基于物联网技术的信息化应用研究

周孝元

摘要：实验室作为高效培养应用型人才的重要基地，设备利用效率低下、维护工作不及时、管理技术落后、相关信息查询困难等问题都在大大影响高校实验室应该发挥的作用。而当下发展飞快的物联网技术正好可以解决这一问题。文章首先进行了物联网技术简介，然后具体分析了物联网技术在高校实验室中的信息化应用。

关键词：物联网；信息化；应用

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）26-0223-02

当下，随着计算机水平、互联网技术的不断发展与提高，物联网的应用范围也正越来越广。高校作为当代培育人才的重要基地，实验室作为培养应用型人才的重要平台，设备利用效率低下、维护工作不及时、管理技术落后、相关信息查询困难等问题都在大大影响高校实验室应该发挥的作用。为了切实解决这一问题，许多高校开始尝试基于物联网技术对高校实验室采用信息化管理，这种全新的管理模式为实验室的发展带来了前所未有的机遇与挑战。基于物联网的信息化应用管理不仅可以加快信息的传递与输送，还能实现智能管理方式，大大提升实验室管理工作的开展，也有利于实验室最大化程度地被学生利用。

1物联网技术简介

1.1物联网技术概念的提出

计算机、互联网、移动通信网分别霸占了前三次的信息产业浪潮的位置，第四次信息产业浪潮中，物联网实至名归，这是一个全新的技术领域。物联网的概念最初问世于1999年，在MIT Auto - ID 中心，由教授Ashton先生在研究射频自动识别技术的过程中率先提出[1]，当时是在研究射频自动识别技术时将其与物品编码、互联网技术结合在一起提出了研究问题的解决方案。到了2009年，“智慧地球”这一说法被当时的IBM 首席执行官彭明盛提出，“智慧地球”指的是将感应器安装于电路、铁路、公路、隧道、建筑、水库、堤坝、燃气管道等人民生活中各种各样的物品当中，在全部连接之后就形成了一张巨大的物联网，即“智慧地球”。而在中国，物联网第一次被于重大场合提及是在2010年的两会期间，由当时的总理温家宝先生在作政府工作报告时首次提出，至此，物联网开始在中国备受重视，还被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，说明了物联网在中国发展进程中的重要地位。

1.2 物联网技术的定义

物联网，依靠的是射频自动识别技术、无线数据通信技术等，在基于互联网的基础之上，构建一个“Internet of Things”，以此来联系地球上的所有物体。在“物联网”的范围内，从某个角度来说，物品之间是可以“交流”的，即通过射频自动识别技术，再利用传感器、计算机互联网来实现物品信息的连接与共享等功能[2]。

1.3 物联网技术体系简介

物联网技术体系共由三部分构成：感知层、网络层、应用层。其中，感知层主要由传感器或具有类似功能的网关构成，比如：温度传感器、湿度传感器、摄像头、射频自动识别技术标签、全球定位系统、二氧化碳传感器等等具有感知功能的终端，都可被用作感知层。感知层的基本功能是对物体进行识别工作，采集有用的信息。网络层由个人网络、有线网络、无线网络、网络管理系统、云计算网络等等各种平台共同组成，负责对感知层收集到的信息进行处理与传递的工作。而最后一个部分应用层指的是网络与用户之间的接口，匹配用户的需求，以此来真正实现物联网的应用功。

1.4 物联网技术的应用与发展

在全球的物联网技术发展进程中，我国的研究水平名列前茅，早在1999年的时候，中国科学院就启动了传感网的研究项目。所以，我国与德、美、韩四国一起是物联网领域行业界定标准中的主导国。在我国各城市中，无锡市是最著名的全国性物联网产业基地，由于其是2008年中华人民共和国国家发展和改革委员会钦定的国家微电子高技术产业基地，所以它具有较强的产业优势。无锡已于早年建立了中国的传感中心，吸引了大量的通信业的研究机构常驻于此，为无锡市的物联网技术发展提供了非常好的环境与条件。近年来，随着通信业的不断发展壮大，我国物联网的技术也已慢慢成熟。在2009年的上海世界博览会中，物联网非常成功地应用于上海世界博览会与上海浦东国际机场中。归根究底，物联网的发展是基于互联网、通信业发展的基础之上的，所以，物联网的发展离不开当下互联网、通信业的不断发展[3]。

2 物联网技术在高校实验室中的信息化应用

传统的高校实验室管理中通常采用人工贴标签记录、再录入至电脑、上传至互联网的方式。但由于实验室中的物品品项复杂、数量繁多，这种管理方式不仅效率低下，还特别容易出错，更正错误的过程更加麻烦，并不适合动态管理。当下，随着社会经济、科技的不断发展，高校实验室也在不断发展的过程当中，设备不断更新换代，规模也是越来越大，物品种类越来越多，管理工作更加无从下手。基于这种情况，如果能够借助物联网中的射频扫描识别技术、无线技术、互联网通信技术等，将传统的录入管理整改为信息化管理的方式，一定可以减轻高校实验室管理中的工作量[4]，还能大幅度提升管理的准确率、减轻工作量。此外，有些实验室对于温度、湿度要求特别高，需要实时监测实验室中的各项指标，人为的观测非常浪费人力成本，也会由于人员不经意地忽视而导致不可挽回的错误，这时候就可以借助物联网技术。近年来，随着相关人才的大量涌入、国家政策的导向所在，物联网技术的应用正在不断扩大范围，为在高校实验室中进行信息化管理提供了可能。

