RFID技术在开放式电工电子实验室管理系统中的应用

刘 霞

(武汉工程大学 电气信息学院，武汉 430073)

RFID技术在开放式电工电子实验室管理系统中的应用

刘 霞

(武汉工程大学 电气信息学院，武汉 430073)

建立开放式的实验管理系统是高校实践教学的发展趋势。文中利用RFID技术，将射频无线感应技术和计算机网络以及数据库技术结合起来，设计了一种基于RFID技术的开放式实验室管理系统，并给出了具体实施方案。通过对实验室进行门禁控制、设备的权限管理以及实验预约子系统，基本实现了实验室全天候的、无人值守的开放式管理，减少了实验管理人员的工作量，提高了实验设备的利用率，大大提高了学生的动手操作机会和实践创新能力。

开放式实验室管理系统；RFID技术；门禁控制；设备权限管理

在电工电子的教学过程中，实践教学是培养学生创新能力的重要环节。而传统的电工电子实验室管理通常采用人工值守，学生以自然班为上课单位，导致实验项目安排不够灵活，管理模式封闭，造成教学资源浪费。而建立一个全天候的开放式电工电子实验室可以为学生自主学习、个性培养、能力提高提供充裕的时间和空间，从而提高学生的就业竞争力[1]。

射频识别(radio frequency IDentification,RFID)技术已经在武汉工程大学的校园一卡通应用系统，如注册收费、食堂收费、图书馆上机等方面得以广泛使用。本文研究的基于RFID技术的开放式电工电子实验室管理系统是射频无线感应技术和计算机网络技术的一种结合，通过实验室的门禁控制、设备的电源控制以及实验项目的自动化管理，使学生在正常教学课时外能有更多的时间进入实验室，充分利用实验设备资源[2]。

1 RFID技术

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，因具有识别精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷方便等诸多优点而备受瞩目[3]。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。

2 系统方案与结构

基于RFID技术的开放式电工电子实验室管理系统，应能实现实验室人员与实验仪器设备的基本信息采集、录入、存储、备案、日常维护等功能。学生可以进入系统进行实验的网上预约，系统利用一卡通存储及比对数据库中的学生个人信息，对授权的学生提供资源预约、考勤管理、实验数据共享等。基于此，设计的实验室管理系统主要由门禁子系统、设备管理子系统(包括设备权限管理系统和设备资产监控系统)、实验室预订子系统组成[3]。门禁子系统实现人员管理功能；设备管理子系统可作为独立的管理系统存在，与门禁子系统共享控制中心；实验室预订子系统则完成实验前的预约、实验的考勤、实验数据的记录等信息查询统计工作。开放式实验室管理系统的结构如图1所示。

图1 开放式实验室管理系统结构框图

3 门禁子系统及设备权限管理

在实验区域两端及各实验室大门上加装门禁读卡器实现门禁管理，并与现有门禁设备兼容。

学生需要进入实验室做实验，先在实验室门口的IC读卡器上刷卡，读写器读到学生所持RFID卡内芯片的信息，通过后台数据库的验证后，读卡器显示绿灯，准予进入；如为非授权区域，则读卡器显示红灯，不能进入[4]。

在每个仪器设备旁边加装“设备权限控制器”，使用之前提示使用者刷自己的人员RFID卡，设备控制器对于合法的RFID卡自动识别。只有授权的卡通过设备控制器才能打开该仪器设备配套的电源开关，从而可以让使用者进一步使用所打开的仪器设备[5]。设备控制器内的掉电保护芯片存储有合法的身份数据(白名单)，并记录有使用者身份、使用时间等信息。实验室管理人员可通过有线或无线通信方式定时将前台计算机内的设置数据(含白名单)与设备控制器内的数据交互，并通过前台计算机将设备使用数据与后台数据库相连。 系统组成结构如图2所示。

图2 实验室设备管理权限控制系统结构框图

4 实验室预订子系统

通过Web界面，学生可登录到实验室预订平台，实现实时查询各实验室使用情况，并通过页面预订实验室使用权限及时间，待管理员通过后，会在后台数据库对申请人的卡片赋予相对应的权限。

该系统能够实现的功能包括：实验室预约管理、申请预约、实验考勤管理、实验数据共享、资料管理和用户权限管理等。实验室预订子系统平台界面如图3所示。

5 结束语

本文设计的开放式电工电子实验室管理系统选择学校目前使用的一卡通，采用RFID技术与计算机网络技术相结合，可以让管理人员通过管理平台进行实验室的分配、实验仪器的监控，学生通过客户端进行试实验的预约和进行，能够有效地解决实验室资源和学生上课时间的矛盾，减轻实验管理人员的工作强度，提高设备的利用率，实现实验室的全面开放。

图3 实验室预订子系统平台界面

[1]徐金荣,徐嘉祥,杨玲.实验室规范化管理的思考与实践[J].实验室研究与探索,2012,31(5):62-64.

[2]沈记全,赵俊伟.关于高校校内教学资源共享问题的几点思考[J].实验室研究与探索,2012,31(1):185-187.

[3]马正华.嵌入式多重识别智能门禁系统的设计[J].微计算机信息,2010,12(4):627.

[4]周细义,任亚运.RFID技术在实验室管理系统中的应用研究[J].湖南理工学院学报：自然科学版,2013(3):40-44.

[5]王文豪,刘虎，刘金岭.基于RFID技术的开发性实验管理系统的关键技术[J].微计算机信息,2010(29):153.

Application of RFID Technology in the Open Electrical andElectronic Laboratory Management System

LIU Xia

(School of Electrical and Information Engineering, Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，China)

Establishing an open experiment management system is the development trend of the modern practice of teaching in higher education. An open laboratory management system based on RFID technology is designed in this paper, using the RFID technology, combing the RF wireless sensor technology and computer network and database technology. Specific programs are given to achieve an all-weather, unattended open experiment management system, through laboratory access control, rights management subsystem equipment and experiments appointment. Reducing the workload experiment management, improve the utilization of laboratory equipment, greatly improving students’ hands-on opportunities for innovation and practical ability

open experiment management system; RFID technology; access control;equipment rights management

2014-02-23；修改日期: 2014-03-19

刘 霞(1974-)，女，本科，工程师，主要从事大学实验室管理工作。

TP302

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.018