RFID技术在高校实验室设备管理中的应用

李伟 南江 罗廷芳

摘   要：文章针对高校实验室仪器设备管理工作中存在的问题，首先，分析了RFID的技术原理和应用特点，结合高校实验室仪器设备具体环境选用RFID技术进行管理，然后对RFID高校实验室仪器设备系统的设计、组成和管理过程进行了论述，为RFID技术在高校实验室仪器设备管理工作的应用提供了参考，具有实际应用价值。

关键词：RFID技术;工作原理及特點;高校实验室设备管理

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术[1]是21世纪最有发展前景的信息技术之一。随着与传统网络的结合，RFID技术展现出巨大的市场应用潜力，特别在库存和物流管理领域，RFID的应用价值巨大。传统实验室一般是大型仪器和小型仪器共处一个或几个房间，即使作业要求不同，通常也是共处一个工作环境，暂且不用的设备则往往都放置于一间储物间或是库房，等待调用。此外，在管理这些设备上，要么是专人专管要么是实验研究人员兼管，设备管理档案记录也不能完全反映出设备实时状态，所以实验室设备的管理上可以引进RFID技术在现代物流库存中的管理模式，如此应用，可充分体现RFID技术高效、快捷、先进的信息识别和数据采集优势。

1    RFID技术

1.1  RFID系统主要由两部分构成：阅读器和电子标签即射频卡组成

阅读器负责接收射频卡信息、进行数据处理、将相关数据写入电子标签;电子标签是贴附在被识别物上的数据载体。根据阅读器与射频卡间传递信号的频率不同，RFID系统可分为：（1）低频（Low frequency，LF）：125～134 kHz，穿透能力强，传输速度慢、距离短。（2）高频（High Frequency，HF）：13.56 MHz，介于低频和甚高频之间，传输速度、距离适中，具有一定穿透能力，非常适合仓库管理领域的应用。（3）甚高频（Ultra High Frequency，UHF）：860～960 MHz，穿透能力弱，传输速度快、距离远。

1.2  RFID系统工作原理

首先，通过阅读天线，阅读器在一定范围内对特殊射频信号进行发送，如果这个射频信号是被被动的射频标签或者无源的射频标签接收到的，那么射频标签就可以凭借通过感应电流获得的少量能量对存储的子信息进行发送，这些信息也能通过主动的射频标签或者有源的射频标签进行发送。阅读器接收了射频标签发来的电子信息后，要对其进行解密，然后送到计算机中去处理相关的数据。RFID的工作原理如图1所示。

1.3  优点及应用

RFID的本质是一种对物品进行识别的手段，也是识别物品最有效的方式。它的主要优点是：（1）能够快速扫描。（2）读取更加方便和快捷。（3）数据容量非常大，使用寿命长。（4）应用范围比较广，还可以重复使用。（5）体积很小且形状多样。（6）具有更好的使用安全性，能进行动态、实时通信。

应用RFID技术来管理实验室，尤其是仪器设备众多的大型实验室仓储物流管理，包括存取仪器设备与库存盘点等操作。

2    将RFID技术应用到高校实验室仪器设备的管理系统中

2.1  当前高校实验室仪器设备管理模式的弊端

根据2000年3月教育部重新修订的《高等学校仪器设备管理办法》指导原则：“对各种渠道购置、经营或非经营型的仪器设备按照统一规定进行管理……学校要对仪器设备的资料建立档案，实施计算机管理”，目前高校固定资产管理模式基本还是以纸质标签或者条形码技术作为管理手段。每所高校基本都下设一个资产管理中心机构管理学校所有固定资产，每件固定资产均贴有条形码或者不干胶纸质标签，条形码信息包含单位名称抬头、物资名称及购置日期3条基本信息，均存入资产管理中心数据库。管理者依据此信息确定资产所属单位及资产使用者，而资产使用者处则存有一本或几本固定格式的资产登记本，所含信息一一对应每件物资条码，每次查阅帐、卡、物三者对应情况都费时费力，且上述信息均以静态模式存在，基本不再发生更新信息的情况，而动态信息，诸如仪器设备的保存状况、维护维修的情况等均不能反映出来，但动态信息的价值有时候往往更大于固定不变的信息。要了解相关情况也只能询问当时使用人，而使用者往往非一个人使用，几个人或一个团队轮流使用较为常见，详细使用情况也只能查看相关登记本，贵重仪器设备的使用状况往往记录的很翔实，维护保养情况也令人满意，反映出对设备的重视态度。但对于一般常规仪器使用情况的信息却往往有所缺失，记录本形同虚设。而缺少设备的动态信息就不能形成一个完整的信息量，也就很难真实反映设备状况。

2.2  RFID技术应用到仪器设备的管理的优势

利用RFID技术实验室管理者可将仪器设备有关信息，例如设备名称、分类项、购置日期和当前状态写入射频卡，通过手持式或固定式RFID读写器一般可以在半径4～6 m[2]范围内无接触地、批量地识别并读写电子标签中保存的信息，对射频卡的读写操作，实时确定或修改仪器设备位置、数量、种类等信息，同时，进行数据上传和存储，实现仪器设备的数字化管理[3]。这和以往传统条形码的记录模式有极大不同，最大优势在于省去了查阅纸质记录本和查找设备物理位置的繁琐程序。传统条形码的载体是纸张，附着于设备表面，因此，容易受到污染、折损，但RFID是将数据存于芯片内，对水、油和化学药品等物质具有很强的抵抗性。RFID具有超越条形码的智能性特点，因此，RFID以无线、大容量、智能化等特点将逐步实现对条形码技术的地位的取代，能为仪器设备提供强大的使用日志和统计功能，这和以往单纯保存数据在计算机中的静态管理模式有很大差别，后者的使用和维护情况一目了然，反映实时情况，尤其是大型贵重仪器设备的使用状况，可在很大程度上反映出学校在投入巨大财力装备昂贵设备后的产出效能。

