基于云計(jì)算和RFID的科技創(chuàng)新儀器管理平臺(tái)構(gòu)建

馬 欽， 趙新光， 陳 昕， 范夢(mèng)揚(yáng)

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院, 北京 100083； 2. 中國(guó)電信股份有限公司 北京分公司, 北京 100010)

基于云計(jì)算和RFID的科技創(chuàng)新儀器管理平臺(tái)構(gòu)建

馬 欽1， 趙新光2， 陳 昕1， 范夢(mèng)揚(yáng)1

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院, 北京 100083； 2. 中國(guó)電信股份有限公司 北京分公司, 北京 100010)

目前高?？萍紕?chuàng)新活動(dòng)中科技創(chuàng)新儀器設(shè)備管理(特別是自有固定資產(chǎn))存在效率低、成本高、精準(zhǔn)度低、分析手段薄弱等問題。針對(duì)上述問題，采用云計(jì)算和射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)提出了高校科技創(chuàng)新儀器設(shè)備共享管理平臺(tái)的構(gòu)建方案；基于“軟件即服務(wù)”模式(SaaS)，文中對(duì)平臺(tái)的系統(tǒng)組成、軟件架構(gòu)、客戶端功能、管理業(yè)務(wù)流程等分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)出入庫(kù)、調(diào)撥、盤點(diǎn)、借出歸還、維修報(bào)廢等儀器設(shè)備日常使用環(huán)節(jié)的管理與統(tǒng)計(jì)，具有技術(shù)先進(jìn)、功能實(shí)用、部署快捷、成本低等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)應(yīng)用于高等院校大學(xué)生創(chuàng)新基地的自有固定資產(chǎn)管理中，將大幅度提高管理的效率和精準(zhǔn)度，提升資產(chǎn)壽命和使用率。

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)； 云計(jì)算； SaaS模式； 科技創(chuàng)新儀器管理

0 引 言

目前，各高校大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)是大學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)開展各類科技創(chuàng)新活動(dòng)能夠培養(yǎng)大學(xué)生的科技意識(shí)、科研精神，有效提高大學(xué)生創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力[1]。而科技創(chuàng)新儀器設(shè)備是開展大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的必要基礎(chǔ)設(shè)施，目前防止科技創(chuàng)新設(shè)備(特別是固定資產(chǎn))閑置流失、充分發(fā)揮固定資產(chǎn)效益，是各高?？萍紕?chuàng)新實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)管理中面臨的主要問題，亟待解決。這些科技創(chuàng)新設(shè)備包括移動(dòng)、固定通信網(wǎng)絡(luò)，電信設(shè)備，電氣設(shè)備，三維成像設(shè)備等，具有種類多、結(jié)構(gòu)分類復(fù)雜、分布式部署(如通信設(shè)備)等特點(diǎn)；傳統(tǒng)高校科技創(chuàng)新設(shè)備資產(chǎn)管理一般采用紙張文件來(lái)記錄和追蹤管理，少數(shù)實(shí)驗(yàn)室采用了條形碼技術(shù)；但隨著國(guó)家對(duì)高校科技創(chuàng)新活動(dòng)的不斷重視，創(chuàng)新活動(dòng)中新型設(shè)備不斷更新?lián)Q代，普遍存在管理效率低、人力資源浪費(fèi)、數(shù)據(jù)人為誤差等問題，給設(shè)備管理工作帶來(lái)難度[2-4]。針對(duì)上述科技創(chuàng)新設(shè)備管理中存在的問題，總結(jié)需求如下：① 快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便地統(tǒng)計(jì)和查詢?cè)O(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)，滿足資產(chǎn)不斷增加、資產(chǎn)更動(dòng)頻繁管理需求。② 降低由于資產(chǎn)信息登記介質(zhì)易損、登記操作誤差導(dǎo)致的賬實(shí)不符等信息管理差錯(cuò)。③ 降低資產(chǎn)盤點(diǎn)難度，解決數(shù)據(jù)與盤點(diǎn)及更動(dòng)操作不能及時(shí)同步的問題，減少人力資源投入，提高工作效率。④ 提供有效的設(shè)備信息統(tǒng)計(jì)分析手段，以便使有限的資產(chǎn)得到更高效的利用。⑤ 結(jié)合新技術(shù)降低資產(chǎn)管理軟硬件成本投入。

