RFID技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用

摘 要： RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)作為一種新興的自動(dòng)非接觸性識(shí)別技術(shù)，近年來已經(jīng)得到了迅速發(fā)展。將RFID技術(shù)應(yīng)用于高校固定資產(chǎn)管理，可以加快固定資產(chǎn)清查速度，加強(qiáng)固定資產(chǎn)的動(dòng)態(tài)管理。在研究RFID技術(shù)的組成、原理及其優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了RFID 技術(shù)在高?；A(chǔ)課機(jī)房的應(yīng)用，探討了應(yīng)用RFID 技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)的功能模塊。使人們對(duì)RFID 技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用有更加全面深入的了解。

關(guān)鍵詞： RFID技術(shù)； 固定資產(chǎn)； 實(shí)驗(yàn)室管理； 電子標(biāo)簽

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）10-27-03

Abstract： RFID （Radio frequency identification） is a new automatic identification technology， and is developed rapidly at present. Applying RFID technology to the management of fixed assets in colleges and universities can speed up the fixed assets inventory and strengthen the dynamic management of fixed assets. On the basis of studying the composition， principle and advantages of RFID technology， this paper mainly discusses the application of RFID technology in the computer room of universities， and discusses the function module of the laboratory equipment management system using RFID technology， which makes people to have a more comprehensive understanding of the advantage of RFID technology and its application in laboratory management.

Key words： RFID technology； fixed assets； laboratory management； electronic tag

0 引言

我院實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)全校學(xué)生公共基礎(chǔ)課“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”和“Access數(shù)據(jù)庫管理”兩門課的教學(xué)和上機(jī)練習(xí)以及專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)的工作。隨著社會(huì)發(fā)展的需要，高校的招生也進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，我院工科專業(yè)招生數(shù)量不斷增加，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也日益增加，由于機(jī)房有限和實(shí)驗(yàn)室要提供多門專業(yè)課實(shí)驗(yàn)設(shè)備，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方法不能滿足機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室以及設(shè)備的管理要求，以前用半人工的方法管理機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室及其設(shè)備的管理，效率低下，實(shí)驗(yàn)室人力資源嚴(yán)重浪費(fèi)，數(shù)據(jù)更新不及時(shí)，容易出錯(cuò)，設(shè)備管理難度增加，同時(shí)，有限的機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室資源沒有得到充分的利用。

本文提出將射頻技術(shù)應(yīng)用于機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理，引用物流管理方法，最大限度滿足學(xué)生基礎(chǔ)課的上機(jī)練習(xí)需求，有效管理專業(yè)課實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)時(shí)追蹤實(shí)驗(yàn)設(shè)備，減少實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作量，使實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理規(guī)范化。

1 RFID基本原理及其優(yōu)點(diǎn)

射頻識(shí)別RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID系統(tǒng)主要由應(yīng)答器、閱讀器和應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。應(yīng)答器由天線、耦合元件及芯片組成，一般都是用標(biāo)簽作為應(yīng)答器，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。閱讀器由天線，耦合元件，芯片組成，讀取（有時(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式RFID讀寫器或固定式讀寫器。應(yīng)用軟件系統(tǒng)，主要是把收集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，是應(yīng)用層軟件[1]。

RFID技術(shù)的基本工作原理是：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，如圖1所示。

電子標(biāo)簽是由一顆硅芯片安裝上微型天線的組合。RFID電子標(biāo)簽由天線和專用芯片組成，天線是鍍?cè)谒芰掀系你~膜線圈，在塑料基片上還嵌有體積非常小的集成電路芯片，在這個(gè)集成電路芯片中有高速的射頻接口，控制單元，EEPROM三個(gè)模塊組成。電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，可作為待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息，應(yīng)用時(shí)將電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物品上，作為待識(shí)別物品的電子標(biāo)記。在具體應(yīng)用中，當(dāng)貼有電子標(biāo)簽的物體進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，由讀取器讀取標(biāo)簽的信息并解碼送至相應(yīng)的中央信息處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能[2]。

電子標(biāo)簽具有防水、防磁、耐高溫，使用壽命長(zhǎng)，讀取距離大，標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密，存取數(shù)據(jù)容量大，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息可更改等優(yōu)點(diǎn)。避免了灰塵、油污等外部惡劣環(huán)境對(duì)讀寫數(shù)據(jù)的影響，識(shí)別速度快，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體。讀取多個(gè)標(biāo)簽時(shí)，采用快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，可實(shí)現(xiàn)讀取多個(gè)物體，數(shù)據(jù)之間無干擾，不需人工的干預(yù)。

2 基礎(chǔ)課機(jī)房上機(jī)門禁管理系統(tǒng)

