基于RTLS的農業(yè)工程實驗室設備管理探索

胡育璐，李步云，張 林，何金成

（福建農林大學 機電工程學院，福建 福州 350002）

基于RTLS的農業(yè)工程實驗室設備管理探索

胡育璐，李步云，張 林，何金成

（福建農林大學 機電工程學院，福建 福州 350002）

針對農業(yè)工程實驗室的特點，探究RTLS的系統(tǒng)構架在實驗室設備管理上的可行性。對比以RFID技術及Wi-Fi技術為基礎的RTLS系統(tǒng)，擇優(yōu)進行實驗室設備定位系統(tǒng)的構架。對農業(yè)工程實驗室布局優(yōu)化、各類型儀器設備定位管理提出了新想法，使農業(yè)工程實驗室的管理更加科學高效。

RTLS；農業(yè)工程實驗室；管理

隨著國內高校教育進一步加大投入，重視學生實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)，實驗室建設緊跟步伐。眾多高校探索實驗室儀器設備的高效管理系統(tǒng)，主要研究方向是實現儀器的智能管理和控制，提高設備的利用率。在實際工作中，實驗室人員應結合不同實驗室的特點來開展儀器設備的管理工作。以農業(yè)工程實驗室為例，農業(yè)工程下設農業(yè)機械化、農業(yè)生物環(huán)境、農業(yè)電氣化等不同專業(yè)方向，因此實驗室內的儀器設備規(guī)格型號各異。在大量不同類型的儀器設備中，需耗費管理人員大量精力區(qū)分記憶不同儀器設備的放置位置。因此需要探討在農機實驗室的特定條件下，如何對不同種類的儀器設備進行定位管理。

1 RTLS技術

（1）實時定位系統(tǒng)（Real Time Location System）。RTLS（Real Time Location System）是基于信號的無線電定位方式，實時定位和追蹤設備的位置信息。目前的RTLS有兩種模式：RFID（radio frequency identification）射頻識別技術采用專用的RFID電子標簽與讀寫器。②WI-FI（WIreless-FIdelity）無線網絡技術由WI-FI定位標簽和無線局域網接入點（AP）構成，如圖1、圖2所示。

圖1 基于RFID技術的RTLS系統(tǒng)模型圖

圖2 基于W I-FI技術的RTLS網絡結構圖

（2）方案選擇。RFID技術近幾年在實驗室管理的應用研究已經較為成熟，研究方向多偏向于設備系統(tǒng)管理。若考慮對儀器設備的定位管理，則傾向選擇WI-FI技術。WI-FI技術的優(yōu)勢在于：電波技術覆蓋范圍廣，室內通訊距離可以覆蓋300m。網絡傳輸速度快，可靠性高。部署簡單快速，產品成熟。伴隨手持終端（智能手機）的普及，采用現有的WLAN室內通訊能夠更加高效便捷的進行實驗室儀器設備定位。

結合WI-FI技術實現設備與設備管理系統(tǒng)之間的聯系，在實驗室內只需要利用現有的網絡設備，及自有手持終端即可完成系統(tǒng)的構成。已知WI-FI無線定位技術可用于室內及室外。在實驗室日常管理中，儀器設備的存放大多以室內為主，因此選擇室內定位。

2 實驗室管理

（1）農機實驗室特點。以某高校農業(yè)工程實驗室為例，該農業(yè)工程實驗室平面面積500m2，內有大型拖拉機、聯合收割機等農業(yè)教學機具，也存放了小型環(huán)刀、硬度計等實驗測量工具。農業(yè)工程實驗室主要承擔的是農業(yè)機械化專業(yè)的教學及農業(yè)工程類科研任務。主要實驗設備及儀器是依托農業(yè)機械化及自動化專業(yè)的教學計劃進行設置。農業(yè)工程實驗室以農業(yè)服務為主，根據地方發(fā)展及建設現代農業(yè)的需要，切實培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)及動手能力。實驗室內配置的大型儀器設備包括聯合收割機、拖拉機、翻轉犁等；中型的如拆裝用柴油機、汽油發(fā)動機、發(fā)動機實驗臺等；小型儀器如紅外熱像儀、手持式地物光譜儀、飼料（谷物）硬度計等。

（2）實驗室布局。如圖3所示。由于電腦等精密儀器不宜用于有塵土的環(huán)境，且對于貴重精密儀器在大型實驗室內保管需更加注重安全，因此在整個農機實驗室內另外單獨隔出兩間辦公室。辦公室A內放置儲物柜、文件柜，用于收納小型儀器、貴重儀器及文件，實驗室B內安排放置電腦作為服務器，允許進行實驗的人員進出。東南方向設置土槽實驗平臺，供學生進行農機相關教學實驗使用。大型儀器設備放置于實驗室的大型空間內。農業(yè)工程實驗室分布圖中畫出了大型儀器設備的分布。中型儀器設備，重量較輕的部分放置于貨架，利用電動堆高車進行管理；較重的儀器出于安全考慮，直接置于地面空位。小型儀器設備及貴重儀器統(tǒng)一收納于辦公室內，便于管理。

圖3 農業(yè)工程實驗室分布圖

3 系統(tǒng)實現

（1）工作結構。在設備上放置WI-FI發(fā)射器（定位標簽），在服務器端安裝接收器。接收器接收到無線傳輸來的位置數據，并進行分析。通過應用程序中的相關算法得出設備位置，并通過三維繪圖直觀了解該設備方位，方便進行查找，如圖4所示。

圖4 RTLS系統(tǒng)結構圖

（2）使用功能。①儀器狀態(tài)管理?，F使用的實驗室管理系統(tǒng)只能顯示儀器放置的實驗室，在實驗室內的定位則需依靠WI-FI發(fā)射器來進行。采用RTLS后，儀器位置狀態(tài)的改變反應出儀器管理狀態(tài)是正常、借出、報廢等，對儀器的位置能做到及時更新，實時追蹤。②圖像定位顯示。室內定位數據處理的趨勢是可視化。為充分利用空間，在實驗室內的內部空間結構通常是多層結構，如置物架、文件柜等。在內部放置儀器，信息反饋到電腦，利用程序實現可視化管理，可以大量減少管理人員的工作量。

4 結語

RTLS系統(tǒng)能夠使資產管理部門對所屬各類設備進行精準定位，減少管理者在日常工作中因尋找設備而花費的時間。實踐中采用的無線網絡基于802.11b/g標準，適用于市面大部分無線網絡設備，具有良好的適應性。進一步研究發(fā)現，不僅可以通過互聯網完成設備的定位，還能進一步探究記錄設備的位置信息移動記錄、事件管理等，更有效地幫助實驗室管理人員進行高效設備管理，具有一定的現實意義。

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胡育璐（1990-），女，碩士研究生，助理實驗師，主要從事實驗室管理和實驗教學工作。

何金成（1973-），男，博士。