基于RFID的高校实验室管理技术

2013-04-06张艺萌

陕西开放大学学报 2013年2期

张艺萌

(陕西广播电视大学考试中心，陕西西安 710119)

实验室是高等学校进行实践教学和科学研究的主要基地，是培养创新人才、实现学生素质教育的重要场所，实验室建设更是高校教育事业赖以生存和发展的前提，尤其是开放性智能实验室建设对高校实验室管理及学生创新意识和综合素质的提高起着至关重要的作用。

随着我国高等教育事业的飞速发展，学生数量的逐年增多，使得高校的实验室得到了跨越式的发展，实验室不断的购进新设备，引进新技术，以满足人才培养的需要，实验室管理人员相对不足，管理压力大，依靠传统手工管理效率低，极易出错。所以实验室设备和人员的智能化管理就显得越来越重要。

如何利用新技术加强实验室设备的管理和使用，使其充分为教学实验、科学研究服务就成为各高校在实验室管理中急需解决的一个重要问题。

一、高校实验室管理存在的问题

1.实验室设备多且杂，设备管理困难。

长期以来，实验室的设备基本上还是采用传统手工管理方式、大多使用设备卡片或纸质标签，通过手工方式将相关信息分类编辑管理，效率低下，极易出错，且维护、更新十分困难，而且不便于计算机软件管理，更不便将设备信息上传互联网进行信息共享和动态管理。显然这种传统纸质的记录的实验室管理方式已经不能满足现代实验室的要求。

2.综合性实验项目增多，需要综合实验平台。

随着教学深入、课程改革，尤其是在高等职业教育中，强调技能培训，只提供某一方面专用实验室显然不能满足学生需求，如果学生需要做一个小型系统，或者是毕业设计、课程设计的时候需要一个综合性的平台，可能会涉及许多个专业实验室，这就要求我们要有综合的实验、实训平台，这个平台应该能满足该学生对本专业所有课程的实验要求。设备多种多样，需求多种多样。这就对实验室设备开放性管理提出了新的挑战。

3.设备巡检维护滞后，设备无法及时维修。

传统管理方式，设备巡检维护往往缺乏计划性且工作量大而繁琐。每次维护巡检时间间隔较长，因为设备参数和相应维护巡检信息记录在数据库表或者是电子文档里面，所以每次设备巡检维护需要时，相应设备历史记录查询和变更很麻烦。大大降低了工作效率，增加了巡检维护成本，导致设备不能及时维修，设备丢失不能第一时间发现。

4.实验室之间缺乏交流，实验设备无法共享。

各高校相关实验室之间没有一个可以共实验设备的引进、管理、维护、实验过程记录、实验创新等方面的交流平台，实验室设备信息无法共享，实验设备得不到最大化利用，导致设备重购、空闲。

5.实验室难以动态跟踪管理，实验过程无法实时记录。

借助先进技术进行实验室设备及人员管理，建设开放性智能实验室是解决这些主要问题的最好途径，FRID技术就是这样一种解决问题的先进技术。

二、RFID技术简介

RFID(Radio Frequency Identification的缩写)，即射视频识别，又称甲子标签，是一种利用射频非接触式的自动识别技术，可通过射频信号自动识别目标对象读写相关数据，无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频 (125K～134.2K)、高频 (13.56Mhz)、超高频、无源等技术。一套完整的RFID系统包括三个部分:电子标签、阅读器、数据处理平台、应用软件系统等。

RFID系统的工作原理是:RFID标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 (Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号 (Active Tag，有源标签或主动标签)，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据的处理。

RFID技术优势:RFID技术 (射频识别技术)与传统的条形码、磁卡及IC卡相比，RFID技术具有非接触、无需人工干预即可完成信息的输入和处理数据;数据存储容量大，可以进行重复读写操作;可识别各种高速运动的物体，可同时识别多个标签;可实现对物体的无限定位;可工作在各种恶劣环境，标签隐蔽性好，无机器磨损、寿命长、不易损毁脱落;总成本越来越接近接触式IC卡的成本，甚至更低。

三、基于RFID技术的高校实验室管理

1.实验室设备及人员管理

(1)实验室设备管理。

高校实验室种类多种多样，实验设备繁多且分布范围广，传统管理方式大都采用设备卡或纸质标签，这样的标签记录的信息内容有限且不易更改，标签很容易脱落损毁，极易造成标签内容与数据库记录的不一致，不便于日常维护与盘点，管理起来也极易出错。利用RFID技术对实验室设备进行编号，生成电子标签，在电子标签上记录设备基本属性和帮助信息，将其通过网络进行管理共享，需要时可通过手持机方便的获取实验物品的相关信息，这些基本信息包括:型号、规格、单价、出厂日期、设备号、使用单位、使用地点、维修记录、生产厂家等。这样的方式管理起来具有明显的优势:1)有利于设备的巡检、维护及盘点。打破原先大规模、定期的实验设备等固定资产的巡检、维护工作，转化为实时检测、维修，定期或不定期地进行巡查盘点。由于每台实验设备上的电子标签都存储着设备每次巡检、维修记录，这样在现场就可以明确该设备的历史使用情况，大大缩短巡检、维修时间，提高工作效率。设备巡检维护后的信息在现场就可录入手持机，同时存储于设备上的电子标签，这样即节省人力物力，同时也提高了设备的使用效率。真正实现实验室设备的精细化管理，提高设备管理的速度和准确性，使各种设备管理能真正落到实处。2)有利于设备的共享。可动态跟踪记录设备的使用、借出、维修等的具体情况，当设备的内容发生变化时，用手持机很容易地修改电子标签的内容，同时新的信息可自动发送到服务器完成数据库信息的更新，方便师生在网上及时查询到实验设备的各种情况，及时让大家使用到需要的设备。解决实验设备的重置与闲置，让设备得到最大化利用。

(2)实验室人员管理

由于实验室总体的数量和实验设备不能满足学生和老师任意时间来做实验的需求，以及一些实验具有一定不安全因素存在，所以对参与实验人员的身份验证管理就显得十分的重要。开放实验室采用全自动化无人职守模式，利用FRID识别技术，将电子标签集成于学生的一卡通内，进入实验室的人员必须由门禁管理系统进行合法性检查，读出一卡通电子标签内的相关信息后方可进入，机位显示屏指引学生到相应指定位置实验。对于未经过门禁管理系统合法性检查的非法人员，系统能够及时报警。

2.实验过程管理

当有实验需求时，学生可以根据自己的需要在线查询和预约实验时间、实验设备及操作位。因为RFID标签存储容量大，可以重复读写，这就为随机存储设备技术档案、实验过程及实验结果等信息成为可能，在开始实验时，学生可通过手持机读取实验步骤、操作要点、使用帮助和以往使用该设备所得实验数据，帮助学生正确的完成实验。在实验过程中，利用RFID技术与相关技术相结合，可以实现对实验设备使用过程的动态控制，当使用不当时能自动警告并中断实验过程，避免不必要的损失。在实验结束后学生可上传相关的实验数据及设备使用情况，老师定时检查学生上传的数据，对异常情况进行分析并作出解释，以共其它学生参考。这就充分实现了实验教学的数字化、网络化、智能化。