校園一卡通（All-in-one Card）是指，在學(xué)校范圍內(nèi)凡是有現(xiàn)金、票證或需要識(shí)別身份的場(chǎng)合均采用一卡通來完成。校園一卡通一般采用非接觸IC卡即射頻卡，是射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，其內(nèi)部具有存儲(chǔ)和處理能力的集成電路。識(shí)別系統(tǒng)主要由一卡通和讀卡器組成，系統(tǒng)識(shí)別過程如下：系統(tǒng)工作時(shí)，在讀卡器線圈上產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)，一卡通芯片線圈在此磁場(chǎng)中感應(yīng)出一個(gè)電壓，該感應(yīng)電壓經(jīng)整流穩(wěn)壓后為一卡通集成電路供電，當(dāng)一卡通刷卡時(shí)，卡片接收讀卡器的激勵(lì)和詢問信號(hào)而被激勵(lì)發(fā)射應(yīng)答信息，讀卡器接收應(yīng)答信息進(jìn)行相應(yīng)的處理[3]。

對(duì)基礎(chǔ)課機(jī)房采用開方式，無人看守，因此門禁系統(tǒng)就是開放機(jī)房的安全屏障。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室要進(jìn)行合法性驗(yàn)證。遇不符合要求的人員能夠及時(shí)通知值班老師。

基礎(chǔ)課機(jī)房管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的RFID技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。系統(tǒng)驗(yàn)證的過程是：用戶刷一卡通時(shí)，讀卡器識(shí)別信息，將信息傳給系統(tǒng)，中央控制器對(duì)刷卡的信息與數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的信息進(jìn)行比較，合法允許進(jìn)入，不合法會(huì)發(fā)出報(bào)警信息并同時(shí)通知給值班人員。機(jī)房?jī)?nèi)所有的設(shè)備都貼有專業(yè)的RFID標(biāo)簽，設(shè)備如果被故意帶離實(shí)驗(yàn)室，門禁系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)報(bào)警，閱讀器自動(dòng)讀取設(shè)備信息，攜帶者會(huì)被攝像機(jī)抓拍到現(xiàn)場(chǎng)的圖像信息，通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)會(huì)將上述信息傳送給中央處理機(jī)?；A(chǔ)課機(jī)房門禁讀卡網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖2所示。

門禁網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器作用是將分散的門禁端點(diǎn)連接起來，接收來自門禁端點(diǎn)的刷卡信息和狀態(tài)信息，發(fā)送控制命令到門禁端點(diǎn)，并對(duì)整個(gè)門禁系統(tǒng)的用戶和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，對(duì)各門禁單元進(jìn)行監(jiān)控，以及對(duì)各機(jī)房每次刷卡的相應(yīng)卡號(hào)、日期和時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)等。門禁系統(tǒng)采用非接觸式智能卡也就是一卡通感應(yīng)開鎖，當(dāng)持卡人進(jìn)門時(shí)刷卡，讀卡器將數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器，服務(wù)器驗(yàn)證后發(fā)送指令到門禁系統(tǒng)，如驗(yàn)證通過則發(fā)出“滴”一聲，同時(shí)開鎖，點(diǎn)亮綠燈，并將該卡卡號(hào)、日期、時(shí)間等信息保存到數(shù)據(jù)庫以供查詢，如果驗(yàn)證不通過發(fā)出“滴滴”兩聲，點(diǎn)亮紅燈，門鎖不開。該系統(tǒng)上位機(jī)以一臺(tái)門禁管理服務(wù)器為中心，通過校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)不同機(jī)房門禁之間的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)也可通過校園一卡通數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實(shí)現(xiàn)聯(lián)通[4]。

該系統(tǒng)上位機(jī)以一臺(tái)門禁管理服務(wù)器為中心，集一卡通注冊(cè)、安全報(bào)警、數(shù)據(jù)管理和單據(jù)打印等功能為一體，通過校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)不同機(jī)房門禁之間的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)也通過校園網(wǎng)與一卡通數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，下位機(jī)即各機(jī)房門禁端點(diǎn)通過交換機(jī)連接后接入校園網(wǎng)，接收控制主機(jī)命令并報(bào)送端點(diǎn)狀態(tài)信息。門鎖結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：門禁端點(diǎn)是直接與用戶打交道的設(shè)備，是系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)采用安全性較高、成熟的射頻識(shí)別技術(shù)，門禁端點(diǎn)嵌入式安裝于門上或者門旁，主要由射頻讀卡模塊、中央處理器、以太網(wǎng)通信模塊、電動(dòng)鎖控制模塊、門鎖等組成。

3 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)

由于工科專業(yè)招生人數(shù)不斷增加，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備無論從規(guī)模還是數(shù)量上都有所增加，實(shí)驗(yàn)室管理任務(wù)繁重，所以實(shí)驗(yàn)室管理改革迫在眉睫。使用射頻技術(shù)，以加快設(shè)備的檢入、檢出、設(shè)備庫存以及安全應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中，采用無線視頻技術(shù)極大地改善了信息管理的能力，在讀取器和貼有標(biāo)簽的設(shè)備之間無需直視線，以無線方式發(fā)射數(shù)據(jù)，可以在更新周期內(nèi)更新或改變編制在標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)。

