基于RTLS的农业工程实验室设备管理探索

胡育璐，李步云，张 林，何金成

（福建农林大学 机电工程学院，福建 福州 350002）

基于RTLS的农业工程实验室设备管理探索

胡育璐，李步云，张 林，何金成

（福建农林大学 机电工程学院，福建 福州 350002）

针对农业工程实验室的特点，探究RTLS的系统构架在实验室设备管理上的可行性。对比以RFID技术及Wi-Fi技术为基础的RTLS系统，择优进行实验室设备定位系统的构架。对农业工程实验室布局优化、各类型仪器设备定位管理提出了新想法，使农业工程实验室的管理更加科学高效。

RTLS；农业工程实验室；管理

随着国内高校教育进一步加大投入，重视学生实践环节培养，实验室建设紧跟步伐。众多高校探索实验室仪器设备的高效管理系统，主要研究方向是实现仪器的智能管理和控制，提高设备的利用率。在实际工作中，实验室人员应结合不同实验室的特点来开展仪器设备的管理工作。以农业工程实验室为例，农业工程下设农业机械化、农业生物环境、农业电气化等不同专业方向，因此实验室内的仪器设备规格型号各异。在大量不同类型的仪器设备中，需耗费管理人员大量精力区分记忆不同仪器设备的放置位置。因此需要探讨在农机实验室的特定条件下，如何对不同种类的仪器设备进行定位管理。

1 RTLS技术

（1）实时定位系统（Real Time Location System）。RTLS（Real Time Location System）是基于信号的无线电定位方式，实时定位和追踪设备的位置信息。目前的RTLS有两种模式：RFID（radio frequency identification）射频识别技术采用专用的RFID电子标签与读写器。②WI-FI（WIreless-FIdelity）无线网络技术由WI-FI定位标签和无线局域网接入点（AP）构成，如图1、图2所示。

图1 基于RFID技术的RTLS系统模型图

图2 基于W I-FI技术的RTLS网络结构图

（2）方案选择。RFID技术近几年在实验室管理的应用研究已经较为成熟，研究方向多偏向于设备系统管理。若考虑对仪器设备的定位管理，则倾向选择WI-FI技术。WI-FI技术的优势在于：电波技术覆盖范围广，室内通讯距离可以覆盖300m。网络传输速度快，可靠性高。部署简单快速，产品成熟。伴随手持终端（智能手机）的普及，采用现有的WLAN室内通讯能够更加高效便捷的进行实验室仪器设备定位。

结合WI-FI技术实现设备与设备管理系统之间的联系，在实验室内只需要利用现有的网络设备，及自有手持终端即可完成系统的构成。已知WI-FI无线定位技术可用于室内及室外。在实验室日常管理中，仪器设备的存放大多以室内为主，因此选择室内定位。

2 实验室管理

（1）农机实验室特点。以某高校农业工程实验室为例，该农业工程实验室平面面积500m2，内有大型拖拉机、联合收割机等农业教学机具，也存放了小型环刀、硬度计等实验测量工具。农业工程实验室主要承担的是农业机械化专业的教学及农业工程类科研任务。主要实验设备及仪器是依托农业机械化及自动化专业的教学计划进行设置。农业工程实验室以农业服务为主，根据地方发展及建设现代农业的需要，切实培养学生的专业素养及动手能力。实验室内配置的大型仪器设备包括联合收割机、拖拉机、翻转犁等；中型的如拆装用柴油机、汽油发动机、发动机实验台等；小型仪器如红外热像仪、手持式地物光谱仪、饲料（谷物）硬度计等。

（2）实验室布局。如图3所示。由于电脑等精密仪器不宜用于有尘土的环境，且对于贵重精密仪器在大型实验室内保管需更加注重安全，因此在整个农机实验室内另外单独隔出两间办公室。办公室A内放置储物柜、文件柜，用于收纳小型仪器、贵重仪器及文件，实验室B内安排放置电脑作为服务器，允许进行实验的人员进出。东南方向设置土槽实验平台，供学生进行农机相关教学实验使用。大型仪器设备放置于实验室的大型空间内。农业工程实验室分布图中画出了大型仪器设备的分布。中型仪器设备，重量较轻的部分放置于货架，利用电动堆高车进行管理；较重的仪器出于安全考虑，直接置于地面空位。小型仪器设备及贵重仪器统一收纳于办公室内，便于管理。

图3 农业工程实验室分布图

3 系统实现

（1）工作结构。在设备上放置WI-FI发射器（定位标签），在服务器端安装接收器。接收器接收到无线传输来的位置数据，并进行分析。通过应用程序中的相关算法得出设备位置，并通过三维绘图直观了解该设备方位，方便进行查找，如图4所示。

图4 RTLS系统结构图

（2）使用功能。①仪器状态管理。现使用的实验室管理系统只能显示仪器放置的实验室，在实验室内的定位则需依靠WI-FI发射器来进行。采用RTLS后，仪器位置状态的改变反应出仪器管理状态是正常、借出、报废等，对仪器的位置能做到及时更新，实时追踪。②图像定位显示。室内定位数据处理的趋势是可视化。为充分利用空间，在实验室内的内部空间结构通常是多层结构，如置物架、文件柜等。在内部放置仪器，信息反馈到电脑，利用程序实现可视化管理，可以大量减少管理人员的工作量。

4 结语

RTLS系统能够使资产管理部门对所属各类设备进行精准定位，减少管理者在日常工作中因寻找设备而花费的时间。实践中采用的无线网络基于802.11b/g标准，适用于市面大部分无线网络设备，具有良好的适应性。进一步研究发现，不仅可以通过互联网完成设备的定位，还能进一步探究记录设备的位置信息移动记录、事件管理等，更有效地帮助实验室管理人员进行高效设备管理，具有一定的现实意义。

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胡育璐（1990-），女，硕士研究生，助理实验师，主要从事实验室管理和实验教学工作。

何金成（1973-），男，博士。