RFID及WiFi技术在实验设备管理中的应用

王法玉， 张晓洪， 陈洪涛， 王春东

(1. 天津理工大学 天津市计算机实验教学示范中心，天津，300384;2. 天津理工大学 天津市智能计算及软件新技术重点实验室， 天津 300384)

RFID及WiFi技术在实验设备管理中的应用

王法玉1,2， 张晓洪1， 陈洪涛1， 王春东1

(1. 天津理工大学 天津市计算机实验教学示范中心，天津，300384;2. 天津理工大学 天津市智能计算及软件新技术重点实验室， 天津 300384)

分析目前高校实验设备日常维护管理繁琐、容易出错的现状，提出了利用物联网技术——RFID技术和WiFi技术来加强日常设备维护管理的方案，开发了基于WinCE系统的RFID手持终端程序和基于B/S架构的服务器端设备管理平台。该平台的使用，改善了现有的设备日常管理方式，提高了设备管理的效率，减少了设备管理中的错误概率，减轻了工作量。日常设备管理(借用、归还、保修、报废及清点)的信息化、网络化管理水平得到了进一步的升华。

RFID技术； WiFi技术； WinCE系统； B/S架构； 设备管理

高校实验室建设作为现代化教育创新和实践教学的重要基地，实验设备管理一直是高校建设中的一项重要工作[1]。随着高校教育信息化的建设，许多高校都建设了设备管理系统，但是这些系统主要集中记载设备的登记入库以及报废信息，而对于设备的借用、归还、维修、使用情况等信息则没有记录，在设备发生变动时，只是手工记录下设备的日常使用管理信息。这种方式的缺点是很难及时了解设备的使用情况以及设备的当前状态，如借用、损坏、维修中、待报废等。

学校的设备清查盘点工作主要以手工为主，每年在进行固定资产清查时需要动用大量的人力、物力、财力，花费时间、精力对学校的各个实验室的设备进行清查，手工记录每个设备的状态以及使用信息，再与原有的数据进行比对从而完成清查工作，整个流程繁琐、任务量大[2-3],并且在清查的过程中会出现差错，造成数据的不准确。

当设备变动(借用、归还、保修、报废等)量大、设备变动频繁时，难免工作中出现疏漏，漏写、错写一些设备的变动信息，这样会难以追查历史信息。并且手工操作方式往往会造成信息的滞后，不能及时地反映设备的使用情况，无法动态实时管理设备，并且经常会出现手工记录错误，管理难度大，耗时、耗力，存在管理效率低的问题。

现有的日常管理方式已经不能适应现代教育信息化建设的需求。特别是在设备流动以及设备清查的过程中，不能准确并且实时地反映设备的状态。如何利用最新的技术，解决当今设备日常管理中出现的问题，以及如何提高设备管理的效率等相关问题引起了各高校的普遍关注，许多高校也都在寻找一种更高效、更合理的设备管理方法[4-5]。本文主要研究如何运用物联网技术----RFID技术以及WiFi技术，运用先进的RFID技术以及WiFi技术来构建包含设备借还信息、设备盘点、维修、报表信息等要素的设备日常管理平台。

RFID技术的电子标签具有耐磨、防水、防磁等特点，可将其依附在设备上，可通过阅读器准确定位，在短时间内完成扫描工作[6]。加之目前学校校园有无线网络的覆盖，可以通过WiFi技术实现RFID阅读器与设备管理系统之间的数据传输，完成对设备的动态实时管理。所以利用RFID技术与WiFi技术相结合的管理方式来取代现行的管理方式是可行的。

1 研究目标及意义

研制一套基于 RFID 及WiFi技术的设备管理系统，并将其应用到实际的管理工作中，解决设备变动、设备清查管理工作中出现的问题，实现对设备全生命周期(入库、借用、归还、检修、报废等)过程的智能化动态管理。

通过引入RFID技术及WiFi技术，在设备日常设备管理时，可为设备管理员配备手持式RFID阅读器，扫描设备并根据实际情况设置设备的状态信息，再通过WiFi与服务器设备管理系统连接，将设备状态信息上传至设备管理系统，自动进行数据比对，完成设备状态登记。可以免去繁琐的手工记录过程，提高数据的准确度以及设备管理效率，简化管理流程，提高设备信息采集的准确度，设备管理工作的效率和管理水平可以得到提升。

2 相关技术

2.1 RFID技术

RFID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，可快速地进行物品追踪和数据交换。RFID 系统由 RFID 标签、阅读器、天线、应用软件系统等部分组成。识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，是较为先进的自动识别技术[7]。

