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[导读]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。

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。

基于物联网的高校实验室管理平台设计与实现

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釆集部分,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釆集、 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。

基于物联网的高校实验室管理平台设计与实现

2.2定位模块设计

实验室内人员定位功能将釆用监控中心、有线传输和无 线信息检测釆集3层网络来实现。系统整体结构如图3所示。

基于物联网的高校实验室管理平台设计与实现

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。

图4实验室环境监测拓扑图

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