基于物聯網技術的高校實驗室管理模式初探

雷 瑩

（廣西機電職業技術學院，廣西 南寧530007）

對于高校特別是高職院校來說，學生技能水平的培養是學校教育的重點，而培養學生技能水平的場所主要是在實驗室，高校對實驗室進行管理的水平如何，直接反映了學校的整體管理水平，也影響著實驗教學的效果。 因此，高校實驗室管理的好與壞， 在高校管理和教學環節中具有非常深遠的影響。

目前，我國大部分高校的實驗室管理普遍存在計算機系統的自動化程度過低、實驗室管理的規章制度不嚴、監管不力、儀器容易丟失和損壞、儀器維護不及時等問題。針對這種現象，為了實現對設備的高效率科學化管理，使實驗室管理人員在辦公室里通過網絡就能查看所有設備的使用情況，減少人力、物力、財力的投入，提高實驗設備管理速度和準確性。 本文提出了一種基于物聯網技術的高校實驗室管理模式。

1 物聯網技術和射頻識別的概念

“物聯網（Internet of Things, IoT）”是由美國麻省理工學院（MIT）Auto-ID 實驗室于1999 年提出，它是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，任何物品都可以與互聯網相連接，并且所有物品信息可以進行交換，它們之間也可以進行通信，這樣就可以實現對物品的智能化識別、跟蹤、定位、監控和管理的一種網絡。

射頻識別(RFID)，是一種利用射頻非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據， 無須人工干預，可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。通常RFID系統包括三個部分：電子標簽、鬩讀器、數據處理平臺、系統軟件等。

2 實驗室設備管理

2.1 設備信息管理

通常實驗室內物品雜，數量多，傳統的方法是通過依靠手工貼標，然后錄入的方式管理。 這種方式效率低、易出錯，更新麻煩，重復制作手工貼標還很不環保，且不便于用網絡動態管理。 隨著技術的不斷進步，實驗室的設備也需要更新換代，其規模必然不斷擴大，數量和種類也會增多，勢必造成管理難度的加大。

為了解決以上問題，可以借助物聯網射頻識別、無線通信和互聯網等技術，實現信息化管理。 我們可以運用射頻識別（RFID）體系對實驗室進行管理，為每臺設備配備電子標識，把每臺設備的基本信息的內容儲存到電子標識中，通過讀卡器識別傳輸到互聯網及無線終端設備上，這樣我們可以非常方便的獲取實驗室設備的基本資料以及進行合理的管理。這些基本資料包括型號、規格、購買日期、設備號、使用單位、使用地點、維護記錄、生產廠家、單價等詳細的信息。

2.2 設備外借管理

實驗室中的設備經常有被外借和私自挪用的情況，實驗室管理人員往往不能掌握設備的去向， 對私自挪用這一情況也沒辦法很好的制止。 運用RFID 體系可以對實驗室的設備進行跟蹤管理，當前只要在所有實驗室的出入口設置門禁芯片，這個芯片包含了讀頭及聯網接頭， 芯片的關鍵功能在于可以自動對進出門的實驗物品進行掃描，而且可以將出入的時間、 房間號等信息透過無線網絡傳輸給管理計算機。 這樣能夠有效的防止私自挪用的情況。

2.3 設備檢修管理

實驗室設備使用率非常高，這必然導致設備經常出現故障，如果按照傳統的模式管理，當設備出現問題時，故障及引發的原因不能在第一時間被實驗室管理員知道,也就不能在最短的時間內采取行之有效的措施使問題得到有效的解決，勢必對學校的整個實驗教學造成不良的影響。 為了避免以上情況的發生，我們可以采用RFDI 技術讓設施的維護、檢修變得更加簡單，因為所有實驗設備上的電子標識都具備了大量的信息和維護狀況， 這樣可以及時的確定該設備的運用狀況，極大的縮短了維修的時間，提升了維修的工作效率，也就免除了相關的責任事故的發生。

3 實驗教學管理

3.1 實驗室預約管理

傳統的實驗室預約管理方式，預約量大，易出錯，教師往往要跑到實驗室查詢實驗室的空閑時段， 學生也很難查看實驗室的具體安排，管理員也很難為學生預備實驗條件，影響學生、老師的積極性，從而影響實驗教學的效果。我們同樣可以采取物聯網傳感器技術將實驗室設備網絡化與信息化管理，實現設備的網絡預約與查詢，更加合理地配置教學資源，提高設備的利用率，并且方便教師和管理人員。

3.2 學生考勤管理

傳統的課堂點名方式用的時間較長，這樣會浪費掉許多教師上課的時間，降低了課堂的效率。 如果將RFID 讀取器安裝在每個實驗室的門口，即在實驗室設置門禁，然后將帶有RFID 字樣的標簽發給每一位學生，學生憑借這個標簽才有權利進入實驗室。 通過這樣一個系統的設置，教師能夠明確地了解到每位學生出勤情況。

4 實驗室安防和環境管理

4.1 實驗室安防管理

高校實驗室的設備器材大多比較貴重，需要嚴密的防護措施保障其安全。但傳統的安防系統漏洞很多，一般只在重要場所安裝攝像頭，然后將視頻信號傳輸到中心機房加以控制。如果實時監控則需要專人值守，而且由于系統自身或人為的因素難以避免存在一些漏洞。 攝像設備通常會留下很多盲區， 而且監控錄像不能實時應對異常外侵，需要事后人判斷。 另外，其采集信息單一，提供有效信息不夠全面，而且沒有有效的分析工具，不能異地遠程監控。

針對以上缺點，我們可以將射頻識別標簽嵌入實驗儀器中，此時射頻讀寫板便可以感知標簽所在范圍，同時，射頻識別板可根據要求將標簽傳遞回來的如溫度，濕度，煙霧等信息進行采集，通過無線發給實驗室管理人員。 當實驗室中所貼標簽儀器離開實驗室時，射頻讀寫板將丟失所嵌標簽信息，馬上發出報警信息，報警信息發出后，通過無線模塊進行傳達，通知實驗管理人員，起到報警作用。可有效防止實驗室貴重器材的丟失及損壞。

4.2 實驗室環境管理

多媒體演示教學和學生實驗操作是實驗室教學的兩種教學方式，其對實驗室提出了不同的環境要求。 有了物聯網技術的支持,可以將感知光線的傳感器安裝在實驗室中,當傳感器中的信息反饋給了管理員,其便能夠及時地調整實驗室中光線的明暗情況，以滿足兩種教學方式的需求。 此外，管理員還能夠根據實驗室的課時安排，將空調、投影儀、實驗設備等開關的時間設置在計算機中，傳感器在計算機操作指令的條件下，能夠使上述操作快速地完成。 這樣可以有效的節約用電，環保節能。將各種傳感器安裝在實驗室中，還可以使實驗室的定期除塵功能得以實現。 可見，實驗室的環境管理在物聯網技術的支持下有了很大的改觀,管理效率得到了很大的提升。

5 結束語

隨著教育事業的發展，學生人數的增多，實驗課程比重的加大，實驗室管理在高校管理中占據越來越重要的地位。如果依靠傳統的實驗室管理模式，勢必會影響實驗教學的質量，進而影響整個學校的教育水平。 通過RFID 技術和計算機網絡技術的完美結 合，將可以使以前瑣碎、復雜的手工管理轉變成為簡單、輕松的自動化管理模式，極大的減輕了勞動強度，提升了工作效率。 基于物聯網技術進行管理的高校實驗室，必然能夠獲得最有效的管理，使其在日常的使用中為高校的發展做出最大的貢獻。