導(dǎo)語：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)之后又一新型技術(shù)，也為高校教育信息化改革提供有利條件。本文探討分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)；高校實(shí)驗(yàn)室

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用無線數(shù)據(jù)等多種通信技術(shù)，構(gòu)造了一個(gè)能夠覆蓋世界上萬物的網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)了物與物相聯(lián)，在這個(gè)大網(wǎng)絡(luò)中，物與物之間能夠彼此進(jìn)行“溝通交流”，并且無需人的操作及干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物與物的自動(dòng)識(shí)別及信息的共享與互聯(lián)。1.射頻識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)具有顯著的便捷性、保密性和可靠性特點(diǎn)，主要應(yīng)用于信息采集系統(tǒng)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可以處于惡劣的環(huán)境保持正常工作，借助射頻信號(hào)可以對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別并獲取數(shù)據(jù)信息。同時(shí)該技術(shù)還可有效識(shí)別快速運(yùn)動(dòng)的物體并能同時(shí)獲取多個(gè)標(biāo)簽，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的跟蹤和管理。射頻識(shí)別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合能有效追蹤全球范圍內(nèi)產(chǎn)品以及實(shí)現(xiàn)信息共享。一般射頻識(shí)別技術(shù)從高到低分為微波、超高頻、高頻、低頻等幾種類型。當(dāng)前射頻識(shí)別技術(shù)主要應(yīng)用于存儲(chǔ)物品數(shù)據(jù)信息的電子標(biāo)簽和用于讀取以及寫入標(biāo)簽信息等讀寫器等。2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)是指集分布式信息采集、傳輸、處理等于一體的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，偏向于組網(wǎng)，有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳遞，具有顯著的成本低廉和部署簡(jiǎn)單等顯著優(yōu)勢(shì)。正是因靈活性高、低功耗、低成本和微型化的鋪設(shè)和組網(wǎng)方式等受到廣泛重視和應(yīng)用。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由電源、通信單元、傳感單位以及處理單元組成，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及安全有著緊密聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)也是通過遍及在世界各地的傳感器才能實(shí)現(xiàn)更好地感知整個(gè)物質(zhì)世界。3.智能技術(shù)。該技術(shù)指將智能系統(tǒng)植入事物物體內(nèi)，促使物體具有智能性，最主要在于促使物體主動(dòng)和被動(dòng)地實(shí)現(xiàn)和物體、用戶之間溝通對(duì)話目的。智能技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不可缺少的組成，主要涵蓋智能信號(hào)處理、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)、人機(jī)交互技術(shù)與系統(tǒng)等多種類型。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展代表了整個(gè)社會(huì)信息化的發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)正逐漸走向?qū)嵱秒A段，它在高等學(xué)校教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用正方興未艾。在高等學(xué)校校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上搭建校園物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，可以有效實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)反饋、遠(yuǎn)程采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、開發(fā)智能化校園建設(shè)、高等學(xué)校智能設(shè)備管理、對(duì)學(xué)生遠(yuǎn)程健康管理和智能校園安保等諸多應(yīng)用。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理都是通過紙質(zhì)版和電子版創(chuàng)建賬目并采取標(biāo)簽粘貼式管理設(shè)備，然而隨著不斷增多的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，自然而然就暴露了實(shí)驗(yàn)室管理弊端，影響實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮應(yīng)有作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信等信息產(chǎn)物，以無線傳感網(wǎng)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、納米技術(shù)以及智能技術(shù)等知識(shí)實(shí)現(xiàn)全方位的定位、識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控、管理等多方面功能，促使實(shí)驗(yàn)室管理人員從傳統(tǒng)繁瑣復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室管理工作中解放出來，不僅改變實(shí)驗(yàn)室管理模式，最重要的是提高實(shí)驗(yàn)室管理信息化程度和管理效率，加快各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間的信息溝通，有效消除信息孤島現(xiàn)狀，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備使用效率和管理水平。（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中的應(yīng)用。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理智能化，通過建立儀器設(shè)備采集控制中心將中央處理系統(tǒng)和各儀器設(shè)備，較好地實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)室管理員之間的遠(yuǎn)程互動(dòng)，即實(shí)驗(yàn)室管理員在采集控制中心可以及時(shí)更新儀器設(shè)備信息，通過使用維護(hù)安檢、預(yù)約和過程控制等操作及時(shí)關(guān)注實(shí)驗(yàn)室情況。高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中會(huì)采取固定資產(chǎn)標(biāo)簽形式，使用者從標(biāo)簽上可以讀出每臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器名稱、購(gòu)置日期、固定資產(chǎn)號(hào)等。