结合二维码和微信小程序的高校仪器设备管理方法

陆泽萍 谢伙生

（福州大学，福建福州，350116）

随着国家大力推进世界一流大学和高水平大学建设，各高校实验室教学仪器、设备有了很大的改善，不管是数量和价值上都有很大的提升。仪器设备是高校教学、科研和对外服务的物质基础，而实验仪器设备是从事实验教学的物质基础，更是保证实验教学质量的基础。就以福州大学网络信息安全与计算机技术国家级实验教学中心为例，从2000年开始，学院每年采购的仪器设备台套数总体呈逐年增长的趋势，尤其在2007和2017年，对于实验教学设备进行了定期的大批量更新和升级，目前整个学院的仪器设备总数已达到7000多台套，其中包括了中心教学实验室仪器设备、各个科研实验室的科研设备、日常办公设备等等，所涉及的种类多、台套数多以及各种教学、科研部门多。而实验教学仪器设备作为高校设备管理最主要的对象，是高校实践教学最重要的工具，实践教学在高校教学中发挥着重要的作用，通过实践教学，不仅能使学生掌握实验的基本技能，提高实验操作能力，而且能使学生的理论与实践结合得更加紧密，更有利于培养学生的设计能力和创新能力，使学生的综合素质得到提高。所以科学地管理和利用实验教学仪器设备，直接关系到实验室设备的利用效率、运行水平、教学质量、科研能力和社会服务工作的开展。

随着设备数量增大，使用年限越来越久，在使用过程中经过设备搬迁、退休未处理等情况，常常出现设备存放地等信息变动却未能及时记录变更，导致仪器设备账实不符现象，为了解决手工记账带来的字迹不清、设备变动未及时更新记录以及手工随意更改记录等情况导致的设备账实不符问题，大多数高校均采用了信息化的设备管理手段，基于Web的高校仪器设备管理系统在各高校普及。但是，由于仪器设备数量多、涉及的部门多，尤其是小型可移动设备移动性强，必然导致设备分布上比较分散，在设备清点、设备报废、设备信息维护时，都不可避免的出现设备现场清点记录和Web管理端操作之间频繁切换，在设备信息发生更改时，PC端的设备管理无法实现设备信息的实时更新，同时，在现场记录通过Web端记录到系统的过程中，还容易出现信息的遗漏或错误，会造成设备信息账实不符而遗失设备。随着移动互联网的普及，手机已经成为人们的生活标配，许多高校采用了基于手机APP的高校仪器设备管理系统，通过手机这种移动智能设备，使得我们可以随时随地对仪器设备进行管理，保证设备信息的实时更新，避免了设备账目信息在现场手工记录往系统迁移过程中出现错漏。

但是手机App无法同时兼容所有手机平台，目前主流的手机操作系统有Android和ios两种，同时开发两种App的成本比较高，开发难度大，在实际应用中往往无法同时兼顾到所有手机平台。而微信的出现带来了新的思路，微信提供的微信小程序以一种新类型的应用形态，实现了“无需安装、触手可得”，借助微信小程序进行设备管理不用考虑手机平台兼容性，只要安装了微信的手机均可使用；通过微信小程序和二维码，实现对仪器设备随时随地管理，既保证设备信息更新的实时性以及业务办理的高效准确，同时降低了开发成本。因此，本文提出了结合微信小程序进行设备管理的方法，基于微信公众平台开发一套设备管理小程序，辅助PC Web管理进行设备管理，提供了设备管理的各项业务功能，既能实现设备信息的实时更新维护，又节省了开发成本。

