实验室设备管理系统大全11篇

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篇（1）

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

随着现代科技的发展和进步，实验室成为一些高校以及科研院所的必备，实验室设备的管理问题关系到实验教学与科研项目是否能成功运行，传统的纸质报表管理模式随着时间的推移数量的庞大，不便于保存和统计，无法准确了解实验设备运行状态和使用情况。随着信息技术的发展，人们更加青睐于将这样复杂的工作交给计算机来进行处理，该系统的开发便是基于这样的需求，将实验室的管理需求进行信息化处理。通过该系统来规范的存储和统计实验室的设备信息。

2 系统的主要设计工作（Major design work of the

platform）

2.1 系统的主要任务

实验室设备管理系统能够通过系统管理员实现对设备的分类管理；可以对合法的注册用户发出的设备借用申请进行审批并提交审批意见和审批结果进行记录；并在被借设备归还时进行归还操作；管理员还可以对设备的维修信息记录并可以查看历史维修记录，通过本系统，管理员可以进行各类数据的统计、报表，方便为管理者提供有价值的信息。系统具有数据安全准确、界面友好、操作简洁、便于维护和升级等特点。

2.2 系统开发工具简介

该系统在Windows7操作系统上，采用SSH框架来完成整个系统的开发，用MySQL作为后台数据库存储数据信息，MyEclipse作为开发工具。SSH即Struts2+Spring+Hibernate。Struts2是基于MVC模式的一种框架，对Model层、View层、Control层都提供了相应的组件；Spring是一种轻量级的控制反转和面向切面的容器框架，解决了企业应用开发的复杂性的问题[1]。MySQL是为人们普遍应用的中型关系型数据库，它提供的数据类型与Java中的数据类型基本相吻合，避免了不少繁琐的类型之间的转换问题，为本系统的数据的管理和维护提供了方便。Hibernate是对象关系映射框架，可以应用在任何能用到JDBC的场合，扮演着数据持久化的角色[2]。系统具有数据安全准确、操作简洁、界面有好、便于维护和升级等特点。

3 系统的总体功能框架设计（The general design of

the system）

根据系统需求分析，可以将实验室设备管理系统分为两个主要模块，分别介绍如下。

3.1 管理员模块

在这个模块中，主要实现的是管理员利用系统对普通的用户和实验室设备进行管理，详细的操作有：对本用户进行修改密码；对注册用户进行停用和恢复密码；对设备类型进行管理；对设备进行管理；对用户发出的借用申请进行审批；设备维修管理。具体的功能框架如图1所示。

3.2 注册用户模块

在本模块中，主要实现的是注册用户操作本系统借用设备，具体操作有：注册用户可以自行修改本用户的密码；注册用户可以对设备发出借用申请；注册用户可以查看申请结果；注册用户可以查看借用历史。具体的功能框架如图2所示。

4 数据库设计（The design of database）

根据系统的设计要求，系统应该保存设备相关信息，管理员信息和使用者信息，为满足各项功能的需要，系统数据库设计如下。

4.1 管理员信息与学生信息设计

学生信息表即用户表，系统的设定本为学生对实验室设备进行借用、归还等操作，所以用户表即为学生表。管理员信息表是专门存放管理员登陆信息的数据表。具体数据结构如下：学生表（t_student）=。管理员表=。

说明：学生编号与学号不同，学生编号仅仅是为了作为数据表中主键的，区分其他字段的唯一标识的存在。表中除了学生的基本信息外还有作为用户信息的登录名和登录密码，也保存在表中。

4.2 设备类型设计

为了方便对设备进行管理，系统设计了设备类型管理功能，设备类型表用于存放各个设备的类型信息：设备类型表（t_type）=。

4.3 设备信息设计

设备信息表=。

说明：设备信息表用于保存设备信息，编号和设备编号不同，编号是逻辑上表的主键，唯一标识，而设备编号是对应到每一台设备上的物理上的对设备进行区分的标号；设备类型作为外键，保存设备类型表中的主键，状态用来保存设备当前的状态，例如：空闲、借出、维修中等。

4.4 设备申请、借用与维修设计

设备申请表=。设备借用表=。设备维修表=。

说明：设备申请表是管理员用户在后台处理设备借用申请时用到的表，其中申请人和申请设备分别为学生表和设备表的主键，在此表中作为联合外键。设备借用表中的申请人和申请设备与其同理。设备借用表中需要存放设备的状态，即用户归还设备时，管理员需查看设备是否损坏，并确定相应的赔偿金额。如果设备有所损坏，则在维修表中增加一条记录，记录设备维修的相关信息。

