RFID技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中的應(yīng)用

李偉 南江 羅廷芳

摘? ?要：文章針對高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理工作中存在的問題，首先，分析了RFID的技術(shù)原理和應(yīng)用特點(diǎn)，結(jié)合高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備具體環(huán)境選用RFID技術(shù)進(jìn)行管理，然后對RFID高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組成和管理過程進(jìn)行了論述，為RFID技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理工作的應(yīng)用提供了參考，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù);工作原理及特點(diǎn);高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)[1]是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的信息技術(shù)之一。隨著與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，RFID技術(shù)展現(xiàn)出巨大的市場應(yīng)用潛力，特別在庫存和物流管理領(lǐng)域，RFID的應(yīng)用價(jià)值巨大。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室一般是大型儀器和小型儀器共處一個(gè)或幾個(gè)房間，即使作業(yè)要求不同，通常也是共處一個(gè)工作環(huán)境，暫且不用的設(shè)備則往往都放置于一間儲(chǔ)物間或是庫房，等待調(diào)用。此外，在管理這些設(shè)備上，要么是專人專管要么是實(shí)驗(yàn)研究人員兼管，設(shè)備管理檔案記錄也不能完全反映出設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，所以實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的管理上可以引進(jìn)RFID技術(shù)在現(xiàn)代物流庫存中的管理模式，如此應(yīng)用，可充分體現(xiàn)RFID技術(shù)高效、快捷、先進(jìn)的信息識(shí)別和數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢。

1? ? RFID技術(shù)

1.1? RFID系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成：閱讀器和電子標(biāo)簽即射頻卡組成

閱讀器負(fù)責(zé)接收射頻卡信息、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、將相關(guān)數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽;電子標(biāo)簽是貼附在被識(shí)別物上的數(shù)據(jù)載體。根據(jù)閱讀器與射頻卡間傳遞信號的頻率不同，RFID系統(tǒng)可分為：（1）低頻（Low frequency，LF）：125～134 kHz，穿透能力強(qiáng)，傳輸速度慢、距離短。（2）高頻（High Frequency，HF）：13.56 MHz，介于低頻和甚高頻之間，傳輸速度、距離適中，具有一定穿透能力，非常適合倉庫管理領(lǐng)域的應(yīng)用。（3）甚高頻（Ultra High Frequency，UHF）：860～960 MHz，穿透能力弱，傳輸速度快、距離遠(yuǎn)。

1.2? RFID系統(tǒng)工作原理

首先，通過閱讀天線，閱讀器在一定范圍內(nèi)對特殊射頻信號進(jìn)行發(fā)送，如果這個(gè)射頻信號是被被動(dòng)的射頻標(biāo)簽或者無源的射頻標(biāo)簽接收到的，那么射頻標(biāo)簽就可以憑借通過感應(yīng)電流獲得的少量能量對存儲(chǔ)的子信息進(jìn)行發(fā)送，這些信息也能通過主動(dòng)的射頻標(biāo)簽或者有源的射頻標(biāo)簽進(jìn)行發(fā)送。閱讀器接收了射頻標(biāo)簽發(fā)來的電子信息后，要對其進(jìn)行解密，然后送到計(jì)算機(jī)中去處理相關(guān)的數(shù)據(jù)。RFID的工作原理如圖1所示。

1.3? 優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

RFID的本質(zhì)是一種對物品進(jìn)行識(shí)別的手段，也是識(shí)別物品最有效的方式。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）能夠快速掃描。（2）讀取更加方便和快捷。（3）數(shù)據(jù)容量非常大，使用壽命長。（4）應(yīng)用范圍比較廣，還可以重復(fù)使用。（5）體積很小且形狀多樣。（6）具有更好的使用安全性，能進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)通信。

應(yīng)用RFID技術(shù)來管理實(shí)驗(yàn)室，尤其是儀器設(shè)備眾多的大型實(shí)驗(yàn)室倉儲(chǔ)物流管理，包括存取儀器設(shè)備與庫存盤點(diǎn)等操作。

2? ? 將RFID技術(shù)應(yīng)用到高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的管理系統(tǒng)中

