運用RFID技術的實驗設備智能化管理探索

張立明， 唐海濤， 樊 雪， 黃 嵐

(吉林大學 a.計算機科學與技術學院； b.電子科學與工程學院；c.符號計算與知識工程教育部 重點實驗室,吉林 長春 130012)

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·儀器設備供應與管理·

運用RFID技術的實驗設備智能化管理探索

張立明a,b,c， 唐海濤a,c， 樊 雪a,c， 黃 嵐a,c

(吉林大學 a.計算機科學與技術學院； b.電子科學與工程學院；c.符號計算與知識工程教育部 重點實驗室,吉林 長春 130012)

RFID技術現(xiàn)已經(jīng)應用于儀器設備管理中,實現(xiàn)了精準自動迅速地對分散儀器設備進行管理,有效地提高了工作效率。但在管理智能化方面有待提高，如何研究和應用新的智能化技術, 使儀器設備的管理過程和使用過程更加智能化，成為高校實驗設備管理中下一個需要解決的重要問題。通過對高校實驗室設備管理的現(xiàn)狀及基于物聯(lián)網(wǎng)技術管理方法的深入研究，給出儀器設備的智能化管理方法。此方法對實驗室設備的高效利用、節(jié)能降耗、提供人性化服務和為管理者的決策提供依據(jù)等方面具有實際的指導意義。

射頻識別； 實驗設備； 智能管理

0 引 言

2009年12月“感知中國”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略寫入“政府工作報告”，并正式被列為國家重要新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)自此在中國受到了全社會高度關注。無錫市率先建立 “感知中國”研究機構(gòu)，全國首家物聯(lián)網(wǎng)工廠也由無錫市江南大學建成。中國科學院、通訊運營商、研究所及多所高校也同時在無錫建立了物聯(lián)網(wǎng)研究中心，進一步將我國物聯(lián)網(wǎng)相關領域的研發(fā)和應用推向了高潮。

基于RFID技術的設備管理方法給高校設備管理帶來了全新的技術手段和管理方法，有效地提高了設備管理效率。如何運用RFID技術實現(xiàn)高校實驗設備智能化管理，成為高校實驗設備管理中面臨的下一個重要問題。

1 實驗室設備管理現(xiàn)狀

隨著計算機技術和多媒體技術的發(fā)展、高校信息化建設速度的加快,我國高校信息化設備得到了不斷的完善與豐富[1]。作為現(xiàn)代化實踐教學和科學研究的重要基地，實驗室設備高效管理一直是高校建設中的一項重要工作。高校實驗室設備的高效管理是教學科研和管理水平的重要標志，對深化教育改革、創(chuàng)新人才培養(yǎng)與素質(zhì)教育發(fā)展具有深遠意義。

(1) 基于條形碼的管理方法。目前，多數(shù)高校實驗室設備管理存在技術落后，設備利用率低下的情況。現(xiàn)有的管理方法已經(jīng)不能適應實驗室使用人員、實驗室管理人員和上級管理部門等提出的要求。部分高校實驗室采用基于條形碼的管理方法，多數(shù)工作依靠半手工管理，工作效率低下，設備相關標簽管理困難，不能滿足計算機軟件的管理需求。

基于條形碼的管理方法[2-4]結(jié)合計算機軟件和設備標簽記錄設備的相關信息。如標簽編號、使用單位、儀器名稱、型號、單價、出廠日期和領用人等。設備的驗收建賬、使用管理、借用和報廢處置等工作繁重，經(jīng)過大量的手工操作進行登記，容易出錯。設備對應的標簽容易脫落，定期需要重新制作所有設備的標簽。

實驗室設備等固定資產(chǎn)清查需要大量的人力物力對資產(chǎn)的帳物情況進行核對，管理工作效率低下、差錯率高。上級管理部門依據(jù)設備數(shù)據(jù)庫，對每一個設備的相關信息進行人工核查。清查工作中經(jīng)常遇到漏查、重查、錯查的問題，給設備管理工作增加了難度，難以提高實驗室設備等固定資產(chǎn)的利用率。

