基于物联网的高校实验室管理平台设计与实现

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。

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。

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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