1 RFID和云計(jì)算技術(shù)

無(wú)線射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)非接觸式自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)；RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫、批量讀取、移動(dòng)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊技術(shù)相結(jié)合，可大幅度提高業(yè)務(wù)管理與運(yùn)作效率，提高生產(chǎn)效率、降低成本[5]。

以云計(jì)算為代表的分布式網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)正是為解決互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所帶來(lái)的巨量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理需求而產(chǎn)生[6]。云計(jì)算以虛擬化的硬件體系為基礎(chǔ)，以高效服務(wù)管理為核心，提供自動(dòng)化，具有高度可伸縮性、虛擬化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬、軟件資源服務(wù)[7]。云計(jì)算優(yōu)化了IT結(jié)構(gòu)，提升了運(yùn)維效率、縮短業(yè)務(wù)上線周期；降低系統(tǒng)成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排[8]。作為云計(jì)算三大業(yè)務(wù)模式之一的SaaS模式[9]，通過(guò)Internet提供軟件服務(wù)，用戶不用再購(gòu)買軟件，消除了企業(yè)購(gòu)買、構(gòu)建和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序的需要，成為采用先進(jìn)技術(shù)的最好途徑[10]。SaaS模式與傳統(tǒng)的銷售軟件永久許可證的方式有很大不同，它是未來(lái)管理軟件的發(fā)展趨勢(shì)，具有投資少、按需服務(wù)、使用靈活、范圍廣等優(yōu)勢(shì)[11-12]。

通過(guò)將RFID技術(shù)和云計(jì)算模式有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的構(gòu)建，可為高校繁多的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供安全、高效、綠色、節(jié)省成本的設(shè)備管理服務(wù)[13-16]。

2 基于云計(jì)算和RFID技術(shù)的科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享管理平臺(tái)構(gòu)建

2.1 科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理平臺(tái)構(gòu)成

基于云計(jì)算和RFID技術(shù)的設(shè)備管理平臺(tái)設(shè)計(jì)如圖1所示，主要包括門禁讀取器、手持讀取器、業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等幾部分[17]。

圖1 科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理平臺(tái)構(gòu)成

(1) 門禁讀取器。在高校各創(chuàng)新基地主要的數(shù)據(jù)中心、機(jī)房、庫(kù)房出入口，安裝門禁RFID標(biāo)簽讀取器。此裝置將對(duì)出入的RFID標(biāo)簽進(jìn)行記錄并進(jìn)行審核驗(yàn)證。門禁讀取器可通過(guò)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)與管理系統(tǒng)服務(wù)器通信，完成設(shè)備信息的查詢與同步。

(2) 手持讀取器。對(duì)于管理較為分散的儀器設(shè)備，可采用手持RFID標(biāo)簽讀取設(shè)備，對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的固定設(shè)備RFID標(biāo)簽進(jìn)行批量讀取和維護(hù)。手持讀取器內(nèi)置3G模塊，可通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)與管理系統(tǒng)服務(wù)器通信，完成儀器設(shè)備信息的查詢與同步。

(3) 業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。采用J2EE架構(gòu)設(shè)計(jì)，提供實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備管理業(yè)務(wù)功能，包括系統(tǒng)管理、標(biāo)簽管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)維護(hù)、統(tǒng)計(jì)分析、告警管理等功能模塊。業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)支持多用戶模型，可同時(shí)為學(xué)校多個(gè)學(xué)院提供服務(wù)。

2.2 科技創(chuàng)新設(shè)備共享管理平臺(tái)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)備管理平臺(tái)采用三層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享管理平臺(tái)軟件架構(gòu)圖

科技創(chuàng)新設(shè)備共享管理平臺(tái)的3層結(jié)構(gòu)分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

(1) 感知層。使用RFID標(biāo)簽對(duì)每個(gè)需要管理固定設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，通過(guò)門禁讀取器和手持讀取器從標(biāo)簽中獲取設(shè)備相關(guān)屬性信息。

(2) 網(wǎng)絡(luò)層。由WIFI、有線局域網(wǎng)、3G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成，負(fù)責(zé)門禁讀取器或手持讀取器與設(shè)備資產(chǎn)管理云平臺(tái)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