(2) 基于RFID技術的管理方法。RFID技術是繼互聯(lián)網(wǎng)后新興的通信技術，被世界公認為21世紀十大重要新技術之一?？稍诟鞣N惡劣環(huán)境下進行電子標簽間相關讀寫、識別等工作，且不需人工干預就可完成。

RFID技術已成功應用在物流管理、門禁系統(tǒng)/電子門票/道路一卡通、快運包裹/郵件處理 、汽車防盜、電子物品監(jiān)視、生產(chǎn)制造裝配現(xiàn)代化、文檔追蹤/圖書館管理、產(chǎn)品防偽、運動計時、身份證及護照、超市管理、規(guī)?；r(nóng)業(yè)養(yǎng)殖場、醫(yī)院病人的護理等[5-6]領域，給生產(chǎn)、生活帶來很大便利，同時降低了管理成本。

RFID技術通過快速的信息交換和通訊，能夠解決設備管理中的難點問題，做到對設備進行動態(tài)跟蹤管理。何畔等[8-10]將RFID技術應用于儀器設備管理系統(tǒng)中, 提高了儀器設備資產(chǎn)清查等管理效率和水平。齊恒等[11-13]給出結(jié)合RFID 物流技術的設備管理方法,實現(xiàn)了上級管理部門對設備情況的及時了解,進而提高設備利用率。王聲革等[14-16]利用RFID技術解決設備清查難度大、難以監(jiān)控的問題，進而保證教學科研工作正常運行。

2 RFID技術

基于RFID技術的識別方法將電子標簽嵌入到被識別的對象中,通過無線通訊實現(xiàn)對象的識別，無需人工掃描過程。其工作過程：①在RFID閱讀器接收計算機管理軟件中的指令后，天線按照通信協(xié)議發(fā)出相關的射頻通訊信號；②當RFID電子標簽進入射頻通訊信號區(qū)域后，其內(nèi)置的感應電流接收器件會獲得能量，通過內(nèi)置天線將存儲在內(nèi)置芯片中的信息發(fā)出；③閱讀器接收電子標簽發(fā)出的信息并進行處理后，送到終端管理軟件進行相關的數(shù)據(jù)處理。

RFID 技術的應用將提高工作效率、降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。RFID 技術是目前發(fā)展迅速，并將逐漸取代條碼越來越多地被應用到其他領域。表1給出電子標簽與其他標簽性能的對比。

表1 3種標簽性能對比

3 RFID技術的智能化應用

基于RFID技術的管理方法給高校設備管理帶來了巨大變革，如何利用RFID技術實現(xiàn)智能化管理，成為高校實驗設備管理中面臨的下一個重要問題。

(1) 設備節(jié)能降耗、高效利用。在教育部對高等學校開展的本科教學評估中,要求實驗室平臺對學生在教學任務時間外開放使用?，F(xiàn)階段多數(shù)高校實驗室做到在儀器使用基本開放,但是開放實驗室管理難度增大，儀器設備使用混亂。針對此問題給出實驗室開放降低設備能耗、高效利用的管理方法。

實驗室在教學任務外對學生開放時，實驗室內(nèi)部設備按區(qū)域分配給使用者。對于不使用的區(qū)域，則可以關閉設備，避免浪費；同時不使用區(qū)域?qū)呐瘹?、空調(diào)、照明等耗電設備也關閉。

設備維護人員可以對不使用區(qū)域內(nèi)的設備進行維護，通過區(qū)域輪流開放即可實現(xiàn)對實驗室內(nèi)所有設備的維護。避免因定期維護而不能安排教學任務和對外開放使用造成的間接低效利用。

