基于物聯(lián)網(wǎng)的高校實驗室管理平臺設計與實現(xiàn)

引言

當前，我國高校的實驗室管理普遍存在信息化程度低、 對實驗室出入人員的考勤不夠準確和效率太低，對實驗室內 部人員缺乏有效的定位以及對實驗室內環(huán)境缺少有效監(jiān)測和 預警等問題，為了解決這些問題，筆者設計了一個基于物聯(lián)網(wǎng) 的高校實驗室管理平臺。

該平臺能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術在實驗室管理中的應用，通過 RFID技術實現(xiàn)對實驗室內人員的考勤和定位管理，人員一旦 進入危險區(qū)域，立刻啟動預警功能。通過無線傳感器網(wǎng)絡技 術實現(xiàn)對實驗室內的環(huán)境參數(shù)，包括有毒有害氣體、煙霧濃 度等進行實時監(jiān)測，一旦有毒有害氣體外泄或者電源線等其他 設備著火，煙感傳感器會立刻監(jiān)測到數(shù)據(jù)并啟動報警裝置。

1基于物聯(lián)網(wǎng)的高校實驗室管理平臺設計

1.1考勤模塊設計

在實驗室入口處設置一個考勤節(jié)點，即安裝一個固定的 RFID射頻閱讀器，這樣進入實驗室的人員佩戴一個電子標 簽(或者集成到校園一卡通)進入實驗室區(qū)域時，閱讀器便會 自動識讀該人員的基本信息，同時獲取的信息也將通過物聯(lián)網(wǎng) 自動傳輸?shù)街醒胩幚硐到y(tǒng)的相應模塊進行登記存儲。將考勤 節(jié)點的刷卡記錄提取到實驗室考勤管理系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫中, 經過考勤數(shù)據(jù)分析后，即可查詢我們需要的相應時間段內的 學生個人考勤報表或班級考勤報表。

圖1所示是本系統(tǒng)中的實驗室人員考勤模塊結構流程圖。 整個模塊由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和考勤管理等三部分組成。

另外，本系統(tǒng)也分為系統(tǒng)硬件部分和軟件部分。系統(tǒng)硬 件部分作為整個系統(tǒng)的信息釆集部分，主要由射頻卡、讀寫器 和控制器三部分組成；而軟件部分的主要功能包括信息釆集、 基礎信息維護以及信息管理。其具體功能模塊劃分如圖2所示。

2.2定位模塊設計

實驗室內人員定位功能將釆用監(jiān)控中心、有線傳輸和無 線信息檢測釆集3層網(wǎng)絡來實現(xiàn)。系統(tǒng)整體結構如圖3所示。

由圖3可見，本系統(tǒng)網(wǎng)絡共分為3級。第1級網(wǎng)絡是監(jiān) 控中心，由監(jiān)控主機和報警裝置組成?？赏ㄟ^友好的人機界 面實現(xiàn)人員的監(jiān)測及管理；第2級網(wǎng)絡是有線數(shù)據(jù)傳輸平臺, 主要通過CAN總線實現(xiàn)各個監(jiān)控點和監(jiān)控室的數(shù)據(jù)傳輸；第 3級網(wǎng)絡的無線信息采集系統(tǒng)在實驗室內重要據(jù)點安裝RFID 閱讀器。閱讀器天線接收到電子標簽發(fā)來的射頻信號，經過 處理后，提取出個人信息，發(fā)送到監(jiān)控中心。

3實驗室環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測和預警

以數(shù)據(jù)集中存儲、管理和設備、環(huán)境監(jiān)測為基礎，配備 相應硬件，使用集成開發(fā)管理軟件，實現(xiàn)智能環(huán)境監(jiān)控。監(jiān) 視參數(shù)主要包括有毒有害氣體濃度和煙霧濃度。

有毒有害氣體和煙感傳感器監(jiān)測數(shù)值經過模擬量通信模 塊轉換，集中由電腦主機管理，通過配套的管理軟件顯示和 報告有關數(shù)據(jù)。

當各傳感器測量結果超出范圍時，向手機或監(jiān)控軟件發(fā) 出報警信號，要求管理員處理。整個實驗室環(huán)境監(jiān)測拓撲圖 如圖4所示。

4結語

本文通過一個基于物聯(lián)網(wǎng)的實驗室管理平臺來實現(xiàn)高校 實驗室內的人員考勤、定位管理，同時實現(xiàn)實驗室環(huán)境的實 時監(jiān)測和預警，該系統(tǒng)可以較好地解決高校在實驗室管理中 存在的信息化程度低、安全隱患不能及時預警等問題，對于 高校的實驗室管理具有一定的借鑒意義。

圖4實驗室環(huán)境監(jiān)測拓撲圖

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