基于RFID技術的實驗設備共享平臺設計

交通運輸部科學研究院 黃阿瓊 剛紅潤

1.前言

在一些大型科研單位里，有許多不同功能類型的實驗室，承擔不同的實驗項目，其側(cè)重點可能有所不同。由于業(yè)務相關性，其中有許多實驗儀器可以共用，但由于信息共享不足，導致許多實驗儀器利用率不高，造成資源浪費。同時由于實驗儀器價格昂貴，大小不一，功能各異，有時造成儀器難以清點，容易丟失或分類不清。

各實驗室管理中遇到的問題如下：

1）實驗室管理機構獨立，使得實驗項目也相對獨立。由于相同行業(yè)的業(yè)務相關性，有可能此實驗室已做過相關的項目，而其他實驗室再做一遍，就造成重復勞動。

2）目前有許多項目要求多科目聯(lián)合實驗，單個實驗室自身功能相對單一，不能獨自承擔綜合性項目，又無法了解是否有可合作實驗室，易喪失聯(lián)合申請或承辦綜合性項目的機會。

3）有些實驗儀器精密度高，價格昂貴，動輒上百萬，實驗室因為個別項目需要而購買，后續(xù)又因無相關項目而閑置，無疑造成資金的極大浪費。

4）每年科研單位對內(nèi)部實驗室設備的都有例行檢查，以往對這些設備清點統(tǒng)計，全部采用貼紙方式。但是這種貼紙方式會隨著時間而損壞和字跡模糊，造成固定資產(chǎn)盤查工作常常以繁雜的更換粘貼標簽開始。

2.系統(tǒng)設計

針對上面出現(xiàn)的問題，本文設計提出一套基于RFID技術的實驗室設備管理與共享平臺。在所有實驗儀器設備上粘貼RFID電子標簽，以作為該實驗設備的唯一標識，同時配備相應的數(shù)據(jù)管理中心與共享平臺，提供一整套資產(chǎn)管理與信息共享解決方案。

2.1 RFID簡介

RFID（Radio Frequency Identification）技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。RFID技術是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要支撐技術，RFID標簽具有識別率高，使用壽命長，防拆卸等優(yōu)點，適用于固定資產(chǎn)管理。現(xiàn)已大規(guī)模應用于物流管理、智能交通、停車場管理、機關企事業(yè)單位人員一卡通管理等各方面。

2.2 系統(tǒng)總體架構設計

管理系統(tǒng)分為實驗室設備展示與管理子系統(tǒng)和實驗室設備使用登記子系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)。

其中實驗室設備展示與管理子系統(tǒng)使用B/S模式架構，用戶在任何一臺計算機上都可以通過網(wǎng)頁查看設備的名稱型號所屬實驗室等信息。用戶登錄系統(tǒng)后，可以根據(jù)自己的權限對設備信息進行更改與調(diào)整。

實驗室設備使用登記子系統(tǒng)使用C/S模式架構，客戶端軟件裝在各實驗室管理員的電腦上，通過此系統(tǒng)，方便管理員對設備的使用與借出進行登記管理。系統(tǒng)實物架構圖如圖1所示。

2.3 設備展示與管理子系統(tǒng)功能模塊

設備展示與管理子系統(tǒng)采用B/S模式架構，其中展示模塊所有WEB用戶都可以通過登錄網(wǎng)站域名的形式進行訪問，而管理模塊需要用戶名密碼登錄才能進行訪問。

設備展示與管理子系統(tǒng)分為實驗室設備展示模塊，實驗室設備檢索模塊，實驗室設備管理模塊，實驗室設備信息清單導出模塊，權限控制模塊五個主要的功能模塊，如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)實物架構圖

圖2 權限控制模塊五個主要的功能模塊

下面分別介紹各模塊的作用：

2.3.1 實驗室設備展示模塊

設備展示模塊通過web網(wǎng)頁方式向用戶展示各實驗室的所有設備，包括其型號、名稱、功能等相關信息，相關信息如表1所示：（可根據(jù)具體需求增加或刪減）。

2.3.2 實驗室設備檢索模塊

設備檢索模塊提供基于實驗室、設備型號、設備名稱等多種條件的檢索功能，此模塊配合設備展示模塊，使用戶更加方便快捷的使用實驗室設備資源。檢索條件如表2所示。

2.3.3 實驗室設備管理模塊

設備管理模塊只針對管理用戶開放，需要有相應的用戶名密碼登錄。此模塊提供各實驗室設備信息的錄入、更新、刪除、統(tǒng)計等各項操作，本模塊配合權限控制模塊，使得不同級別的用戶有不同的管理權限，不同管理權限的用戶看到的管理頁面有所不同。