一、微信小程序和QR Code二维码

（一）微信小程序

移动互联网使得用户获取信息和服务的方式已经从传统PC转移到了移动化客户端和第三方平台的二次开发，手机等移动互联设备趋于智能化，微信也由此应运而生。对用户而言，微信已经不仅仅是一个工具，而是逐渐成为人们的一种工作生活方式，大多数人都已经将微信作为与他人沟通交流的一个主要的媒介。而微信小程序是基于微信运用之上的又一个程序，作为一种新类型的应用形态，微信小程序无需下载安装，用户不用关心是否安装太多应用的问题，应用将无处不在，随时可用，用完即走。微信小程序作为轻应用中最为成功的代表，代表了今后移动互联网和手机应用的发展方向，也奠定了未来移动互联网和手机APP的主要发展形式。从PC 时代到移动互联网时代，从Web网站到当下最核心的移动 APP，从微生态下的订阅号、服务号、企业号等，小程序摒弃了以往互联网产品的繁琐程序，开启了由繁至简的过程，让用户有了快捷，全新的轻应用体验，成功地构建了一个全新的互联网新生态圈，为固守下半场的互联网另辟新途。

相比来说，手机APP的优点是功能全面、完善。缺点是占用空间大，安装了太多的APP会造成手机的后期卡顿，开发需要考虑各个手机操作系统的差异性，开发成本高。而微信小程序则完全弥补了APP的缺点，不需要考虑平台兼容性，它不占空间、用完即走、触手可得，可以以最节约成本的方式达到各种手机平台的兼容使用，开发成本大大降低。微信小程序是一种全新的方式，能够更好地在用户和服务中建立连接，并且可以在微信中便捷地获取和传播，具有不错的使用体验。虽然微信小程序无法像APP那样展示完整的功能或者无法获得完美的体验，但是，对于本文提到的辅助设备管理来说，已经是足够的了。

表1 手机APP和微信小程序对照表

（二） QR Code 二维码

目前高校仪器设备管理中多使用的是一维条码，一维条码因为只能在一个方向上携带信息， 包含的信息量有限。二维码是一种可以在横向和纵向两个方向上携带信息的条码， 所以二维条码的信息容量比一维条码更大。二维码是用特定的几何图形按规律在平面分布的黑白相间的图像来记录信息的条码，并在图像被识读后利用特定图形与二进制的对应规则实现数据符号的自动识别处理。从编码原理进行分类，可将二维条码分成两大类：行排式和矩阵式。在行排式二维条码中，具有代表性的是Code49条码和PDF417条码等。在矩阵式二维条码中，具有代表性的是 Maxi Code，Data Matrix 和 QR Code等，其中在行业内应用最为成功和广泛的是QR Code（快速响应矩阵码，Quick Response code）。目前微信公众平台多采用QR Code二维码，因此本文的设备管理小程序也采用了QR Code二维码标签来标识设备。

QR Code是1994年由日本研制出来的矩阵式二维条码中的一种，具有高速识读、全方位识读、可有效表示汉字、高数据容量等优点。QR二维条码符号是一个正方形阵列，其内部包括若干个正方形模块。其符号由两部分构成：编码格式区域和功能图形区域，如图1所示。

图1 QR Code二维码结构图

二、系统架构分析与设计

（一）系统架构

本文的设备管理系统架构如图2所示，在原有的依赖PC Web端设备管理的基础上，加上了利用微信小程序管理的部分。由于高校仪器设备涉及到教学实验室、科研实验室、日常办公等各个部门、各个种类的设备，因此在用户权限上就涉及到不同种类的用户权限，主要包括学校设备管理部门管理人员、各学院机关单位指定设备管理员、各科研机构设备管理员以及普通设备领用人。学校设备管理部门设备管理人员负责统筹全校的设备管理，包括各项设备管理业务的管理人员，各学院机关单位指定设备管理员则是负责对本单位设备进行管理，除了管理本人领用的仪器设备，还能管理本单位所有教职工所领用的设备，再者就是普通设备领用人，仅管理本人领用的仪器设备。仪器设备领用人员通过PC访问服务器进行设备建账入库，录入设备名称、资产分类、规格型号、生产厂家、使用状态等信息，经过各节点的设备管理员审批后，在数据库中生成数据信息表，同时生成唯一的二维码用于标识设备并粘贴于设备上，设备领用人员或设备管理员可以通过智能手机对二维码进行扫码识别，通过网络访问服务器并获取到该设备的相关信息，并对仪器设备的信息进行更新维护。同时，结合智能手机的扫码功能进行仪器设备相关业务的管理，包括业务流程查看、业务审批、业务信息修改等等。系统架构包括二维码的生成和二维码的识别与应用模块。二维码的生成模块主要应用于仪器设备入库建账时，实现信息数据编码、二维码的生成和加密功能。二维码的识别与应用模块则是服务于仪器设备使用者和管理者，实现二维码的识别、解密和数据查询、更新修改等功能。

