RFID技術(shù)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(xué)水平的關(guān)鍵，也是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要場所。隨著教學(xué)任務(wù)的不斷增加和實驗設(shè)備的更新升級，對實驗室教學(xué)和管理提出了更高的要求?；跓o線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)，利用無源標(biāo)簽、門禁設(shè)備以及手持讀寫器構(gòu)建硬件系統(tǒng)，借助數(shù)據(jù)庫構(gòu)建軟件系統(tǒng)，旨在通過管理系統(tǒng)的構(gòu)建提升設(shè)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(chǔ)。

關(guān)鍵詞： RFID技術(shù) 實驗室 信息化管理 自動識別技術(shù)

中圖分類號： TP393文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)有助于提升學(xué)生的應(yīng)用能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，實驗室也是學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新意識培養(yǎng)的重要場地，是各項成果產(chǎn)出的基礎(chǔ)前提。目前實驗室管理中存在實驗設(shè)備使用效率不高、數(shù)據(jù)信息互通性差等問題，因此構(gòu)建精準(zhǔn)實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息化管理，有效提高實驗教學(xué)的效果較為關(guān)鍵。本文在高校和教學(xué)實驗室現(xiàn)有的無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出RFID實驗室信息化管理系統(tǒng)的開發(fā)，通過RFID設(shè)備管理的引進(jìn)，提升實驗室管理效率，為RFID技術(shù)在實驗室信息化管理中的運用提供參考與借鑒。

1 RFID技術(shù)

1.1 RFID系統(tǒng)構(gòu)成

RFID屬于非接觸式的自動識別技術(shù)，包含標(biāo)簽、天線及閱讀器等設(shè)備，以無線射頻方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與自動識別，且在識別通信中無需接觸。RFID閱讀器會產(chǎn)生無線電波，在一定范圍內(nèi)形成電磁場，而RFID標(biāo)簽則會在輻射范圍內(nèi)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(jìn)一步轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，對其進(jìn)一步處理。

1.2 RFID的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)條形碼識別技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有非接觸自動識別的優(yōu)勢。一方面RFID技術(shù)的識別速度較快，識別距離較遠(yuǎn)，且電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)容量較大，安全性較高，電子標(biāo)簽的外形多樣，其封裝形式較為靈活，具有較強(qiáng)的抗污損能力；另一方面通過防碰撞算法的應(yīng)用，RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對多個目標(biāo)的識別。圖1為RFID系統(tǒng)的組成部分，包含電子標(biāo)簽、天線、讀寫器以及應(yīng)用系統(tǒng)等設(shè)備和軟件。

2 RFID實驗室管理系統(tǒng)

目前高校實驗室管理以設(shè)備日常使用管理與維護(hù)為主，主要是在學(xué)校的資產(chǎn)管理系統(tǒng)中建立設(shè)備檔案，生成設(shè)備編號和條形碼，并將其粘貼在設(shè)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(shè)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(xiàn)錯誤。

符合ISO/IEC 18000-6C協(xié)議的無源UHF-RFID在實驗室設(shè)備管理中得到了較為廣泛的應(yīng)用。先將電子標(biāo)簽粘貼在設(shè)備表面，在一定范圍遠(yuǎn)距離非接觸就可以快速自動識別單個或者多個目標(biāo)，且同時讀取標(biāo)簽的數(shù)量較大，識別速度較快。目前RFID技術(shù)在物流和倉儲領(lǐng)域的管理中得到了較為廣泛的應(yīng)用，在實驗室設(shè)備管理中也較為適用，尤其是在存放設(shè)備密集實驗室當(dāng)中，RFID技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯。在實驗室設(shè)備管理中通過RFID硬件與相關(guān)軟件的應(yīng)用實現(xiàn)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(tǒng)硬件

2.1.1 電子標(biāo)簽

RFID系統(tǒng)電子標(biāo)簽選用無源UHF-RFID不干膠柔性標(biāo)簽，每個標(biāo)簽都具有唯一的ID，選擇具有用戶數(shù)據(jù)區(qū)的產(chǎn)品，能夠完成設(shè)備信息的存儲。