RFID技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理的原理：貼有電子標(biāo)簽的實(shí)驗(yàn)設(shè)備或工具，通過RFID閱讀器讀取RFID標(biāo)簽芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)，經(jīng)由解碼器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并將解碼后的信息發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備自動(dòng)管理系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。由于RFID信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，標(biāo)簽內(nèi)可寫入實(shí)驗(yàn)設(shè)備放在具體哪個(gè)實(shí)驗(yàn)室，哪個(gè)層架上等，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備定位、快速智能化等。RFID技術(shù)高頻有效距離是20-30cm，超高頻有效距離大概4-6米，可防止多個(gè)標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)干擾[5]。

RFID在管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備上的優(yōu)勢(shì)有：加快實(shí)驗(yàn)設(shè)備的清查速度，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備動(dòng)態(tài)管理。簡(jiǎn)化設(shè)備管理流程：采用RFID系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備到實(shí)驗(yàn)室后由分編、驗(yàn)收人員使用配套的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生成實(shí)驗(yàn)設(shè)備的業(yè)務(wù)注記并回寫入RFID標(biāo)簽，同時(shí)自動(dòng)將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中央數(shù)據(jù)庫，這樣可以減少分類時(shí)間，提高歸類時(shí)間和效率。同時(shí)由于RFID本身具有尋址、防盜功能，可省去粘貼磁條、書標(biāo)、條碼等步驟，最大程度地保持設(shè)備的原貌。簡(jiǎn)化借還設(shè)備和工具流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和工具自助借還，提高流通效率。RFID標(biāo)簽可不限制次數(shù)地更改標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的資料，可重復(fù)使用，而條形碼印刷之后就無法更改。

采用RFID技術(shù)管理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，使設(shè)備的使用在很多方面都得到了改善。如資料辨讀方便，RFID標(biāo)簽只要在無線電波的范圍內(nèi)即可辯讀；儲(chǔ)存容量大，RFID 標(biāo)簽最大的容量可達(dá)數(shù)兆，一維條形碼的容量是50字節(jié)，二維條形碼最大的容量?jī)H為3000字符；可同時(shí)讀取數(shù)個(gè)標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽的辨識(shí)器可同時(shí)讀取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)簽的信息至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并可將信息回寫到標(biāo)簽；具有可穿透性，可透過外部非金屬材料直接讀取數(shù)據(jù)，而條形碼閱讀器必須在近距離而且沒有物體阻擋下，使掃描光源照射在條形碼上才能辨讀；高速讀取，可在高速運(yùn)動(dòng)中讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)；安全性較高，RFID 標(biāo)簽讀寫皆有密碼保護(hù)，高度安全的保護(hù)措施使之不易被偽造及變更。利用RFID技術(shù)管理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和工具，其管理系統(tǒng)功能模塊如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)室RFID設(shè)備管理系統(tǒng)功能強(qiáng)大、操作方便，主要分為三個(gè)大的功能模塊。①基本資料模塊：主要是負(fù)責(zé)機(jī)房和設(shè)備的基本資料的管理主要完成對(duì)設(shè)備電子標(biāo)簽的注冊(cè)、轉(zhuǎn)換、注銷等功能。②機(jī)房和設(shè)備及維護(hù)模塊：機(jī)房設(shè)備的管理、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和工具的RFID管理以及對(duì)上述設(shè)備的維護(hù)。③報(bào)表和系統(tǒng)維護(hù)模塊：定期出設(shè)備管理報(bào)表、人員管理以及對(duì)數(shù)據(jù)備份等管理。

4 結(jié)束語

學(xué)校機(jī)房門禁和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備引入射頻識(shí)別技術(shù)，可以提高信息采集率和準(zhǔn)確性，加強(qiáng)了設(shè)備的管理。門禁系統(tǒng)作為安防和現(xiàn)代化管理中的一個(gè)方向，集計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)為一體，把分散的、不同類型的機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行集中管理，統(tǒng)一控制，大大降低實(shí)驗(yàn)室工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，使管理更加規(guī)范，還能嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)、方便快捷地反映學(xué)生使用機(jī)房的情況。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)采用RFID技術(shù)，使系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)間減少，誤差減少，資源消耗減少，有效提高設(shè)備利用率。對(duì)RFID技術(shù)在高校固定資產(chǎn)管理中應(yīng)用的研究，可以加快固定資產(chǎn)清查速度，加強(qiáng)固定資產(chǎn)的動(dòng)態(tài)管理等。將RFID技術(shù)應(yīng)用于高校固定資產(chǎn)管理前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 倪萍等.RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫與RFID系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建[J].新世紀(jì)圖書館，2013.4：77-79

[2] 由繼紅.RFID技術(shù)在高校固定資產(chǎn)管理中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，8：200-201

[3] 張罡.RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012.8（32）：74-76

[4] 孫浩君等.基于RFID技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2013.22：16-17

[5] 韓鑫.基于多媒體技術(shù)背景下的電子工藝實(shí)訓(xùn)教學(xué)探討[J].科技廣場(chǎng)，2013.4：87-88