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摘要：
科學技術日新月異，為了更好地滿足實驗教學、管理、服務的新要求，本文引入了rfid技術，設計了基于RFID技術的高校實驗室設備管理系統。重點闡述了整個系統的功能、設備選型、數據庫開發，對提高高校實驗室的管理效率減少損失具有一定的積極促進作用。
關鍵詞：
RFID；實驗室；設備管理
實驗室是高校開展教學、科研的重要基地。實驗室的職責是圍繞高校教學、科研來開展的，實驗室的整體水平提升，做到與時俱進，那么教學、科研也會相應地得到提高，師生在實驗室所做實驗的結果也會越來越接近于標準值。進入21世紀，高校實驗設備從采購到日常管理，都實現了管理規范化、網絡化。但由于實驗室設備比較多、使用周期長、設備在地理位置上比較分散、高校的不斷擴長使得校區增多、人員調整頻繁等諸多原因，有些設備的監管、清查成了問題。在周期性的例行設備清查時，管理員查找設備都要花費很多時間，對照設備名稱、類型、編號等信息。這種做法導致的結果是大量的時間、精力消耗在設備清查上，然而設備管理的可靠性與及時性誰又能來保證呢？為了避免上述問題的出現，除了在制度上加強管理外，還需引入RFID技術加強設備管理。
一、相關技術介紹
(一)RFID系統的基本組成
RFID(RadioFrequencyIdentification)系統通常包括閱讀器、電子標簽和中央信息系統三部分，RFID系統組成見圖1。電子標簽又稱射頻卡，用來存放RFID系統中被識別設備信息的電子裝置，由標簽天線和專用芯片(包括控制模塊和存儲單元)組成，對于任一個標簽設計了獨一無二的標識碼，它的作用是對設備的規格、型號、購買日期等信息進行保存，其樣式隨著應用對象的不同而有所區別.閱讀器是RFID系統重要的組成部分，主要負責讀取或寫入電子標簽數據和信息的無線電收發設備，又稱讀寫器，通常包括外接天線和自帶天線二種，通過非接觸的方式向電子標簽讀取和寫入電子數據，達到自動識別物體的目的，有固定式和手持式(便攜式)兩種。中央信息系統的主要作用是對閱讀器獲取的電子標簽信息進行處理，一般由中間件、數據庫和信息處理系統等組成，數據管理系統的作用是對電子標簽進行讀或寫的控制和閱讀器讀取的數據信息進行存儲管理。
(二)RFID系統的工作原理
本系統工作在高頻、超高頻遠距離的RFID系統中，射頻識別系統是根據電磁反向散射藕合的原理進行工作的，閱讀器先發送出一定頻率的射頻信號，當標簽進入磁場時被激活，并將射頻波轉換為電能存儲在電容中，從而為標簽提供能量，標簽利用所獲得的能量將被識別設備的數據和信息發射出去，閱讀器在接收到相關的數據和信息后，天線調節器再把無線信號傳送給閱讀器，閱讀器把這些無線信號進行解調和解碼，送至中央信息管理系統進行相關的處理，整個信息的收集和處理全部是以無線射頻通信方式進行的。
二、基于RFID技術的高校實驗室設備管理系統的設計
(一)功能框架設計
基于RFID技術的高校實驗室管理系統在設計方面主要是把提高工作效率、用戶需求擺在首要位置，從使用者的角度把整個管理系統劃分三個模塊：校級管理單元、院級管理單元和一般用戶單元。這三個管理單元在實際工作中，在各自不同的權限下進行相應的操作。一般用戶模塊在進入系統后，權限是對個人信息可以查詢和修改，設備、實驗室信息、個人借用信息只能是查詢。院級管理模塊的權限是：對所屬院系實驗室設備的入庫、驗收、變動、庫存、日常維護、作廢操作，還有就是對于入庫后的設備進行添加、完善、按一定要求查詢信息；對于個人的密碼進行修改；對于實驗室或者閱讀器可以添加、完善和刪掉信息；對所屬院系的設備進行統計分析，主要是提供各類數據統計及報表打印功能，以滿足數據統計和上報的要求。校級管理模塊的權限是最高的，在擁有院級管理模塊權限的基礎上，對整個系統框架進行維修和保護，對全校所有實驗室進行總體規劃和管理。在充分考慮高校的實際情況，我們設計了這個系統，在充分考慮院級實驗室業務實際發生情況及對設備性能的需求，讓系統具備開放、高效、前瞻性，綜合設備、實驗和人員，最終我們采用了RFID技術同互聯網結合在一起的B/S三層體系結構，將基于RFID技術的高校實驗室設備管理系統集成為設備管理、系統管理、系統查詢、統計分析、教學管理等功能于一身。系統各功能模塊功能結構如圖2所示。
(二)設備選型
1.RFID閱讀器。中控美芯的U9188A閱讀器。該閱讀器工作在超高頻860-960MHz，射頻功率輸出為0—30dBm，內置802.11b/g無線通訊功能，通訊速率高達54MB/秒，滿足CISCOCCX2，3安全標準，完全支持CISCOAP及安全規范，支持ISO18000-6C(EPCC1G2)，ISO18000-6B協議電子標簽。支持ISO18000-6B和ISO18000-6C標準，可讀寫距離在0—5米.