图2 系统架构图

（二）功能设计分析

仪器设备管理系统主要对仪器设备的数据进行信息化管理，从仪器设备购置建账、使用、报废等流程进行功能分析设计。本文微信小程序设计目的在于辅助现有的PC Web端设备管理程序，使得仪器设备管理人员在对设备进行清点、信息更新维护、设备报废等设备管理业务中，更加便捷高效。既然是辅助PC Web端的管理系统使用，那么在用户权限的设置上跟现有的PC Web端程序的用户权限设置保持一致。用户使用已有的PC Web管理端账号信息，在微信小程序上进行微信号与设备管理系统账号的绑定，即可通过微信号直接登录微信小程序进行本人权限范围内的设备管理。如图3为绑定了学院管理员账户的用户登录小程序的首页，界面向教职工展示了其所领用的设备资产情况以及与之相关的设备管理业务情况的一个概览。

为了达到辅助PC Web端设备管理，提高仪器设备信息更新实时性，使得设备管理更加便捷高效，小程序主要设计了设备信息概览和维护、设备清点以及设备报废等设备管理功能。

图3 微信小程序首页

1.设备清点

如图4（a）所示为依赖PC上Web管理端进行仪器设备管理的流程，仪器设备管理人员在进行设备清点时，首先要在PC上通过Web登录设备管理系统，导出待清点的设备清单并打印出来，对照设备清单逐台核实设备的存放地、使用者等信息，并在清单中手工记录设备清点结果以及需要更新的设备存放地等信息，然后返回PC上登录系统，将清单中记录的清点结果以及更新信息逐条的记录到系统上，此时，如果信息同步后发现还有设备未清点，需要重新针对未清点的设备，重复上述过程。随着仪器设备投入的增加，仪器设备的数量也急剧增加，使得设备清点工作量越来越大。在清点工作量如此大的情况下，很有可能造成在经过清点、手动备注、系统备注的各个环节中信息遗漏或错误。而如图4（b）则是在本文微信小程序辅助下，设备管理人员的设备清点流程，仅需要通过微信小程序登录管理系统，扫描各个设备的二维码，从服务器获取该设备的信息，如图5为设备管理人员扫描设备二维码后进入的界面，设备管理人员可以在微信小程序上实时录入该设备的清点结果并进行存放地的更新，简化了设备清点流程，同时避免了设备管理人员在管理系统记录更新和线下核对之间频繁切换。

图4 （a）依赖Web设备管理的设备清点（b）依赖微信小程序的设备清点

2.设备报废

同样的，在设备报废业务中，如图6（a）所示，当设备保管者需要对设备申请报废时，先通过手工核对的方式，记录需要报废的设备信息，然后通过PC登录设备管理系统，根据记录的设备信息逐台搜索待报废设备，并添加到报废业务中，若待报废设备有遗漏或者记录的设备信息不完整，还需要在返回线下去重新记录设备信息，再返回PC登录系统继续添加待报废设备，直到设备添加完成后，补充报废信息并提交报废申请。如图6（b）为依赖微信小程序进行设备报废时，设备保管者只需要登录微信小程序，发起报废申请，如图5设备详情页面所示，通过手机扫描设备二维码，可以选择将设备添加到报废业务中，待逐台添加完成所有待报废设备后，补充报废信息并提交报废申请即可，线下核对和系统提交均可在微信小程序上完成，不需要在PC和设备之间频繁切换，大大简化了报废业务办理流程，提高业务效率。如图7所示为扫描一个报废业务的二维码进入的页面，即该报给业务的业务详情，该业务是一个已经提交并进入流程的报废业务，所以其所涉及的设备无法删除，用户仅能通过业务详情看到该业务的详细流程情况。

