基于QR二維碼的高校實驗室設備管理

宋彬 張磊 王磊

摘? 要 針對目前高校實驗室設備管理煩瑣、容易出錯等問題，提出利用QR碼對設備進行日常維護和管理。此方法可以有效地改善設備日常管理方式，提高設備管理效率，降低設備管理錯誤率，促進設備管理的信息化、網絡化。

關鍵詞 高校實驗室;實驗室設備管理系統;QR二維碼

中圖分類號：G482? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）22-0023-04

Equipment Management of University Laboratory based on QR Code//SONG Bin， ZHANG Lei， WANG Lei

Abstract In view of the complicated and error prone management of?laboratory equipment in colleges and universities， this paper puts?forward the use of QR code for daily maintenance and management?of equipment. This method can effectively improve the daily manage-ment mode of equipment， improve the efficiency of equipment mana-gement， reduce the error rate of equipment management， and promote?the informatization and networking of equipment management.

Key words university laboratory; laboratory equipment management system; QR code

1 前言

高校實驗室是高校科研的重要場所，其建設和管理的好壞直接影響科研成果的產出[1]。作為現代化教育和實踐教學重要基地，實驗室一直是高校建設和管理過程中重要的部分。近年來由于不斷推進科技創新、深化高校實踐教學改革，高校實驗室規模不斷擴大，實驗儀器設備數量和型號越來越多，如何提高實驗儀器設備管理效率以及設備資源配置水平，是高校實驗室管理亟待解決的問題。由于沒有良好的設備管理方法，導致很多設備當前狀態發生改變時（借用、維修、報廢等），使用人員不能夠及時了解。本文針對徐州工程學院機械實驗中心管理問題進行探討，將QR二維碼應用到實驗室設備管理中。

2 目前實驗室管理存在的問題

徐州工程學院機械實驗中心承擔著機械工程專業、機械電子專業、材料成型與控制專業以及工業設計專業多門課程的實驗以及教師科研工作，共計有726臺實驗設備，設備總值約為1419萬元。雖然目前學校有專門的設備管理系統，但是該系統主要記錄設備入庫、報廢的信息，對于設備日常動態信息（借用、歸還、修理等）沒有記錄，當設備信息發生變化時，采用人工記錄的方法。這種方式不僅會出現遺漏、錯寫信息，而且會導致信息滯后，不能夠及時反映設備的狀態，管理效率低下。每個學期末，學校都會進行設備清查，清查方式以人工為主，實驗員對每一個設備進行記錄、盤點。此種方法會耗費大量的時間、物力和財力，并且手工記錄設備實際狀態與原來狀態進行對比，流程煩瑣又容易出錯，導致設備清查效率低下。

目前，學校的設備管理方法已經不能適應現代信息化管理的要求，特別當實驗設備發生變化和對設備進行清查的時候，不能準確實時地獲得設備狀態。如何利用新技術解決設備管理問題以及提高設備管理效率，是目前高校普遍關注的熱點。王法玉等人提出應用RFID技術管理實驗室設備，可以準確及時獲得設備信息動態。秦淑芳等人將“7S”理念用在管理實驗室設備，強調了實驗室管理人員良好的習慣對設備管理的重要性[3]。本文主要將生活中的QR二維碼應用到實驗儀器設備管理中，設計基于B/S架構的服務器管理平臺，通過手機掃碼登錄管理系統對設備信息進行動態管理。

3 相關技術

QR二維碼? 二維碼是在平面上利用黑白相間的矩形來存儲數據信息的圖形結構，編碼機制上利用計算機內部邏輯基礎“0”和“1”的概念。使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。20世紀以來，二維碼因其成本低廉、存儲量大、糾錯能力高而深受人們喜歡。近年來由于移動互聯網的發展，極大促進了二維碼的使用。二維碼在使用過程中不受設備和時間的限制，只需要結合互聯網技術和設備終端技術，此優點推動了二維碼的進一步發展。