2.1实验设备信息化管理

传统的实验室设备、工具等材料的说明书都是纸质打印版的，一旦弄丢或破损，很难修补回来，而且由于纸张材料有限，可能篇幅过短，描述地不够详细，对于实验室中的培训工作影响很大。同时，纸质标签更新工作也是一项非常复杂的工作，管理起来非常麻烦，由于实验室中的品项过多，许多设备、器材的参数信息非常凌乱，很难查询。但是，如果可以将标签信息等都记载于电子标签之上，利用读卡器识别芯片中的所有信息，就能与互联网平台上的信息进行共享与交换，便有利于数据的查询、更新、创建、删除等一系列问题，管理起来也会方便很多。此外，高校实验室中的许多贵重设备、器材由于经费有限，通常数量不多，所以都会共用，共用情况下就会出现外借、不按时归还甚至是私自挪用等不良情况。高校实验室管理人员为了能够准确把握器材目前的归属人位置、具体归还时间，就可以利用物联网技术，减少管理上面的混乱情况。具体操作如下：在实验室中可以建立设备外借及归还条例，然后在实验室的各个出入口处安装与物联网接口的门禁系统。门禁系统可以实时发送设备的进、出口情况到物联网中心，有效地防止逾期不还、私自挪用等不良现象。同时，还可以通过指纹扫描、输入密码等身份认证的方式设定实验室管理中的相关使用权限等[5]。

2.2 优化实验教学与管理

利用物联网技术，能够将实验室的设备使用情况与学生信息连接起来，以此来实现设备使用的网络预约功能及相关学生的出勤信息管理等等，对于预约了设备却不如期进行使用的学生可以采取一定的惩罚措施，以此来实现实验室设备资源的合理配置工作，不仅提升了设备的使用效率，还可以方便实验室的管理。如果可以将高校中的物联网与云计算技术相结合，利用云计算中大量资源的优势及其快速分析数据的能力可以为实验室提供大量的技术支持。此外，云计算系统由于可以将实际平台与虚拟平台相结合，即可以给学生提供校外资源共享的途径，完全地实现教学的智能化与多元化。

2.3 实现资源共享

传统的高校教育系统中虽然有各高校之间连通的方式，但实际上高校之前的资源共享是非常少的。高校实验室物联网的建成可以提供各高校之间的资源共享，给予学生更多的信息资源。如果可以达到这个目的，高校实验室获得的有利之处当然数不胜数。首先，在这个条件下，实验室的硬件资源就可以通过物联网进行共享，远程操控设备、仪器，能够提供在线的分析与检测。这样一来可以节省设备的采购费用，二来可以方便地针对结果进行交流讨论。此外，高校实验室中的计算机由于数据的保密性，所以一般都安装了大量的杀毒软件、防木马软件、办公专用转件等等，软件的使用与更新都是有偿的，这也是一笔实验室中比较大的开支。在实现物联网技术之后，云计算技术可以将这个问题彻底解决，在根本上为高校节省了一大笔开支。

2.4 稳固实验室安防系统

高校实验室中的设备、仪器一般都是进口产品，价格非常昂贵，仪器设备的安全问题也是高校非常关注的问题之一。当下，高校实验室中的安防系统其实是有很多漏洞的，所做的一般就是在重点位置安装摄像头，然后将信号连接至保安室机房处，仅此而已。实时的监控就得依靠保安的双眼，如果有保安在当值时睡着或者疏忽造成安防出现问题，也是在所难免的。再者，即使在高校实验室中的所有重要位置都安装上摄像头，也还是一定会留下盲区。然后，摄像头提供的信息是非常单一的，并不全面，对于摄像头的拍摄记录查询、拍摄信息处理也只能依靠人工，并没有专门的分析工具。而利用物联网技术，就能将高校实验室中的安防信息发展进入智能化时代。通过传感器网状的覆盖消灭传统摄像头时代的盲区，系统还可以自动对传感信息进行处理并进行反馈。

文章首先从物联网技术概念的提出、物联网技术的定义、物联网技术体系简介、物联网技术的应用与发展四个房间进行了物联网技术简介。然后在具体分析物联网技术在高校实验室中的信息化应用的过程中，主要从实验设备信息化管理、优化实验教学与管理、实现资源共享、稳固实验室安防系统四个角度展开。

参考文献：

[1]谢健，刘原奇，易先卉.高校开放式实验室设备管理系统研究[J].计算技术与自动化，2011，26（1）：101-103，107.

[2] 李崇亮.电工实验室设备管理系统的开发[J].山西农业大学学报（自然科学版），2013，28（4）：478-480.

[3] 宁焕生，张彦.RFID与物联网射频，中间件，解析与服务[M].电子工业出版社，2013.

[4] 高飞，薛艳明，王爱华.物联网核心技术——RFID原理与应用[M].人民邮电出版社，2010.

[5] 盛魁祥.浅谈物联网技术发展及应用[J].现代商业，2010（14）.