物聯網在高校實驗室設備管理的應用分析

李春光+張曉飛

（遵義師范學院，貴州 遵義 563002）

[摘 要] 實驗室是高校中重要的組成部分之一，是進行學術研究、實踐教學和技術研發的場所，也是對人才進行操作能力和創新能力培養的場所。傳統的實驗室管理模式就是依靠人工來完成管理工作，但是傳統的人工管理已經無法滿足當前實驗室管理的各種需求，如何利用現代科技進行實驗室的信息化管理成為了亟待解決的問題。本文對高校實驗室當前的管理情況進行分析，介紹了物聯網技術，并闡述了在高校實驗室設備管理中物聯網技術的應用情況。

[關鍵詞] 物聯網；高校實驗室；設備管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 05. 080

[中圖分類號] G647 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）05- 0151- 03

0 引 言

現階段，我國大力提倡素質教育，也更加看重對學生的創新能力和實踐能力進行培養，高校的實驗室也因此成為了高校的重要組成部分之一，是教師和學生進行教學和科學研究的重要場所，能夠在一定程度上彰顯出學校的綜合實力。對實驗的管理水平在某種程度上也能夠顯現出高校的整體管理水平。

1 物聯網與高校實驗室當前的管理情況

我國當前的高校實驗室管理多數都是在設備上進行標簽的標志和建立設備的賬目，對于規模較小和設備較少的實驗室較為實用，但是隨著高校的自身發展，實驗室也不斷在發展，實驗室的規模逐漸擴大，設備也愈發增多，這種設備賬目和標簽的形式幾乎不能夠對實驗室進行有效地管理，對于實驗的需求也較難滿足，在當前的實驗室設備管理中存在著較多問題，主要體現在以下幾個方面。其一，設備和課時的增加，隨著近幾年教育部提倡素質教育和高校的擴招計劃實施，學校的規模也在不斷擴大，高校的實驗室也在不斷擴大著自己的規模，將開設的課程進行增加，校方對實驗室也加大了投資規模，增加實驗室的設備種類和數量。這種發展導致傳統的人工記錄管理模式已經無法滿足當前的需求，而設備數量的增加也加大了后期維護和保養工作的難度。其二，管理人員較少，實驗室的設備管理工作較為繁雜，不僅要對實驗室中的設備進行擺放、維護、標簽填寫等，還要對實驗室的電氣設備進行維護并清掃實驗室衛生，按“5S”的要求進行管理。這其中每一項工作都是較為耗費時間的，實驗室設備的管理人員的編制并不大，所以工作人員無論是從精力上還是時間上都無法完成全部的管理工作，導致實驗室的設備管理工作并不能達到預期的效果。其三，設備具有較大的流動性，隨著社會經濟和科學技術的不斷發展，教育模式也在進行著改革，教學課堂上也出現了更多的演示實驗，因此實驗設備的也頻繁地被挪動外借，流動性大大增加，傳統人工統計的方式已經無法對實驗設備的流向進行及時準確的掌握，實驗設備的總體數量也在不斷增加，種種情況都導致實驗設備在轉借時極易產生丟失的情況。

由于傳統人工管理模式已經無法滿足當前高校實驗室設備管理的需求，所以要引進先進的管理技術并與科技手段加以結合，在這種趨勢下，具有獨特優勢的物聯網技術被應用于實驗室設備的管理工作當中。物聯網就是一種在原有互聯網的基礎上對網絡進行擴展和延伸，形成的一個連接物和物的互聯網，它使得物品之間的通訊成為了可能，換句話說，物聯網就是連接物品的互聯網，在運用物聯網技術的過程中，其中需要接觸到較多領域的技術手段，尤其是無線射頻識別，在物聯網中的應用最為頻繁。RFID，就是無線射頻識別，通過射頻信號不接觸對象就能夠進行自動的識別，以此來獲取相關的信息和數據并向后臺傳送識別的數據進行處理。無線射頻識別在整個工程的過程中不需要人工的介入，所以這種技術具有更好的方便性和操作性。RFID的主要組成部分就是電子標簽與標簽的讀寫器，技術的信息載體就是電子標簽，每一個電子標簽都能夠將標識物品的有關數據和信息進行攜帶，電子標簽的主要構成就是專用的芯片和標簽的天線，并且電子標簽具有唯一的專有的編碼。標簽讀寫器的作用就是對標簽的信息和數據進行識讀和寫入，在實際的應用當中，需要識別的物品攜帶電子標簽進入讀寫器，并在其讀寫信號的覆蓋范圍內，讀寫器的射頻信號被電子標簽所接收，電子標簽通過感應電流，發送專用芯片中的信息和數據到讀寫器當中，讀取器接收信息后對其進行解碼操作，隨后將解碼出的信息輸送到系統后臺進行深度的識別并進行相應的處理，由此可以看出，上述過程中并沒有人工的介入，所有的物品信息收集過程和后期識別都能夠有系統自動完成，是一個智能化的處理過程。除此之外，在無線射頻識別系統能夠擁有多個電子標簽和標簽讀寫器在同一個工作的范圍內，此時電子標簽和標簽讀寫器之間就會出現相互作用從而產生信號干擾，即數據碰撞。無線射頻識別的數據碰撞和致使不能進行正確地信息讀取和對數據的傳輸產生影響，進而對識別物品的有效性產生影響，甚至會影響信息的安全性，導致信息泄露。所以，在無線射頻進行識別的過程當中，要選擇防碰撞算法，對多個標簽和讀寫器之間產生的數據碰撞進行有效解決。

2 物聯網在高校實驗室中的應用

物聯網就是通過各傳感設備，將基點定為約定的協議，在互聯網中融合任何物品從而進行信息通信和數據交換等一系列操作，如跟蹤和定位等。這個系統主要由感知部分、傳輸部分以及應用部分共同組成，系統的核心和基礎就是互聯網，在物品上進行用戶端的擴展和延伸，將物品之間進行互聯。

