基于物联网的高校实验室管理平台设计与实现
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摘 要：高校实验室是学校教学和科研的重要组成部分，因而对实验室进行考勤、人员定位和安全防范等管理非常重要。文中提出了一种基于物联网技术，利用RFID技术实现实验室人员管理，同时给出了利用无线传感器网络技术来对实验室内有毒有害气体、烟雾浓度等进行监测和预警的实现方法。
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）01-0073-02
0 引 言
当前，我国高校的实验室管理普遍存在信息化程度低、对实验室出入人员的考勤不够准确和效率太低，对实验室内部人员缺乏有效的定位以及对实验室内环境缺少有效监测和预警等问题，为了解决这些问题，笔者设计了一个基于物联网的高校实验室管理平台。
该平台能实现物联网技术在实验室管理中的应用，通过RFID技术实现对实验室内人员的考勤和定位管理，人员一旦进入危险区域，立刻启动预警功能。通过无线传感器网络技术实现对实验室内的环境参数，包括有毒有害气体、烟雾浓度等进行实时监测，一旦有毒有害气体外泄或者电源线等其他设备着火，烟感传感器会立刻监测到数据并启动报警装置。
1 基于物联网的高校实验室管理平台设计
1.1 考勤模块设计
在实验室入口处设置一个考勤节点，即安装一个固定的RFID射频阅读器，这样进入实验室的人员佩戴一个电子标签（或者集成到校园一卡通）进入实验室区域时，阅读器便会自动识读该人员的基本信息，同时获取的信息也将通过物联网自动传输到中央处理系统的相应模块进行登记存储。将考勤节点的刷卡记录提取到实验室考勤管理系统的后台数据库中，经过考勤数据分析后，即可查询我们需要的相应时间段内的学生个人考勤报表或班级考勤报表。
图1所示是本系统中的实验室人员考勤模块结构流程图。整个模块由数据采集、数据传输和考勤管理等三部分组成。
另外，本系统也分为系统硬件部分和软件部分。系统硬件部分作为整个系统的信息采集部分，主要由射频卡、读写器和控制器三部分组成；而软件部分的主要功能包括信息采集、基础信息维护以及信息管理。其具体功能模块划分如图2所示。
2.2 定位模块设计
实验室内人员定位功能将采用监控中心、有线传输和无线信息检测采集3层网络来实现。系统整体结构如图3所示。
由图3可见，本系统网络共分为3级。第1级网络是监控中心，由监控主机和报警装置组成。可通过友好的人机界面实现人员的监测及管理；第2级网络是有线数据传输平台，主要通过CAN总线实现各个监控点和监控室的数据传输；第3级网络的无线信息采集系统在实验室内重要据点安装RFID阅读器。阅读器天线接收到电子标签发来的射频信号，经过处理后，提取出个人信息，发送到监控中心。
3 实验室环境参数的实时监测和预警
以数据集中存储、管理和设备、环境监测为基础，配备相应硬件，使用集成开发管理软件，实现智能环境监控。监视参数主要包括有毒有害气体浓度和烟雾浓度。
有毒有害气体和烟感传感器监测数值经过模拟量通信模块转换，集中由电脑主机管理，通过配套的管理软件显示和报告有关数据。
当各传感器测量结果超出范围时，向手机或监控软件发出报警信号，要求管理员处理。整个实验室环境监测拓扑图如图4所示。
4 结 语
本文通过一个基于物联网的实验室管理平台来实现高校实验室内的人员考勤、定位管理，同时实现实验室环境的实时监测和预警，该系统可以较好地解决高校在实验室管理中存在的信息化程度低、安全隐患不能及时预警等问题，对于高校的实验室管理具有一定的借鉴意义。
参 考 文 献
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