RFID技術在實驗室信息化管理中的運用分析

劉冬玲

摘 要： 實驗室是衡量高校實驗教學水平的關鍵，也是培養學生綜合素質和創新能力的重要場所。隨著教學任務的不斷增加和實驗設備的更新升級，對實驗室教學和管理提出了更高的要求。基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術的設備管理系統，利用無源標簽、門禁設備以及手持讀寫器構建硬件系統，借助數據庫構建軟件系統，旨在通過管理系統的構建提升設備管理的效率，為實驗室信息化管理水平的提升奠定堅實的基礎。

關鍵詞： RFID技術 實驗室 信息化管理 自動識別技術

中圖分類號： TP393文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）05-0076-03

Analysis of the Application of RFID Technology in the Informatization Management of Laboratories

LIU Dongling

Changchun Medical College， Changchun， Jilin Province， 130031 China

Abstract： A laboratory is a key to measuring the level of experimental teaching in colleges and universities， and it is also an important place to cultivate students comprehensive quality and innovative ability. With the continuous increase of teaching tasks and the upgrading of experimental equipment， higher requirements have been put forward for laboratory teaching and management. Based on an the RFID device management system， this article uses passive tags， access control devices and handheld readers to build a hardware system， and uses a database to build a software system， aiming to improve the efficiency of device management through the construction of management systems， and lay a solid foundation for the improvement of the informatization management level of laboratories.

Key Words： RFID technology； Laboratory； Informatization management； Automatic identification technology

高校實驗教學有助于提升學生的應用能力，提高人才培養質量，實驗室也是學生實踐能力與創新意識培養的重要場地，是各項成果產出的基礎前提。目前實驗室管理中存在實驗設備使用效率不高、數據信息互通性差等問題，因此構建精準實驗室設備管理系統，實現信息化管理，有效提高實驗教學的效果較為關鍵。本文在高校和教學實驗室現有的無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）應用系統基礎上提出RFID實驗室信息化管理系統的開發，通過RFID設備管理的引進，提升實驗室管理效率，為RFID技術在實驗室信息化管理中的運用提供參考與借鑒。

1 RFID技術

1.1 RFID系統構成

RFID屬于非接觸式的自動識別技術，包含標簽、天線及閱讀器等設備，以無線射頻方式實現數據通信與自動識別，且在識別通信中無需接觸。RFID閱讀器會產生無線電波，在一定范圍內形成電磁場，而RFID標簽則會在輻射范圍內從電磁場中獲取能量，并由電波將存儲的信息回傳到閱讀器，由閱讀器進一步轉化為數據，對其進一步處理。

1.2 RFID的優勢

與傳統條形碼識別技術相比，RFID技術具有非接觸自動識別的優勢。一方面RFID技術的識別速度較快，識別距離較遠，且電子標簽的數據容量較大，安全性較高，電子標簽的外形多樣，其封裝形式較為靈活，具有較強的抗污損能力；另一方面通過防碰撞算法的應用，RFID技術能夠實現對多個目標的識別。圖1為RFID系統的組成部分，包含電子標簽、天線、讀寫器以及應用系統等設備和軟件。

2 RFID實驗室管理系統

目前高校實驗室管理以設備日常使用管理與維護為主，主要是在學校的資產管理系統中建立設備檔案，生成設備編號和條形碼，并將其粘貼在設備上。但是條形碼中的信息量較少，容易受到污損，掃描讀取設備信息只能逐一操作，因此在管理中需要耗費大量的時間和精力，并且容易出現錯誤。

符合ISO/IEC 18000-6C協議的無源UHF-RFID在實驗室設備管理中得到了較為廣泛的應用。先將電子標簽粘貼在設備表面，在一定范圍遠距離非接觸就可以快速自動識別單個或者多個目標，且同時讀取標簽的數量較大，識別速度較快。目前RFID技術在物流和倉儲領域的管理中得到了較為廣泛的應用，在實驗室設備管理中也較為適用，尤其是在存放設備密集實驗室當中，RFID技術的優勢較為明顯。在實驗室設備管理中通過RFID硬件與相關軟件的應用實現了實驗室的信息化管理，為其管理水平的提升提供了根本保障。

2.1 系統硬件

2.1.1 電子標簽

RFID系統電子標簽選用無源UHF-RFID不干膠柔性標簽，每個標簽都具有唯一的ID，選擇具有用戶數據區的產品，能夠完成設備信息的存儲。

2.1.2 讀寫器配置與應用

UHF-RFID主要是利用電磁波方向散射原理，一般讀寫器需要外接天線，讀寫器具有多種形式，每個通道接一組天線，各個通道均可獨立工作。

實驗室應用了RFID系統，在開發和使用中分別解決了實驗室信息化管理中存在的問題。但是分立系統使用較為不便，難以發揮最大的應用效率，管理系統間銜接仍然需要人工輔助。在RFID實驗室管理系統整合開發的過程中，不僅應用了較為成熟的RFID技術及軟硬件信息技術，而且進行了實驗室信息化管理模式和解決方案的提升創新，可實現數據通道暢通的自動化管理模式，從而促進管理效率的提升。在實驗室固定布設的讀寫器分為兩組，一組安裝在實驗室的出入口，另一組安裝在實驗室內，此外還要配備較為靈活的手持式讀寫器。

