基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計

摘要：軍隊院校實驗室教學(xué)科研設(shè)備種類繁多、存放地點分散、而管理人員相對不足，傳統(tǒng)的資產(chǎn)管理方式已經(jīng)很難適應(yīng)管理需要。為了提高實驗室設(shè)備管理的效率，保護設(shè)備的安全與完整，防止資產(chǎn)流失，提出了一個在實驗室設(shè)備管理中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的總體解決方案，并給出了其中主要的軟硬件的具體設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)

1 概述

軍隊院校實驗室是進行教學(xué)實踐和科學(xué)研究的場所，是培養(yǎng)學(xué)員動手能力、提高知識運用和創(chuàng)新能力的重要基地。一個院校的實驗室規(guī)模和水平在一定程度上代表著一個院校的科研水平和院校層次。實驗室的管理的重點是實驗設(shè)備管理，院校實驗室實驗設(shè)備具有價值高、數(shù)量多、使用周期長，使用人員多而導(dǎo)致使用地點分散、管理難度大等特點。

目前，軍隊院校實驗室管理主要存在以下一系列的常見問題：

1）信息系統(tǒng)自動化程度還較低，大多采用設(shè)備卡片或者紙質(zhì)標(biāo)簽，標(biāo)簽表示的設(shè)備信息不夠全面，更新非常困難。

2）設(shè)備信息管理繁瑣，新采購的實驗設(shè)備入賬每次均要通過大量的手工操作進行分類登記，工作繁重，而且容易出錯。

3）小型儀器設(shè)備容易丟失，不能對實驗設(shè)備實時查詢、動態(tài)跟蹤監(jiān)管和安全監(jiān)控，監(jiān)督和控制較難進行，影響了教學(xué)實踐和科研活動的開展。

4）大型儀器設(shè)備的維護較困難，大型儀器設(shè)備的許多技術(shù)參數(shù)和配置信息很難管理。參數(shù)和信息記錄在數(shù)據(jù)庫表或者電子文檔里面，增加了維修維護成本。

針對目前軍隊院校實驗室設(shè)備管理現(xiàn)狀，可將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到設(shè)備管理中，從而提高實驗室設(shè)備管理效率，降低管理人員工作量，實現(xiàn)對設(shè)備的跟蹤追溯，有效防止資產(chǎn)流失。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）：即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。從實現(xiàn)方式來講，物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預(yù)，其實質(zhì)是把所有物品通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)物品的智能化識別和管理，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平。

3 以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)框架設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)以滿足軍隊院校實驗室設(shè)備管理實際應(yīng)用為中心，依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)一般應(yīng)用模式，充分考慮系統(tǒng)模塊的可重用性和可擴充性，建立硬件和軟件平臺相結(jié)合的設(shè)備管理體系，系統(tǒng)建設(shè)整體架構(gòu)設(shè)計主要分為三層架構(gòu)：感應(yīng)層、中間層和應(yīng)用層。

感應(yīng)層：主要是完成設(shè)備信息的自動識別、收集、過濾和傳輸。根據(jù)管理需要將電子標(biāo)簽粘貼在各類實驗室設(shè)備上，根據(jù)應(yīng)用需求合理部署固定式讀寫設(shè)備和PDA設(shè)備，并通過空中接口將觸發(fā)的標(biāo)簽信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的設(shè)備，實現(xiàn)物理設(shè)備與標(biāo)簽間的連接，以及標(biāo)簽數(shù)據(jù)自動識別、獲取、過濾和傳輸。感應(yīng)層還可具體劃分為感應(yīng)部署層和感應(yīng)接收層。

中間層：是RFID應(yīng)用系統(tǒng)的核心功能之一，也是功能較為復(fù)雜的公共系統(tǒng)應(yīng)用平臺。中間層建立在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)之上，其核心功能就是提供一個異構(gòu)的RFID硬件、數(shù)據(jù)格式和業(yè)務(wù)管理軟件之間動態(tài)自適應(yīng)無縫連接環(huán)境。

應(yīng)用層：主要強調(diào)RFID在設(shè)備管理的應(yīng)用模式。系統(tǒng)采用應(yīng)用軟件與中間件平臺之間的標(biāo)準(zhǔn)接口和規(guī)范實現(xiàn)基于SOA的動態(tài)業(yè)務(wù)集成與組裝，實現(xiàn)對設(shè)備的清點、定位、跟蹤、統(tǒng)計及報表等功能。