将 RFID 电子标签安装在被识别的物体上，当被标志的物体进入 RFID 系统的阅读范围时，利用空间电感耦合或者电磁耦合进行通信，实现标签和读写器之间的非接触式信息通信，标签向读写器发送携带信息，读写器接收这些信息并送入客户机终端处理系统，并通过网络传输给服务器，从而完成信息的全部采集与处理过程，以达到自动识别被标志物体的目的。RFID的工作原理如图1所示[8-11]。

图1 RFID工作原理

2.2 ASP.NET体系结构及服务端架构

该系统服务端采用ASP.NET开发。ASP.NET隶属于.NET Framework框架，是由.NET框架提供的编程类库所组成的，它提供了Web应用程序模型，采用了面向对象的思想——模块化与组件化技术构建[12]。其基本体系结构如图2所示。

图2 ASP.NET的基本体系结构

ASP.NET应用程序通常采用3层架构的B/S模式，3层架构自底向上分别为：数据访问层(DAL)、业务逻辑层(BLL)、表示层(PL)。

数据访问层：数据访问层是整个分层体系的最底层，它主要用来实现与数据库的交互。

业务逻辑层：业务逻辑层是整个分层模型的中介，提供功能调用，同时它又调用数据层所提供的功能来访问数据库。

表示层：表示层用来实现在客户浏览器中显示的用户界面。

3 系统架构

基于RFID及WiFi技术的设备管理系统采用3层体系，主要包括应用数据服务层、网络通信层和终端用户层。其中，应用数据层包括设备信息数据库和设备信息管理服务器、用户信息数据库和用户信息管理服务器，主要用于设备基本信息的存储与管理、系统中用户基本信息的存储与管理；网络通信层包括互联网、高校自建的校内无线通信网组成，主要用于智能数字校园相关数据信息的交换与实时通信等；终端应用层包括贴有 RFID 标签信息的设备和标签识别器，主要用于实时采集存储在标签中的设备信息。这样，通过贴有 RFID 标签信息设备，可方便地实现对设备的高效管理。系统的构架如图3所示。

图3 系统的构架

4 系统组成部分

借助于RFID阅读器读取设备的标志，并将在手持终端上填写选择的状态信息通过WiFi技术将设备状态发送至服务器，实现设备的动态管理以及完成设备的日常记录工作。

本系统分为2个部分：服务器端部分、基于WinCE系统手持终端部分。

服务器端部分：后台信息管理系统是整个设备信息化管理系统的核心，采用 SQL Server为后台数据库，选用 Microsoft Visual Studio 2010作为开发平台，使用ASP.NET语言开发，实现了基于Web Service的RFID 设备管理系统，并且系统有良好的可扩展性及兼容性。

手持RFID终端部分：终端运行的是WinCE系统，采用C#作为开发语言，调用RFID终端设备的DLL库，读取RFID标签信息，并在界面上填写或选择该设备的状态信息，实现利用WiFi技术将设备的信息提交到服务器中。

5 系统的功能模块

高校日常设备管理系统主要分为服务器端管理系统和手持终端系统2个部分。用户通过服务器端管理系统可以方便地对用户身份、设备变动信息、报表信息进行管理。通过手持终端系统可以方便地对设备进行登记。系统功能模块如图4所示。

图4 系统的功能模块图

5.1 服务器端管理系统

5.1.1 设备变动管理

设备变动管理是服务器端系统中的主要部分，在该模块中可以实现设备入库、借用、归还、维修、报废等信息的登记、修改、删除以及根据不同的查询字段对设备信息进行查询。

(1) 设备入库。设备入库时，会为每个设备添加一个固定的RFID标签号码，该标签成为设备信息的重要部分。

(2) 设备借用、归还、维修及报废状态查看。服务器端可以查看通过终端设备借助于WiFi发送至后台服务器端的记录。

5.1.2 报表管理

设备统计表可以按照指定的时间和任意单位部门等条件分类统计月(年)报，包括设备明细汇总表、设备借用统计表、设备归还统计表、设备维修统计表、设备报废统计表。可以将这些报表动态查询结果导出成Excel并打印。

5.1.3 系统管理

具体分为用户管理、系统设置。其中系统设置主要是对整个系统进行软件参数设置，设置各项系统管理参数，数据库密码设置及数据备份设置。

5.2 手持终端系统

(1) 设备状态登记。检查人员利用RFID手持终端阅读器扫描附有标签的设备后，选择设备状态(借用、归还、维修、报废等)，并根据真实情况在RFID手持终端上设置设备的状态信息，通过WiFi及时地将