2.1 設備管理

實驗室的設備管理主要是從三個方面進行管理。其一，信息管理，在管理實驗室的過程中，學校可以將無需射頻識別系統進行靈活地運用，將電子標簽在每臺實驗設備上進行配置，并在電子標簽中將設備的基本信息和參數輸入其中，將標簽讀取器作為信息的載體，在互聯網和終端設備中進行相關信息和數據的傳輸，這樣能夠對信息和數據進行實時的更新，并對其實行動態管理，實驗室管理人員能夠對需要的信息資料進行快速的獲取，并有效管理實驗室設備，尤其是對設備信息和參數的管理。其二，外借管理，在對設備進行管理的過程中，要對物聯網的無線射頻識別系統進行充分地利用，對實驗室的設備進行跟蹤管理，將門禁芯片設置在高校實驗室的出入口處，對進出實驗室的物品進行掃描。將無線互聯網作為連接的紐帶，能夠對進出實驗室的時間進行掌控并將相關的數據和信息在管理系統中進行及時的傳輸，這樣實驗室的管理人員就能夠掌握設備儀器的動向，包括設備所在地點及使用的情況等。如此一來，還能夠有效防止人員私自未經允許挪用實驗設備。其三，維修管理，在對實驗設備進行檢修的過程中，傳統的管理形式對于發生故障的原因并無法進行及時有效地查明，實驗室管理人員也無法針對出現的問題進行解決方案的制定，也無法出臺有效的解決措施，因此實驗設備出現故障而無法正常后卻不能得到及時有效的維修，嚴重影響了教學實踐工作的正常開展。物聯網技術在實驗設備維修工作中的應用能夠實現簡單簡便化的維修工作，并且實驗設備的詳細信息和實際的維護情況都能夠在設備的電子標簽中進行儲存。

2.2 環境管理

安全防護。在我國的高校當中，大部分的重要場所都安裝了高清監控攝像頭，但是由于角度等問題，攝像設備的盲區問題不可避免，若遭遇到了異常的外來入侵，則需要一段的反應時間才能夠對其進行判斷。若采用人工的方式對重點場所進行值守，也難免會出現漏洞和疏忽。除此之外，傳統的管理方式收集的信息較為單一化，不能夠將多元化的信息提供給實驗設備的管理人員，也無法進行遠程的監控工作。物聯網技術中的標簽讀寫器能夠對電子標簽的位置進行準確的感知，并能夠通過電子標簽的溫濕度對所需的信息和數據進行采集，并以無線互聯網為紐帶，將信息傳送給設備管理人員。若裝有電子標簽的實驗設備被標簽讀寫器感知到已經不在實驗室的范圍內，則標簽讀寫器會自動發出警報，并通過無線模塊對實驗室管理人員進行告知，能夠有效降低實驗室設備的丟失率。

實驗教學的內容主要是教師利用多媒體進行演示實驗和學生的探究實驗操作。由于實驗內容和操作過程有所差別，因此對實驗室的環境也有著不同的要求，這時候就可以利用物聯網的技術，將能夠對光線進行感知的傳感器安裝在高校的實驗室當中，信息和數據能夠通過傳感器快速地對實驗室管理人員進行反饋，為實驗人員調整實驗的光線提供方便，以滿足實驗教學中對于環境光線的客觀要求。在實驗室的日常管理過程中，管理員要以學校實驗課程的安排時間為基礎，對實驗室內各種設備和設施的時間通過計算機進行準確的設置，如實驗儀器、照明設備等。通過計算機的程序指令，在最短的時間內傳感器就能夠進行一系列的操作，在一定程度上也達成了環保節能的效果。除此之外，一些型號的傳感器還能夠實現除塵的功能。

2.3 資源共享

在物聯網的技術支持下，實驗室管理人員能夠通過互聯網和傳感器共享硬件資源，并實現遠程控制一些實驗室的設備，在線分析一些實驗數據，對于實驗室的設備，要進行定期的檢測和病毒查殺，對于相關配置要進行及時的升級和修補。這些問題能夠通過云計算技術進行良好地解決，將高校在此方面的經濟投入減少，為高校實驗室提供一個數據的存儲中心，并且具有較高的安全可靠性，有效防止病毒侵入系統和數據被破壞，將系統資源進行共享，保證了實驗教學的開展和發展。

2.4 優化管理

物聯網的無線射頻識別體系的推廣使用，使高校實驗室的設備管理工作實現了信息化和網絡化，也將更大的便利提供給了實驗室的管理人員和設備操作者。在實際的管理過程中，可以在校園的物聯網中融入云計算技術，將更優質的服務和技術帶給高校的實驗室，并以此為基礎，也能夠將云計算中的資源能夠提供的服務提供給高校的物聯網中心，在滿足高校實驗室的正常運行的基礎上，將實驗數據的分析和計算工作的準確性進一步地提高，將重要、準確的數據提供給實驗教學。在進行管理時，物聯網技術能夠將虛擬的平臺和實驗的平臺進行有機地結合，將校外的各種資源實現共享，將實驗教學的智能化和網絡化教學。

3 結 語

高校的一個重要組成部分就是高校的實驗室，實驗室也是高校進行科研和教學的重要場所之一，已經與信息網絡和圖書館共同被稱為新時代中高等院校建設的三大支柱。所以，要對高校的實驗室實行科學合理、便捷有效的管理模式，實驗室的管理情況和建設規模在一定程度上也反映了學校的綜合實力。將物聯網技術應用于實驗室的管理當中，定能夠為實驗室提供更加高效的管理，保證高校的持續發展。

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