(3) 應(yīng)用層。由共享存儲(chǔ)、共享數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)功能及用戶API組成，提供資產(chǎn)管理、標(biāo)簽管理、盤檢管理、告警管理、統(tǒng)計(jì)分析等多項(xiàng)業(yè)務(wù)功能，該層次基于多用戶模型設(shè)計(jì)，可為學(xué)校多個(gè)學(xué)院和辦公部門同時(shí)提供設(shè)備資產(chǎn)的管理服務(wù)。

2.2.1 PC客戶端軟件功能設(shè)計(jì)

科技創(chuàng)新儀器管理平臺(tái)的PC客戶端軟件基于B/S架構(gòu)設(shè)計(jì),提供新設(shè)備資產(chǎn)登記、現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)信息的日常維護(hù)、告警監(jiān)控、盤檢任務(wù)管理等功能，具體功能如表1所示。

表1 PC客戶端軟件功能表

2.2.2 手持終端軟件功能設(shè)計(jì)

手持讀取器小巧靈活，便于攜帶，適合于實(shí)驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的盤點(diǎn)、登記等活動(dòng)場(chǎng)景下使用，其軟件功能一般包括設(shè)備查詢、盤點(diǎn)管理、設(shè)備定位等，如表2所示。

表2 手持終端軟件功能表

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備管理業(yè)務(wù)流程

科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備從合同簽署，設(shè)備到貨后開始進(jìn)入設(shè)備管理流程，主要包括設(shè)備入庫(kù)、設(shè)備出庫(kù)、設(shè)備調(diào)撥、設(shè)備日常使用管理、設(shè)備維修、設(shè)備報(bào)廢處置、設(shè)備盤點(diǎn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)備管理主要業(yè)務(wù)流程描述如圖3所示。

(1) 設(shè)備入庫(kù)流程。設(shè)備到貨后，管理員在實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理系統(tǒng)中登記并打印標(biāo)簽，標(biāo)簽中一般包含設(shè)備ID、分類、名稱、型號(hào)、品牌、設(shè)備序列號(hào)、設(shè)備使用/領(lǐng)用日期、設(shè)備維修記錄、資產(chǎn)保管部門、資產(chǎn)保管人等信息，粘貼標(biāo)簽后的設(shè)備進(jìn)入庫(kù)房，門禁讀取器將讀取設(shè)備RFID信息，并發(fā)送登記信息到設(shè)備管理系統(tǒng)。

(2) 設(shè)備調(diào)撥出庫(kù)。設(shè)備使用前首先調(diào)撥到相應(yīng)的使用創(chuàng)新科技小組，管理員登錄資產(chǎn)管理系統(tǒng)下發(fā)設(shè)備調(diào)撥出庫(kù)指令，并登記設(shè)備將要調(diào)入的機(jī)房信息；設(shè)備領(lǐng)用人員攜帶設(shè)備離開庫(kù)房，安裝在庫(kù)房的門禁讀取器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的設(shè)備位置判斷設(shè)備出庫(kù)，并將信息反饋到資源管理平臺(tái)，存在相應(yīng)的調(diào)撥出庫(kù)指令，

圖3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理業(yè)務(wù)流程

則審核通過(guò)，否則通過(guò)短信、郵件等方式將告警信息發(fā)送管理員；當(dāng)設(shè)備進(jìn)入擬調(diào)入的機(jī)房時(shí)，門禁讀取器將設(shè)備進(jìn)入信息反饋給資源管理平臺(tái)，系統(tǒng)登記本次資產(chǎn)調(diào)撥任務(wù)完成，并更新設(shè)備最新的位置信息。

(3) 設(shè)備盤點(diǎn)。定期通過(guò)科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理平臺(tái)創(chuàng)建設(shè)備盤點(diǎn)任務(wù)，并劃定設(shè)備盤點(diǎn)范圍。任務(wù)創(chuàng)建后盤點(diǎn)設(shè)備列表，并根據(jù)設(shè)備位置信息到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)(庫(kù)房、實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房等)進(jìn)行實(shí)物盤點(diǎn)，手持讀取器搜索信號(hào)范圍內(nèi)的RFID信息，并自動(dòng)與列表進(jìn)行比對(duì)，盤點(diǎn)結(jié)束后，設(shè)備盤點(diǎn)員核實(shí)盤點(diǎn)信息，如有與記錄不符的情況則進(jìn)行標(biāo)注，之后將盤點(diǎn)結(jié)果提交平臺(tái)。如遇設(shè)備丟失或損壞，則在盤點(diǎn)結(jié)束后，啟動(dòng)保修或報(bào)廢/丟失流程。