设备的状态信息记录到服务器端的设备管理系统中。

(2) 设备盘点。盘点人员携带RFID手持终端，进行设备盘点，扫描出附有标签的设备，查看设备的状态并利用WiFi将设备的状态信息和服务器端管理系统中数据进行比对，及时发现设备账、物相符情况。

(3) 查看已记录设备。检查人员可以在手持终端上登录服务器系统浏览自己的登记的记录，以便确保记录无误。

(4) 设备连接。设置服务器的IP地址，通过WiFi技术来实现阅读器与服务器的连接。

6 实际应用

图5 手持终端设备检查界面

每台设备贴有唯一的一个RFID标签，利用手持终端快速检测出附有标签号的设备,并设置设备的状态，利用WiFi将数据发送到服务器，实现服务器端设备信息的实时记录，每进行一次管理便产生一条检查记录。手持终端登记界面如图5所示。 服务器端设备状态查询界面如图 6 所示，可以将查询到的数据导出到Excel中。

图6 服务器端界面

7 结束语

该系统是根据学校的实际情况自主进行研发的，有较大的现实意义。利用RFID技术与WiFi技术的结合可以实现设备从入库、日常管理到报废的全生命周期的动态管理，可以准确、快速地完成设备状态记录工作，减少了管理人员的数量，降低了管理中的错误率，同时提高了管理的效率。随着物联网的普及和RFID技术的完善，相信在不久的将来RFID技术将会广泛应用到设备管理中。

References)

[1] 海涛，王钧. 基于物联网的高校实验室信息化管理技术[J].实验室研究与探索，2012,31(9)：166-169.

[2] 王丽荣，张敬贤. 浅议加强仪器设备的日常管理[J].实验室科学，2006(1)：128-129.

[3] 陈海平. 试论高校仪器设备的管理[J].实验科学与技术，20012，10(6)：178-180.

[4] 王斐. 高校实验设备管理决策支持系统设计[D].成都：电子科技大学，2010.

[5] 胡文峰，王玲玲，翁绍捷.RFID技术在高校实验室设备管理中的应用[J].实验室研究与探索，2011,30(6)：392-394.

[6] 施巧莲.RFID电子标签与条型码之比较[J].大学图书情报学刊，2009，27(1)： 69-70.

[7] 单玉峰，姚磊.无线射频识别(RFID)系统技术与应用[M].北京: 电子工业出版社，2008：10-15.

[8] 由继红.RFID技术在高校固定资产管理中的应用[J].实验技术与管理，2012,29(8)：200-202.

[9] 周晓光，王晓华，王伟，等.射频识别(RFID)系统设计、仿真与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008：3.

[10] 王宏波.高校实验中心应用RFID技术实现仪器设备的科学管理[J].大学物理实验, 2006(2)：79-80.

[11] 游战清,刘克胜,张义强，等.无线射频识别技术 (RFID)规划与实施[M] .北京:电子工业出版社，2005.

[12] 王法玉.基于Asp.net的实验教学管理系统设计与实现[J] .实验技术与管理，2006,23(9):62-64.

Application of RFID and WiFi technology in experimental equipment management

Wang Fayu1,2， Zhang Xiaohong1， Chen Hongtao1， Wang Chundong1

( 1. Tianjin Computer Experimental Teaching Demonstration Center , Tianjin University of Technology,Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Key Laboratory of Intelligence Computing and Novel SoftwareTechnology, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China)

Combined with the current management status of experimental equipment in colleges and universities, this paper proposes a scheme which can use the Internet of things technology, including RFID technology and WiFi technology to manage the equipment, develops RFID handheld terminal program based on WinCE system and Web server management platform based on B/S architecture, uses the platform, improves the daily management method of equipment, improves the efficiency of equipment management, reduces the error probability of the equipment management, and reduces the workload. Daily equipment management level of informationization, and the network management have been further promoted.

RFID technology; WiFi technology; WinCE system; B/S architecture; equipment management

2014- 09- 09 修改日期：2014- 10- 31

天津理工大学教改项目(YB12-34)；天津市高校本科教学质量与教学改革研究计划项目(C03-0809) ；天津市科技创新专项资金项目(10FDZDGX00400;11ZCKFGX00900)

王法玉(1971—),男，山东临朐，硕士，副研究员，副院长，研究方向为信息管理与信息系统.

TP393.09;G482

B

1002-4956(2015)5- 0274- 04