基于云计算和RFID的科技创新仪器管理平台构建

马 钦， 赵新光， 陈 昕， 范梦扬

(1. 中国农业大学 信息与电气工程学院, 北京 100083； 2. 中国电信股份有限公司 北京分公司, 北京 100010)

基于云计算和RFID的科技创新仪器管理平台构建

马 钦1， 赵新光2， 陈 昕1， 范梦扬1

(1. 中国农业大学 信息与电气工程学院, 北京 100083； 2. 中国电信股份有限公司 北京分公司, 北京 100010)

目前高校科技创新活动中科技创新仪器设备管理(特别是自有固定资产)存在效率低、成本高、精准度低、分析手段薄弱等问题。针对上述问题，采用云计算和射频识别(RFID)技术提出了高校科技创新仪器设备共享管理平台的构建方案；基于“软件即服务”模式(SaaS)，文中对平台的系统组成、软件架构、客户端功能、管理业务流程等分别进行了设计。该系统可实现出入库、调拨、盘点、借出归还、维修报废等仪器设备日常使用环节的管理与统计，具有技术先进、功能实用、部署快捷、成本低等优点。该系统应用于高等院校大学生创新基地的自有固定资产管理中，将大幅度提高管理的效率和精准度，提升资产寿命和使用率。

无线射频识别技术； 云计算； SaaS模式； 科技创新仪器管理

0 引 言

目前，各高校大学生科技创新活动是大学生培养过程中的重要环节，通过开展各类科技创新活动能够培养大学生的科技意识、科研精神，有效提高大学生创新能力与实践能力[1]。而科技创新仪器设备是开展大学生科技创新活动的必要基础设施，目前防止科技创新设备(特别是固定资产)闲置流失、充分发挥固定资产效益，是各高校科技创新实验室资产管理中面临的主要问题，亟待解决。这些科技创新设备包括移动、固定通信网络，电信设备，电气设备，三维成像设备等，具有种类多、结构分类复杂、分布式部署(如通信设备)等特点；传统高校科技创新设备资产管理一般采用纸张文件来记录和追踪管理，少数实验室采用了条形码技术；但随着国家对高校科技创新活动的不断重视，创新活动中新型设备不断更新换代，普遍存在管理效率低、人力资源浪费、数据人为误差等问题，给设备管理工作带来难度[2-4]。针对上述科技创新设备管理中存在的问题，总结需求如下：① 快速、准确、简便地统计和查询设备资产数据，满足资产不断增加、资产更动频繁管理需求。② 降低由于资产信息登记介质易损、登记操作误差导致的账实不符等信息管理差错。③ 降低资产盘点难度，解决数据与盘点及更动操作不能及时同步的问题，减少人力资源投入，提高工作效率。④ 提供有效的设备信息统计分析手段，以便使有限的资产得到更高效的利用。⑤ 结合新技术降低资产管理软硬件成本投入。

1 RFID和云计算技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，是一种利用射频通信实现非接触式自动识别的技术；RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、批量读取、移动识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通讯技术相结合，可大幅度提高业务管理与运作效率，提高生产效率、降低成本[5]。

以云计算为代表的分布式网络信息处理技术正是为解决互联网发展所带来的巨量数据存储与处理需求而产生[6]。云计算以虚拟化的硬件体系为基础，以高效服务管理为核心，提供自动化，具有高度可伸缩性、虚拟化、标准化的硬、软件资源服务[7]。云计算优化了IT结构，提升了运维效率、缩短业务上线周期；降低系统成本，实现了节能减排[8]。作为云计算三大业务模式之一的SaaS模式[9]，通过Internet提供软件服务，用户不用再购买软件，消除了企业购买、构建和维护基础设施和应用程序的需要，成为采用先进技术的最好途径[10]。SaaS模式与传统的销售软件永久许可证的方式有很大不同，它是未来管理软件的发展趋势，具有投资少、按需服务、使用灵活、范围广等优势[11-12]。

