隨著高等學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的日益增加，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)不能適應(yīng)上級(jí)管理部門(mén)、實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理提出的要求。比如：傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理方式一般依賴于一個(gè)非自動(dòng)化的，以紙張文件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來(lái)記錄、追蹤進(jìn)出的設(shè)備，它完全由人工實(shí)施實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的設(shè)備管理，效率極其低下，隨著設(shè)備的增加，極大地加重了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理人員的負(fù)擔(dān)，人力資源嚴(yán)重浪費(fèi)，同時(shí)也增加設(shè)備管理的難度，常常造成數(shù)據(jù)不及時(shí)、出錯(cuò)率高等問(wèn)題。
本文引入物流管理的思想，探討RFID物流技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備自動(dòng)化管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，以滿足實(shí)驗(yàn)室建設(shè)管理過(guò)程中對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)追蹤記錄、統(tǒng)計(jì)和核對(duì)，減少操作人員的工作量，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室規(guī)范化管理，提升高校的綜合管理水平，加快學(xué)校的信息化、數(shù)字化建設(shè)。
1 RFID基本工作原理及其優(yōu)點(diǎn)
無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(radio frequency identification，RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種高級(jí)形式[2]。該技術(shù)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合交變磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。RFID系統(tǒng)包含2個(gè)基本組成部分，電子標(biāo)簽(tag)和閱讀器(reader)E引。其中，電子標(biāo)簽常附著在物體上，屬于耗材，由低成本的標(biāo)簽天線和射頻芯片組成，用于存儲(chǔ)相應(yīng)的識(shí)別信息供閱讀器讀寫(xiě)。閱讀器包括讀頭和天線，有些閱讀器已將讀頭和天線集成在一個(gè)設(shè)備單元中，用來(lái)讀寫(xiě)電子標(biāo)簽。有些系統(tǒng)還通過(guò)閱讀器的通信接口與外部計(jì)算機(jī)(上位機(jī)主系統(tǒng))連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
當(dāng)RFID進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，接收到讀取器發(fā)出的信號(hào)，隨即憑借感應(yīng)電流所獲得的能量將存儲(chǔ)在RFID芯片(Passive Tag，即無(wú)電源電子標(biāo)簽或稱被動(dòng)電子標(biāo)簽)中的相關(guān)信息發(fā)送出去(若為Active Tag，即有電源電子標(biāo)簽或稱主動(dòng)電子標(biāo)簽，則是主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào))；讀取器在讀取信息并譯碼后，即送至主機(jī)的中央信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別物體或自動(dòng)收集物體標(biāo)志信息的功能。無(wú)線射頻識(shí)別與條形碼相比，它不需要看見(jiàn)目標(biāo)，射頻標(biāo)簽只要在讀寫(xiě)器的作用范圍內(nèi)就可以被讀取。讀寫(xiě)器可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體，在極短時(shí)間內(nèi)同時(shí)識(shí)別和讀寫(xiě)數(shù)個(gè)射頻標(biāo)簽，操作快捷方便，某些長(zhǎng)距離射頻產(chǎn)品識(shí)別距離達(dá)幾十米。
一維條形碼的容量是50字節(jié)，二維條形碼最大的容量可存儲(chǔ)2～3000字符。條形碼只能識(shí)別生產(chǎn)者和產(chǎn)品，并不能辨認(rèn)具體的商品。同種產(chǎn)品條形碼都一樣。RFID的最大容量有數(shù)百萬(wàn)字節(jié)，數(shù)據(jù)的記憶容量大，可存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)大于條形碼，同時(shí)標(biāo)簽數(shù)據(jù)還可以更新，它不僅可以幫助企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷(xiāo)售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準(zhǔn)確地接收反饋信息，控制需求信息，優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈。本文利用RFID物流技術(shù)，以滿足對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的信息化管理，提高管理水平和效率，同時(shí)能讓上級(jí)管理部門(mén)及時(shí)了解設(shè)備情況，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)配置，提高設(shè)備利用率。
2 基于RFID的實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理系統(tǒng)方案
2．1 系統(tǒng)組成
RFID實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)的主要功能包括：實(shí)現(xiàn)設(shè)備出入實(shí)驗(yàn)室控制管理，設(shè)備存放位置及數(shù)量統(tǒng)計(jì)，信息查詢過(guò)程的自動(dòng)化，方便實(shí)驗(yàn)室管理人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、掌握物品的流動(dòng)去向情況，同時(shí)接入局域網(wǎng)，方便上級(jí)部門(mén)的在線查詢。