2.3  具体实现

RFID仪器设备管理系统组成如图2所示。

（1）在每台/件仪器设备上粘贴射频卡，每一件仪器设备都有一个全球唯一的识别码ID，记录设备所属单位、物资编号、保管人姓名、存放位置（货位编号）、设备种类、入库日期及当前使用状态等附加信息。当前状态又分为两种：良好、故障待修（可以稍加描述故障情况，以便管理者区分调用设备以及维修者及时掌握故障情况）。

（2）在仪器库出入口設置RFID阅读器或者实验管理人员手持RFID读写器，通过中间件厂商协议（各RFID读写器厂家采用的是自己的企业协议不能直接接入网络，要通过一个中间件接入）[4-5]。再和外部传输控制协议/互联网协议地址（Transmission Control Protocol/Internet Protocol Address，TCP/IP）协议网络相连，对出入库贴有电子标签的仪器设备写入相应信息：出库时记录使用者的信息—是本单位使用还是外借或调用、在何处使用、当前状态及出库时间，并上传至管理系统。入库时核销使用人信息、当前使用状态—有无故障等信息，利用校园互联网上传至管理系统，对于外借设备的信息在管理系统中核销。

（3）在仪器库内部实现阅读器的全覆盖，随时对仓库内仪器设备信息进行读写操作，实时与管理系统进行信息核对和信息修改。学校管理部门可利用一台服务器通过校园局域网随时远程访问，掌握全校设备使用情况，不用花费人力、物力调查各部门实验室设备维护使用情况。

（4）对于实验室正在使用的设备，实验管理人员可用手持式读写设备读取设备标签中的数据[6]。除了能读取设备固有信息外，标签还记录了仪器设备使用情况，何人何时何地使用的信息，可随时掌握设备动态信息。

3    RFID技术系统在实验室设备管理系统存在问题

（1）RFID技术系统覆盖全校实验室的装备成本太高，目前RFID相关设备涉及的大多是国外厂家，价格非常昂贵，只能暂时应用于贵重精密、价值高的仪器设备以及大型设备使用率高的大型实验室。随着国内的RFID技术自主知识产权的取得，可在很大程度上降低标签成本和后续维护更新费用，这样全面推广到所有实验室管理上才有实际意义。

（2）由于RFID的无线电频率特性，当RFID标签前方有金属框货架阻碍以及距离较远时，RFID读头读取信息将增加难度和干扰，导致无法读取数据。

（3）对于实验室工作人员，要增加新的工作内容，同时，也提高了动态化管理要求，所需要的责任心明显要比以往管理更强。此外还要根据仪器设备使用状态随时更新RFID标签内容[7]，这就增加了工作人员的工作强度和时间。

4    结语

虽然RFID技术还存在一些弊端，但是这项技术有很大的发展潜力，尤其是在高校实验室设备管理上能发挥出与以往不同的便捷效能，体现出数字化管理模式的优越性，推进了计算机数字化管理在高校固定物资产管理向更新更先进层次的迈进，这也是今后高校管理模式一个全球化的趋势[8]。RFID技术不仅能大大改善以往纸质化管理模式弊端，还节约了人力、物力，尤其是纸质化管理时代纸张大量消耗的态势能有所缓解。虽然前期投资较高，但后期的管理模式的全新改变更利于学校资源的优化组合，提高管理效能，注重提高仪器设备的利用率，这些RFID技术优势完全可以在高校实验室管理方式上做一个有益的尝试和突破。

[参考文献]

[1]周学.UHF频段RFID标签天线研究[D].杭州：杭州电子科技大学，2012（12）：12-15.

[2]游战清，李苏剑.无线射频识（RFID）技术理论与运用[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]李小笠，刘桂芝，尤正建，等.基于RFID的自动化生产线配套仓库管理[J].机床与液压，2013（13）：120-122.

[4]贺彩玲，殷锋社.RFID技术在仓储物流行业中的应用研究[J].电子设计工程，2013（14）：12-13.

[5]杨琦，张焰，普荣.基于RFID的医药仓储管理信息系统设计[J].物流工程与管理，2015（7）：104-107.

[6]刘魏.解析RFID技术在仓储管理系统中的应用[J].广东科技，2017（14）：5-6.

[7]张蓓.RFID技术在学生档案管理中的应用[J].机电一体化，2013（4）：87-88.

[8]朱丹.RFID技术在高校档案管理中的创新性应用研究[J].数字兰台，2008（18）：15.

Application of RFID technology in the college equipment of laboratory management

Li Wei， Nan Jiang， Luo Tingfang

（College of Machinery Engineering and Transportation， Southwest Forestry University， Kunming 650224， China）

Abstract：This paper aimed at the problems existing in the university laboratory instruments and equipment management work， firstly， analyzed the technology principle and application characteristics of RFID， combining with laboratory instruments and equipment of colleges and universities management with RFID technology to the specific environment and the design of the RFID lab instruments and equipment of colleges and universities system， composition and management process were discussed， for RFID technology application in university laboratory instruments and equipment management work provides the reference and practical application value.

Key words：RFID technology; working principle and superiority; college equipment of laboratory management