開放實驗室的RFID智能管理系統設計

摘要：針對開放實驗室在管理中存在的問題，提出利用RFID射頻識別技術來實現實驗室的科學化管理，著重闡明了RFID技術的工作原理，并給出了一套完整的RFID智能管理系統的設計方案。

關鍵詞：RFID 開放實驗室 智能管理

中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791(2011)12(a)-0000-00

隨著時代的進步和發展，科學技術日益突顯出其舉足輕重的地位。高等教育改革的深入使得各高校更加重視培養學生的實踐創新能力，而開放實驗室正好提供給學生一個鍛煉自己和展示才華的平臺。為了使實驗室達到全面開放，我們需要規范化、自動化和信息化的管理方式。這種智能管理系統既要提供給管理者具體的儀器信息，又要使管理者對外來人員流動等動態過程了如指掌。由于開放實驗室在管理上相對較高的要求，本文提出了利用RFID技術加強實驗室管理的方案。

1RFID技術簡介

RFID（Radio Frequency Identification）即射頻識別技術，利用無線射頻的方式進行非接觸雙向數據通信，識別目標并獲取相關數據。典型的射頻識別系統一般由三部分組成，即電子標簽、讀寫器和數據管理系統。電子標簽由芯片及天線組成，通常附著在物品目標對象上，存儲著需要被識別物品的相關信息。該射頻標簽可以像紙一樣輕薄，它柔韌，可彎曲、可編程、可改寫。讀寫器主要完成讀/寫電子標簽信息的功能，我們可將其設計成固定式或手持式。數據管理系統用于完成數據信息的存儲、管理以及對電子標簽實行讀寫控制。

2實驗室智能管理系統的設計

本文提出的RFID智能管理系統的原理結構如圖1所示，硬件設備包括RFID電子標簽、識讀天線、讀寫器和門禁裝置等。

從功能上看，本文將RFID數據管理系統劃分為門禁考勤子系統、資源管理子系統和校園網服務子系統。各系統在完成其自身職能的基礎上又緊密聯系，共同實現開放實驗室的智能管理。

2.1門禁考勤子系統

保證學生課上的出勤率是各高校保證教學質量的重要手段之一，應用RFID技術的門禁系統可以有效地避免考勤中弄虛作假的現象，即使遇到學生集中上下課的情況，門禁系統也能在短時間內識別學生，提供給教師準確可靠的學員信息。

門禁考勤系統與門禁裝置進行通信，控制和管理門禁裝置，可實時監控和查詢門禁信息。學生經過門禁裝置時，刷卡器接收學生的射頻卡信息，如學生所在的學院、系別、專業、班級、學號以及使用權限，收費標準，存儲金額等等。此時，系統自動抓拍學生照片，并與持卡者照片比對，以便于管理人員確認學生身份。核對無誤后，學生方可進入實驗室。對于未經過門禁裝置合法性檢驗的人員，監控系統會自動發出警報，通知實驗室管理人員采取相應措施。

此外，一旦實驗裝置被故意帶離實驗室，門禁系統也會及時做出自動檢測，發出警報。門禁系統在出入控制、防保防盜和報警上的出色表現大大提高了管理人員的工作效率。

2.2資源管理子系統

資源管理子系統主要完成對實驗室儀器資源數據的收集、整理和保存。實驗室管理人員將儀器設備的名稱、編碼、型號、出產日期、使用方法、注意事項以及維護情況等相關信息寫入電子標簽附著在對應的實驗儀器上，由于每個標簽擁有唯一的電子編碼，管理人員便可以通過手持讀寫器輕而易舉地獲得儀器的性能信息，了解儀器的使用現狀，及時核對儀器數量并配合以相應的管理措施。

2.3校園網服務子系統

校園網服務子系統順應我國校園一卡通趨勢使學生通過使用一張射頻卡便可實現多項功能。本文將校園網服務子系統劃分為多個模塊，它們分別是學生個人信息模塊、學生選課程序模塊、學生課程信息模塊、學生成績查詢模塊和教師信息模塊。同時，該系統具有極高的可擴展性，如添加用餐、學籍管理、圖書借閱等功能。

學生將詳細的個人信息存儲在學生個人信息數據庫中，便于教師對學生的身份識別。同時，學生可通過校園網自行選擇實驗課的上課時間和任課教師，系統將選課結果匯總，自動繪制課表，學生通過對課表的查詢了解課程信息。與此對應，實驗室教師可登陸校園網查詢教師信息數據庫中關于實驗室排課情況、教師工作量、設備可使用率等信息。最后教師通過對學生出勤情況、動手操作情況、實驗報告書寫情況等方面的綜合考察為學生評定成績，寫入學生成績信息模塊中，便于學生及時了解近期的學習狀況。

3功效分析

該智能管理系統所涉及的射頻識別技術使得開放實驗室的運行管理模式發生了徹底的改變，它擁有其他技術無法企及的優勢。

電子標簽作為萬千信息的載體不僅具有超大容量，而且它無機械磨損，可多次重復使用，大幅度降低了實驗室管理成本。電子標簽的形狀各異，它不受尺寸大小的限制，可適應各種不同的實驗設備。同時，RFID標簽是將信息保存在帶有保護層的芯片中，有效地避免了芯片與外界的直接接觸，因此防止了水、油和化學藥品等物質的侵蝕。

讀寫器具有超強的識別能力。它可同時完成多個電子標簽的的讀取工作，防止信息的碰撞。與此同時，讀寫器能夠識別移動的電子標簽，對讀寫過程中的錯誤信息進行校驗。

4結語

本文給出的針對于開放實驗室的RFID智能管理系統結構簡單、操作簡便、適應環境能力強，簡化了管理人員繁瑣的手工勞動，降低了開放實驗室的管理成本。實驗室智能化的管理為實驗室的全面開放提供了良好的條件，學生在開放實驗室的自主學習必能促進提高學生的實踐動手能力，為培養全面發展的開拓創新型人才創造了條件。

參考文獻：

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