然而這種標(biāo)簽較易丟失或沒有任何可寫性，如果為每臺(tái)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備安裝射頻識(shí)電子標(biāo)簽可以作為信息采集和識(shí)別的紐帶，將讀寫器安裝在實(shí)驗(yàn)室出入口便能自動(dòng)識(shí)別儀器設(shè)備，在通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得實(shí)驗(yàn)設(shè)備固定資產(chǎn)編號(hào)、型號(hào)、規(guī)格、名稱、生產(chǎn)廠家、國(guó)別、使用單位、生產(chǎn)日期、經(jīng)銷商、使用說明等并自動(dòng)生成入庫清單，可以完成自動(dòng)化入庫管理。（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室人員管理中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)室除了有技術(shù)人員和管理、清掃人員進(jìn)入外，還有教師和學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展操作?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室入口安裝固定閱讀器，當(dāng)外來教師和學(xué)生或其他人員進(jìn)入后就需要佩戴電子標(biāo)簽后再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室區(qū)域，可以較好地保證實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所安全有序。該閱讀器可以職工姓名、工種、院系、職稱、聯(lián)系方式等基本信息進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，與此同時(shí)獲取信息也可以借助互聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)傳輸?shù)街醒胩幚硐到y(tǒng)相對(duì)應(yīng)模塊當(dāng)中做好登記儲(chǔ)存記錄，如果來訪者信息和預(yù)約授權(quán)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息相一致后則可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，反之如果和預(yù)約授權(quán)信息有出入，那么固定閱讀器則會(huì)第一時(shí)間收到信號(hào)后發(fā)出報(bào)警提示，目的在于告知實(shí)驗(yàn)室管理人員該人員是非法進(jìn)入，請(qǐng)快速采取處理措施。此外實(shí)驗(yàn)人員開展單獨(dú)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)需要在手腕佩戴連接安全控制中心的傳感器，如果該傳感器長(zhǎng)時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)則會(huì)向控制中心發(fā)出警報(bào)信號(hào)，大幅度提高使用者安全系數(shù)。（三）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室安防管理中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)室安防是其管理重要組成，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為支撐能打破傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端在環(huán)境、空間、時(shí)間等方面限制，實(shí)現(xiàn)靈活性信息采集和可靠性高傳輸以及易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，也逐漸成為實(shí)驗(yàn)室安全防范系統(tǒng)未來發(fā)展和研究方向。對(duì)此在實(shí)驗(yàn)室安防管理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要有以下方面：1.前端監(jiān)測(cè)模塊。數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)室安防監(jiān)測(cè)應(yīng)用中是整個(gè)系統(tǒng)不可缺少的元素，該模塊更是獲取最原始數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)。然而在對(duì)前端監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行安裝時(shí)不得不考慮成本因素，對(duì)此可以將每一套傳感器和同一MCU相連接且共同使用一塊通信模塊，從而更好地降低成本和功耗等。其中MCU運(yùn)用性價(jià)比較高的是STC12C5A60S2單機(jī)片為主要核心控制器，可以提供如兩路外部中斷、兩路UART、SPI、GPIO等外部資源，可以較好地滿足系統(tǒng)資源需求。前端監(jiān)測(cè)模塊任務(wù)在于各個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采集和處理，通過分類和判斷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)給通信模塊后再直接轉(zhuǎn)發(fā)給中轉(zhuǎn)站。通信模塊可以和MCU相連接，功耗不足0.1W，在可視環(huán)境下能傳輸近百米數(shù)據(jù)，完全滿足傳輸距離要求或數(shù)據(jù)采集需求。2.中轉(zhuǎn)站。該站是連接采集前端和后臺(tái)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾獦蛄海窍到y(tǒng)中心節(jié)點(diǎn)。通過虛擬UART和ZigBee模塊相連接，再通過兩路RS22接口和GSM模塊、電力載波模塊相連接模塊，中轉(zhuǎn)站只要將數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的地方即可。其中電力載波和ZigBee兩條傳輸路徑相互備份，對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)行效率有著積極的促進(jìn)作用。如果出現(xiàn)緊急險(xiǎn)情即外來人員試圖打開門或傳感器監(jiān)測(cè)遇到異常狀況時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)第一時(shí)間通過GSM短信模塊向?qū)嶒?yàn)室人員發(fā)送報(bào)警信息，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室管理人員收到信息后則會(huì)判斷故障類型和采取處理措施，避免造成不良影響。3.后臺(tái)管理系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室安防管理系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)模塊的基礎(chǔ)上采集和處理數(shù)據(jù)，根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想可以將其分為系統(tǒng)管理、用戶管理、數(shù)據(jù)管理三個(gè)主要模塊，從而更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室安防狀態(tài)信息存儲(chǔ)、監(jiān)測(cè)、查詢以及無人管理時(shí)布防等多種功能。

[參考文獻(xiàn)]

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作者:張影 單位:吉林工商學(xué)院