物联网技术在高校设备管理中应用

曲德强， 缪渝斌， 张 欢

(上海理工大学 资产后勤处， 上海 200093)



物联网技术在高校设备管理中应用

曲德强， 缪渝斌， 张 欢

(上海理工大学 资产后勤处， 上海 200093)

仪器设备特别是大型精密贵重仪器、设备是实验室发展建设的核心，对其管理的好坏直接关系到高校教学、科研效果的成败。在高校教学、科研经费有限的情况下，做好仪器设备管理工作，对优化高校资源配置，保障资产安全，提高使用效益具有重要意义。目前，高校仪器设备管理工作存在着重复购置、利用率低、优质大型仪器设备共享不足等问题。为此，将物联网技术应用到高校设备管理中。通过物联网技术对设备的运行数据进行采集，将采集到的数据进行量化，然后对其分析处理，判断出设备的使用情况，从而更加科学、合理的配置实验室设备，减少重复购置、利用率低等问题，使有限的教学、科研经费发挥出最大的效益。

物联网; 设备管理; 利用率; 重复购置; 实验室

0 引 言

随着高校教学、科研快速发展，实验室作为高校教学、科研的支撑点，必将在发展中发挥更加积极而又重要的作用。仪器、设备特别是大型精密贵重仪器、设备是实验室发展建设的核心，对其管理的好坏直接关系到教学、科研效果的成败。在高校教学、科研经费有限的情况下，如何管理、使用好仪器、设备，使其在教学、科研过程中发挥积极、高效的作用，是高校资产设备管理需要研究的重要课题。目前，大多数高校对资产设备管理主要停留在账物相符的管理模式上，资产管理信息系统主要功能是资产信息查询与数据统计，这对及时掌握学校资产设备情况、防止国有资产流失、提高资产管理效率等方面起到了重要的作用。但是，现有的管理手段在高校资产设备科学配置、资产设备的实时监控、精密贵重仪器设备运行数据采集、优质大型仪器智能共享平台建设等方面很难满足资产设备管理智能化要求。因此，在互联网+物联网的信息技术成为当今社会发展的重要驱动力，国家将物联网等新兴信息技术提高到战略层面时[1]，研究如何将物联网，大数据处理等技术运用到资产设备管理中，解决现有管理模式中存在的问题，实现高校资产设备管理信息化、智能化、科学化具有重要的现实意义。

1 高校仪器设备管理的现状

目前，我国大多数高校对设备管理采用的二级管理模式[2]，即仪器设备的产权归学校，分散到各院、系分头管理，按专业建立实验室，仪器设备的使用权归各实验室。这种管理模式符合校、院二级管理体制的要求，将部分仪器设备划归院系管理，其优点是学院在使用仪器设备时简化了申请手续，减少了麻烦，方便了基层，并且专业性强，归口清晰，有利于增强各使用单位对仪器设备管理维护的责任心。但是，在互联网+物联网的信息时代，这种管理模式在设备科学化配置、实时动态监控、优质大型仪器智能化共享等方面做得还不够，很多大型仪器设备的信息处于封闭、分割的状态。具体表现在：① 实验室建设缺少统一规划，大型仪器设备购买处于无序状态。各学院在实验室建设方面，都想建成小而全、大而全，对需要的仪器设备，不管使用频率，总想应有尽有，尽力购买齐备。不会考虑全校已有设备的整体情况和各实验室的协作问题，导致仪器设备重复购置。部分仪器设备买来以后长期搁置，利用率很低。② 仪器设备服务管理水平滞后。学校职能部门对仪器设备的运行使用状态缺乏实时的动态了解，学院的老师对本学院的实验室有哪些优质设备不清楚，对学校关联学科或相近大学科范围内的实验室有哪些优质设备更不清楚。这在一定程度上增加了教师开展教学、科研工作的成本。③ 优质大型仪器设备共享不足。优质仪器设备共享体系是我国高等教育三大公共服务体系之一，其建设工作受到国家和高校的重视。但现阶段由于缺少针对大型仪器使用效率的量化考核手段，加上仪器设备的故障维修、预警不及时，导致运行维护需要靠教师科研经费来支撑，造成教师的共享积极性不高，共享率低等问题。总之，现有的资产设备管理信息手段，很难适应未来对实验室资产设备管理的信息化、智能化的要求，不利于学校的快速发展。

2 基于物联网的智能化设备管理模式

2.1 物联网简介

物联网包括感知层、网络层、应用层三部分[3-7]。感知层主要利用RFID射频技术、WSN无线传感网络技术等，通过在物体内嵌入电子标签及各种传感器，采集物品的运行使用参数，并将这些数据通过网络层进行传输。当应用层接收到数据后，通过云计算、大数据处理等技术将海量的无序数据进行分析处理，然后映射为形象的视觉符号，从而发现其中规律，为决策者科学、准确的判断与管理提供精确的数据支撑[7-8]。物联网将看似没有任何关联的物品通过传感设备与互联网将其连接起来，实现物品的自动识别、定位、跟踪、控制和信息互换、共享[9]，将过去无序的数据转变为有价值的决策依据。

2.2 基于物联网的智慧设备管理平台构建

在构建智慧设备管理平台时，根据物联网的结构与设备管理实际情况，新信息平台以大数据为核心，以智慧感知网为神经末梢，以移动互联网络为神经网络，以智慧应用为依托，以自适应、个性化的用户交互为目标。新平台分为设备智慧感知层、网络通信层、大数据处理层、智能应用交互层，其结构图见图1。

