劉 霞

(武漢工程大學(xué) 電氣信息學(xué)院，武漢 430073)

RFID技術(shù)在開放式電工電子實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉 霞

(武漢工程大學(xué) 電氣信息學(xué)院，武漢 430073)

建立開放式的實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)是高校實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。文中利用RFID技術(shù)，將射頻無線感應(yīng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了一種基于RFID技術(shù)的開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，并給出了具體實(shí)施方案。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行門禁控制、設(shè)備的權(quán)限管理以及實(shí)驗(yàn)預(yù)約子系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室全天候的、無人值守的開放式管理，減少了實(shí)驗(yàn)管理人員的工作量，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，大大提高了學(xué)生的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)；RFID技術(shù)；門禁控制；設(shè)備權(quán)限管理

在電工電子的教學(xué)過程中，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。而傳統(tǒng)的電工電子實(shí)驗(yàn)室管理通常采用人工值守，學(xué)生以自然班為上課單位，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排不夠靈活，管理模式封閉，造成教學(xué)資源浪費(fèi)。而建立一個(gè)全天候的開放式電工電子實(shí)驗(yàn)室可以為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、個(gè)性培養(yǎng)、能力提高提供充裕的時(shí)間和空間，從而提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

射頻識(shí)別(radio frequency IDentification,RFID)技術(shù)已經(jīng)在武漢工程大學(xué)的校園一卡通應(yīng)用系統(tǒng)，如注冊(cè)收費(fèi)、食堂收費(fèi)、圖書館上機(jī)等方面得以廣泛使用。本文研究的基于RFID技術(shù)的開放式電工電子實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)是射頻無線感應(yīng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)室的門禁控制、設(shè)備的電源控制以及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的自動(dòng)化管理，使學(xué)生在正常教學(xué)課時(shí)外能有更多的時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源[2]。

1 RFID技術(shù)

RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，因具有識(shí)別精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷方便等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受矚目[3]。RFID是一種簡(jiǎn)單的無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢問器(或閱讀器)和很多應(yīng)答器(或標(biāo)簽)組成。

2 系統(tǒng)方案與結(jié)構(gòu)

基于RFID技術(shù)的開放式電工電子實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室人員與實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的基本信息采集、錄入、存儲(chǔ)、備案、日常維護(hù)等功能。學(xué)生可以進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)上預(yù)約，系統(tǒng)利用一卡通存儲(chǔ)及比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的學(xué)生個(gè)人信息，對(duì)授權(quán)的學(xué)生提供資源預(yù)約、考勤管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享等。基于此，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)主要由門禁子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)(包括設(shè)備權(quán)限管理系統(tǒng)和設(shè)備資產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng))、實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂子系統(tǒng)組成[3]。門禁子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人員管理功能；設(shè)備管理子系統(tǒng)可作為獨(dú)立的管理系統(tǒng)存在，與門禁子系統(tǒng)共享控制中心；實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂子系統(tǒng)則完成實(shí)驗(yàn)前的預(yù)約、實(shí)驗(yàn)的考勤、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄等信息查詢統(tǒng)計(jì)工作。開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3 門禁子系統(tǒng)及設(shè)備權(quán)限管理

在實(shí)驗(yàn)區(qū)域兩端及各實(shí)驗(yàn)室大門上加裝門禁讀卡器實(shí)現(xiàn)門禁管理，并與現(xiàn)有門禁設(shè)備兼容。

學(xué)生需要進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，先在實(shí)驗(yàn)室門口的IC讀卡器上刷卡，讀寫器讀到學(xué)生所持RFID卡內(nèi)芯片的信息，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的驗(yàn)證后，讀卡器顯示綠燈，準(zhǔn)予進(jìn)入；如為非授權(quán)區(qū)域，則讀卡器顯示紅燈，不能進(jìn)入[4]。

在每個(gè)儀器設(shè)備旁邊加裝“設(shè)備權(quán)限控制器”，使用之前提示使用者刷自己的人員RFID卡，設(shè)備控制器對(duì)于合法的RFID卡自動(dòng)識(shí)別。只有授權(quán)的卡通過設(shè)備控制器才能打開該儀器設(shè)備配套的電源開關(guān)，從而可以讓使用者進(jìn)一步使用所打開的儀器設(shè)備[5]。設(shè)備控制器內(nèi)的掉電保護(hù)芯片存儲(chǔ)有合法的身份數(shù)據(jù)(白名單)，并記錄有使用者身份、使用時(shí)間等信息。實(shí)驗(yàn)室管理人員可通過有線或無線通信方式定時(shí)將前臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)的設(shè)置數(shù)據(jù)(含白名單)與設(shè)備控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)交互，并通過前臺(tái)計(jì)算機(jī)將設(shè)備使用數(shù)據(jù)與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)相連。 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理權(quán)限控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

4 實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂子系統(tǒng)

通過Web界面，學(xué)生可登錄到實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢各實(shí)驗(yàn)室使用情況，并通過頁(yè)面預(yù)訂實(shí)驗(yàn)室使用權(quán)限及時(shí)間，待管理員通過后，會(huì)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)申請(qǐng)人的卡片賦予相對(duì)應(yīng)的權(quán)限。

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括：實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理、申請(qǐng)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)考勤管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享、資料管理和用戶權(quán)限管理等。實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂子系統(tǒng)平臺(tái)界面如圖3所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的開放式電工電子實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)選擇學(xué)校目前使用的一卡通，采用RFID技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，可以讓管理人員通過管理平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的分配、實(shí)驗(yàn)儀器的監(jiān)控，學(xué)生通過客戶端進(jìn)行試實(shí)驗(yàn)的預(yù)約和進(jìn)行，能夠有效地解決實(shí)驗(yàn)室資源和學(xué)生上課時(shí)間的矛盾，減輕實(shí)驗(yàn)管理人員的工作強(qiáng)度，提高設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的全面開放。

圖3 實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂子系統(tǒng)平臺(tái)界面

[1]徐金榮,徐嘉祥,楊玲.實(shí)驗(yàn)室規(guī)范化管理的思考與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,31(5):62-64.

[2]沈記全,趙俊偉.關(guān)于高校校內(nèi)教學(xué)資源共享問題的幾點(diǎn)思考[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,31(1):185-187.

[3]馬正華.嵌入式多重識(shí)別智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2010,12(4):627.

[4]周細(xì)義,任亞運(yùn).RFID技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2013(3):40-44.

[5]王文豪,劉虎，劉金嶺.基于RFID技術(shù)的開發(fā)性實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2010(29):153.

Application of RFID Technology in the Open Electrical andElectronic Laboratory Management System

LIU Xia

(School of Electrical and Information Engineering, Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，China)

Establishing an open experiment management system is the development trend of the modern practice of teaching in higher education. An open laboratory management system based on RFID technology is designed in this paper, using the RFID technology, combing the RF wireless sensor technology and computer network and database technology. Specific programs are given to achieve an all-weather, unattended open experiment management system, through laboratory access control, rights management subsystem equipment and experiments appointment. Reducing the workload experiment management, improve the utilization of laboratory equipment, greatly improving students’ hands-on opportunities for innovation and practical ability

open experiment management system; RFID technology; access control;equipment rights management

2014-02-23；修改日期: 2014-03-19

劉 霞(1974-)，女，本科，工程師，主要從事大學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理工作。

TP302

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.018