二維碼的常用類型主要包含三種：QR碼、pdf417碼、Data Matrix。Quick Respononse Code（QR碼）由日本豐田子公司Denso于1994年發明，最初用于追蹤汽車零件信息。由于QR碼具有超高速識別的特點，常被運用在日常的信息管理和消費中[4]。QR碼除了編碼日語，還添加漢字的編碼模式，且對漢字解碼優于其他二維碼，因此在中國被廣泛使用。解碼過程只需要使用感光掃描裝備即可準確獲得編碼信息，使用便捷。

如圖1所示，QR二維碼由若干個黑白小方塊組成，主要包含功能圖形和編碼區兩部分：編碼區主要包含二維碼格式信息、版本類型信息、編碼數據以及糾錯碼;功能區域不能用于編碼數據，空白區域位于二維碼的最外層。位于QR二維碼三個角處“回”字定位圖形按照1∶1∶3∶1∶1分布，位置探測圖形用于定位二維碼的位置。

將QR二維碼用于設備管理的優點

1）存儲信息量大。設備信息往往包含數字、字母、漢字等，QR二維碼可以存儲上述類型的信息，最大的存儲量為7089個字符，可以編碼1817個漢字字符，滿足設備信息存儲的要求。

2）識別方便和速度快。QR二維碼只需要用智能手機掃碼即可，可以實現隨看隨掃，并且識別速度快。

3）抗污能力強。實驗室設備經常被用于教學、科研，工作過程中容易發生磨損，而QR二維碼在磨損的情況下依然可以準確識別，且糾錯能力高。

ASP.NET體系結構? 該系統服務端的結構采用ASP.NET進行開發，ASP.NET是由微軟推出的最新的腳本開發語言，該開發語言基于.NET Framework的Web開發平臺。ASP.NET

可使用的語言包括C#、VB.NET、JS、J#、Managed C++等[5]。本文的ASP.NET框架采用常用的C#語言，以面向對象的思想對系統進行開發，具有代碼邏輯清晰、可移植性好等優點。

基本結構如圖2所示。ASP.NET開發程序采用三層架構B/S（瀏覽器/服務器）模式，從上到下分別為表示層（PL）、業務邏輯層（BLL）、數據訪問層（DAL）：表示層是瀏覽器顯示出來的界面圖形，用來與用戶進行交互;業務邏輯層是表示層和數據訪問層的中介，可以調試數據層的功能訪問數據庫中的內容，對數據業務邏輯進行處理;數據訪問層主要是訪問數據庫中的內容，對數據表的內容進行增刪改查操作，處于系統的最底層。

4 系統架構和組成部分

系統架構? 基于QR二維碼的實驗室設備管理系統采用三層體系結構，三層結構分別為設備終端層、網絡訪問層、以及應用數據服務層[6]，如圖3所示。設備終端層主要包括移動智能終端（智能手機、平板）和貼有QR二維碼的實驗室設備。通過使用智能終端掃描QR二維碼，就可以讀到設備的信息，通過網絡訪問服務器端網站，實現對設備狀態的更改。網絡訪問層是指互聯網或者學校內部自建的無線網絡，主要用于實現設備信息的交互和實時通信。應用數據服務層主要包含實驗設備信息數據庫、實驗設備信息管理服務器，系統用戶信息數據庫、系統用戶信息管理服務器，該層主要功能是管理和存儲實驗室設備與系統用戶信息。

系統組成部分? 通過智能終端掃描設備上的二維碼獲得設備信息，在智能終端設備上填寫設備信息最新狀態，通過網絡將設備狀態發送到服務器端，實現設備的動態管理。該系統主要分為兩部分：服務器端部分和智能終端設備。服務器端部分是整個設備信息化管理系統的部分。數據庫采用SQL Server，以Microsoft Vsiual Studio 2019作為開發平臺，應用ASP.NET語言編寫設備管理系統，具有良好的兼容性和擴展性。智能終端設備是指智能手機和平板，這些設備可以安裝軟件掃描設備上的二維碼，利用網絡將設備動態信息提交至服務器端。

