劉冬玲

摘 要： 實(shí)驗(yàn)室是衡量高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的關(guān)鍵，也是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要場(chǎng)所。隨著教學(xué)任務(wù)的不斷增加和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新升級(jí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和管理提出了更高的要求?；跓o(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)，利用無(wú)源標(biāo)簽、門禁設(shè)備以及手持讀寫器構(gòu)建硬件系統(tǒng)，借助數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建軟件系統(tǒng)，旨在通過(guò)管理系統(tǒng)的構(gòu)建提升設(shè)備管理的效率，為實(shí)驗(yàn)室信息化管理水平的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： RFID技術(shù) 實(shí)驗(yàn)室 信息化管理 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

中圖分類號(hào)： TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）05-0076-03

Analysis of the Application of RFID Technology in the Informatization Management of Laboratories

LIU Dongling

Changchun Medical College， Changchun， Jilin Province， 130031 China

Abstract： A laboratory is a key to measuring the level of experimental teaching in colleges and universities， and it is also an important place to cultivate students comprehensive quality and innovative ability. With the continuous increase of teaching tasks and the upgrading of experimental equipment， higher requirements have been put forward for laboratory teaching and management. Based on an the RFID device management system， this article uses passive tags， access control devices and handheld readers to build a hardware system， and uses a database to build a software system， aiming to improve the efficiency of device management through the construction of management systems， and lay a solid foundation for the improvement of the informatization management level of laboratories.

Key Words： RFID technology； Laboratory； Informatization management； Automatic identification technology

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于提升學(xué)生的應(yīng)用能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室也是學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的重要場(chǎng)地，是各項(xiàng)成果產(chǎn)出的基礎(chǔ)前提。目前實(shí)驗(yàn)室管理中存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用效率不高、數(shù)據(jù)信息互通性差等問(wèn)題，因此構(gòu)建精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息化管理，有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果較為關(guān)鍵。本文在高校和教學(xué)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出RFID實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，通過(guò)RFID設(shè)備管理的引進(jìn)，提升實(shí)驗(yàn)室管理效率，為RFID技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室信息化管理中的運(yùn)用提供參考與借鑒。

1 RFID技術(shù)

1.1 RFID系統(tǒng)構(gòu)成

RFID屬于非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，包含標(biāo)簽、天線及閱讀器等設(shè)備，以無(wú)線射頻方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與自動(dòng)識(shí)別，且在識(shí)別通信中無(wú)需接觸。RFID閱讀器會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電波，在一定范圍內(nèi)形成電磁場(chǎng)，而RFID標(biāo)簽則會(huì)在輻射范圍內(nèi)從電磁場(chǎng)中獲取能量，并由電波將存儲(chǔ)的信息回傳到閱讀器，由閱讀器進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)一步處理。

1.2 RFID的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)條形碼識(shí)別技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有非接觸自動(dòng)識(shí)別的優(yōu)勢(shì)。一方面RFID技術(shù)的識(shí)別速度較快，識(shí)別距離較遠(yuǎn)，且電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)容量較大，安全性較高，電子標(biāo)簽的外形多樣，其封裝形式較為靈活，具有較強(qiáng)的抗污損能力；另一方面通過(guò)防碰撞算法的應(yīng)用，RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別。圖1為RFID系統(tǒng)的組成部分，包含電子標(biāo)簽、天線、讀寫器以及應(yīng)用系統(tǒng)等設(shè)備和軟件。

2 RFID實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)

目前高校實(shí)驗(yàn)室管理以設(shè)備日常使用管理與維護(hù)為主，主要是在學(xué)校的資產(chǎn)管理系統(tǒng)中建立設(shè)備檔案，生成設(shè)備編號(hào)和條形碼，并將其粘貼在設(shè)備上。但是條形碼中的信息量較少，容易受到污損，掃描讀取設(shè)備信息只能逐一操作，因此在管理中需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，并且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

