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高校LIMS实验室管理系统研究

发布时间:2020-11-27 10:15:29 人气: 来源:未知

       如今是信息科技化领衔教育的新时代,高校实验室管理系统也是如此,新的科技智能化管理模式一扫传统人工操作可能带来的各种混乱和错误,大力推动了高校实验室科研教学的开展。高校实验室管理系统建设基于物联网中RFID射频识别技术的主流通信手段,围绕系统的各项功能特点对高校实验室的管理系统展开需求分析,并为其设计和实现了一套多元化功能的RFID高校实验室管理系统。
 
       为高校实验室管理系统加入RFID技术可以有效提高实验室的管理效率,同时降低实验人员的工作强度,优化实验教学环节。而它最强大之处就在于可以在实验教学及操作中实现对过程的实时监控,让实验室管理更加智能化。
 
 
1、RFID与高校实验室管理系统
 
1.1RIFD技术
 
       RFID即无线射频识别技术,也叫做电子标签。它可以实现短距离的无线通信功能,而其系统的组成也只是一个负责信号接收的阅读器和多个与其功能相对应的标签。RIFD的全程操作是非接触式的,它相比人工识别精度更高,而且自动化程度不俗,甚至可以在各种恶劣的环境下也能实现自动识别。作为一种先进的智能化通信技术,它完全可以识别在高速环境下运动的物体,不会受到空间转换的影响,操作也很方便。
 
1.2高校实验室管理系统
 
       高校实验室是师生进行教学学习、科学研究的半公共场所,它承担着高校中的科研创造、技术开发与人才培养等重要任务,所以实验室管理的质量直接影响到高校科研工作的顺利开展,也决定了实验结果的精确性和结论正确性。对现代教育环境下的高校实验室管理而言,它所涉及的元素包括实验室的环境条件、仪器设备、工作人员及物品管理,还包括了对实验室中各项活动基本流程和规律的研究。因此,我们不能单独地将实验室视为对某一个独立元素的管理,而是要将其中的各个环节有规划地组织起来,形成整体,充分发挥科学信息技术在高校实验室管理中的最大效能,将其看做为一个高效运转且有血有肉的个性化系统。
 
1.3传统高校实验室管理存在的问题
 
       高校实验室管理之所以要建立智能系统化体系,就是因为传统式管理存在许多问题。(1)从体制上看,高校教学思想依然过于看重理论,却对讲求操作实践的实验课程持观望态度;(2)过多的实验室人工操作管理、统计严重阻碍了工作的效率性,而且在信息数据统计方面的精确度也不尽如人意,常常会出现数据错误而导致的统计误差,为实验室财产带来不必要的支出浪费;(3)安全问题,传统实验室的数据信息传输是存在延滞性的,所以当实验室在使用和管理过程中一旦出现突发事件就很难快速解决,无法遏制损失扩大。
 
2、需求分析
 
2.1用户需求
 
       基于RFID技术的高校实验室管理系统设计十分周到,它考虑到了多方用户的实际需求,并作出回应。例如对系统管理员来说,可以基于RFID技术实现对物联网上实验室工作量的实际统计,完成对各种信息的传输和规划。同时,RFID技术下的系统还会为实验室提供实验物品采购计划、实验课程安排计划、预约管理以及师生间的实验记录管理等。它可以自动跟踪并记录学生在实验室内的所有研究行为,最终自动生成记录报表储存管理供管理员查阅和实施工作总结。对师生而言,RFID管理系统可以实现对实验室实验环境的预先准备,系统会在网络上生成实验安排、实验报告和网上选课预约机制,这样方便师生双方在课前和课后实现对实验课程内容的把握,做到心中有数。
 
2.2功能需求
 
       RFID技术可以满足对实验室中各种功能的的实现,比如管理员可以实时发布信息,规划和处理各种围绕实验课程而展开的后台管理工作。师生只要通过身份权限验证,就可以实现对后台数据的查阅与调取。在这里,RFID技术会针对电子标签进行大量的数据信息读写,然后再通过无线传输与后台数据库服务器交换数据,这个过程就是对数据的分析处理过程。所以基于RFID技术,高校实验室系统的功能需求主要体现在以下5个方面:校内人员的系统登录、以RFID技术与网络远距离通信为主的信息读取、自动考勤机制、实验室系统更新的扩展外延业务以及基于B/S结构的自动化系统维护管理。这些具体体现灵活了实验室的内在服务的管理活性,对增加师生之间互动,提高实验教学活动质量都有帮助。
 
2.3性能需求
 
(1)开放性与安全性是相辅相成的。系统本身的设计要求横纵交错,也就是说它既要保证在同行水平中对自身系统的优化处理,又要兼顾到纵向的更新需求,让系统永远保持良好的开放性与整体性。系统性能之所以能够卓越是因为它兼顾了对复数模块子系统的同步处理,这样更易于对管理系统的维护,也更利于对系统未来的扩展升级。正是基于这种透明的开放式体系结构,高校实验室的数据库信息才会处于相对安全可靠的环境下,这对用户的信息保护也是极为有利的。