5 系统重要功能的具体实现（The concrete realization

of the important function of the system）

本系统采用的SSH框架，其中Hibernate起到的作用就是数据持久化，通过在代码中添加注解的方式实现。这种形式的Hibernate通过访问JavaBean能自动生成较为合理，清晰的数据表。Hibernate使用的hql语言也是针对Java类而不是数据库表的，所以使用起来也会比sql语句方便、有效。

5.1 系统的业务逻辑层实现

实验设备管理要求：管理员可以添加设备分类并根据设备分类进行添加设备信息，管理员可以查看、修改和删除设备信息，设备信息查询的结果包括设备编号、设备名称、设备类型、购买时间、设备状态。当用户对设备发出借用申请时，管理员可以处理该申请，或同意，或不同意，如果管理员同意用户的借用申请，则应在系统内进行登记操作，此时该设备的状态将变为“已外借”。当用户归还设备时，管理员应查看设备的损坏程度，开出相应的赔偿金额并在系统内进行归还操作。管理员可以录入维修损坏的的设备信息和查看某个设备的历史维修记录。

5.2 系统的数据访问层实现

该层主要通过Hibernate配合Dao来实现。数据库访问层是为业务逻辑层提供数据服务，通过访问数据库中的数据，进行加工，来实现系统各个功能模块对数据的需求。

5.3 系统表示层实现

视图层是通过前端web的形式实现系统和用户之间的交互，主要表现形式为JSP页面。以下展“管理员功能模块”主要实现的功能和主要代码。

“管理员功能模块”包括用户管理、设备类型管理、设备管理模块、设备借用管理模块、设备维修管理模块五个部分。以下展示用户管理模块、设备类型管理模块和设备管理模块的功能和控制层代码。

5.3.1 用户管理模块

在后台主页面上可以看到“用户信息管理”标签，点击该标签，列出所有用户，包括管理员用户和普通用户，管理员可以通过每个用户所在行的后面的两个按钮实现冻结用户和初始化用户密码的功能，其中初始化用户密码是将该用户的密码初始化为“111111”，实现代码如下：

public String pwChange（）{

String sql="update TStudent set loginPw='111111'where id="+id；

TStudentDao.getHibernateTemplate（）.bulkUpdate（sql）；

this.setMessage（"密码初始化成功"）；

this.setPath（studentMana.action）；

return"succeed"；

}

5.3.2 设备类型管理模块

在后台主页面上点击“设备类型管理”标签则列出所有设备类型，管理员可以对设备类型进行新增、修改、删除操作，以下代码实现设备类型的新增功能：

public String typeAdd（）{

type.setDel（"no"）；

TTypeDao.save（type）；

this.setMessage（"类型添加成功"）；

this.setPath（"typeMana.action"）；

return"succeed"；

}

5.3.3 设备管理模块

在后台主页上点击“实验设备管理”标签则列出所有实验设备，与设备类型管理模块相似，管理员可以对设备进行新增、修改、删除操作，以下为查看设备列表主要代码：

Session sqlSession=TDeviceDao.getSessionFactory（）.openSession（）；

SQLQuery sqlQuery=sqlSession.createSQLQuery（sql）；

List objList=sqlQuery.list（）；

for（Object obj：objList）{

TDevice device=new TDevice（）；

device.setId（（Integer）obj[0]）；

device.setDeviceId（（String）obj[1]）；

device.setDescription（（String）obj[2]）；

device.setTime（（String）obj[3]）；

device.setStrType（（String）obj[4]）；

device.setStrState（（String）obj[5]）；

device.setState（（Integer）obj[6]）；

deviceList.add（device）；

}

sqlSession.close（）；

request.setAttribute（"deviceId"，deviceId）；

request.setAtrribute（"deviceName"，deviceName）；

request.setAttribute（"deviceList"，deviceList）；

return"deviceQuery"；

6 结论（Conclusion）

本论文设计的实验室设备管理系统，对于任何实验室均可用。为实验室管理员提供了高效、省时、便利的管理方式。该实验室设备管理系统主要包括了用户登录、设备录入、设备管理、设备分类管理等模块，主要实现对设备的高效管理。系统的设计便于后期的维护与升级[3]。

参考文献（References）

[2] BruceEckel.Java编程思想[M].北京：机械工业出版社，2003.