管理系統(tǒng)的硬件主要包括EAS電子物品監(jiān)控系統(tǒng)(electronic article surveillance)、位置讀寫(xiě)器、便攜式讀寫(xiě)器等，其系統(tǒng)的整體方案結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中主機(jī)安裝了管理軟件，并與所有的位置讀寫(xiě)器連接并對(duì)它們進(jìn)行讀寫(xiě)控制，如讀取記錄、統(tǒng)計(jì)查詢等。電子標(biāo)簽存儲(chǔ)設(shè)備的名稱、廠家、型號(hào)、生產(chǎn)日期、產(chǎn)品標(biāo)號(hào)等信息。
圖1 RFID實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
讀寫(xiě)器放在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室門(mén)口，當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的設(shè)備進(jìn)出門(mén)口時(shí)，讀寫(xiě)器記錄該設(shè)備，并通過(guò)邏輯電路判斷物品進(jìn)出方向。如圖2所示，主機(jī)接收記錄及進(jìn)出標(biāo)識(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新。如果物品進(jìn)入該實(shí)驗(yàn)室，則在數(shù)據(jù)庫(kù)中將記錄添加到該實(shí)驗(yàn)室區(qū)域，反之則刪除記錄。這就實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的進(jìn)出管理，使設(shè)備的實(shí)際位置與主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息一一對(duì)應(yīng)，便于管理人員的查詢、點(diǎn)驗(yàn)。兩個(gè)紅外線接收器用來(lái)判斷進(jìn)出操作。
圖2 位置讀寫(xiě)器框圖
EAS電子物品監(jiān)控系統(tǒng)放在實(shí)驗(yàn)樓入口，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)樓所有設(shè)備的進(jìn)出監(jiān)控，避免設(shè)備被盜。其工作原理是：發(fā)射器與接收器安裝在出入口處，形成一定的監(jiān)視空間。在監(jiān)視區(qū)內(nèi)，發(fā)射器以一定的頻率向接收器發(fā)射信號(hào)。當(dāng)具有特殊特征的RFID進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，會(huì)對(duì)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生干擾。這種干擾信號(hào)隨即被接收器接收，再經(jīng)過(guò)微處理器的分析判斷，就會(huì)控制警報(bào)器的鳴響。應(yīng)用EAS技術(shù)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以在實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)自由移動(dòng)而無(wú)需擔(dān)心被盜。該系統(tǒng)也可以安裝在學(xué)校門(mén)口，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)學(xué)校的設(shè)備監(jiān)控。
便攜式讀寫(xiě)器實(shí)際上是使用帶有RFID閱讀器的手持式數(shù)據(jù)采集器，它可以采集RFID電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)具有比較大的靈活性，用于對(duì)實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)不同位置的設(shè)備信息進(jìn)行讀寫(xiě)，并可以在讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線方式向主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。也可以暫時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閱讀器中，以有線方式向主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，這為查找實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供了方便。
上級(jí)管理部門(mén)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，可以了解實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備情況，了解設(shè)備的使用率，對(duì)安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)及設(shè)備采購(gòu)提供參考。
2．2 工作流程
本系統(tǒng)的工作流程主要包括：
(1)出入實(shí)驗(yàn)室管理。對(duì)出入實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，物品出入與數(shù)據(jù)庫(kù)的添加刪除同步，并最終生成報(bào)表，大大減少了管理人員的工作量。
(2)物品清點(diǎn)。在設(shè)備管理中，定期進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)是必不可少的工作。通過(guò)手持讀寫(xiě)器，工作人員手持它在實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)巡視一周即可迅速完成清點(diǎn)任務(wù)。
3 結(jié)語(yǔ)與展望
現(xiàn)代物流的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)物流過(guò)程的自動(dòng)化、信息化、智能化管理和作業(yè)，引入RFID物流技術(shù)，充分利用RFID技術(shù)可以幫助高校更加迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和管理，提高效率，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)配置，最終提高教學(xué)質(zhì)量。
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