符合ISO/IEC 18000-6C協(xié)議的無(wú)源UHF-RFID在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中得到了較為廣泛的應(yīng)用。先將電子標(biāo)簽粘貼在設(shè)備表面，在一定范圍遠(yuǎn)距離非接觸就可以快速自動(dòng)識(shí)別單個(gè)或者多個(gè)目標(biāo)，且同時(shí)讀取標(biāo)簽的數(shù)量較大，識(shí)別速度較快。目前RFID技術(shù)在物流和倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的管理中得到了較為廣泛的應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中也較為適用，尤其是在存放設(shè)備密集實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較為明顯。在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中通過(guò)RFID硬件與相關(guān)軟件的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的信息化管理，為其管理水平的提升提供了根本保障。

2.1 系統(tǒng)硬件

2.1.1 電子標(biāo)簽

RFID系統(tǒng)電子標(biāo)簽選用無(wú)源UHF-RFID不干膠柔性標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽都具有唯一的ID，選擇具有用戶數(shù)據(jù)區(qū)的產(chǎn)品，能夠完成設(shè)備信息的存儲(chǔ)。

2.1.2 讀寫器配置與應(yīng)用

UHF-RFID主要是利用電磁波方向散射原理，一般讀寫器需要外接天線，讀寫器具有多種形式，每個(gè)通道接一組天線，各個(gè)通道均可獨(dú)立工作。

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用了RFID系統(tǒng)，在開(kāi)發(fā)和使用中分別解決了實(shí)驗(yàn)室信息化管理中存在的問(wèn)題。但是分立系統(tǒng)使用較為不便，難以發(fā)揮最大的應(yīng)用效率，管理系統(tǒng)間銜接仍然需要人工輔助。在RFID實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)整合開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，不僅應(yīng)用了較為成熟的RFID技術(shù)及軟硬件信息技術(shù)，而且進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室信息化管理模式和解決方案的提升創(chuàng)新，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通道暢通的自動(dòng)化管理模式，從而促進(jìn)管理效率的提升。在實(shí)驗(yàn)室固定布設(shè)的讀寫器分為兩組，一組安裝在實(shí)驗(yàn)室的出入口，另一組安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，此外還要配備較為靈活的手持式讀寫器。

首先是實(shí)驗(yàn)室出入口讀寫器。安裝在實(shí)驗(yàn)室出入口的讀寫器與天線主要用于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備出入管理和設(shè)備防盜，如圖2所示，在具體安裝時(shí)結(jié)合實(shí)際情況布置天線，盡量在實(shí)驗(yàn)室出入口的2 m之內(nèi)，避免對(duì)隔壁實(shí)驗(yàn)室標(biāo)簽的識(shí)別和臨近出入口讀寫器造成干擾。在實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)設(shè)備時(shí)，先要在RFID實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)軟件設(shè)備管理模塊中將設(shè)備數(shù)據(jù)錄入其中；之后取一張新的標(biāo)簽，按照固定的格式將標(biāo)簽表面內(nèi)容打印好；讀取標(biāo)簽ID，將其同步到設(shè)備管理模塊，并將標(biāo)簽粘貼在儀器表面位置。在實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行情況下，出入口讀寫器處于工作狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室的管理人員將已經(jīng)貼標(biāo)簽的設(shè)備代入到實(shí)驗(yàn)室就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備入庫(kù)。在設(shè)備經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室出入口時(shí)，讀寫器首次識(shí)別到標(biāo)簽，自動(dòng)將該儀器基本信息寫入到標(biāo)簽當(dāng)中，并將其存放到實(shí)驗(yàn)室信息寫入系統(tǒng)。之后當(dāng)出入口讀寫器非首次識(shí)別到設(shè)備標(biāo)簽時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)移動(dòng)或者是PC軟件前端為管理員推送信息，管理員對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記，并將設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行上傳。設(shè)備出入實(shí)驗(yàn)室的管理主要是借助人工，通過(guò)應(yīng)用RFID技術(shù)，將設(shè)備進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)生成臺(tái)賬，新增了一種設(shè)備防盜技術(shù)手段。

