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(nèi) 部人員缺乏有效的定位以及對實驗室內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(jīng)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(nèi)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(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。可通過友好的人機界 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(nèi)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(jīng)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(jīng)過模擬量通信模 塊轉(zhuǎn)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(nèi)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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