表1

表2

2.3.4 設備信息清單導出模塊

設備信息清單導出模塊提供將系統(tǒng)已有實驗室設備信息以EXCEL表格形式導出的功能，本模塊配合權限控制模塊，使不同權限的用戶可以導出不同的表格。

2.3.5 權限控制模塊

系統(tǒng)通過權限控制模塊來控制不同權限的用戶的操作權限，不同權限的用戶看到的管理界面不同。

系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理員，科研條件處管理員，實驗室管理員三種角色的管理員。其中系統(tǒng)管理員創(chuàng)建初始用戶，僅有創(chuàng)建用戶及維護系統(tǒng)權限；科研條件處管理員具有查看修改所有實驗室設備信息，導出所有實驗室設備信息清單的權限；實驗室管理員具有查看修改本實驗室設備信息，導出本實驗室設備信息清單的權限。

下面列出每級管理員的權限：

系統(tǒng)管理員：添加科研條件處用戶，添加實驗室用戶；

科研條件處管理員：修改所有實驗室設備信息，添加所有實驗室設備信息，刪除所有實驗室設備信息，添加實驗室用戶，添加新實驗室，導出實驗室設備信息清單；

實驗室管理員：修改本實驗室設備信息，添加本實驗室設備信息，刪除本實驗室設備信息，導出本實驗室設備信息清單。

2.4 實驗室設備使用登記子系統(tǒng)功能模塊

設備使用登記子系統(tǒng)采用C/S模式架構，在各實驗室管理員電腦上安裝客戶端軟件，所有實驗室設備采用唯一編號，實驗人員使用設備前先經(jīng)過實驗室管理員在軟件上進行登記備案，實驗設備借出與歸還時也須經(jīng)過實驗室管理員在軟件上進行登記。

設備使用登記子系統(tǒng)分為客戶端和服務器端兩個部分，如圖3所示：

圖3 客戶端和服務器端

客戶端功能模塊分為登錄模塊，使用登記模塊，借出/歸還登記模塊，設備狀態(tài)記錄查詢模塊。下面分別介紹各模塊的作用

2.4.1 登錄模塊

各實驗室管理員每人擁有一套用戶名密碼，必須先進行登錄才能進行相關操作。登錄模塊即提供用戶名與密碼的鑒別功能。

2.4.2 使用登記模塊

實驗人員使用設備前先到實驗室管理員處進行登記操作，登記模塊提供相關的登記信息，包括例如使用人名稱，使用設備名稱，使用時間，使用設備編號等信息。登記成功后，信息會上傳數(shù)據(jù)庫服務器，在網(wǎng)站子系統(tǒng)或設備狀態(tài)記錄查詢模塊中查詢該設備狀態(tài)變?yōu)檎谑褂谩?/p>

2.4.3 借出/歸還模塊

實驗室設備在借出/歸還時須到實驗室管理員處辦理借出/歸還操作，記錄相關的信息，例如借出（歸還）人姓名，借出設備名稱，借出時間，借出設備編號， 預期借出時間段等信息。登記成功后，信息會上傳數(shù)據(jù)庫服務器，在網(wǎng)站子系統(tǒng)或設備狀態(tài)記錄查詢模塊中查詢該設備狀態(tài)變?yōu)榻璩鰻顟B(tài)。

2.4.4 設備狀態(tài)記錄查詢模塊

設備狀態(tài)記錄查詢模塊提供本實驗室所有設備的使用狀態(tài)查詢的功能。

2.4.5 服務器端

服務器端分為客戶端請求處理模塊和逾期未還提醒模塊。客戶端請求處理模塊主要處理客戶端提交的登記查詢等請求，并返回處理結(jié)果。逾期未還提醒模塊針對借出設備超過借出時間段還沒有歸還的情況，同時提醒實驗室管理員和借出人及時處理。

3.小結(jié)

在本文中通過將RFID技術與互聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)合，將所有儀器設備信息錄入成電子形式，從而解決了以往儀器設備管理困難的問題。將儀器設備與實驗室的相關信息發(fā)布到共享平臺中，一方面展示出該實驗室的技術實力同時使各實驗室信息溝通無障礙，有效的消除了“信息壁壘”。