基于物聯網的高校實驗室檔案管理系統設計與實現

劉　燕青島大學資產管理處，山東青島　　266071

基于物聯網的高校實驗室檔案管理系統設計與實現

劉燕
青島大學資產管理處，山東青島266071

摘要近些年來，隨著物聯網技術的逐步發展和廣泛應用，基于該技術的高校實驗室檔案管理信息化建設，已經成為我國高校管理工作實現信息化發展的必然選擇。本文結合我國高校實驗室檔案管理工作內容，以及物聯網技術的特點，對基于物聯網的高校實驗室檔案管理系統需求進行了分析，提出了以物聯網為基礎的實驗室檔案管理系統構架與功能模塊設計方案，對于有效提高實驗室檔案管理信息化水平，優化教學工作與資源配置，提高實驗室檔案安全性等方面均具有十分重要的現實意義。

關鍵詞物聯網；高校實驗室；檔案管理系統；設計

近些年來，由物聯網所引領的全球信息化浪潮迅速推進，物聯網（RFID）已經成為一種新型數據信息傳輸方式，該技術借助于無線射頻方式，在標簽、閱讀器間展開非接觸性的雙向信息傳輸，以便有效實現目標識別與信息交換。

對于典型的物聯網系統而言，主要包括讀寫器、天線、射頻電子標簽三大組成部分，屬于一項集識別、編碼、通信、載體多技術于一體的新型技術。物聯網的工作原理，是借助于無線電波，針對所標記媒體加以讀取、識別，其最顯著的特點即其非接觸性。具體應用過程中，物聯網中的讀寫器負責對具有某一相同格式的信息寫入物聯網標簽中，再將該標簽附著于有待識別的物體表面。借助于讀寫器，實現了電子標簽中各種數據信息的非接觸性讀取與識別，因而賦予了該技術非接觸性采集、遠程物體信息識別、無線傳輸等多種功能。

1　系統需求分析

高校實驗室檔案主要包括兩方面：一是實驗教學類檔案資料。包括實驗課程報、排課表及有關各學期統計與總結的課時數、人數、教師及所開設課程具體的情況等數據，還包括實驗教學大綱、授課計劃、指導書，教學記錄、實驗報告等一系列資料。二是實驗室內部管理檔案資料。例如，我國及高校所下發政策文件、內部存檔重要通知與文件、規章制度、考核評估、獲獎證書等材料、技術設施改造施工圖、安管資料、機房設備、軟件檢修、文獻資料、開放記錄、安全資料、會議記錄、師生交接與考勤記錄、衛生檢查及內部人員相關資料。對于各種檔案資料而言，分別依據紙質、電子檔案資料分別存檔。

高校實驗室檔案管理內容多、涉及范圍廣、種類雜、檔案收集周期長，不少檔案資料以學期為基本單位進行收集和整理，屬于一個動態過程，因此，需要及時對檔案資料進行整理，再加上所涉及教務工作者、學生即實驗室人員的檔案資料數量頗多，所需收集資料繁雜、凌亂，為實驗室檔案管理工作帶來了諸多困難。

隨著物聯網應用的逐步成熟及應用范圍的不斷擴大，物聯網技術的優勢越來越顯著。基于物聯網的實驗室檔案管理系統，立足實現實驗室檔案資料收集過程的信息化，保管與資源利用的數字化，并將其分散于各載體中，將來自不同位置的資源用信息化形式進行存儲，借助于物聯網與計算機網絡信息技術，實現高校實驗室檔案資源管理的自動化，為實驗室教學與評估提供必要的資料與數據。

2　基于物聯網的高校實驗室檔案管理系統的構建

2.1 系統總體架構的設計

結合物聯網技術的通用架構及高校實驗室檔案管理系統的需求，提出了高校實驗室檔案管理系統架構，見圖1。系統架構自下到上共分三層，下層為識別層，負責對檔案資源進行標識、識別與檢測，并對檔案資源環境進行感知與處理；中層為網絡層，負責接入下層傳感器等識別設備，并對下層所收集信息進行傳輸和處理；上層為應用層，負責系統檔案資源的管理，并為用戶提供信息化服務。