通过将RFID技术和云计算模式有机结合，充分发挥两者优势，应用于实验管理系统的构建，可为高校繁多的创新实验设备提供安全、高效、绿色、节省成本的设备管理服务[13-16]。

2 基于云计算和RFID技术的科技创新实验设备共享管理平台构建

2.1 科技创新实验设备管理平台构成

基于云计算和RFID技术的设备管理平台设计如图1所示，主要包括门禁读取器、手持读取器、业务和数据库服务器等几部分[17]。

图1 科技创新实验设备管理平台构成

(1) 门禁读取器。在高校各创新基地主要的数据中心、机房、库房出入口，安装门禁RFID标签读取器。此装置将对出入的RFID标签进行记录并进行审核验证。门禁读取器可通过无线或有线网络与管理系统服务器通信，完成设备信息的查询与同步。

(2) 手持读取器。对于管理较为分散的仪器设备，可采用手持RFID标签读取设备，对一定区域内的固定设备RFID标签进行批量读取和维护。手持读取器内置3G模块，可通过3G网络与管理系统服务器通信，完成仪器设备信息的查询与同步。

(3) 业务和数据库服务器。采用J2EE架构设计，提供实验仪器设备管理业务功能，包括系统管理、标签管理、设备管理、数据维护、统计分析、告警管理等功能模块。业务功能设计支持多用户模型，可同时为学校多个学院提供服务。

2.2 科技创新设备共享管理平台软件架构设计

设备管理平台采用三层结构，如图2所示。

图2 实验设备共享管理平台软件架构图

科技创新设备共享管理平台的3层结构分别是感知层、网络层和应用层。

(1) 感知层。使用RFID标签对每个需要管理固定设备资产进行标识，通过门禁读取器和手持读取器从标签中获取设备相关属性信息。

(2) 网络层。由WIFI、有线局域网、3G数据网络组成，负责门禁读取器或手持读取器与设备资产管理云平台之间的双向数据传输。

(3) 应用层。由共享存储、共享数据库、系统功能及用户API组成，提供资产管理、标签管理、盘检管理、告警管理、统计分析等多项业务功能，该层次基于多用户模型设计，可为学校多个学院和办公部门同时提供设备资产的管理服务。

2.2.1 PC客户端软件功能设计

科技创新仪器管理平台的PC客户端软件基于B/S架构设计,提供新设备资产登记、现网设备资产信息的日常维护、告警监控、盘检任务管理等功能，具体功能如表1所示。

表1 PC客户端软件功能表

2.2.2 手持终端软件功能设计

手持读取器小巧灵活，便于携带，适合于实验设备现场的盘点、登记等活动场景下使用，其软件功能一般包括设备查询、盘点管理、设备定位等，如表2所示。

表2 手持终端软件功能表

2.3 实验仪器设备管理业务流程

科技创新实验设备从合同签署，设备到货后开始进入设备管理流程，主要包括设备入库、设备出库、设备调拨、设备日常使用管理、设备维修、设备报废处置、设备盘点等关键环节，设备管理主要业务流程描述如图3所示。

(1) 设备入库流程。设备到货后，管理员在实验设备管理系统中登记并打印标签，标签中一般包含设备ID、分类、名称、型号、品牌、设备序列号、设备使用/领用日期、设备维修记录、资产保管部门、资产保管人等信息，粘贴标签后的设备进入库房，门禁读取器将读取设备RFID信息，并发送登记信息到设备管理系统。

(2) 设备调拨出库。设备使用前首先调拨到相应的使用创新科技小组，管理员登录资产管理系统下发设备调拨出库指令，并登记设备将要调入的机房信息；设备领用人员携带设备离开库房，安装在库房的门禁读取器根据预先设定的设备位置判断设备出库，并将信息反馈到资源管理平台，存在相应的调拨出库指令，