3 系統(tǒng)實(shí)施效果

基于云計(jì)算和RFID技術(shù)的科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享管理系統(tǒng)的實(shí)施，將有效地減輕高校科技創(chuàng)新設(shè)備管理工作的壓力，能有效提升設(shè)備管理的效率，減少設(shè)備的重復(fù)購(gòu)買和浪費(fèi)。

(1) 可實(shí)現(xiàn)快速設(shè)備登記、盤檢、校對(duì)，RFID手持讀取器可遠(yuǎn)距離對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，并能夠批量進(jìn)行讀寫和自動(dòng)校對(duì)，提升工作效率。

(2) 提升實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理操作的準(zhǔn)確性，操作均以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為依托，降低了手工記錄的差錯(cuò)率。

(3) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有效管理將降低高校的儀器設(shè)備支出，加強(qiáng)了固定資產(chǎn)的監(jiān)督，保障了資產(chǎn)的安全。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的明朗化，為各科技創(chuàng)新小組申請(qǐng)新設(shè)備、設(shè)備調(diào)撥、設(shè)備維修、設(shè)備報(bào)廢等環(huán)節(jié)的審批、決策提供科學(xué)可靠的依據(jù)。

(4) 基于云計(jì)算SaaS模式搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理平臺(tái)，采用以租代售的模式，降低了高?？萍紕?chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理投入門檻，節(jié)省了開支，同時(shí)不需要專業(yè)技術(shù)人員去維護(hù)系統(tǒng)，降低了人力成本。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于云計(jì)算和RFID技術(shù)的科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享管理平臺(tái)方案，具有技術(shù)先進(jìn)、功能實(shí)用、部署快捷、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)的應(yīng)用將取代高校創(chuàng)新基地原有設(shè)備管理作業(yè)中繁重的手工操作，提高工作效率，提升設(shè)備管理精度，降低設(shè)備記錄的差錯(cuò)率。該系統(tǒng)提供的全面精確的儀器設(shè)備信息，將為高校創(chuàng)新基地實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備管理操作提供重要依據(jù)?；谠朴?jì)算SaaS模式是目前管理軟件構(gòu)建的發(fā)展趨勢(shì)，不僅為高校設(shè)備管理節(jié)約了成本，縮短了部署時(shí)間，而且在軟件的升級(jí)、數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)确矫娴膬?yōu)勢(shì)將為高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理提供更多更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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·名人名言·

把簡(jiǎn)單的事情考慮得很復(fù)雜，可以發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域；把復(fù)雜的現(xiàn)象看得很簡(jiǎn)單，可以發(fā)現(xiàn)新定律。

——愛因斯坦

Construction of Technology Innovation Instrument Management Platform Based on Cloud Computing and RFID Technology

MAQin1,ZHAOXinguang2,CHENXin1,FANMengyang1

(1. College of Information and Electrical Engineering, China Agriculture University, Beijing 100083, China; 2. China Telecom Corporation Limited Beijing Branch, Beijing 100010, China)

At present, the problems such as lower efficiency, high cost, lower precision and weaker analyze methods exist when colleges and universities manage their own fixed assets. In this paper, we put forward to constructi fixed assets management system to solve the above problems by using cloud computing and RFID technology. The system composition, platform software frame, client functions, and management operation flow are respectively designed based on Software-as-a-Service (SaaS) model. The system can be used for fixed assets management and statistics in daily use sessions. The system has qualities of advance technology, practical functions, convenient deployment and low cost. The application of this system in colleges and universities fixed assets management will highly improve the assets management efficiency and precision, and significantly increase the assets life and usage rate.

RFID technology; cloud computing; SaaS model; technology innovation instrument management

2016-07-15

北京高等學(xué)校示范性校內(nèi)創(chuàng)新實(shí)踐基地建設(shè)項(xiàng)目

馬 欽(1978-)，女，河北唐山人，博士，副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，云計(jì)算。

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