(2) 提供人性化服務。儀器設備精細化管理是高校固定資產(chǎn)管理的重要內(nèi)容，是高校固定資產(chǎn)為教學和科研工作提供良好服務的重要保證。隨著近幾年高等教育的飛速發(fā)展, 高校實驗室的教學任務越來越繁重，儀器設備也日趨多樣化、復雜化，這都給實驗室設備精細化管理增加了難度。本文針對此問題給出一種提供人性化服務的精細化管理方法。

在學生RFID卡記錄學生基本信息基礎上，增加記錄教學任務內(nèi)學生上機的機位號。學生在教學任務內(nèi)持卡上機時，根據(jù)記錄的機位號分配指定機器，進而保證學生在教學任務內(nèi)同一實驗課使用同一臺機器。避免學生在每次上機時都需要配置相應實驗環(huán)境而造成的時間浪費。同時有利于培養(yǎng)學生的責任感，增強對設備的愛護意識。

(3) 為管理者的決策提供依據(jù)。現(xiàn)有的儀器設備管理制度還缺少智能化的管理方法, 存在儀器設備普遍使用率低、資源浪費嚴重等問題。多數(shù)儀器設備的使用情況依靠人工進行統(tǒng)計,未能準確反映其使用效率。此外在購置儀器設備時調(diào)研工作不足，對設備的共享問題沒有進行深入研究、對低利用率問題沒有充分考慮，進而導致由管理手段跟不完善引起的設備重復購置問題。針對此問題給出一種詳細記錄儀器設備使用情況的管理方法，進而在在資產(chǎn)配置、管理等方面為領導的決策提供科學依據(jù)。

通過記錄設備使用時間，進而根據(jù)使用時間為設備采購方案提供依據(jù)。記錄借用單位，進而根據(jù)借用單位和借出單位使用情況，為資源配置提供依據(jù)。在設備報廢時，根據(jù)使用時間，借用情況等對設備管理單位給出綜合評介。

對重要儀器設備的主要部件維護次數(shù)進行記錄，進而對設備經(jīng)常出現(xiàn)問題的部件進行有針對性的定期檢查。避免因設備維修時采購部件浪費時間，同時對依此配備設備的備用部件，做到資源的高效配置。

4 結(jié) 語

基于RFID技術的儀器設備管理方法給固定資產(chǎn)管理工作帶來巨大的變革，有效地提高了儀器設備使用率，降低了人力資源的投入和管理運營成本，為學校設備管理工作提供了真實可靠的數(shù)據(jù)。運用RFID技術的智能化管理方法是未來校園建設必然趨勢，是智能化校園的建設的重要組成部分，是進一步提高教學質(zhì)量、促進教學科研發(fā)展的有力保證。

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The Research on Intelligent Management of Laboratory Equipment by Using RFID Techonology

ZHANGLi-minga,b,c,TANGHai-taoa,c,FANXuea,c,HUANGLana,c

(a. College of Computer and Technologe; b. College of Eectronic Science and Engineering; c. Key Laboratory of Symbol Cmputation and Knowledge Engineer, MOE, Jilin University, Changchun 130012, China)

Management method based on RFID technology has brought great changes to the equipment management of colleges and universities, and effectively improves the efficiency of equipment management. However, the implementation of intelligent management using RFID technology faces on the next important question in the laboratory equipment management. Through the status of the laboratory equipment management of colleges and universities and in-depth study of management method based on the Internet of things technology, a method of intelligent instruments and equipment management is presented. This method has the practical significance on the efficient use of laboratory equipment, energy-saving and cost-reducing, offering personalized service, and provides a basis for decision-making and other aspects.

RFID; laboratory equipment; intelligent management

2014-10-24

國家自然科學基金(61133011,61272208,61003101,61170092);吉林省科技發(fā)展計劃項目基金(20121805, 20101501,20140520067JH);中國博士后科學基金(2013M541302)

張立明(1980-)，男，吉林長春人，博士后，研究方向：基礎教學和基于模型診斷研究。

Tel.:0431-85168205;E-mail:limingzhang@jlu.edu.cn

TP 732

A

1006-7167(2015)08-0263-03