基于RFID技术的实验设备共享平台设计

交通运输部科学研究院 黄阿琼 刚红润

1.前言

在一些大型科研单位里，有许多不同功能类型的实验室，承担不同的实验项目，其侧重点可能有所不同。由于业务相关性，其中有许多实验仪器可以共用，但由于信息共享不足，导致许多实验仪器利用率不高，造成资源浪费。同时由于实验仪器价格昂贵，大小不一，功能各异，有时造成仪器难以清点，容易丢失或分类不清。

各实验室管理中遇到的问题如下：

1）实验室管理机构独立，使得实验项目也相对独立。由于相同行业的业务相关性，有可能此实验室已做过相关的项目，而其他实验室再做一遍，就造成重复劳动。

2）目前有许多项目要求多科目联合实验，单个实验室自身功能相对单一，不能独自承担综合性项目，又无法了解是否有可合作实验室，易丧失联合申请或承办综合性项目的机会。

3）有些实验仪器精密度高，价格昂贵，动辄上百万，实验室因为个别项目需要而购买，后续又因无相关项目而闲置，无疑造成资金的极大浪费。

4）每年科研单位对内部实验室设备的都有例行检查，以往对这些设备清点统计，全部采用贴纸方式。但是这种贴纸方式会随着时间而损坏和字迹模糊，造成固定资产盘查工作常常以繁杂的更换粘贴标签开始。

2.系统设计

针对上面出现的问题，本文设计提出一套基于RFID技术的实验室设备管理与共享平台。在所有实验仪器设备上粘贴RFID电子标签，以作为该实验设备的唯一标识，同时配备相应的数据管理中心与共享平台，提供一整套资产管理与信息共享解决方案。

2.1 RFID简介

RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术是物联网发展的重要支撑技术，RFID标签具有识别率高，使用寿命长，防拆卸等优点，适用于固定资产管理。现已大规模应用于物流管理、智能交通、停车场管理、机关企事业单位人员一卡通管理等各方面。

2.2 系统总体架构设计

管理系统分为实验室设备展示与管理子系统和实验室设备使用登记子系统两个子系统。

其中实验室设备展示与管理子系统使用B/S模式架构，用户在任何一台计算机上都可以通过网页查看设备的名称型号所属实验室等信息。用户登录系统后，可以根据自己的权限对设备信息进行更改与调整。

实验室设备使用登记子系统使用C/S模式架构，客户端软件装在各实验室管理员的电脑上，通过此系统，方便管理员对设备的使用与借出进行登记管理。系统实物架构图如图1所示。

2.3 设备展示与管理子系统功能模块

设备展示与管理子系统采用B/S模式架构，其中展示模块所有WEB用户都可以通过登录网站域名的形式进行访问，而管理模块需要用户名密码登录才能进行访问。

设备展示与管理子系统分为实验室设备展示模块，实验室设备检索模块，实验室设备管理模块，实验室设备信息清单导出模块，权限控制模块五个主要的功能模块，如图2所示。

图1 系统实物架构图

图2 权限控制模块五个主要的功能模块

下面分别介绍各模块的作用：

2.3.1 实验室设备展示模块

设备展示模块通过web网页方式向用户展示各实验室的所有设备，包括其型号、名称、功能等相关信息，相关信息如表1所示：（可根据具体需求增加或删减）。

2.3.2 实验室设备检索模块

设备检索模块提供基于实验室、设备型号、设备名称等多种条件的检索功能，此模块配合设备展示模块，使用户更加方便快捷的使用实验室设备资源。检索条件如表2所示。

2.3.3 实验室设备管理模块

设备管理模块只针对管理用户开放，需要有相应的用户名密码登录。此模块提供各实验室设备信息的录入、更新、删除、统计等各项操作，本模块配合权限控制模块，使得不同级别的用户有不同的管理权限，不同管理权限的用户看到的管理页面有所不同。

表1

表2

2.3.4 设备信息清单导出模块

设备信息清单导出模块提供将系统已有实验室设备信息以EXCEL表格形式导出的功能，本模块配合权限控制模块，使不同权限的用户可以导出不同的表格。

2.3.5 权限控制模块

系统通过权限控制模块来控制不同权限的用户的操作权限，不同权限的用户看到的管理界面不同。

系统分为系统管理员，科研条件处管理员，实验室管理员三种角色的管理员。其中系统管理员创建初始用户，仅有创建用户及维护系统权限；科研条件处管理员具有查看修改所有实验室设备信息，导出所有实验室设备信息清单的权限；实验室管理员具有查看修改本实验室设备信息，导出本实验室设备信息清单的权限。

下面列出每级管理员的权限：

系统管理员：添加科研条件处用户，添加实验室用户；

科研条件处管理员：修改所有实验室设备信息，添加所有实验室设备信息，删除所有实验室设备信息，添加实验室用户，添加新实验室，导出实验室设备信息清单；

实验室管理员：修改本实验室设备信息，添加本实验室设备信息，删除本实验室设备信息，导出本实验室设备信息清单。

2.4 实验室设备使用登记子系统功能模块

设备使用登记子系统采用C/S模式架构，在各实验室管理员电脑上安装客户端软件，所有实验室设备采用唯一编号，实验人员使用设备前先经过实验室管理员在软件上进行登记备案，实验设备借出与归还时也须经过实验室管理员在软件上进行登记。

设备使用登记子系统分为客户端和服务器端两个部分，如图3所示：

图3 客户端和服务器端

客户端功能模块分为登录模块，使用登记模块，借出/归还登记模块，设备状态记录查询模块。下面分别介绍各模块的作用

2.4.1 登录模块

各实验室管理员每人拥有一套用户名密码，必须先进行登录才能进行相关操作。登录模块即提供用户名与密码的鉴别功能。

2.4.2 使用登记模块

实验人员使用设备前先到实验室管理员处进行登记操作，登记模块提供相关的登记信息，包括例如使用人名称，使用设备名称，使用时间，使用设备编号等信息。登记成功后，信息会上传数据库服务器，在网站子系统或设备状态记录查询模块中查询该设备状态变为正在使用。

2.4.3 借出/归还模块

实验室设备在借出/归还时须到实验室管理员处办理借出/归还操作，记录相关的信息，例如借出（归还）人姓名，借出设备名称，借出时间，借出设备编号， 预期借出时间段等信息。登记成功后，信息会上传数据库服务器，在网站子系统或设备状态记录查询模块中查询该设备状态变为借出状态。

2.4.4 设备状态记录查询模块

设备状态记录查询模块提供本实验室所有设备的使用状态查询的功能。

2.4.5 服务器端

服务器端分为客户端请求处理模块和逾期未还提醒模块。客户端请求处理模块主要处理客户端提交的登记查询等请求，并返回处理结果。逾期未还提醒模块针对借出设备超过借出时间段还没有归还的情况，同时提醒实验室管理员和借出人及时处理。

3.小结

在本文中通过将RFID技术与互联网技术结合，将所有仪器设备信息录入成电子形式，从而解决了以往仪器设备管理困难的问题。将仪器设备与实验室的相关信息发布到共享平台中，一方面展示出该实验室的技术实力同时使各实验室信息沟通无障碍，有效的消除了“信息壁垒”。