系统运行维护系统智能应用交互层使用人员设备管理人员 教师学生 社会人员交互平台电话 手机 各类终端应用层仪器共享 资产设备监控 资产报废采购清单推荐 危险化学品管理等大数据处理层应用支持层数据挖掘引擎数据分析处理数据采集管理层传感器数据采集大数据管理中心计算与存储层StorageIaasHPC网络通信层WIFI3G/4GIPV4/IPV6设备智慧感知层感知层RFIDZigbeeWSN设备层信息安全保障系统

图1 基于物联网的智慧设备管理平台

(1) 设备智慧感知层。通过在设备上安装RFID电子标签及各种传感器，对设备实时进行各种数据采集，全面掌握设备的运行状态各种参数，为设备的智能化管理提供海量数据。

(2) 网络通信层。利用校内宽带网络，采用无线与有线相结合的网络技术，对采集的数据及时传输，实现随时接入、高速全面互联、随需随意应用。

(3) 大数据处理层[10-11]。大数据处理层是实现物联网技术在设备管理中应用的核心，数据处理层包括数据的计算与存储平台、信息收集与数据的管理平台、数据处理应用平台。

(4) 智能应用交互层[12]。智能应用交互平台包括应用平台和交互平台，该平台直接面对用户，是基于物联网的智慧设备管理平台发挥作用的关键，也是建设的重点。应用层包括仪器共享、资产设备实时监控、资产清查、采购清单推荐、危险化学品管理等各种应用程序[13]。交互层将根据设备管理的特点、师生使用的方便性等方面进行设计，为设备管理人员、师生提供方便、快捷的优质服务，该平台支持各类终端，为不同用户提供与其所处终端、所处环境相适应的多屏交互模式，提升设备管理及服务师生的水平。

3 智慧设备管理平台的应用

3.1 对实验室设备进行统一规划

高校实验室建设是根据学校的战略发展规划分阶段进行建设的，学校各阶段的发展规划不同，因此对实验室建设的配置要求也不相同。在基于物联网的智慧设备管理平台建成以后，实验室设备招标采购部门，即可根据实验室不同阶段的建设需求，通过对现有的仪器设备数据库的数据进行挖掘，配合不同实验室的设备配置要求与实验室实际配置进行对比找出之间的差异，从而确定现阶段实验室建设需要补充的设备清单，使有限的的科研经费发挥出其最大价值，也使实验室设备配置更加科学、合理[14-15]。

3.2 实现设备的实时监控

在基于物联网的智慧设备管理平台建成以后，仪器设备登记入库时，在仪器设备嵌入RFID电子标签，RFID标签上的内容由设备管理员设定，包括设备名称、购入日期、使用部门、保管人员等。在设备存放的实验室安装RFID读写器，通过读写器及所在实验室的位置进行关联，从而实现对仪器设备的精确定位。通过传输网络将监控信息实时传送到总控平台，当设备发生移动，偏离其指定范围内时，设备报警启动。该功能可以防止大型精贵仪器设备私自挪用或意外情况发生，从而实现对仪器设备的全方位、实时有效定位监控。当进行资产设备清查时，清查人员通过监控平台可一目了然的观察到设备的位置及状态，然后经过实地抽查，可方便、快速的发现资产设备管理中出现的问题。从而大大的减少资产设备清查的人力、物力、财力投入，提高清查效率、频率，有效防止国有资产流失。

3.3 实现大型精贵仪器共享

通过对大型仪器设备上安装各种传感器采集到的数据进行有侧重点的分析处理，分析每一台大型仪器设备的使用频率、使用时长、使用时间段、维修次数、维修费用，折旧率等情况，针对每一台大型设备的特点制定不同的共享方案，如共享时间段、共享费用等。使每一台大型仪器设备的共享方案更加科学、合理。从而提高大型仪器设备管理人员对仪器设备共享的积极性，使仪器共享可以持续、健康的发展。

4 结 语

在互联网+的信息化时代，数据不单单是一长串的数字，而是对决策与管理具有重要价值的宝贵财富。高校仪器设备管理应借助物联网、云计算、大数据处理等新兴信息技术实现设备管理向信息化、智能化的方向发展。但通过物联网技术使高校设备的科学化、智能化管理并不是一撮而就的，需要对全校设备进行统一规划、改造，并对网络基础设施进行建设与完善。本文只是根据物联网的技术特点，在理论层面下对将物联网技术应用高校设备管理中进行了研究，对于将物联网技术具体运用到高校设备管理实践中仍是以后研究的重点。

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Application of the Internet of Things in Universities Instruments Management

QUDe-qiang,MiAOYu-bin,ZHANGHuan

(Assets Logistics Department, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Management of instruments, especially the large expensive precision instruments, is the core of development and construction for a laboratory. The management of the instruments is directly related to the success or failure of the teaching and scientific research. Under the conditions of limited university teaching and scientific research funds, the management of instruments is very important to optimize the allocation of resources in colleges, to ensure the safety of assets, and to improve the use efficiency. At present, there are some problems in the management of university instruments and equipment, such as repeated purchase, low utilization rate, lack of high-quality and large-scale equipments sharing. Based on these problems, this paper puts forward the Internet of Things technology, and to apply the technology in the instrument management. By collecting, analyzing and processing the operation data of the instruments, we can transform it into a valuable decision-making basis, so as to promote the intelligent and scientific management of laboratory instruments.

the Internet of Things; instrument management; utilization rate; repeat purchase; laboratory

2015-12-15

上海理工大学党建思政德育高教专项(15-HJ-DSDG-ZD-014)

曲德强(1977-)，男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，讲师，后勤管理处处长，研究领域：国有资产管理，实验室信息化建设。

Tel.：13651945171；E-mail：qudeqiang@usst.edu.cn

G 482

A

1006-7167(2016)09-0300-03