(2)实用性,在进行实验教学时,RFID读卡器会对系统中的SIM卡进行识别,将更多的系统性能释放出来,满足课上师生对系统的各种要求,而且系统还会及时将自己的运行状态反馈给师生及管理人员,以便于进行人工的运行负荷调节。
 
3、设计方案
 
3.1RFID技术概要
 
(1)电子标签它是具有存储功能的数据信息核查设备,专门为实验室用户提供最详尽的数据参考。

(2)中间件,它也叫做标签关联件,它可以将高校实验室中的设备与人员联系起来,以唯一表示的形式出现,主要用于管理系统的安保
工作。

(3)RFID读写器巡检系统,它就充分利用到了RFID电子标签功能,可以对实验室设备及人员身上的电子标签进行检测和核查处理,当数据被读取到RFID阅读器中后,用户可以借助USB端口将数据传输到后台服务器端的管理系统,进一步对数据分析核查。

(4)数据库服务器,它专门负责存储实验室中的基本数据和各种实验参数信息,这些信息全来自于RFID电子标签信息查询系统。在二者的配合下,实现了实验室管理系统中对用户的安全智能化管理。
 
3.2整体构建
 
       高校实验室在构建RFID管理系统方面的整体构架,几乎所有的环节都需要RFID阅读器来进行数据信息的整理、读取和识别,也包括了对电子标签数据的采集、标签状态的监控、数据传输以及管理系统之间可能存在的数据交换和实时维护。在管理系统中主要依赖的是RFID的两种模块,即数据读写和数据采集模块,它们共同完成了阅读器对电子标签的数据获取。RFID数据读写系统所采用的是高频读写器,它能够远程批量读取信息。它也能配合低频读写器对近距离的电子标签进行快速数据读取。数据采集模块的连接方式相对复杂,它与管理系统中的各个模块相连接,更重要的是它衔接了RFID阅读器中的中间件,专门负责对阅读器和应用系统模块之间的数据流控制和引导。
 
       数据采集接口模块从RFID系统连接到管理系统的应用程序端,它也被视为这一阶段的标准应用程序接口,它可以完成对RFID读写器的快速连接,并实现与电子标签之间的通信与数据读取。在技术方面,为了预防电子标签在被读取时产生大量的冗余及误读数据,所以采用了采集模块防碰撞的方式,它可以为阅读器甄别合适的读取算法,以确保数据读取的准确性。另外,它还采用了分布式和远程式两种数据采集模式,以便于用户享受系统中数据的共享服务。在数据采集阶段,应该为数据采集提供数据路由服务,这样就能做到对远距离分界点的数据完整采集,并保证其被准确无误地传送到后台服务器系统中。
 
3.3功能模块
 
3.3.1实验室管理
 
       实验室管理模块是融合于系统管理体系之中的。它与系统设置模块、数据管理模块和用户管理模块共同组成系统管理体系。在这其中,实验室管理模块主要负责实验室日常的课程安排、信息管理和对实验室财产的保护,工作日志记录等等。在实验室管理过程中,用户都拥有自己的唯一识别权限,而且任何人都不能随意篡改和使用,这也是为了对实验室内重要信息数据的保护,所以在高校实验室管理系统中又细分为系统管理员和实验室管理员,他们分别负责对重要数据和实验室财产的管理。
 
3.3.2用户管理
 
       用户管理模块需要个人口令才能进入界面,模块中包括了用户信息、权限和个人界面的管理。目前实验室教学已经实现了系统分类管理模式,每个人都拥有自己的系统活动空间,学生及教师都可以将自己的作业、数据报告记录于一个系统中,实现分类操作与管理。
 
3.3.3数据管理
 
       数据管理模块主要用到了RFID技术下的标签数据管理操作,它包括数据库管理、数据查询管理、用户登录管理、数据沟通及维护管理等等。数据管理模块所涉及的功能直观且简单。比如说,在数据库管理过程中,可以对从电子标签中所识别到的实施信息进行分析、处理和存储管理。而数据沟通技术还会为用户提供基于RFID电子标签和GPRS定位技术的数据库安全数据传输,如果有新数据录入或数据变动情况发生,数据沟通模块就会确保数据信息被安全的录入并更新于管理系统之中,以供用户日后随时查看。
 
4、结语
 
       基于RFID技术的高校实验室管理系统构建满足了目前我国着力打造“智能化校园”的发展需求,它也解决了传统中数据信息自动识别精度低的难题,让高校实验室能够更顺畅地开展各种教学任务,执行各种技术操作。可以说RFID技术的介入对高校实验室发展是一剂良药,它不但简化了实验室的日常管理流程,也确保实现了现代教学中的智能化、互动化理念。所以,研究基于高科技技术的实验室管理系统,应该是未来高校发展的必经之路。
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