3.2 系統(tǒng)硬件部分集成設(shè)計

實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)硬件部分主要包括電子標(biāo)簽、RFID讀寫設(shè)備、數(shù)字校園平臺、AP和服務(wù)器等部分。對實驗室的每個設(shè)備用RFID標(biāo)簽進行唯一性標(biāo)識，在實驗室和關(guān)鍵通道安裝固定式RFID讀寫器：把固定式讀寫器安裝在實驗室中心內(nèi)頂，靜止讀寫器安裝在實驗室入口處，每個RFID讀寫設(shè)備對應(yīng)著相應(yīng)的房間號或一定區(qū)域。集成視頻、溫濕度、煙感監(jiān)控和門禁、生物傳感、各類報警設(shè)備等硬件，統(tǒng)一傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，集中采集數(shù)據(jù)，創(chuàng)設(shè)全時全區(qū)域的監(jiān)控環(huán)境，當(dāng)帶有RFID標(biāo)簽的實驗設(shè)備進入到某一實驗室或特定區(qū)域，就會被該位置的讀寫設(shè)備所識別，并把讀寫設(shè)備內(nèi)碼和標(biāo)簽內(nèi)碼通過有線校園網(wǎng)傳送至后臺服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)接收到的信息即可自動跟蹤每一臺設(shè)備的位置，某些設(shè)備超出特定區(qū)域進行報警。服務(wù)器主要用來運行相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，PC機是終端機來進行查看。RFID讀寫設(shè)備用于讀取和修改標(biāo)簽信息已經(jīng)是比較成熟的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備，讀寫器可以分成固定、靜止和移動三類。固定讀寫設(shè)備主要用于設(shè)備盤點和位置移動監(jiān)控；靜止讀寫設(shè)備大多放置在出人口處，對出入實驗室的設(shè)備進行檢測，同時，可以將檢測到的信息發(fā)送至設(shè)備信息顯示屏幕和報警提示燈，這樣經(jīng)過出入口處的設(shè)備信息會同步顯示，也可以根據(jù)設(shè)置好的報警觸發(fā)條件對未授權(quán)的設(shè)備移動進行報警，保證資產(chǎn)安全。移動手持讀寫器，應(yīng)用于對設(shè)定的特定區(qū)域的設(shè)備局部盤點、設(shè)備狀況核查驗證，如：核查計算機硬件配置與設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫中的信息是否一致；設(shè)備上下架確認(rèn)；設(shè)備標(biāo)簽信息修改等。根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況和應(yīng)用需求，本系統(tǒng)設(shè)計選用三類RFID讀寫器組合使用。固定式的安裝在實驗室內(nèi)頂處，靜止式的安裝在實驗室入口處，手持式PDA主要進行特定區(qū)域的設(shè)備的局部盤點。

3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.3.1軟件總體架構(gòu)

實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)建設(shè)主要包括應(yīng)用系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)、PDA輔助管理系統(tǒng)、后臺數(shù)據(jù)庫管理等幾大部分。通過在WEB服務(wù)器上運行應(yīng)用系統(tǒng)，提供實驗室設(shè)備管理信息平臺，系統(tǒng)的各類用戶在辦公區(qū)通過瀏覽器進行實驗室設(shè)備管理的信息處理。

由于本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)協(xié)同復(fù)雜，信息服務(wù)多樣，如果僅將業(yè)務(wù)需求分散為許多的業(yè)務(wù)小塊，塞到各個軟件模塊之中，這樣使得業(yè)務(wù)處于一個從屬于技術(shù)和模塊之下的位置，業(yè)務(wù)和技術(shù)緊緊地捆綁在一起。這樣的系統(tǒng)存在兩個問題：首先，業(yè)務(wù)需求的變化較大時，現(xiàn)有的技術(shù)難以適應(yīng)，難以在現(xiàn)有系統(tǒng)上擴展，往往會導(dǎo)致把系統(tǒng)推倒重新開發(fā)；其次，應(yīng)用的技術(shù)一旦被淘汰，其實現(xiàn)的業(yè)務(wù)服務(wù)也會跟著被淘汰，且難以快速切換到其他新的技術(shù)。因此，系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)來設(shè)計和實現(xiàn)本軟件系統(tǒng)?；赟OA的軟件系統(tǒng)解決了為快速適應(yīng)新需求而對現(xiàn)有服務(wù)所產(chǎn)生的影響.使系統(tǒng)具有很強的可互操作性、可重用性和靈活性，當(dāng)技術(shù)發(fā)生變更時，只要服務(wù)接口不變，對現(xiàn)有的服務(wù)影響不大，對系統(tǒng)的影響能降到最低。

3.3.2軟件功能模塊

根據(jù)系統(tǒng)用戶需求分析，應(yīng)用軟件應(yīng)具備基本信息錄入功能，設(shè)備基本信息、狀態(tài)查詢功能，設(shè)備增加、刪除及清點功能，用戶管理、數(shù)據(jù)備份功能以及統(tǒng)計功能。實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)的具體功能如圖1所示。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個信息技術(shù)發(fā)展的一個新方向，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)是利用該新技術(shù)改造傳統(tǒng)管理方式的一個嘗試。本文設(shè)計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗室物品信息管理系統(tǒng)，經(jīng)初步測試表明，系統(tǒng)功能可基本實現(xiàn)，未來將繼續(xù)進行軟件詳細(xì)設(shè)計。

參考文獻：

[1]吳新生，茅曉紅，李克勤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，2：68—72.

[2]盧磊.基于J2EE的高校資產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子設(shè)計工程，2O11，l9（2）.

作者簡介：王婧（1982.06）女，民族：漢族，籍貫：廣西省桂林市，職務(wù)：教師，職稱：講師，學(xué)歷：本科，研究方向：項目管理，單位全稱：95795部隊。