二维码技术在实验教学样品管理中的应用*

姚雪亮 常志宏

同济大学材料科学与工程学院 上海 201804

引言

实验室样品的管理贯穿整个实验教学过程，是确保实验教学效果的前提条件。样品的代表性、有效性和完整性将直接影响实验教学的有效性和准确性，因此必须对样品的取样、贮存、识别以及样品的处置等各个环节实施有效的控制，确保检验结果准确、可靠[1]。传统样品管理中，多采取纸质标签为载体[2]，这种传统标识可明确标识出样品的标准状态和一些固定参数，但随着样品使用次数和时间的增长，样品的状态和相应参数均发生了一定的动态变化，同时对于传统标签人工填写时也容易出现以下错误：①人工填写格式不统一或不规范，导致样品相应参数记录混乱；②样品状态或参数的动态变化得不到及时的记录；③在样品储存和使用过程中不慎导致标签脱落，造成样品参数缺少。

随着样品管理技术的发展，部分实验室开始使用一维条码标签进行样品管理工作。一维条形码，起源于20世纪40年代，由黑白色竖条纹以及对应的字符规则排列而成，由特定设备将其转化为二进制和十进制信息。一维条码技术应用于样品管理，使得样品管理全过程达到一定的科学统一，对样品管理的高要求得以一定程度的实现。但在使用过程中，受制于解析技术及解析设备的限制，一维条码信息承载量小、识别率低、重复录入等短板也日益凸显[3]。因而，随着二维码技术以及移动端职能解析识别技术的发展，在教学实验样品管理中引入二维码技术，特别是动态二维码技术能够有效提升教学实验样品管理的水平，促进教学实验质量的提高，特别是实验课堂在空间和时间上的突破。

1 二维码的优势

二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。它作为一种新型的条码技术介于一维码和RFID（Radio Frequency Identification）即射频识别（电子标签）技术之间。对比传统的实验室样品管理手段，二维码技术具有以下特点：

1.1 信息容量大

二维码不同于一维码只能存储数字和字母等简单信息 ，二维码不仅可 以把文字和数字进行编码，还可以将网址、图片、声音、签字，甚至指纹等可以数字化的信息进行编码。

1.2 识别能力高

相较于一维条形码，二维码由于其组成的特殊性，其译码准确率要高很多，误码率不超过千万分之一。而且二维码解析设备种类广泛，在不同的使用环境中可以分别利用手机、扫码器等设备进行信息解码识读。

同时二维码有30%的容错能力， 并且容错率与二维码面积大小成正比 。当手机像素不高、二维码有破损，或者扫描时有遮挡、被扫描二维码不完整时，只要受损或遮挡面积不超过整体大小的30%，二维码就可以被完整扫描[4]。

1.3 安全系数高

二维码可以存储加密信息，具有很高的保密性[3]。同时动态二维码可以通过后台管理系统，设置一定的访问和信息编辑权限，保证了信息本身的安全性。

1.4 制作成本低

二维码本身的制作较为方便，且成本低[5]。对于扫描解析设备也无特殊要求，故便于使用和推广。

2 教学实验样品二维码管理系统的设计

图1 实验样品管理系统界面

2.1 教学实验样品二维码管理系统的基本构建

图2 二维码管理系统基本构架

2.2 样品的基本信息

通过管理后台，对所有实验用样品进行编码管理，并录入样品的基本参数。样品标签扫码解析后即可显示基本参数列表。

后期管理过程中，管理员可以根据样品检查情况，动态变更相关参数。

图3 样品详情界面

2.3 样品的领取

领取样品是可以通过扫描进行登记，相较于纸质登记，电子化的登记更易于保存和管理，同时除了文字信息，可以记录更多图片、视频等多媒体信息。同时后台可直接进行查阅和管理。实现即时化、系统化管理。

图4 样品领取登记界面

2.4 样品测试结果的记录

样品测试过程中，二维码管理系统中集成标准的记录表格，保障了数据记录的统一性和标准化，也便于后台收集和管理相关测试数据，整理后作为历史数据参阅或用于虚拟仿真实验的建设支持。

2.5 样品前期测试数据的调阅

管理系统中可以集成历史数据调阅功能，方便样品使用者调阅同一样品的历史测试情况进行参考和比对，并通过比对进行进一步的分析讨论，打破实验课堂时间和空间上的限制。

同时，为了避免数据泄露，管理员可通过设置查看权限，对数据进行管理。

2.6 样品的归还

归还样品同样可以通过扫描进行登记，样品图片等多媒体信息的登记记录，有利于对样品的即时化管理，确保了样品出库和入库管理的规范性。

2.7 样品的日常管理

系统中继承了样品日常月检工作，并可通过设置计划的形式，敦促样品管理人员对样品进行日常月检管理，动态记录样品情况。并根据月检信息，对样品的修复更新等进行进一步的判断和实施。实现样品管理的电子化、智能化和系统化。

3 结束语

综上所述，在实验室教学样品管理中引入二维码技术，搭建相应的样品管理平台，既有利于实验品日常管理的规范化、智能化，提高实验样品的日常使用效能，同时也有利于实验教学过程中，样品参数的准确性和测试数据记录的规范化，提高实验教学的质量和效果。此外，实验数据的规范化管理，还可以为相应的实验项目虚拟仿真化提供数据支持和建设依据。

因此，加强二维码技术及其管理系统的建设在实验室样品管理中的应用，是一项十分重要的工作，也是未来实验室智能化、物联网化管理的大势所趋。