基于QR二維碼的高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理

宋彬 張磊 王磊

摘? 要 針對(duì)目前高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理煩瑣、容易出錯(cuò)等問題，提出利用QR碼對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)和管理。此方法可以有效地改善設(shè)備日常管理方式，提高設(shè)備管理效率，降低設(shè)備管理錯(cuò)誤率，促進(jìn)設(shè)備管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化。

關(guān)鍵詞 高校實(shí)驗(yàn)室;實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng);QR二維碼

中圖分類號(hào)：G482? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）22-0023-04

Equipment Management of University Laboratory based on QR Code//SONG Bin， ZHANG Lei， WANG Lei

Abstract In view of the complicated and error prone management of?laboratory equipment in colleges and universities， this paper puts?forward the use of QR code for daily maintenance and management?of equipment. This method can effectively improve the daily manage-ment mode of equipment， improve the efficiency of equipment mana-gement， reduce the error rate of equipment management， and promote?the informatization and networking of equipment management.

Key words university laboratory; laboratory equipment management system; QR code

1 前言

高校實(shí)驗(yàn)室是高?？蒲械闹匾獔?chǎng)所，其建設(shè)和管理的好壞直接影響科研成果的產(chǎn)出[1]。作為現(xiàn)代化教育和實(shí)踐教學(xué)重要基地，實(shí)驗(yàn)室一直是高校建設(shè)和管理過程中重要的部分。近年來由于不斷推進(jìn)科技創(chuàng)新、深化高校實(shí)踐教學(xué)改革，高校實(shí)驗(yàn)室規(guī)模不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備數(shù)量和型號(hào)越來越多，如何提高實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備管理效率以及設(shè)備資源配置水平，是高校實(shí)驗(yàn)室管理亟待解決的問題。由于沒有良好的設(shè)備管理方法，導(dǎo)致很多設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)（借用、維修、報(bào)廢等），使用人員不能夠及時(shí)了解。本文針對(duì)徐州工程學(xué)院機(jī)械實(shí)驗(yàn)中心管理問題進(jìn)行探討，將QR二維碼應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中。

2 目前實(shí)驗(yàn)室管理存在的問題

徐州工程學(xué)院機(jī)械實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)著機(jī)械工程專業(yè)、機(jī)械電子專業(yè)、材料成型與控制專業(yè)以及工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)多門課程的實(shí)驗(yàn)以及教師科研工作，共計(jì)有726臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)備總值約為1419萬元。雖然目前學(xué)校有專門的設(shè)備管理系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)主要記錄設(shè)備入庫(kù)、報(bào)廢的信息，對(duì)于設(shè)備日常動(dòng)態(tài)信息（借用、歸還、修理等）沒有記錄，當(dāng)設(shè)備信息發(fā)生變化時(shí)，采用人工記錄的方法。這種方式不僅會(huì)出現(xiàn)遺漏、錯(cuò)寫信息，而且會(huì)導(dǎo)致信息滯后，不能夠及時(shí)反映設(shè)備的狀態(tài)，管理效率低下。每個(gè)學(xué)期末，學(xué)校都會(huì)進(jìn)行設(shè)備清查，清查方式以人工為主，實(shí)驗(yàn)員對(duì)每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行記錄、盤點(diǎn)。此種方法會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間、物力和財(cái)力，并且手工記錄設(shè)備實(shí)際狀態(tài)與原來狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，流程煩瑣又容易出錯(cuò)，導(dǎo)致設(shè)備清查效率低下。

目前，學(xué)校的設(shè)備管理方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代信息化管理的要求，特別當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)生變化和對(duì)設(shè)備進(jìn)行清查的時(shí)候，不能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地獲得設(shè)備狀態(tài)。如何利用新技術(shù)解決設(shè)備管理問題以及提高設(shè)備管理效率，是目前高校普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。王法玉等人提出應(yīng)用RFID技術(shù)管理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，可以準(zhǔn)確及時(shí)獲得設(shè)備信息動(dòng)態(tài)。秦淑芳等人將“7S”理念用在管理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)室管理人員良好的習(xí)慣對(duì)設(shè)備管理的重要性[3]。本文主要將生活中的QR二維碼應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備管理中，設(shè)計(jì)基于B/S架構(gòu)的服務(wù)器管理平臺(tái)，通過手機(jī)掃碼登錄管理系統(tǒng)對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

3 相關(guān)技術(shù)

QR二維碼? 二維碼是在平面上利用黑白相間的矩形來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的圖形結(jié)構(gòu)，編碼機(jī)制上利用計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)“0”和“1”的概念。使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。20世紀(jì)以來，二維碼因其成本低廉、存儲(chǔ)量大、糾錯(cuò)能力高而深受人們喜歡。近年來由于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，極大促進(jìn)了二維碼的使用。二維碼在使用過程中不受設(shè)備和時(shí)間的限制，只需要結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備終端技術(shù)，此優(yōu)點(diǎn)推動(dòng)了二維碼的進(jìn)一步發(fā)展。

