基于物联网的大型仪器设备管理的解决方案

方案背景

随着国家中长期发展纲要的颁布及国家因经济的高速发展增加对教育投入，院校生均拨款突破万元大关，使得部分省属高校教育经费投入得到了显著增长，高校实验教学条件得到极大改善。近年来西部省属高等院校通过积极申请教育部、财政部相关专项经费，获得中央支持地方发展专项、高校教学质量工程项目、国家级示范中心建设项目、特色优势学科建设项目等途径争取建设经费，在多校区建设运行情况下招生规模逐年上升，新校区的建设也带动了新的实验场地改善及实验教学设备的更新换代，使得高校大型精密仪器设备进入本科实验教学课堂的情况得以实施。

然而，在仪器设备管理中出现了以下问题：

1、教学科研设备研究经费投入不足

不管是教学科研设备购置经费，还是设备买回来以后开设实验课程所必须的后续配套经费都严重不足。教学经费的不足限制了学校的发展，这不仅在教学条件方面不能满足培训创新性人才的需要，也使得高校在面对发展机遇时不得不举债办学，形成更沉重的负担。

2、高校大型精密仪器设备管理体制落后

由于经费投入情况、管理理念、实际运行机制、绩效评价制度缺乏等多方面的原因造成学院所拥有大型精密仪器设备管理机制封闭，学院总是以小团体利益为主要着眼点，并未站在全校的高度思考设备使用效益的体现。

3、实验课程建设与改进滞后

现在的时代发展日新月异，当代大学生处在一个信息爆炸的社会，各种新技术、新理念层出不穷，同时，处在象牙塔里面的大学生也感受到了社会变化所带来的压力。由于各种技术的不断更新，最近各种新技术不断在教学设备中得到应用，但是部分课程的教材改革与实验大纲改革并没有跟上时代的节奏，造成新的设备买回来后在实验教学中根本不能发挥应有的作用。

物联网技术的应用

大型精密仪器设备的采购论证很重要，但是日常使用管理是关键。如何发挥已有设备的使用效益是摆在我们面前亟待解决的问题。为改变现有窘境，唯有应用物联网技术，建立新型的开放平台。

物联网是在互联网基础上延伸和扩展的一种网络，可实现任何物品之间的信息交换、识别定位和监控管理。作为信息系统和物理系统高效融合的产物，物联网将在智能教育、智能物流、智能交通和智能医疗等众多领域得到应用。

国子软件针对高校仪器设备静态管理和动态管理的需求，结合物联网的功能及技术，提出了利用物联网构建高校仪器设备智能管理系统的设想，给出了系统总体设计方案，分析了电子标签、管理平台软件等关键技术，设计出了基于物联网技术的大型仪器设备综合管理系统。

系统设计思想

依据相关标准、规范对高校仪器设备全生命周期管理的要求，可将其划分为静态管理和动态管理两类。静态管理是指仪器设备处于非工作状态时的管理工作，主要包括出入库管理、数量盘点清查、基本信息维护、存放位置定位等: 动态管理则是指仪器设备运行工作时的管理，主要包括电气参数监测、使用状况记录、工作环境监控、部件故障报警等。可见，高校仪器设备管理涉及部门广、工作难度大、技术要求高。物联网全面感知、可靠传送和智能处理能力使高校仪器设备科学化、智能化管理成为可能。

系统模型

系统模型主要由感知监测设备、通信网络和管理平台三部分组成。对重要仪器设备加装电子标签、GPS、状态检测仪等信息传感设备，用于对装备进行标识、实时监视。同时，在教室/实验室安装摄像头、温湿度传感器、电力监控装置等环境条件监测设备，用于对室内环境情况进行监控。通过无线传感器网络将同一教室/实验室内的所有感知监测设备连接起来，并将来集到的数据汇集到网关节点:校园网、因特网用于实现不同教室/实验室内网关节点之间的连接。借助管理应用软件，管理平台可对数据进行分析处理，实时准确掌握仪器设备的详细信息，实现动态、静态结合的智能管理。

关键技术

1、电子标签编码方案

电子标签具体的编码格式及内容，应按照一定的原则统一编制，并力求推行通用性规范标准。电子标签中不宜放置过多的数据，大量的数据可以放在后端数据库，但通过阅读电子标签，并经过数据库解析后，应该能够得到仪器设备的一些基本信息，如:设备编号、名称、规格型号、生产厂家、出厂日期、安放地点等，以及保修期限、动态维修记录等技术信息。

2、管理平台软件功能模块

①海量数据解密功能: 为满足保密性的要求，所有信息在网络中是以加密的形式传输的。对海量数据的解密功能是管理平台必须具备的功能，是进行后续数据处理的前提。

②静态管理功能: 主要对非工作状态时的仪器设备进行管理，包括出入库管理、数量盘点清查、基本信息维护、存放位置定位等。

③动态管理功能:对仪器设备的运行状况进行实时管理，主要包括电气参数监测、使用状况记录、工作环境监控、部件故障报警等。

④辅助决策功能: 根据采集的数据，结合专家系统，对仪器设备维修、补给和调配等进行辅助决策。

⑤其它功能:主要包括数据备份、信息查询、文件打印和报表输出等功能。

系统功能

1、  日常管理：方便管理仪器设备的基本技术资料、分布和使用情况。

2、  运行过程管理：大型仪器设备考勤与运行监控管理，多渠道运行监控。

3、  绩效管理：对大型仪器设备的日常使用绩效进行监控和管理。

4、  收费管理：进行网上预约使用和财务结算，实时了解使用计费情况。

5、  运行跟踪记录：对课题实验经费的分配和授权，实时了解课题组成员的经费使用情况和大型仪

6、  器使用进度。

7、  教学工作量考核：对于教师工作量考核提供依据。

8、  数据上报：自动生成教育主管部门对于大型仪器设备的有关报表。

9、  决策辅助支持：为有关领导提供决策支持。