2.1? 當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理模式的弊端

根據(jù)2000年3月教育部重新修訂的《高等學(xué)校儀器設(shè)備管理辦法》指導(dǎo)原則：“對各種渠道購置、經(jīng)營或非經(jīng)營型的儀器設(shè)備按照統(tǒng)一規(guī)定進(jìn)行管理……學(xué)校要對儀器設(shè)備的資料建立檔案，實(shí)施計(jì)算機(jī)管理”，目前高校固定資產(chǎn)管理模式基本還是以紙質(zhì)標(biāo)簽或者條形碼技術(shù)作為管理手段。每所高?；径枷略O(shè)一個(gè)資產(chǎn)管理中心機(jī)構(gòu)管理學(xué)校所有固定資產(chǎn)，每件固定資產(chǎn)均貼有條形碼或者不干膠紙質(zhì)標(biāo)簽，條形碼信息包含單位名稱抬頭、物資名稱及購置日期3條基本信息，均存入資產(chǎn)管理中心數(shù)據(jù)庫。管理者依據(jù)此信息確定資產(chǎn)所屬單位及資產(chǎn)使用者，而資產(chǎn)使用者處則存有一本或幾本固定格式的資產(chǎn)登記本，所含信息一一對應(yīng)每件物資條碼，每次查閱帳、卡、物三者對應(yīng)情況都費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且上述信息均以靜態(tài)模式存在，基本不再發(fā)生更新信息的情況，而動(dòng)態(tài)信息，諸如儀器設(shè)備的保存狀況、維護(hù)維修的情況等均不能反映出來，但動(dòng)態(tài)信息的價(jià)值有時(shí)候往往更大于固定不變的信息。要了解相關(guān)情況也只能詢問當(dāng)時(shí)使用人，而使用者往往非一個(gè)人使用，幾個(gè)人或一個(gè)團(tuán)隊(duì)輪流使用較為常見，詳細(xì)使用情況也只能查看相關(guān)登記本，貴重儀器設(shè)備的使用狀況往往記錄的很翔實(shí)，維護(hù)保養(yǎng)情況也令人滿意，反映出對設(shè)備的重視態(tài)度。但對于一般常規(guī)儀器使用情況的信息卻往往有所缺失，記錄本形同虛設(shè)。而缺少設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息就不能形成一個(gè)完整的信息量，也就很難真實(shí)反映設(shè)備狀況。

2.2? RFID技術(shù)應(yīng)用到儀器設(shè)備的管理的優(yōu)勢

利用RFID技術(shù)實(shí)驗(yàn)室管理者可將儀器設(shè)備有關(guān)信息，例如設(shè)備名稱、分類項(xiàng)、購置日期和當(dāng)前狀態(tài)寫入射頻卡，通過手持式或固定式RFID讀寫器一般可以在半徑4～6 m[2]范圍內(nèi)無接觸地、批量地識(shí)別并讀寫電子標(biāo)簽中保存的信息，對射頻卡的讀寫操作，實(shí)時(shí)確定或修改儀器設(shè)備位置、數(shù)量、種類等信息，同時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的數(shù)字化管理[3]。這和以往傳統(tǒng)條形碼的記錄模式有極大不同，最大優(yōu)勢在于省去了查閱紙質(zhì)記錄本和查找設(shè)備物理位置的繁瑣程序。傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，附著于設(shè)備表面，因此，容易受到污染、折損，但RFID是將數(shù)據(jù)存于芯片內(nèi)，對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)的抵抗性。RFID具有超越條形碼的智能性特點(diǎn)，因此，RFID以無線、大容量、智能化等特點(diǎn)將逐步實(shí)現(xiàn)對條形碼技術(shù)的地位的取代，能為儀器設(shè)備提供強(qiáng)大的使用日志和統(tǒng)計(jì)功能，這和以往單純保存數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的靜態(tài)管理模式有很大差別，后者的使用和維護(hù)情況一目了然，反映實(shí)時(shí)情況，尤其是大型貴重儀器設(shè)備的使用狀況，可在很大程度上反映出學(xué)校在投入巨大財(cái)力裝備昂貴設(shè)備后的產(chǎn)出效能。

2.3? 具體實(shí)現(xiàn)

RFID儀器設(shè)備管理系統(tǒng)組成如圖2所示。

（1）在每臺(tái)/件儀器設(shè)備上粘貼射頻卡，每一件儀器設(shè)備都有一個(gè)全球唯一的識(shí)別碼ID，記錄設(shè)備所屬單位、物資編號、保管人姓名、存放位置（貨位編號）、設(shè)備種類、入庫日期及當(dāng)前使用狀態(tài)等附加信息。當(dāng)前狀態(tài)又分為兩種：良好、故障待修（可以稍加描述故障情況，以便管理者區(qū)分調(diào)用設(shè)備以及維修者及時(shí)掌握故障情況）。

（2）在儀器庫出入口設(shè)置RFID閱讀器或者實(shí)驗(yàn)管理人員手持RFID讀寫器，通過中間件廠商協(xié)議（各RFID讀寫器廠家采用的是自己的企業(yè)協(xié)議不能直接接入網(wǎng)絡(luò)，要通過一個(gè)中間件接入）[4-5]。再和外部傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（Transmission Control Protocol/Internet Protocol Address，TCP/IP）協(xié)議網(wǎng)絡(luò)相連，對出入庫貼有電子標(biāo)簽的儀器設(shè)備寫入相應(yīng)信息：出庫時(shí)記錄使用者的信息—是本單位使用還是外借或調(diào)用、在何處使用、當(dāng)前狀態(tài)及出庫時(shí)間，并上傳至管理系統(tǒng)。入庫時(shí)核銷使用人信息、當(dāng)前使用狀態(tài)—有無故障等信息，利用校園互聯(lián)網(wǎng)上傳至管理系統(tǒng)，對于外借設(shè)備的信息在管理系統(tǒng)中核銷。

