RFID物流技术在高校实验设备管理系统中的应用

　随着高等学校规模的扩大，实验设备的日益增加，传统的管理方法已经不能适应上级管理部门、实验室管理人员对实验室设备管理提出的要求。比如：传统的实验设备管理方式一般依赖于一个非自动化的，以纸张文件为基础的系统来记录、追踪进出的设备，它完全由人工实施实验室内部的设备管理，效率极其低下，随着设备的增加，极大地加重了实验室设备管理人员的负担，人力资源严重浪费，同时也增加设备管理的难度，常常造成数据不及时、出错率高等问题。 
　　本文引入物流管理的思想，探讨RFID物流技术在实验室设备自动化管理系统中的应用，以满足实验室建设管理过程中对设备的实时追踪记录、统计和核对，减少操作人员的工作量，加强实验室规范化管理，提升高校的综合管理水平，加快学校的信息化、数字化建设。 
　　1 RFID基本工作原理及其优点 
　　无线射频识别技术(radio frequency identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，是自动识别技术的一种高级形式[2]。该技术利用射频信号通过空间耦合交变磁场来实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的。RFID系统包含2个基本组成部分，电子标签(tag)和阅读器(reader)E引。其中，电子标签常附着在物体上，属于耗材，由低成本的标签天线和射频芯片组成，用于存储相应的识别信息供阅读器读写。阅读器包括读头和天线，有些阅读器已将读头和天线集成在一个设备单元中，用来读写电子标签。有些系统还通过阅读器的通信接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。 
　　当RFID进入磁场区域后，接收到读取器发出的信号，随即凭借感应电流所获得的能量将存储在RFID芯片(Passive Tag，即无电源电子标签或称被动电子标签)中的相关信息发送出去(若为Active Tag，即有电源电子标签或称主动电子标签，则是主动发送某一频率的信号)；读取器在读取信息并译码后，即送至主机的中央信息系统进行相关处理，从而实现自动识别物体或自动收集物体标志信息的功能。无线射频识别与条形码相比，它不需要看见目标，射频标签只要在读写器的作用范围内就可以被读取。读写器可以识别高速运动的物体，在极短时间内同时识别和读写数个射频标签，操作快捷方便，某些长距离射频产品识别距离达几十米。 
　　一维条形码的容量是50字节，二维条形码最大的容量可存储2～3000字符。条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品。同种产品条形码都一样。RFID的最大容量有数百万字节，数据的记忆容量大，可存储的数据远大于条形码，同时标签数据还可以更新，它不仅可以帮助企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。本文利用RFID物流技术，以满足对实验室设备的信息化管理，提高管理水平和效率，同时能让上级管理部门及时了解设备情况，优化实验配置，提高设备利用率。 
　　2 基于RFID的实验设备管理系统方案 
　　2．1 系统组成 
　　RFID实验室设备管理系统的主要功能包括：实现设备出入实验室控制管理，设备存放位置及数量统计，信息查询过程的自动化，方便实验室管理人员进行统计、掌握物品的流动去向情况，同时接入局域网，方便上级部门的在线查询。 
　　管理系统的硬件主要包括EAS电子物品监控系统(electronic article surveillance)、位置读写器、便携式读写器等，其系统的整体方案结构如图1所示。其中主机安装了管理软件，并与所有的位置读写器连接并对它们进行读写控制，如读取记录、统计查询等。电子标签存储设备的名称、厂家、型号、生产日期、产品标号等信息。 

图1 RFID实验室设备管理系统总体结构 
　　读写器放在每个实验室门口，当带有电子标签的设备进出门口时，读写器记录该设备，并通过逻辑电路判断物品进出方向。如图2所示，主机接收记录及进出标识，对数据库进行更新。如果物品进入该实验室，则在数据库中将记录添加到该实验室区域，反之则删除记录。这就实现了设备的进出管理，使设备的实际位置与主机数据库内的信息一一对应，便于管理人员的查询、点验。两个红外线接收器用来判断进出操作。 

图2 位置读写器框图 
　　EAS电子物品监控系统放在实验楼入口，实现对实验楼所有设备的进出监控，避免设备被盗。其工作原理是：发射器与接收器安装在出入口处，形成一定的监视空间。在监视区内，发射器以一定的频率向接收器发射信号。当具有特殊特征的RFID进入该区域时，会对发射器发出的信号产生干扰。这种干扰信号随即被接收器接收，再经过微处理器的分析判断，就会控制警报器的鸣响。应用EAS技术，实验设备可以在实验楼内自由移动而无需担心被盗。该系统也可以安装在学校门口，实现对整个学校的设备监控。 
　　便携式读写器实际上是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器，它可以采集RFID电子标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性，用于对实验楼内不同位置的设备信息进行读写，并可以在读取数据的同时，通过无线方式向主计算机系统实时传输数据。也可以暂时将数据存储在阅读器中，以有线方式向主计算机系统传输数据，这为查找实验设备提供了方便。 
　　上级管理部门通过网络，可以了解实验室的设备情况，了解设备的使用率，对安排学生实验及设备采购提供参考。 
　　2．2 工作流程 
　　本系统的工作流程主要包括： 
　　(1)出入实验室管理。对出入实验室的设备进行实时记录，物品出入与数据库的添加删除同步，并最终生成报表，大大减少了管理人员的工作量。 
　　(2)物品清点。在设备管理中，定期进行盘点是必不可少的工作。通过手持读写器，工作人员手持它在实验楼内巡视一周即可迅速完成清点任务。 
　　3 结语与展望 
　　现代物流的特点是实现物流过程的自动化、信息化、智能化管理和作业，引入RFID物流技术，充分利用RFID技术可以帮助高校更加迅速、准确地进行实验设备的数据采集和管理，提高效率，优化实验配置，最终提高教学质量。