2.1.2 讀寫器配置與應(yīng)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(yīng)用了RFID系統(tǒng)，在開發(fā)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(tǒng)使用較為不便，難以發(fā)揮最大的應(yīng)用效率，管理系統(tǒng)間銜接仍然需要人工輔助。在RFID實驗室管理系統(tǒng)整合開發(fā)的過程中，不僅應(yīng)用了較為成熟的RFID技術(shù)及軟硬件信息技術(shù)，而且進(jìn)行了實驗室信息化管理模式和解決方案的提升創(chuàng)新，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)通道暢通的自動化管理模式，從而促進(jìn)管理效率的提升。在實驗室固定布設(shè)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(nèi)，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(shè)備出入管理和設(shè)備防盜，如圖2所示，在具體安裝時結(jié)合實際情況布置天線，盡量在實驗室出入口的2 m之內(nèi)，避免對隔壁實驗室標(biāo)簽的識別和臨近出入口讀寫器造成干擾。在實驗室新進(jìn)設(shè)備時，先要在RFID實驗室管理系統(tǒng)軟件設(shè)備管理模塊中將設(shè)備數(shù)據(jù)錄入其中；之后取一張新的標(biāo)簽，按照固定的格式將標(biāo)簽表面內(nèi)容打印好；讀取標(biāo)簽ID，將其同步到設(shè)備管理模塊，并將標(biāo)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(tài)，實驗室的管理人員將已經(jīng)貼標(biāo)簽的設(shè)備代入到實驗室就可以實現(xiàn)設(shè)備入庫。在設(shè)備經(jīng)過實驗室出入口時，讀寫器首次識別到標(biāo)簽，自動將該儀器基本信息寫入到標(biāo)簽當(dāng)中，并將其存放到實驗室信息寫入系統(tǒng)。之后當(dāng)出入口讀寫器非首次識別到設(shè)備標(biāo)簽時，系統(tǒng)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(jìn)行標(biāo)記，并將設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行上傳。設(shè)備出入實驗室的管理主要是借助人工，通過應(yīng)用RFID技術(shù)，將設(shè)備進(jìn)出實驗室自動生成臺賬，新增了一種設(shè)備防盜技術(shù)手段。

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

根據(jù)實驗室實際情況，布置一定數(shù)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?qū)嶒炇以O(shè)備放置區(qū)域全部覆蓋，確保區(qū)域內(nèi)的視頻能量分布均勻，實驗室中的設(shè)備標(biāo)簽?zāi)軌驕?zhǔn)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(tǒng)軟件中的設(shè)備管理模塊發(fā)出盤點指令；各個讀寫器通道會分時工作，將覆蓋區(qū)域內(nèi)的設(shè)備標(biāo)簽讀取出來，盤點實驗室內(nèi)的各個設(shè)備。管理人員在對結(jié)果進(jìn)行盤點時，還可以查看和修改設(shè)備信息，并導(dǎo)出設(shè)備報表，進(jìn)行設(shè)備統(tǒng)計和管理。

最后是手持式讀寫器。為了對實驗室設(shè)備進(jìn)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(jìn)行RFID設(shè)備管理，增加系統(tǒng)的靈活性，可以適當(dāng)?shù)呐鋫銾HF-RFID手持式讀寫器[2]。在實驗室出入口和內(nèi)部布置讀寫器，并配備手持式讀寫器，快速和批量讀取設(shè)備信息，可以適用于大多數(shù)實驗室應(yīng)用場景。在設(shè)備盤點和日常管理等工作中，與現(xiàn)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(shè)備防盜和存放場所定位功能，在RFID技術(shù)的加持下實現(xiàn)了管理模式和手段的創(chuàng)新[3]。

2.2 系統(tǒng)軟件

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

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

3 結(jié)語

綜上所述，基于RFID技術(shù)下的RFID實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)的構(gòu)建，經(jīng)過設(shè)備功能測試和信號覆蓋測試，實現(xiàn)了信息化管理，促使實驗室形成準(zhǔn)確高效的設(shè)備管理模式，避免了設(shè)備丟失的情況，在提高設(shè)備利用率的同時也減輕了管理人員的負(fù)擔(dān)，真正實現(xiàn)了實驗室設(shè)備的信息化管理。

參考文獻(xiàn)

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