（3）在儀器庫內(nèi)部實(shí)現(xiàn)閱讀器的全覆蓋，隨時(shí)對倉庫內(nèi)儀器設(shè)備信息進(jìn)行讀寫操作，實(shí)時(shí)與管理系統(tǒng)進(jìn)行信息核對和信息修改。學(xué)校管理部門可利用一臺(tái)服務(wù)器通過校園局域網(wǎng)隨時(shí)遠(yuǎn)程訪問，掌握全校設(shè)備使用情況，不用花費(fèi)人力、物力調(diào)查各部門實(shí)驗(yàn)室設(shè)備維護(hù)使用情況。

（4）對于實(shí)驗(yàn)室正在使用的設(shè)備，實(shí)驗(yàn)管理人員可用手持式讀寫設(shè)備讀取設(shè)備標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)[6]。除了能讀取設(shè)備固有信息外，標(biāo)簽還記錄了儀器設(shè)備使用情況，何人何時(shí)何地使用的信息，可隨時(shí)掌握設(shè)備動(dòng)態(tài)信息。

3? ? RFID技術(shù)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)存在問題

（1）RFID技術(shù)系統(tǒng)覆蓋全校實(shí)驗(yàn)室的裝備成本太高，目前RFID相關(guān)設(shè)備涉及的大多是國外廠家，價(jià)格非常昂貴，只能暫時(shí)應(yīng)用于貴重精密、價(jià)值高的儀器設(shè)備以及大型設(shè)備使用率高的大型實(shí)驗(yàn)室。隨著國內(nèi)的RFID技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的取得，可在很大程度上降低標(biāo)簽成本和后續(xù)維護(hù)更新費(fèi)用，這樣全面推廣到所有實(shí)驗(yàn)室管理上才有實(shí)際意義。

（2）由于RFID的無線電頻率特性，當(dāng)RFID標(biāo)簽前方有金屬框貨架阻礙以及距離較遠(yuǎn)時(shí)，RFID讀頭讀取信息將增加難度和干擾，導(dǎo)致無法讀取數(shù)據(jù)。

（3）對于實(shí)驗(yàn)室工作人員，要增加新的工作內(nèi)容，同時(shí)，也提高了動(dòng)態(tài)化管理要求，所需要的責(zé)任心明顯要比以往管理更強(qiáng)。此外還要根據(jù)儀器設(shè)備使用狀態(tài)隨時(shí)更新RFID標(biāo)簽內(nèi)容[7]，這就增加了工作人員的工作強(qiáng)度和時(shí)間。

4? ? 結(jié)語

雖然RFID技術(shù)還存在一些弊端，但是這項(xiàng)技術(shù)有很大的發(fā)展?jié)摿?，尤其是在高校?shí)驗(yàn)室設(shè)備管理上能發(fā)揮出與以往不同的便捷效能，體現(xiàn)出數(shù)字化管理模式的優(yōu)越性，推進(jìn)了計(jì)算機(jī)數(shù)字化管理在高校固定物資產(chǎn)管理向更新更先進(jìn)層次的邁進(jìn)，這也是今后高校管理模式一個(gè)全球化的趨勢[8]。RFID技術(shù)不僅能大大改善以往紙質(zhì)化管理模式弊端，還節(jié)約了人力、物力，尤其是紙質(zhì)化管理時(shí)代紙張大量消耗的態(tài)勢能有所緩解。雖然前期投資較高，但后期的管理模式的全新改變更利于學(xué)校資源的優(yōu)化組合，提高管理效能，注重提高儀器設(shè)備的利用率，這些RFID技術(shù)優(yōu)勢完全可以在高校實(shí)驗(yàn)室管理方式上做一個(gè)有益的嘗試和突破。

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Application of RFID technology in the college equipment of laboratory management

Li Wei， Nan Jiang， Luo Tingfang

（College of Machinery Engineering and Transportation， Southwest Forestry University， Kunming 650224， China）

Abstract：This paper aimed at the problems existing in the university laboratory instruments and equipment management work， firstly， analyzed the technology principle and application characteristics of RFID， combining with laboratory instruments and equipment of colleges and universities management with RFID technology to the specific environment and the design of the RFID lab instruments and equipment of colleges and universities system， composition and management process were discussed， for RFID technology application in university laboratory instruments and equipment management work provides the reference and practical application value.

Key words：RFID technology; working principle and superiority; college equipment of laboratory management