物联网在高校实验室设备管理的应用分析

李春光+张晓飞

（遵义师范学院，贵州 遵义 563002）

[摘 要] 实验室是高校中重要的组成部分之一，是进行学术研究、实践教学和技术研发的场所，也是对人才进行操作能力和创新能力培养的场所。传统的实验室管理模式就是依靠人工来完成管理工作，但是传统的人工管理已经无法满足当前实验室管理的各种需求，如何利用现代科技进行实验室的信息化管理成为了亟待解决的问题。本文对高校实验室当前的管理情况进行分析，介绍了物联网技术，并阐述了在高校实验室设备管理中物联网技术的应用情况。

[关键词] 物联网；高校实验室；设备管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 05. 080

[中图分类号] G647 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）05- 0151- 03

0 引 言

现阶段，我国大力提倡素质教育，也更加看重对学生的创新能力和实践能力进行培养，高校的实验室也因此成为了高校的重要组成部分之一，是教师和学生进行教学和科学研究的重要场所，能够在一定程度上彰显出学校的综合实力。对实验的管理水平在某种程度上也能够显现出高校的整体管理水平。

1 物联网与高校实验室当前的管理情况

我国当前的高校实验室管理多数都是在设备上进行标签的标志和建立设备的账目，对于规模较小和设备较少的实验室较为实用，但是随着高校的自身发展，实验室也不断在发展，实验室的规模逐渐扩大，设备也愈发增多，这种设备账目和标签的形式几乎不能够对实验室进行有效地管理，对于实验的需求也较难满足，在当前的实验室设备管理中存在着较多问题，主要体现在以下几个方面。其一，设备和课时的增加，随着近几年教育部提倡素质教育和高校的扩招计划实施，学校的规模也在不断扩大，高校的实验室也在不断扩大着自己的规模，将开设的课程进行增加，校方对实验室也加大了投资规模，增加实验室的设备种类和数量。这种发展导致传统的人工记录管理模式已经无法满足当前的需求，而设备数量的增加也加大了后期维护和保养工作的难度。其二，管理人员较少，实验室的设备管理工作较为繁杂，不仅要对实验室中的设备进行摆放、维护、标签填写等，还要对实验室的电气设备进行维护并清扫实验室卫生，按“5S”的要求进行管理。这其中每一项工作都是较为耗费时间的，实验室设备的管理人员的编制并不大，所以工作人员无论是从精力上还是时间上都无法完成全部的管理工作，导致实验室的设备管理工作并不能达到预期的效果。其三，设备具有较大的流动性，随着社会经济和科学技术的不断发展，教育模式也在进行着改革，教学课堂上也出现了更多的演示实验，因此实验设备的也频繁地被挪动外借，流动性大大增加，传统人工统计的方式已经无法对实验设备的流向进行及时准确的掌握，实验设备的总体数量也在不断增加，种种情况都导致实验设备在转借时极易产生丢失的情况。

由于传统人工管理模式已经无法满足当前高校实验室设备管理的需求，所以要引进先进的管理技术并与科技手段加以结合，在这种趋势下，具有独特优势的物联网技术被应用于实验室设备的管理工作当中。物联网就是一种在原有互联网的基础上对网络进行扩展和延伸，形成的一个连接物和物的互联网，它使得物品之间的通讯成为了可能，换句话说，物联网就是连接物品的互联网，在运用物联网技术的过程中，其中需要接触到较多领域的技术手段，尤其是无线射频识别，在物联网中的应用最为频繁。RFID，就是无线射频识别，通过射频信号不接触对象就能够进行自动的识别，以此来获取相关的信息和数据并向后台传送识别的数据进行处理。无线射频识别在整个工程的过程中不需要人工的介入，所以这种技术具有更好的方便性和操作性。RFID的主要组成部分就是电子标签与标签的读写器，技术的信息载体就是电子标签，每一个电子标签都能够将标识物品的有关数据和信息进行携带，电子标签的主要构成就是专用的芯片和标签的天线，并且电子标签具有唯一的专有的编码。标签读写器的作用就是对标签的信息和数据进行识读和写入，在实际的应用当中，需要识别的物品携带电子标签进入读写器，并在其读写信号的覆盖范围内，读写器的射频信号被电子标签所接收，电子标签通过感应电流，发送专用芯片中的信息和数据到读写器当中，读取器接收信息后对其进行解码操作，随后将解码出的信息输送到系统后台进行深度的识别并进行相应的处理，由此可以看出，上述过程中并没有人工的介入，所有的物品信息收集过程和后期识别都能够有系统自动完成，是一个智能化的处理过程。除此之外，在无线射频识别系统能够拥有多个电子标签和标签读写器在同一个工作的范围内，此时电子标签和标签读写器之间就会出现相互作用从而产生信号干扰，即数据碰撞。无线射频识别的数据碰撞和致使不能进行正确地信息读取和对数据的传输产生影响，进而对识别物品的有效性产生影响，甚至会影响信息的安全性，导致信息泄露。所以，在无线射频进行识别的过程当中，要选择防碰撞算法，对多个标签和读写器之间产生的数据碰撞进行有效解决。

2 物联网在高校实验室中的应用

物联网就是通过各传感设备，将基点定为约定的协议，在互联网中融合任何物品从而进行信息通信和数据交换等一系列操作，如跟踪和定位等。這个系统主要由感知部分、传输部分以及应用部分共同组成，系统的核心和基础就是互联网，在物品上进行用户端的扩展和延伸，将物品之间进行互联。

