引言

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

該平臺能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用，通過 RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人員的考勤和定位管理，人員一旦 進(jìn)入危險區(qū)域，立刻啟動預(yù)警功能。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，包括有毒有害氣體、煙霧濃 度等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，一旦有毒有害氣體外泄或者電源線等其他 設(shè)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(shí)驗(yàn)室管理平臺設(shè)計

1.1考勤模塊設(shè)計

在實(shí)驗(yàn)室入口處設(shè)置一個考勤節(jié)點(diǎn)，即安裝一個固定的 RFID射頻閱讀器，這樣進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人員佩戴一個電子標(biāo) 簽(或者集成到校園一卡通)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)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(yīng)模塊進(jìn)行登記存儲。將考勤 節(jié)點(diǎn)的刷卡記錄提取到實(shí)驗(yàn)室考勤管理系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫中, 經(jīng)過考勤數(shù)據(jù)分析后，即可查詢我們需要的相應(yīng)時間段內(nèi)的 學(xué)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(shí)驗(yàn)室人員考勤模塊結(jié)構(gòu)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(chǔ)信息維護(hù)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(shè)計

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)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(luò)來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

由圖3可見，本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)共分為3級。第1級網(wǎng)絡(luò)是監(jiān) 控中心，由監(jiān)控主機(jī)和報警裝置組成?？赏ㄟ^友好的人機(jī)界 面實(shí)現(xiàn)人員的監(jiān)測及管理；第2級網(wǎng)絡(luò)是有線數(shù)據(jù)傳輸平臺, 主要通過CAN總線實(shí)現(xiàn)各個監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控室的數(shù)據(jù)傳輸；第 3級網(wǎng)絡(luò)的無線信息采集系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)重要據(jù)點(diǎn)安裝RFID 閱讀器。閱讀器天線接收到電子標(biāo)簽發(fā)來的射頻信號，經(jīng)過 處理后，提取出個人信息，發(fā)送到監(jiān)控中心。

3實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警

以數(shù)據(jù)集中存儲、管理和設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測為基礎(chǔ)，配備 相應(yīng)硬件，使用集成開發(fā)管理軟件，實(shí)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(jīng)過模擬量通信模 塊轉(zhuǎn)換，集中由電腦主機(jī)管理，通過配套的管理軟件顯示和 報告有關(guān)數(shù)據(jù)。

當(dāng)各傳感器測量結(jié)果超出范圍時，向手機(jī)或監(jiān)控軟件發(fā) 出報警信號，要求管理員處理。整個實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測拓?fù)鋱D 如圖4所示。

4結(jié)語

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

圖4實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測拓?fù)鋱D

20211118_6196377dcadd4__基于物聯(lián)網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室管理平臺設(shè)計與實(shí)現(xiàn)