型設備的特點制定不同的共享方案，如共享時間段、共享費用等。使每一臺大型儀器設備的共享方案更加科學、合理。從而提高大型儀器設備管理人員對儀器設備共享的積極性，使儀器共享可以持續(xù)、健康的發(fā)展。

4 結 語

在互聯(lián)網+的信息化時代，數(shù)據不單單是一長串的數(shù)字，而是對決策與管理具有重要價值的寶貴財富。高校儀器設備管理應借助物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據處理等新興信息技術實現(xiàn)設備管理向信息化、智能化的方向發(fā)展。但通過物聯(lián)網技術使高校設備的科學化、智能化管理并不是一撮而就的，需要對全校設備進行統(tǒng)一規(guī)劃、改造，并對網絡基礎設施進行建設與完善。本文只是根據物聯(lián)網的技術特點，在理論層面下對將物聯(lián)網技術應用高校設備管理中進行了研究，對于將物聯(lián)網技術具體運用到高校設備管理實踐中仍是以后研究的重點。

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Application of the Internet of Things in Universities Instruments Management

QUDe-qiang,MiAOYu-bin,ZHANGHuan

(Assets Logistics Department, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Management of instruments, especially the large expensive precision instruments, is the core of development and construction for a laboratory. The management of the instruments is directly related to the success or failure of the teaching and scientific research. Under the conditions of limited university teaching and scientific research funds, the management of instruments is very important to optimize the allocation of resources in colleges, to ensure the safety of assets, and to improve the use efficiency. At present, there are some problems in the management of university instruments and equipment, such as repeated purchase, low utilization rate, lack of high-quality and large-scale equipments sharing. Based on these problems, this paper puts forward the Internet of Things technology, and to apply the technology in the instrument management. By collecting, analyzing and processing the operation data of the instruments, we can transform it into a valuable decision-making basis, so as to promote the intelligent and scientific management of laboratory instruments.

the Internet of Things; instrument management; utilization rate; repeat purchase; laboratory

2015-12-15

上海理工大學黨建思政德育高教專項(15-HJ-DSDG-ZD-014)

曲德強(1977-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，講師，后勤管理處處長，研究領域：國有資產管理，實驗室信息化建設。

Tel.：13651945171；E-mail：qudeqiang@usst.edu.cn

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1006-7167(2016)09-0300-03