2.1 设备管理

实验室的设备管理主要是从三个方面进行管理。其一，信息管理，在管理实验室的过程中，学校可以将无需射频识别系统进行灵活地运用，将电子标签在每台实验设备上进行配置，并在电子标签中将设备的基本信息和参数输入其中，将标签读取器作为信息的载体，在互联网和终端设备中进行相关信息和数据的传输，这样能够对信息和数据进行实时的更新，并对其实行动态管理，实验室管理人员能够对需要的信息资料进行快速的获取，并有效管理实验室设备，尤其是对设备信息和参数的管理。其二，外借管理，在对设备进行管理的过程中，要对物联网的无线射频识别系统进行充分地利用，对实验室的设备进行跟踪管理，将门禁芯片设置在高校实验室的出入口处，对进出实验室的物品进行扫描。将无线互联网作为连接的纽带，能够对进出实验室的时间进行掌控并将相关的数据和信息在管理系统中进行及时的传输，这样实验室的管理人员就能够掌握设备仪器的动向，包括设备所在地点及使用的情况等。如此一来，还能够有效防止人员私自未经允许挪用实验设备。其三，维修管理，在对实验设备进行检修的过程中，传统的管理形式对于发生故障的原因并无法进行及时有效地查明，实验室管理人员也无法针对出现的问题进行解决方案的制定，也无法出台有效的解决措施，因此实验设备出现故障而无法正常后却不能得到及时有效的维修，严重影响了教学实践工作的正常开展。物联网技术在实验设备维修工作中的应用能够实现简单简便化的维修工作，并且实验设备的详细信息和实际的维护情况都能够在设备的电子标签中进行储存。

2.2 环境管理

安全防护。在我国的高校当中，大部分的重要场所都安装了高清监控摄像头，但是由于角度等问题，摄像设备的盲区问题不可避免，若遭遇到了异常的外来入侵，则需要一段的反应时间才能够对其进行判断。若采用人工的方式对重点场所进行值守，也难免会出现漏洞和疏忽。除此之外，传统的管理方式收集的信息较为单一化，不能够将多元化的信息提供给实验设备的管理人员，也无法进行远程的监控工作。物联网技术中的标签读写器能够对电子标签的位置进行准确的感知，并能够通过电子标签的温湿度对所需的信息和数据进行采集，并以无线互联网为纽带，将信息传送给设备管理人员。若装有电子标签的实验设备被标签读写器感知到已经不在实验室的范围内，则标签读写器会自动发出警报，并通过无线模块对实验室管理人员进行告知，能够有效降低实验室设备的丢失率。

实验教学的内容主要是教师利用多媒体进行演示实验和学生的探究实验操作。由于实验内容和操作过程有所差别，因此对实验室的环境也有着不同的要求，这时候就可以利用物联网的技术，将能够对光线进行感知的传感器安装在高校的实验室当中，信息和数据能够通过传感器快速地对实验室管理人员进行反馈，为实验人员调整实验的光线提供方便，以满足实验教学中对于环境光线的客观要求。在实验室的日常管理过程中，管理员要以学校实验课程的安排时间为基础，对实验室内各种设备和设施的时间通过计算机进行准确的设置，如实验仪器、照明设备等。通过计算机的程序指令，在最短的时间内传感器就能够进行一系列的操作，在一定程度上也达成了环保节能的效果。除此之外，一些型号的传感器还能够实现除尘的功能。

2.3 资源共享

在物联网的技术支持下，实验室管理人员能够通过互联网和传感器共享硬件资源，并实现远程控制一些实验室的设备，在线分析一些实验数据，对于实验室的设备，要进行定期的检测和病毒查杀，对于相关配置要进行及时的升级和修补。这些问题能够通过云计算技术进行良好地解决，将高校在此方面的经济投入减少，为高校实验室提供一个数据的存储中心，并且具有较高的安全可靠性，有效防止病毒侵入系统和数据被破坏，将系统资源进行共享，保证了实验教学的开展和发展。

2.4 优化管理

物联网的无线射频识别体系的推广使用，使高校实验室的设备管理工作实现了信息化和网络化，也将更大的便利提供给了实验室的管理人员和设备操作者。在实际的管理过程中，可以在校园的物联网中融入云计算技术，将更优质的服务和技术带给高校的实验室，并以此为基础，也能够将云计算中的资源能够提供的服务提供给高校的物联网中心，在满足高校实验室的正常运行的基础上，将实验数据的分析和计算工作的准确性进一步地提高，将重要、准确的数据提供给实验教学。在进行管理时，物联网技术能够将虚拟的平台和实验的平台进行有机地结合，将校外的各种资源实现共享，将实验教学的智能化和网络化教学。

3 结 语

高校的一个重要组成部分就是高校的实验室，实验室也是高校进行科研和教学的重要场所之一，已经与信息网络和图书馆共同被称为新时代中高等院校建设的三大支柱。所以，要对高校的实验室实行科学合理、便捷有效的管理模式，实验室的管理情况和建设规模在一定程度上也反映了学校的综合实力。将物联网技术应用于实验室的管理当中，定能够为实验室提供更加高效的管理，保证高校的持续发展。

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