图3 实验设备管理业务流程

则审核通过，否则通过短信、邮件等方式将告警信息发送管理员；当设备进入拟调入的机房时，门禁读取器将设备进入信息反馈给资源管理平台，系统登记本次资产调拨任务完成，并更新设备最新的位置信息。

(3) 设备盘点。定期通过科技创新实验设备管理平台创建设备盘点任务，并划定设备盘点范围。任务创建后盘点设备列表，并根据设备位置信息到设备现场(库房、实验室、机房等)进行实物盘点，手持读取器搜索信号范围内的RFID信息，并自动与列表进行比对，盘点结束后，设备盘点员核实盘点信息，如有与记录不符的情况则进行标注，之后将盘点结果提交平台。如遇设备丢失或损坏，则在盘点结束后，启动保修或报废/丢失流程。

3 系统实施效果

基于云计算和RFID技术的科技创新实验设备共享管理系统的实施，将有效地减轻高校科技创新设备管理工作的压力，能有效提升设备管理的效率，减少设备的重复购买和浪费。

(1) 可实现快速设备登记、盘检、校对，RFID手持读取器可远距离对设备进行识别，并能够批量进行读写和自动校对，提升工作效率。

(2) 提升实验设备管理操作的准确性，操作均以计算机系统为依托，降低了手工记录的差错率。

(3) 通过实验设备有效管理将降低高校的仪器设备支出，加强了固定资产的监督，保障了资产的安全。设备状态监控的明朗化，为各科技创新小组申请新设备、设备调拨、设备维修、设备报废等环节的审批、决策提供科学可靠的依据。

(4) 基于云计算SaaS模式搭建实验设备管理平台，采用以租代售的模式，降低了高校科技创新实验设备管理投入门槛，节省了开支，同时不需要专业技术人员去维护系统，降低了人力成本。

4 结 语

基于云计算和RFID技术的科技创新实验设备共享管理平台方案，具有技术先进、功能实用、部署快捷、节约成本等优点。本系统的应用将取代高校创新基地原有设备管理作业中繁重的手工操作，提高工作效率，提升设备管理精度，降低设备记录的差错率。该系统提供的全面精确的仪器设备信息，将为高校创新基地实验仪器设备管理操作提供重要依据。基于云计算SaaS模式是目前管理软件构建的发展趋势，不仅为高校设备管理节约了成本，缩短了部署时间，而且在软件的升级、数据安全传输等方面的优势将为高校实验设备管理提供更多更优质的服务。

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·名人名言·

把简单的事情考虑得很复杂，可以发现新领域；把复杂的现象看得很简单，可以发现新定律。

——爱因斯坦

Construction of Technology Innovation Instrument Management Platform Based on Cloud Computing and RFID Technology

MAQin1,ZHAOXinguang2,CHENXin1,FANMengyang1

(1. College of Information and Electrical Engineering, China Agriculture University, Beijing 100083, China; 2. China Telecom Corporation Limited Beijing Branch, Beijing 100010, China)

At present, the problems such as lower efficiency, high cost, lower precision and weaker analyze methods exist when colleges and universities manage their own fixed assets. In this paper, we put forward to constructi fixed assets management system to solve the above problems by using cloud computing and RFID technology. The system composition, platform software frame, client functions, and management operation flow are respectively designed based on Software-as-a-Service (SaaS) model. The system can be used for fixed assets management and statistics in daily use sessions. The system has qualities of advance technology, practical functions, convenient deployment and low cost. The application of this system in colleges and universities fixed assets management will highly improve the assets management efficiency and precision, and significantly increase the assets life and usage rate.

RFID technology; cloud computing; SaaS model; technology innovation instrument management

2016-07-15

北京高等学校示范性校内创新实践基地建设项目

马 钦(1978-)，女，河北唐山人，博士，副教授，研究方向：计算机应用技术，云计算。

Tel.:13391809180； E-mail:sockline@163.com

G 482.0

A

1006-7167(2017)03-0287-04