導(dǎo)語(yǔ)：基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室管理研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近年來(lái)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品的大量實(shí)現(xiàn)，智能實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)也不再遙遠(yuǎn)。這種新型實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的最主要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化和實(shí)時(shí)化，大大降低了人員費(fèi)用的開(kāi)支，這將從根本上改變我國(guó)高校一貫運(yùn)用傳統(tǒng)的方法來(lái)管理實(shí)驗(yàn)室的局面。該文提出了一些物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)，并利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室管理方案。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);實(shí)驗(yàn)室建設(shè);傳感器;RFID芯片;探究

自2009年8月總理提出“感知中國(guó)”這一物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)議題以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連同其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用受到了人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)，被譽(yù)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息化產(chǎn)業(yè)的浪潮。作為互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊網(wǎng)等應(yīng)用的增長(zhǎng)點(diǎn)，將會(huì)大大促進(jìn)信息化的應(yīng)用，不僅僅可以提高經(jīng)濟(jì)效益，還可以為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供技術(shù)動(dòng)力，為產(chǎn)業(yè)行業(yè)開(kāi)拓了又一潛力無(wú)窮的發(fā)展機(jī)會(huì)。隨著信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，物聯(lián)網(wǎng)涉及各類產(chǎn)業(yè)和人們生活的方方面面，將大大提升互聯(lián)和智能方面的特性，使實(shí)現(xiàn)智慧地球的夢(mèng)想成為可能［1－2］。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用，綜合運(yùn)用了現(xiàn)均已趨成熟的RFID、WSN技術(shù)、智能技術(shù)、納米技術(shù)等知識(shí)，將實(shí)驗(yàn)室中的所有物品，包括儀器設(shè)備、辦公用品、實(shí)驗(yàn)耗材、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)人員等，與網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)、與移動(dòng)信息網(wǎng)連接起來(lái)，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程控制，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新時(shí)代必將為人們帶來(lái)生活上、工作上的全新體驗(yàn)［3］。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念

“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)是指通過(guò)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，按照約定的協(xié)議，以有線或無(wú)線的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，以計(jì)算、存儲(chǔ)、分析等處理方式構(gòu)成所關(guān)心事物的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的信息知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，用以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)［4］。物聯(lián)網(wǎng)的用途非常廣泛，遍及城市管理、數(shù)字家庭、定位導(dǎo)航、現(xiàn)代物流管理、食品安全控制、零售、數(shù)字醫(yī)療、防入侵系統(tǒng)［5］等諸多的領(lǐng)域。

2高校實(shí)驗(yàn)室管理現(xiàn)狀

高校實(shí)驗(yàn)室管理目標(biāo)可以分為安全性、高效性、精確性、經(jīng)濟(jì)性、便捷性等。目前，高校實(shí)驗(yàn)室管理最常用的方法還是主要依賴于相關(guān)實(shí)驗(yàn)管理人員的定點(diǎn)管理以及實(shí)驗(yàn)室制度規(guī)章的硬性約束這兩大措施，而這需要大量的實(shí)驗(yàn)室管理人員并投入巨額的維護(hù)經(jīng)費(fèi)，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室管理中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以大大降低人員費(fèi)用的開(kāi)支。

3基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實(shí)驗(yàn)室管理方案

3.1建立中央處理單元

中央處理單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它要能提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和處理功能，在以下各個(gè)模塊間起到橋梁的作用，能將各模塊的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交換、處理、分析并反饋。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)及其他專業(yè)技術(shù)將實(shí)驗(yàn)室中各儀器設(shè)備與中央處理單元相結(jié)合，便可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理員與儀器設(shè)備之間的人機(jī)互動(dòng):管理員可對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行信息更新、維護(hù)安檢、使用預(yù)約以及過(guò)程監(jiān)控等操作;儀器設(shè)備也可向?qū)嶒?yàn)室管理員報(bào)告其實(shí)時(shí)運(yùn)作狀態(tài)、環(huán)境安全等。

3.2建立設(shè)備管理模塊

為有需要的儀器設(shè)備安裝一個(gè)RFID標(biāo)簽，相當(dāng)于賦予每一臺(tái)設(shè)備一個(gè)“身份證”。通過(guò)讀寫(xiě)裝置可以非常方便地讀取設(shè)備的詳細(xì)信息，例如，名稱、規(guī)格、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、經(jīng)銷商等;還可以通過(guò)讀寫(xiě)裝置寫(xiě)入需要添加的內(nèi)容，例如，單位、實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)、注意事項(xiàng)等。另外，設(shè)備的維修保養(yǎng)是相當(dāng)重要的一個(gè)部分，可以隨時(shí)通過(guò)中央控制單元或便攜式的讀寫(xiě)裝置將設(shè)備的維修記錄詳細(xì)地標(biāo)注在RFID標(biāo)簽中，需要時(shí)便可十分快捷地獲取到維修信息，并且，通過(guò)設(shè)置中央控制單元，可定期定時(shí)地提醒管理人員對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行檢修。由于每次巡檢和維護(hù)的結(jié)果都記錄存儲(chǔ)于芯片而且這些信息是不能夠隨意更改的，這就可以避免如果出現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備相關(guān)的責(zé)任事故，不能明確人為責(zé)任還是設(shè)備責(zé)任的問(wèn)題時(shí)，使實(shí)驗(yàn)設(shè)備日常維護(hù)工作變得有據(jù)可查［6］。設(shè)備管理模塊大大簡(jiǎn)化了繁重的入庫(kù)和檢修工作。