图5 设备详情页面

图6 （a）依赖Web设备管理的设备报废（b）依赖微信小程序的设备报废

3.设备信息更改（搬迁、领用人变更等）

随着仪器设备数量的增加，为了增加设备的使用，设备会越来越分散，并且会时常出现设备在不同的使用者之间转交以及搬迁等，就需要对设备的存放地、领用人进行及时变更。以设备发生搬迁为例，在仅仅依赖PC端进行设备管理时，如图8（a）所示，当设备的存放地发生变化时，设备保管者需要手工记录设备的信息以及新的存放地信息等等，然后到PC上登录管理界面，通过记录的设备信息查找到对应的设备并修改存放地信息，如果此时有多地不同设备需要信息更新，保管者就需要在设备存放地和PC之间来回记录。而如图8（b）所示，当保管者面临设备搬迁时，仅需要在设备新的所在地用微信小程序扫描设备二维码查找到相应设备，并实时记录设备新的存放地信息即可，实现了保管者随时随地对设备信息进行更新维护。

图7 业务详情页面

（三）详细设计与实现

1. 微信二维码的生成和解码

在本文的设备管理微信小程序主要针对于建账后对设备的管理，由于设备建账过程需要输入详细的设备信息，涉及到较多的信息编辑，在PC上进行操作比手机更方便，因此，我们的微信小程序暂时不考虑二维码的生成，而这部分功能主要在Web管理端实现。二维码的生成离不开相应的算法或者二维码插件，本文的web管理端通过调用JavaScript提供的qrcode.js插件来生成。通过调用QRCode()构造函数创建一个二维码，并通过makeCode()接口将设备信息加入到所创建的二维码生成最终的带设备信息的二维码。用于生成二维码的设备信息包括：设备名称、设备资产编号、设备经费信息、设备型号规格基本信息等等。

图8 （a）依赖Web设备管理的设备信息更改 （b）依赖微信小程序的设备信息更改

生成二维码后，可以通过调用QRCode提供的makeImage()接口来生成二维码标签，将标签粘贴于设备上。通过手机上的微信小程序扫描并读取二维码。

2.微信小程序与数据库交互

本文的微信小程序是在设备建账完成并生成二维码之后，通过微信小程序扫描并识别二维码中的信息，通过二维码读取的信息，从设备管理数据库中读取并显示相应设备账目信息，提供设备管理相关的操作，设备管理人员通过微信小程序提供的功能进行设备信息更新或设备管理相关业务办理，由微信小程序访问数据库将更新后的设备信息同步到数据库中。

设备管理系统服务端提供对设备数据库进行增删改查的接口、请求参数以及请求方式等访问参数规范，微信小程序端通过带有规定参数的URL去请求服务器端程序，服务端程序再从数据库去取数据，返回到接口，接口再返回到微信小程序，以此实现微信小程序与数据库的交互。

三、结论

本文设计的设备管理微信小程序用于辅助Web端设备管理系统使用，在当前高校仪器设备数量越来越多的状况下，能够提高设备管理的效率，保证设备信息更新的实时性。以Web端建账生成的二维码标签为媒介，借助借助于微信小程序扫码，辅助Web端进行设备清点、设备报废、设备信息维护等管理，解决了仅仅依赖Web端管理设备管理效率低、无法保证设备信息实时更新等问题，同时借助微信公众平台提供的微信小程序，实现一次开发兼容所有手机平台，降低了移动端设备管理系统开发的成本以及用户手机的负载。