2.2 WSID節點與網絡設計

就檔案資源的標識、識別與管理而言，本文采用的是物聯網RFID系統，該系統包括三部分，即電子標簽、讀寫器、應用軟件，有效實現了標簽的生成、查詢、銷毀與跟蹤定位等一系列功能。就電子標簽硬件系統而言，包括電子標簽、閱讀器、PC終端、網絡，借助于傳感器、RFID相關設備，對電子標簽信息進行接收和傳輸，實現了檔案資源與儲位的自動化識別。

以RFID為基礎的高校實驗室檔案管理流程如下：由RFID閱讀器將以EPC編碼機制為基礎的檔案資源信息寫入電子標簽之中，并將該電子標簽貼至檔案上。在固定式與移動式RFID閱讀器的相互配合下，針對RFID的標簽信息加以正確讀取和科學處理。通常將固定式RFID閱讀器設置于實驗室檔案室墻面上，移動式閱讀器則由實驗室檔案管理工作人員隨身攜帶，以便對標簽信息進行實時讀取，及時掌握實驗室檔案資源有關信息。對于實驗室檔案室環境監測，本文采用溫濕度、煙霧傳感器，能夠對檔案室環境信息進行動態連續監測，同時結合視頻傳感器的使用，對實驗室檔案室進出人員進行監控。但是對于檔案資源的遠距離管理，基于物聯網的實驗室檔案管理系統就顯得較為無力。這是由于物聯網系統通訊距離通常保持在幾米甚至更短，且RFID閱讀器之間缺乏通訊與交互能力。為實現遠距離獲取固定式RFID閱讀器所接收的數據信息，本文采用傳感器網絡節點，進行了網絡化閱讀器設計，進而有效彌補遠距離通信困難的缺陷。本系統將RFID與WSN相結合，對WSID節點及其網絡進行了設計，極大地彌補了RFID通訊距離短、WSN安全性差等缺陷。

WSID節點而言，其軟件系統主要包括面向應用的任務、嵌入操作系統、無線通訊協議等，一般而言，可將WSID節點分為兩大部分，即系統層與用戶層。其中，前者包括硬件平臺及其抽象層、核心層，后者主要包括資源配置層、調用層等。就系統層而言，下層的硬件平臺由收發器、微處理器、傳感器、讀寫器等構成。而核心層負責進程及內存管理等。

2.3 系統功能模塊設計

系統共包括六大功能模塊，如圖2所示。

1）內部管理模塊。負責對實驗室總體檔案信息進行管理，如管理機構、各機構信息、項目設置、實驗室各項規章制度。2）管理隊伍模塊。負責實驗室管理人員基本信息、培訓、業績、崗位日志、考核信息等的管理。3）實驗室建設模塊。負責實驗室建設項目的申請、審批、評審、驗收及匯總信息管理。4）教學檔案模塊。負責收集實驗教學相關信息，如教學計劃、任務、教學過程及效果統計信息管理。5）設備管理模塊。負責對實驗室購置儀器、設備的入庫、歸還、領用、報修、運行情況、耗材及使用統計信息進行管理。6）系統管理模塊。包括系統維護與辦公模塊等，負責用戶及信息管理、通知發布、在線咨詢、權限修改等。師生可以通過電腦、手機等進入該系統，對實驗室設備進行預約，并對檔案進行查閱，或觀看實驗操作指南等。

3　結論

隨著信息化時代的到來，高校實驗室檔案管理信息化建設已經成為大勢所趨，也成為高校管理水平高低的重要衡量標準之一。本文借助于物聯網技術，對高校實驗室檔案管理信息化系統進行了設計，極大地提高了檔案管理水平與教研工作效率，促使操作更靈活、更便捷，進一步優化了教學資源配置，進一步保證了實驗室檔案管理的科學性與合理性。

參考文獻

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中圖分類號TP39

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）141-0139-01