3.3建立物資管理模塊

實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行常常都伴隨著實(shí)驗(yàn)物資的大量消耗，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的物資管理模塊，通過(guò)傳感器等檢測(cè)裝置，一旦實(shí)驗(yàn)室中某種物資的存儲(chǔ)量低于系統(tǒng)設(shè)定的最低值時(shí)，該模塊將信息傳遞給中央處理單元，中央處理單元再通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息至實(shí)驗(yàn)室管理員的智能手機(jī)、平板等移動(dòng)終端上，內(nèi)容包含該種存儲(chǔ)物資的剩余數(shù)量及所需數(shù)量等，以方便實(shí)驗(yàn)室管理員及時(shí)添加物資或向商家發(fā)出補(bǔ)貨訂單。

3.4建立過(guò)程監(jiān)測(cè)模塊

實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行需要實(shí)驗(yàn)人員的正確操作，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，往往由于粗心大意等原因造成不可估量的損失，這在電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中尤為常見(jiàn)。大量專業(yè)知識(shí)匱乏的學(xué)生經(jīng)常會(huì)因錯(cuò)誤的操作造成實(shí)驗(yàn)儀器的損壞，例如，過(guò)載、欠壓等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)者可預(yù)置必須要用到的實(shí)驗(yàn)元件，如熱繼電器，通過(guò)比較實(shí)時(shí)操作與預(yù)置的情況是否一致，該模塊一旦檢測(cè)到實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未接入該元件或連接錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)使電路無(wú)法運(yùn)行避免造成儀器損壞，并將信息反映給實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員，方便找到錯(cuò)誤原因且及時(shí)更正。這將大大提高儀器設(shè)備的使用壽命，省去大量的維修及購(gòu)買經(jīng)費(fèi)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)采集并以適當(dāng)?shù)姆绞教峁┙o實(shí)驗(yàn)者，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化［7］。

3.5建立人員監(jiān)測(cè)模塊確保進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所人員的安全有序是實(shí)驗(yàn)室管理的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)室入口處安裝一個(gè)固定的RFID射頻閱讀器，并給相關(guān)的師生配備一個(gè)電子標(biāo)簽(電子標(biāo)簽可進(jìn)一步設(shè)計(jì)與校園一卡通集成)，這樣一來(lái)，當(dāng)師生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，閱讀器便會(huì)非常方便地讀取該人員的基本信息，例如，姓名、學(xué)號(hào)、聯(lián)系電話等，同時(shí)相關(guān)信息也將通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至中央處理單元登記存儲(chǔ)。若需要相關(guān)考勤的記錄，便可通過(guò)中央處理單元調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄，非常快捷的導(dǎo)出考勤表等詳細(xì)內(nèi)容，省去了大量煩瑣的簽到工作。而該模塊一旦監(jiān)測(cè)到非授權(quán)人員擅自進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，便可立即發(fā)出警報(bào)并發(fā)送信息至實(shí)驗(yàn)室管理人員的移動(dòng)終端，管理員便可第一時(shí)間采取應(yīng)對(duì)措施，這對(duì)于需要重點(diǎn)保護(hù)保密的實(shí)驗(yàn)室有非常好的效果。

3.6建立環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊

不少實(shí)驗(yàn)室對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境有著不低的要求，而環(huán)境監(jiān)測(cè)不光可以幫助實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，還可以在出現(xiàn)安全問(wèn)題，如火災(zāi)、漏氣等情況時(shí)第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急措施。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊可以安裝溫度、濕度、氣體、光電傳感器等，并與110聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)中央處理單元的反饋，中央處理單元或?qū)嶒?yàn)人員即可做出相應(yīng)的控制。而該模塊一旦監(jiān)測(cè)到實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)火災(zāi)、漏氣等險(xiǎn)情時(shí)，中央處理單元將立即啟動(dòng)消防系統(tǒng)并報(bào)警，同時(shí)發(fā)送信息至實(shí)驗(yàn)室管理人員的移動(dòng)終端，使安全問(wèn)題在第一時(shí)間得到有效控制。

4結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)構(gòu)建一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的模塊化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的硬件管理、人員檢測(cè)及安全監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，該系統(tǒng)可以較好地改進(jìn)高校在實(shí)驗(yàn)室管理中存在的信息化程度低、管理工作繁重復(fù)雜等問(wèn)題，對(duì)于高校智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)具有一定的借鑒意義。

作者:徐曉坷 陳惠明 李玉榮 單位:南京林業(yè)大學(xué)

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