2.RFID標簽。高校實驗室的設備一般具有金屬表面，因此選擇中控美芯的UHF抗金屬標簽，型號為AlienHiggs—3，無源，讀寫距離在0—10米，符合標準：ISO18000-6C，工作頻率860—960MHz，內存512bits，有效使用壽命≥10年，有效使用次數≥10萬次，環境溫度范圍35℃—120℃，采用鉚釘固定或不干膠粘貼于設備表面，性價比較高，能夠確保設備的準確登記和資產安全。
3.RFID天線。圓極化RFID天線，型號為C326003。天線增益7±1dBi，特征阻抗50Ω，采用玻璃纖維增強塑料，具有防腐蝕的特點，可用于各種實驗室。
4.UHF電子標簽通道設備。選擇中控美芯的CH—AD—2861，完全自主知識產權設計，低功耗，內置蜂鳴器和指示燈。一款高性能的UHF電子標簽通道設備，支持UHFEPCGen2(ISO18000—6C)、ISO18000—6B格式電子標簽的快速防沖突解析和讀寫處理，擁有RS232串行通訊接口，可直接與控制器、主機及其它相關設備相連，對高校實驗室而言是理想的選擇。
(三)數據庫創建
創建數據庫的主要目標是最大限度地滿足用戶的需求和具有良好的數據獨立性。本設計選用SQLServer2000作為DBMS，結合高校實驗室設備管理系統對數據的實際需求，分析其內部關聯性，設計出能準確表示數據關系、規模大小要適當、存取性能好、數據冗余小、并且滿足各種查詢要求的數據模型。本系統中實體有教師、學生、實驗室管理員、實驗室、實驗儀器，教師的任務是輔導學生實驗，負責學生的實驗報告、成績管理；實驗室管理員不僅負責管理實驗設備、教師、學生、實驗室等，而且還要進行院級相關信息展示、對所屬院系的相關內容進行日常維護；對于學生而言，主要的操作就是查詢所使用院級實驗室及其相關設備的信息進行查詢、教師及實驗選課等有關信息。
三、系統實施效益
RFID是21世紀最具變革力的新興技術，它的應用給高校實驗室設備管理帶來了生機和活力。本文以某大學實訓中心進行應用試點，安裝了《基于RFID實驗室設備管理系統》應用平臺，給我們的管理帶來了如下變化。
(一)不同用戶分配不同的權利，可以確保數據的安全
系統中用戶分為三種，其中超級管理員擁有最高的權限，其它兩種用戶擁有不同的權限。每種用戶只能處理相應權限范圍內的設備信息，既不能越權，又可以使設備的信息相對地安全。所有操作計算機都會記錄在案，確保數據變化的可跟蹤性，使整個系統的安全性大增。
(二)實現了對設備整個生命周期的管理
利用無線網絡和RFID技術，就能完全實現對設備的整個生命周期的實時、動態、智能化跟蹤管理，整個設備管理不再需要人為參與。為高校新建項目、改擴建項目的決策、資產合理使用提供了非常有意義的參考數據，資產利用率得到大幅度提高，投資邊際效益也有所上升，設備投資減少的同時也避免了設備的閑置浪費。
(三)系統的應用改變了設備清查方式
建立了基于RFID技術的高校實驗室設備管理系統后，只要使用閱讀器就可以實現遠距離讀取全部設備信息，不再需要搬動設備、查看和逐一核對等繁瑣的工作，設備清查做到徹底和全面。
(四)對設備的紙質文檔實現了管理
在購買設備時，隨機配送的有用戶手冊、保修卡、說明書等紙質文檔。初始時這些文檔被隨意擱置。時間久了，當我們遇到問題需要維護時就找不到了。如今，有了RFID標簽，可以將RFID標簽貼在這些紙質文檔上，不僅能隨時找到文檔，遇到維修等問題時再也不必為找不到保修卡而煩惱了。高校實驗室引入了射頻識別技術，一方面讓實驗室的工作效率有了大幅度的提升，另一方面對高校提高綜合實力必將做出更大的貢獻。
作者：張麗華 單位：華北水利水電大學軟件學院
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