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摘要：随着信息技术的快速发展，物联网技术在多个领域的应用日益广泛。本文旨在探索物联网技术在高校实验室资源管理中的应用，设计并实现一个基于物联网技术的高校实验室资源系统。该系统通过集成传感器、RFID技术、云计算等物联网关键技术，实现对实验室环境的实时监控、设备的智能管理以及数据的高效分析，从而优化资源配置，提高实验室的使用效率和安全性。

关键词：物联网；高校实验室；资源管理；系统设计；RFID

随着科技的不断进步和发展，物联网技术在各个行业领域得到了发展。在高校实验室资源管理建设方面，物联网技术发挥了至关重要的作用。

1研究背景及意义

随着高等教育的快速发展，高校实验室作为科研和教学的重要场所，其资源管理的效率和效果直接影响到教学质量和科研成果。然而，传统的实验室资源管理方式存在信息孤岛、资源利用率低、安全隐患等问题。物联网技术的出现为解决这些问题提供了新的思路。通过将物联网技术应用于高校实验室资源管理，可以实现资源的智能化、信息化管理，提高管理效率和使用率，同时保障实验室的安全运行。

2国内外研究现状

在信息系统的发展上，我国相比于国外晚了将近20年。最初，国内的信息发展只是在小范围行业中有所发展，受到各种不可抗力的因素制约，发展范围也比较小，但近些年来，随着各行业认识的逐渐提升，计算机技术水平有了快速的发展，推进了社会的进步，尤其在高校教学管理中，它改善了传统的教学管理方式，颠覆了传统的教学观念。

虽然当前国内的一些高校已经开始了实验室信息化管理建设，但是在这一过程中依然存在着非常显著的不足，首先是国内的很多信息化管理系统当中通常采用的是服务器/客户端的方式，这样的设计方法只能在安装了客户端的计算机中加以使用，所以在校外的学生就无法参与到其中。此外，在系统设计过程中，很多系统在建设的过程中都没有一个通用的API接口。为了更好的为高校的实践教学提供便利也对系统进行了一定的改进。

3高校实验室建设存在的问题

3.1资源分配不均：部分实验室资源紧张而部分闲置，导致资源利用效率低下。由于缺乏有效的资源调配机制，一些热门实验室的设备长时间处于排队等待状态，而一些冷门实验室的资源则长期闲置。这种资源分配不均的现象不仅影响了实验的顺利进行，也浪费了宝贵的实验资源。

3.2缺乏有效的监控手段：无法实时掌握实验室环境和设备的使用情况，难以及时发现并处理异常情况。传统的实验室管理方式主要依赖人工巡查和纸质记录，这种方式不仅效率低下，而且容易出现疏漏。例如，实验室内的温湿度、光照等环境参数对实验结果有重要影响，但往往因为缺乏实时监测而无法及时调整。

3.3安全管理不到位：存在安全隐患，如设备老化、操作不当等。实验室内通常存放着各种危险化学品和精密仪器，一旦发生安全事故，后果不堪设想。然而，由于缺乏有效的安全管理制度和技术手段，一些实验室的安全管理存在漏洞。

3.4信息化水平低：大部分高校实验室仍然采用传统的管理方式，缺乏信息化手段的支持。这导致实验室资源的共享和利用受到限制，无法实现资源的优化配置。同时，由于缺乏数据支持，实验室管理者难以做出科学的决策和管理。

4基于物联网技术的实验室建设

4.1实验室防灾功能实现

该功能需获取实验室环境信息，包括温度、湿度、气压等。正常情况下，这些值及其变化速率应在一定范围内。例如，一个室温为25°C的实验室，考虑昼夜气温变化、建筑保温性能、实验用热源等因素，设定室温允许范围在5～35°C之间，每小时变化至多2°C。任意值超出范围或产生超范围突变，则表示实验室产生了异常状况。功能实现流程如下：各种传感器采集实验室环境数据，Arduino获得这些数据后，通过ESP8266-01模块向服务器发送含有这些数据的MQTT消息；Node-Red解析接收的消息，更新数据库同时判断数据及其变化趋势，若超出阈值即向管理员发送通知并生成日志。

此外，若传感器与网络连接断开超过一定时长，也需进行通知，避免信息无法更新、实验室失去监控。

4.2实验室设备防盗功能实现

该功能依赖贴在实验室设备表面的微型RFID标签来实现。标签符合EPCClasslGen2协议V109版本规范，具有RFU（保留区）、USR（用户存储区）、EPC（电子产品代码）及TID（标签识别号码）四个数据存储区，均可被该模组进行读取。为对各设备进行标记，需事先向各标签的EPC写入一串唯一12字节十六进制编码，作为设备唯一标识。UHF-R200识读模组定期将读到的所有标签EPC信息传输给Arduino，解析后上报服务器I9，10。若某设备未被登记为借出，且其标签在一轮识读中未被识别，则该设备可能被盗，应及时通知管理人员并记录。

4.3消息通知功能实现

实现该功能核心思想在于及时、准确传达信息，否则系统将失去即时性。客户端程序有周期为1s的定时器，每次触发时，客户端对日志表发起一次查询，若产生新日志，则以任务栏气泡、置顶对话框双重方式行异常通报，旨在使实验室管理人员能及时响应。.NET框架提供的Notifylcon类为App提供了在任务栏托盘创建图标的方式，用ShowBalloonTip（）可显示气泡通知，如图1所示。

在一般窗体程序基础上，用如下语句设置窗体的TopMost属性可令窗口总在最前：FormWarn.TopMost=true；以强制置顶窗口，加强提醒效果。

手机客户端对数据库的查询机理与PC端一致，而消息通知使用状态栏通知方式，显示弹出式通知，满足即时性要求。

首先需要从系统服务中获取一个全局的通知栏管理对象notifyMgr；然后创建一个NotificationCompad.Builder类notifyBdr，对欲生成的Notification的标题内容、时间等属性进行设置；之后调用Builder对象notifyBdr的build方法，得到Notification对象；最终将一个用于唯一标识该条Notification的nidNotification对象作为参数调用的notify（）方法，便可以在状态栏上显示出通知。

5结论

本文设计并探索了一种基于物联网技术的高校实验室资源系统，通过实际案例分析验证了系统的可行性和有效性。系统的成功实施提高了实验室资源的管理效率和使用率，同时也增强了实验室的安全性。未来工作将进一步优化系统性能，扩展系统功能，以满足更广泛的实验室管理需求。

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