其次是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部讀寫器。安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的讀寫器和天線主要用于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的盤點(diǎn)，如圖3所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況，布置一定數(shù)量的讀寫器和天線，通過(guò)合理的布局，讀寫器的射頻信號(hào)能夠?qū)?shí)驗(yàn)室設(shè)備放置區(qū)域全部覆蓋，確保區(qū)域內(nèi)的視頻能量分布均勻，實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備標(biāo)簽?zāi)軌驕?zhǔn)確快速地被識(shí)別[1]。另外，實(shí)驗(yàn)室管理人員可以利用RFID實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)軟件中的設(shè)備管理模塊發(fā)出盤點(diǎn)指令；各個(gè)讀寫器通道會(huì)分時(shí)工作，將覆蓋區(qū)域內(nèi)的設(shè)備標(biāo)簽讀取出來(lái)，盤點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的各個(gè)設(shè)備。管理人員在對(duì)結(jié)果進(jìn)行盤點(diǎn)時(shí)，還可以查看和修改設(shè)備信息，并導(dǎo)出設(shè)備報(bào)表，進(jìn)行設(shè)備統(tǒng)計(jì)和管理。

最后是手持式讀寫器。為了對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行單臺(tái)管理，或在不適于布置固定式讀寫器和天線的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行RFID設(shè)備管理，增加系統(tǒng)的靈活性，可以適當(dāng)?shù)呐鋫銾HF-RFID手持式讀寫器[2]。在實(shí)驗(yàn)室出入口和內(nèi)部布置讀寫器，并配備手持式讀寫器，快速和批量讀取設(shè)備信息，可以適用于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)備盤點(diǎn)和日常管理等工作中，與現(xiàn)行管理方式相比，其管理效率和信息化水平得到了明顯提升。除此之外，還新增了設(shè)備防盜和存放場(chǎng)所定位功能，在RFID技術(shù)的加持下實(shí)現(xiàn)了管理模式和手段的創(chuàng)新[3]。

2.2 系統(tǒng)軟件

該系統(tǒng)主要管理軟件是對(duì)RFID實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)軟件一個(gè)模塊的二次開(kāi)發(fā)，即設(shè)備管理模塊。軟件前端為瀏覽器網(wǎng)頁(yè)，在任何一臺(tái)能夠連接校園網(wǎng)的電腦上，通過(guò)瀏覽器就可以進(jìn)行系統(tǒng)訪問(wèn)和賬號(hào)登錄等。另外，需要在手持式讀寫器上開(kāi)發(fā)App作為移動(dòng)端軟件，App與B/S架構(gòu)軟件保持功能和數(shù)據(jù)同步[4]。移動(dòng)端App也可以在其他移動(dòng)設(shè)備上使用。

在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中，設(shè)備管理軟件模塊的基本架構(gòu)如圖4所示。設(shè)備入庫(kù)功能模塊主要用于新設(shè)備信息的錄入；設(shè)備查詢則用于設(shè)備信息的查詢，從而完成報(bào)告的生成統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)盤點(diǎn)[5]；設(shè)備借用模塊主要用于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備借出和歸還；設(shè)備使用記錄模塊則由管理員操作，后期還可以為學(xué)生賬號(hào)開(kāi)放部分權(quán)限，使學(xué)生為相應(yīng)設(shè)備添加使用記錄；設(shè)備報(bào)廢模塊則可以用于設(shè)備報(bào)廢登記和記錄查詢[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于RFID技術(shù)下的RFID實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)的構(gòu)建，經(jīng)過(guò)設(shè)備功能測(cè)試和信號(hào)覆蓋測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了信息化管理，促使實(shí)驗(yàn)室形成準(zhǔn)確高效的設(shè)備管理模式，避免了設(shè)備丟失的情況，在提高設(shè)備利用率的同時(shí)也減輕了管理人員的負(fù)擔(dān)，真正實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的信息化管理。

參考文獻(xiàn)

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