首先是實驗室出入口讀寫器。安裝在實驗室出入口的讀寫器與天線主要用于實驗室設備出入管理和設備防盜，如圖2所示，在具體安裝時結合實際情況布置天線，盡量在實驗室出入口的2 m之內，避免對隔壁實驗室標簽的識別和臨近出入口讀寫器造成干擾。在實驗室新進設備時，先要在RFID實驗室管理系統軟件設備管理模塊中將設備數據錄入其中；之后取一張新的標簽，按照固定的格式將標簽表面內容打印好；讀取標簽ID，將其同步到設備管理模塊，并將標簽粘貼在儀器表面位置。在實驗室正常運行情況下，出入口讀寫器處于工作狀態，實驗室的管理人員將已經貼標簽的設備代入到實驗室就可以實現設備入庫。在設備經過實驗室出入口時，讀寫器首次識別到標簽，自動將該儀器基本信息寫入到標簽當中，并將其存放到實驗室信息寫入系統。之后當出入口讀寫器非首次識別到設備標簽時，系統會通過移動或者是PC軟件前端為管理員推送信息，管理員對其進行標記，并將設備狀態進行上傳。設備出入實驗室的管理主要是借助人工，通過應用RFID技術，將設備進出實驗室自動生成臺賬，新增了一種設備防盜技術手段。

其次是實驗室內部讀寫器。安裝在實驗室內部的讀寫器和天線主要用于實驗室設備的盤點，如圖3所示。

根據實驗室實際情況，布置一定數量的讀寫器和天線，通過合理的布局，讀寫器的射頻信號能夠將實驗室設備放置區域全部覆蓋，確保區域內的視頻能量分布均勻，實驗室中的設備標簽能夠準確快速地被識別[1]。另外，實驗室管理人員可以利用RFID實驗室管理系統軟件中的設備管理模塊發出盤點指令；各個讀寫器通道會分時工作，將覆蓋區域內的設備標簽讀取出來，盤點實驗室內的各個設備。管理人員在對結果進行盤點時，還可以查看和修改設備信息，并導出設備報表，進行設備統計和管理。

最后是手持式讀寫器。為了對實驗室設備進行單臺管理，或在不適于布置固定式讀寫器和天線的實驗室進行RFID設備管理，增加系統的靈活性，可以適當的配備UHF-RFID手持式讀寫器[2]。在實驗室出入口和內部布置讀寫器，并配備手持式讀寫器，快速和批量讀取設備信息，可以適用于大多數實驗室應用場景。在設備盤點和日常管理等工作中，與現行管理方式相比，其管理效率和信息化水平得到了明顯提升。除此之外，還新增了設備防盜和存放場所定位功能，在RFID技術的加持下實現了管理模式和手段的創新[3]。

2.2 系統軟件

該系統主要管理軟件是對RFID實驗室管理系統軟件一個模塊的二次開發，即設備管理模塊。軟件前端為瀏覽器網頁，在任何一臺能夠連接校園網的電腦上，通過瀏覽器就可以進行系統訪問和賬號登錄等。另外，需要在手持式讀寫器上開發App作為移動端軟件，App與B/S架構軟件保持功能和數據同步[4]。移動端App也可以在其他移動設備上使用。

在實驗室管理系統中，設備管理軟件模塊的基本架構如圖4所示。設備入庫功能模塊主要用于新設備信息的錄入；設備查詢則用于設備信息的查詢，從而完成報告的生成統計和自動盤點[5]；設備借用模塊主要用于實驗室設備借出和歸還；設備使用記錄模塊則由管理員操作，后期還可以為學生賬號開放部分權限，使學生為相應設備添加使用記錄；設備報廢模塊則可以用于設備報廢登記和記錄查詢[6]。

3 結語

綜上所述，基于RFID技術下的RFID實驗室設備管理系統的構建，經過設備功能測試和信號覆蓋測試，實現了信息化管理，促使實驗室形成準確高效的設備管理模式，避免了設備丟失的情況，在提高設備利用率的同時也減輕了管理人員的負擔，真正實現了實驗室設備的信息化管理。

參考文獻

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[2]褚靖，張洋，岳雷，等.基于RFID技術的危化品管理柜的開發[J].化工管理，2023（26）：80-82，127.

[3]王磊，江河.基于UHF RFID的智能實驗室管理系統設計[J].山西電子技術，2023（3）：57-59.

[4]劉碩，宋毅.基于RFID技術的實驗室開放管理研究[J].電子制作，2023，31（12）：117-120.

[5]梁艷，吳財源.基于RFID的智慧實訓室管理系統[J].電子制作，2023，31（10）：56-59.

[6]陳勇，翁奕鵬，馮良.基于RFID+二維碼的高校資產盤點系統設計[J].計算機時代，2023（2）：145-148.