二維碼的常用類型主要包含三種：QR碼、pdf417碼、Data Matrix。Quick Respononse Code（QR碼）由日本豐田子公司Denso于1994年發(fā)明，最初用于追蹤汽車零件信息。由于QR碼具有超高速識(shí)別的特點(diǎn)，常被運(yùn)用在日常的信息管理和消費(fèi)中[4]。QR碼除了編碼日語，還添加漢字的編碼模式，且對(duì)漢字解碼優(yōu)于其他二維碼，因此在中國(guó)被廣泛使用。解碼過程只需要使用感光掃描裝備即可準(zhǔn)確獲得編碼信息，使用便捷。

如圖1所示，QR二維碼由若干個(gè)黑白小方塊組成，主要包含功能圖形和編碼區(qū)兩部分：編碼區(qū)主要包含二維碼格式信息、版本類型信息、編碼數(shù)據(jù)以及糾錯(cuò)碼;功能區(qū)域不能用于編碼數(shù)據(jù)，空白區(qū)域位于二維碼的最外層。位于QR二維碼三個(gè)角處“回”字定位圖形按照1∶1∶3∶1∶1分布，位置探測(cè)圖形用于定位二維碼的位置。

將QR二維碼用于設(shè)備管理的優(yōu)點(diǎn)

1）存儲(chǔ)信息量大。設(shè)備信息往往包含數(shù)字、字母、漢字等，QR二維碼可以存儲(chǔ)上述類型的信息，最大的存儲(chǔ)量為7089個(gè)字符，可以編碼1817個(gè)漢字字符，滿足設(shè)備信息存儲(chǔ)的要求。

2）識(shí)別方便和速度快。QR二維碼只需要用智能手機(jī)掃碼即可，可以實(shí)現(xiàn)隨看隨掃，并且識(shí)別速度快。

3）抗污能力強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備經(jīng)常被用于教學(xué)、科研，工作過程中容易發(fā)生磨損，而QR二維碼在磨損的情況下依然可以準(zhǔn)確識(shí)別，且糾錯(cuò)能力高。

ASP.NET體系結(jié)構(gòu)? 該系統(tǒng)服務(wù)端的結(jié)構(gòu)采用ASP.NET進(jìn)行開發(fā)，ASP.NET是由微軟推出的最新的腳本開發(fā)語言，該開發(fā)語言基于.NET Framework的Web開發(fā)平臺(tái)。ASP.NET

可使用的語言包括C#、VB.NET、JS、J#、Managed C++等[5]。本文的ASP.NET框架采用常用的C#語言，以面向?qū)ο蟮乃枷雽?duì)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，具有代碼邏輯清晰、可移植性好等優(yōu)點(diǎn)。

基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。ASP.NET開發(fā)程序采用三層架構(gòu)B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式，從上到下分別為表示層（PL）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問層（DAL）：表示層是瀏覽器顯示出來的界面圖形，用來與用戶進(jìn)行交互;業(yè)務(wù)邏輯層是表示層和數(shù)據(jù)訪問層的中介，可以調(diào)試數(shù)據(jù)層的功能訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行處理;數(shù)據(jù)訪問層主要是訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容，對(duì)數(shù)據(jù)表的內(nèi)容進(jìn)行增刪改查操作，處于系統(tǒng)的最底層。

4 系統(tǒng)架構(gòu)和組成部分

系統(tǒng)架構(gòu)? 基于QR二維碼的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，三層結(jié)構(gòu)分別為設(shè)備終端層、網(wǎng)絡(luò)訪問層、以及應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)層[6]，如圖3所示。設(shè)備終端層主要包括移動(dòng)智能終端（智能手機(jī)、平板）和貼有QR二維碼的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。通過使用智能終端掃描QR二維碼，就可以讀到設(shè)備的信息，通過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器端網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的更改。網(wǎng)絡(luò)訪問層是指互聯(lián)網(wǎng)或者學(xué)校內(nèi)部自建的無線網(wǎng)絡(luò)，主要用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的交互和實(shí)時(shí)通信。應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)層主要包含實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息管理服務(wù)器，系統(tǒng)用戶信息數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)用戶信息管理服務(wù)器，該層主要功能是管理和存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與系統(tǒng)用戶信息。

系統(tǒng)組成部分? 通過智能終端掃描設(shè)備上的二維碼獲得設(shè)備信息，在智能終端設(shè)備上填寫設(shè)備信息最新狀態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備狀態(tài)發(fā)送到服務(wù)器端，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)管理。該系統(tǒng)主要分為兩部分：服務(wù)器端部分和智能終端設(shè)備。服務(wù)器端部分是整個(gè)設(shè)備信息化管理系統(tǒng)的部分。數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server，以Microsoft Vsiual Studio 2019作為開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用ASP.NET語言編寫設(shè)備管理系統(tǒng)，具有良好的兼容性和擴(kuò)展性。智能終端設(shè)備是指智能手機(jī)和平板，這些設(shè)備可以安裝軟件掃描設(shè)備上的二維碼，利用網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備動(dòng)態(tài)信息提交至服務(wù)器端。