5 系統功能模塊

基于二維碼的高校設備管理系統主要包含服務器端系統和智能終端系統。服務器端管理系統主要是管理系統用戶信息、實驗設備信息以及相關報表信息。通過該系統可以增刪用戶信息，更改設備信息和導出報表信息。智能終端系統可以讀到設備信息以及對設備動態信息進行登記。系統功能模塊如圖4所示。

服務器管理系統

1）設備變更管理。設備變更管理是服務器管理系統重要的組成部分，設備變更管理主要實現登記、修改以及刪除設備動態信息（入庫、歸還、借用、維修、報廢）、查詢設備信息的功能。

①設備入庫。當設備完成采購時，對設備進行入庫，將設備信息編碼生成固定QR二維碼，將此二維碼打印并粘貼在設備上。

②設備動態信息查看。通過服務器端查詢設備動態信息，通過網絡發送到智能終端設備。

2）報表管理。報表管理是指按照時間或者部門可以分類導出月（年）報，包括設備統計表、設備借出表、設備維修表以及設備報廢表，將這些信息導入Excel并打印出來。

3）系統管理。系統管理包含用戶數據管理和系統參數設置。系統參數設置是指對系統軟件參數進行設置，包括系統管理參數、數據庫密碼以及數據備份設置。

手持終端系統

1）設備狀態登記。檢查人員應用智能終端設備掃描二維碼后，根據設備真實的情況選擇設備狀態（借用、歸還、維修、報廢），通過網絡發送給服務器端進行記錄。

2）設備盤點。盤點人員通過智能終端設備掃描設備二維碼，得到設備狀態，通過網絡訪問服務器端該設備的狀態，兩者進行比較，確定設備是否與實際相符。

3）查看已登記的設備。檢查人員通過智能終端設備登錄服務器瀏覽已經登記的設備信息，確保記錄沒有錯誤。

4）設備連接。對服務器IP地址進行設置，通過網絡實現智能終端與系統服務器相連。

6 實際應用

每臺實驗室設備都有固定的QR二維碼，通過智能終端設備掃描二維碼，可以得到設備基本信息，通過網絡與服務器連接，實現服務器端實驗設備信息動態管理。當設備狀態發生改變，如被借走，可以在智能終端登錄系統填寫設備最新狀態，如圖5所示，從而實現對設備進行動態管理。

7 結束語

該系統是針對徐州工程學院在設備管理中遇到的問題而開發的，具有很大的現實意義。通過利用QR二維碼可以實現設備從入庫、日常管理到報廢整個生命周期的動態管理，能夠準確、方便地記錄設備信息，降低錯誤率，極大地提高設備管理效率。隨著5G網絡的應用和發展，相信會有越來越多不同類型的二維碼將被應用到設備管理中來，從而實現更高效的管理。■

參考文獻

[1]海濤，王鈞，廖煒斌，等.基于物聯網的高校實驗室信息化管理技術[J].實驗室研究與探索，2012（9）：166-169.

[2]王法玉，張曉洪，陳洪濤，等.RFID及WiFi技術在實驗設備管理中的應用[J].實驗技術與管理，2015（5）：274-277.

[3]秦淑芳，朱瑞虎，嚴士常，等.“7S”管理在一流實驗室建設中的應用實例探析[J].實驗技術與管理，2019（6）：

278-280，285.

[4]雷定猷，賈莉.基于手機QR碼車票的地鐵移動票務系統研究[J].中南大學學報（自然科學版），2016（4）：1406-1413.

[5]錢勇.基于ASP.NET技術的教務管理系統的設計與實現[J].電腦與信息技術，2009（4）：69-72.

[6]王斐.高校實驗設備管理決策支持系統設計[D].成都：電子科技大學，2010.