導(dǎo)語：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實驗室管理的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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)在高校實驗室管理中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)；高校實驗室

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)造了一個能夠覆蓋世界上萬物的網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)了物與物相聯(lián)，在這個大網(wǎng)絡(luò)中，物與物之間能夠彼此進行“溝通交流”，并且無需人的操作及干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)是利用射頻自動識別技術(shù)，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物與物的自動識別及信息的共享與互聯(lián)。1.射頻識別技術(shù)。該技術(shù)具有顯著的便捷性、保密性和可靠性特點，主要應(yīng)用于信息采集系統(tǒng)的非接觸式自動識別技術(shù)，可以處于惡劣的環(huán)境保持正常工作，借助射頻信號可以對目標對象進行自動識別并獲取數(shù)據(jù)信息。同時該技術(shù)還可有效識別快速運動的物體并能同時獲取多個標簽，從而實現(xiàn)對物體的跟蹤和管理。射頻識別技術(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)品以及實現(xiàn)信息共享。一般射頻識別技術(shù)從高到低分為微波、超高頻、高頻、低頻等幾種類型。當前射頻識別技術(shù)主要應(yīng)用于存儲物品數(shù)據(jù)信息的電子標簽和用于讀取以及寫入標簽信息等讀寫器等。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)，有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳遞，具有顯著的成本低廉和部署簡單等顯著優(yōu)勢。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)和國民經(jīng)濟發(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現(xiàn)更好地感知整個物質(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和被動地實現(xiàn)和物體、用戶之間溝通對話目的。智能技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不可缺少的組成，主要涵蓋智能信號處理、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)、人機交互技術(shù)與系統(tǒng)等多種類型。

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

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展代表了整個社會信息化的發(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，可以有效實現(xiàn)實時物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)反饋、遠程采集實驗數(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、對學(xué)生遠程健康管理和智能校園安保等諸多應(yīng)用。傳統(tǒng)實驗室管理都是通過紙質(zhì)版和電子版創(chuàng)建賬目并采取標簽粘貼式管理設(shè)備，然而隨著不斷增多的實驗室設(shè)備和實訓(xùn)項目，自然而然就暴露了實驗室管理弊端，影響實驗室發(fā)揮應(yīng)有作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)、計算機、移動通信等信息產(chǎn)物，以無線傳感網(wǎng)技術(shù)、射頻識別技術(shù)、納米技術(shù)以及智能技術(shù)等知識實現(xiàn)全方位的定位、識別、跟蹤、監(jiān)控、管理等多方面功能，促使實驗室管理人員從傳統(tǒng)繁瑣復(fù)雜的實驗室管理工作中解放出來，不僅改變實驗室管理模式，最重要的是提高實驗室管理信息化程度和管理效率，加快各個實驗室之間的信息溝通，有效消除信息孤島現(xiàn)狀，進一步提高實驗室設(shè)備使用效率和管理水平。（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實驗室設(shè)備管理中的應(yīng)用。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)對實驗室儀器設(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，較好地實現(xiàn)和實驗室管理員之間的遠程互動，即實驗室管理員在采集控制中心可以及時更新儀器設(shè)備信息，通過使用維護安檢、預(yù)約和過程控制等操作及時關(guān)注實驗室情況。高校傳統(tǒng)實驗室設(shè)備管理中會采取固定資產(chǎn)標簽形式，使用者從標簽上可以讀出每臺實驗設(shè)備儀器名稱、購置日期、固定資產(chǎn)號等。然而這種標簽較易丟失或沒有任何可寫性，如果為每臺實驗室儀器設(shè)備安裝射頻識電子標簽可以作為信息采集和識別的紐帶，將讀寫器安裝在實驗室出入口便能自動識別儀器設(shè)備，在通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得實驗設(shè)備固定資產(chǎn)編號、型號、規(guī)格、名稱、生產(chǎn)廠家、國別、使用單位、生產(chǎn)日期、經(jīng)銷商、使用說明等并自動生成入庫清單，可以完成自動化入庫管理。（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實驗室人員管理中的應(yīng)用。實驗室除了有技術(shù)人員和管理、清掃人員進入外，還有教師和學(xué)生進入實驗室開展操作。可以在實驗室入口安裝固定閱讀器，當外來教師和學(xué)生或其他人員進入后就需要佩戴電子標簽后再進入實驗室區(qū)域，可以較好地保證實驗場所安全有序。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行自動識別，與此同時獲取信息也可以借助互聯(lián)網(wǎng)自動傳輸?shù)街醒胩幚硐到y(tǒng)相對應(yīng)模塊當中做好登記儲存記錄，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入實驗室，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第一時間收到信號后發(fā)出報警提示，目的在于告知實驗室管理人員該人員是非法進入，請快速采取處理措施。此外實驗人員開展單獨實驗操作時需要在手腕佩戴連接安全控制中心的傳感器，如果該傳感器長時間處于靜止狀態(tài)則會向控制中心發(fā)出警報信號，大幅度提高使用者安全系數(shù)。（三）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實驗室安防管理中的應(yīng)用。實驗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)測終端在環(huán)境、空間、時間等方面限制，實現(xiàn)靈活性信息采集和可靠性高傳輸以及易于維護等優(yōu)勢，也逐漸成為實驗室安全防范系統(tǒng)未來發(fā)展和研究方向。對此在實驗室安防管理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要有以下方面：1.前端監(jiān)測模塊。數(shù)據(jù)在實驗室安防監(jiān)測應(yīng)用中是整個系統(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)。然而在對前端監(jiān)測模塊進行安裝時不得不考慮成本因素，對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運用性價比較高的是STC12C5A60S2單機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)測模塊任務(wù)在于各個傳感器信號進行定時采集和處理，通過分類和判斷監(jiān)測數(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之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾獦蛄海窍到y(tǒng)中心節(jié)點。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，對提高系統(tǒng)運行效率有著積極的促進作用。如果出現(xiàn)緊急險情即外來人員試圖打開門或傳感器監(jiān)測遇到異常狀況時，系統(tǒng)則會第一時間通過GSM短信模塊向?qū)嶒炇胰藛T發(fā)送報警信息，當實驗室管理人員收到信息后則會判斷故障類型和采取處理措施，避免造成不良影響。3.后臺管理系統(tǒng)。實驗室安防管理系統(tǒng)在監(jiān)測模塊的基礎(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)管理三個主要模塊，從而更好地實現(xiàn)實驗室安防狀態(tài)信息存儲、監(jiān)測、查詢以及無人管理時布防等多種功能。

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作者:張影 單位:吉林工商學(xué)院