5 系統(tǒng)功能模塊

基于二維碼的高校設(shè)備管理系統(tǒng)主要包含服務(wù)器端系統(tǒng)和智能終端系統(tǒng)。服務(wù)器端管理系統(tǒng)主要是管理系統(tǒng)用戶信息、實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息以及相關(guān)報(bào)表信息。通過該系統(tǒng)可以增刪用戶信息，更改設(shè)備信息和導(dǎo)出報(bào)表信息。智能終端系統(tǒng)可以讀到設(shè)備信息以及對(duì)設(shè)備動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行登記。系統(tǒng)功能模塊如圖4所示。

服務(wù)器管理系統(tǒng)

1）設(shè)備變更管理。設(shè)備變更管理是服務(wù)器管理系統(tǒng)重要的組成部分，設(shè)備變更管理主要實(shí)現(xiàn)登記、修改以及刪除設(shè)備動(dòng)態(tài)信息（入庫(kù)、歸還、借用、維修、報(bào)廢）、查詢?cè)O(shè)備信息的功能。

①設(shè)備入庫(kù)。當(dāng)設(shè)備完成采購(gòu)時(shí)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行入庫(kù)，將設(shè)備信息編碼生成固定QR二維碼，將此二維碼打印并粘貼在設(shè)備上。

②設(shè)備動(dòng)態(tài)信息查看。通過服務(wù)器端查詢?cè)O(shè)備動(dòng)態(tài)信息，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到智能終端設(shè)備。

2）報(bào)表管理。報(bào)表管理是指按照時(shí)間或者部門可以分類導(dǎo)出月（年）報(bào)，包括設(shè)備統(tǒng)計(jì)表、設(shè)備借出表、設(shè)備維修表以及設(shè)備報(bào)廢表，將這些信息導(dǎo)入Excel并打印出來。

3）系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理包含用戶數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置是指對(duì)系統(tǒng)軟件參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括系統(tǒng)管理參數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)密碼以及數(shù)據(jù)備份設(shè)置。

手持終端系統(tǒng)

1）設(shè)備狀態(tài)登記。檢查人員應(yīng)用智能終端設(shè)備掃描二維碼后，根據(jù)設(shè)備真實(shí)的情況選擇設(shè)備狀態(tài)（借用、歸還、維修、報(bào)廢），通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器端進(jìn)行記錄。

2）設(shè)備盤點(diǎn)。盤點(diǎn)人員通過智能終端設(shè)備掃描設(shè)備二維碼，得到設(shè)備狀態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器端該設(shè)備的狀態(tài)，兩者進(jìn)行比較，確定設(shè)備是否與實(shí)際相符。

3）查看已登記的設(shè)備。檢查人員通過智能終端設(shè)備登錄服務(wù)器瀏覽已經(jīng)登記的設(shè)備信息，確保記錄沒有錯(cuò)誤。

4）設(shè)備連接。對(duì)服務(wù)器IP地址進(jìn)行設(shè)置，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能終端與系統(tǒng)服務(wù)器相連。

6 實(shí)際應(yīng)用

每臺(tái)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備都有固定的QR二維碼，通過智能終端設(shè)備掃描二維碼，可以得到設(shè)備基本信息，通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息動(dòng)態(tài)管理。當(dāng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生改變，如被借走，可以在智能終端登錄系統(tǒng)填寫設(shè)備最新狀態(tài)，如圖5所示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

7 結(jié)束語

該系統(tǒng)是針對(duì)徐州工程學(xué)院在設(shè)備管理中遇到的問題而開發(fā)的，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。通過利用QR二維碼可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備從入庫(kù)、日常管理到報(bào)廢整個(gè)生命周期的動(dòng)態(tài)管理，能夠準(zhǔn)確、方便地記錄設(shè)備信息，降低錯(cuò)誤率，極大地提高設(shè)備管理效率。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展，相信會(huì)有越來越多不同類型的二維碼將被應(yīng)用到設(shè)備管理中來，從而實(shí)現(xiàn)更高效的管理?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]海濤，王鈞，廖煒斌，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室信息化管理技術(shù)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（9）：166-169.

[2]王法玉，張曉洪，陳洪濤，等.RFID及WiFi技術(shù)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015（5）：274-277.

[3]秦淑芳，朱瑞虎，嚴(yán)士常，等.“7S”管理在一流實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的應(yīng)用實(shí)例探析[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019（6）：

278-280，285.

[4]雷定猷，賈莉.基于手機(jī)QR碼車票的地鐵移動(dòng)票務(wù)系統(tǒng)研究[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（4）：1406-1413.

[5]錢勇.基于ASP.NET技術(shù)的教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦與信息技術(shù)，2009（4）：69-72.

[6]王斐.高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].成都：電子科技大學(xué)，2010.