[1] 孙卫琴，李洪成.Tomcat与Java Web开发技术详解[M].北京：电

子工业出版社，2003.

[3] 孙涌.现代软件工程[M].北京：北京希望电子出版社，2003.

作者简介：

赵相宇（1990-），男，本科生.研究领域：软件开发.

篇（2）

随着医学科技的日新月异,医学实验成为医学发展的重要支撑力量和培养综合性人才和实现科技创新的重要手段,其中临床实验室是必不可少的条件。其中新医疗设备的引入、旧设备的更替、仪器功能的增加、性能的先进化给仪器设备的管理带来层出不穷的问题。如何能最大程度的利用实验室的仪器,提高实验室效能,同时又能使相应仪器得到很好的维护。这些问题一直困扰着实验室的管理者。因此将、实验室设备管理中存在的问题进行探讨分析,并提出实验室设备管理体系的升级方案。现报告如下。

1、实验室设备管理存在的问题及管理系统升级

1.1 设备管理的概念与目的

1.1.1 设备管理的概念:设备管理是对组织内仪器资源进行有效整合以达到组织既定目标与责任的动态创造性活动[1]。

1.1.2 设备管理的目的:保证设备的申购、使用规范化,确保检验活动正常进行。

1.2 实验设备管理中存在的问题

1.2.1 管理意识及力度欠缺:在临床实验中,管理者往往只在意实验任务的完成,缺乏自主的器械管理意识,忽视临床实验室的器械的使用监督工作,没有严格的安排器械使用后的检查、维护工作。这导致使用过程中实验人员皆不重视器械的保护,表现出责任心不强的现象,极大的降低了器械的使用寿命,变相地增加了资费投入。

1.2.2 管理理念陈旧,管理手段落后:现在电子技术在医学中得到广泛应用,临床实验器械功能增多,种样愈加繁杂,而现在许多临床实验室中,在设备的具体管理手段上,仍较多采用的是实验室定位,手工登记等陈旧的管理方式,这不仅会限制工作效率,而且易造成管理漏洞。如器械的购入、维护及维修记录不全,甚至有时会丢失器械的说明书、配套软件及相连硬件等。先进的计算机网络管理方法却并没有得到应有的应用[2]。

1.2.3 规章制度不健全:影响临床实验室工作水平关键是实验室自我制度管束的健全与否。管理工作不到位的重要原因是制度不完善,有些临床实验室由于没有一套完整的管理体系,设备的管理职责不明,从设备的计划、采购、验收、管理等众多环节都存在问题,如到货的仪器不能及时验收;技术人员或管理人员更替,使部分仪器在购置后多年无人问津,从此闲置,甚至在仪器还没有开箱前就已经被破坏而无法使用。此外还缺乏有效的赔偿机制,很多医学部门的仪器设备存在着毁灭性使用的现象,各种违规操作现象一直存在。同时固定资产的建账时间跨度大,管理体制的变更,固定资产定义的改变,设备账目不清等均造成设备管理的混乱。

1.2.4 仪器的使用者的素质较低:医学的仪器设备越来越复杂,临床实验室呈现结构和功能齐全、技术含量越来越高趋势,这种实验室的工作及管理需要很高知识储备及品质修养。雄厚的知识储备是使用仪器的必需,而优良的品质是在设备的使用维护不可缺少的。而现在很多临床实验室呈现的现状却是,使用者能力参差不齐、机构不合理,很多盲目性的破坏操作,而且缺乏责任心及集体意识,使用后不加检修维护,造成他人实验中问题颇多、设备使用不良。

1.3 管理体系的升级方案

1.3.1 思想重视为提高管理水平的前提:临床实验任务的完成对医疗水平的提高至关重要,这是工作者熟识的,而正也是如此,若不能规范、科学的进行仪器管理,就不能确保这些仪器设备始终处于完好状态,发挥其应有的效能,必能会削弱实验效果水平。因此实验室工作者在思想上要充分认识到爱护仪器、正确使用和管理仪器设备的重要性。可以在招收实验室工作人员之时便对其进行仪器保护意识培养,养成良好的实验习惯。

1.3.2 采用程序开发及计算机实行现代管理:面对现代医疗设备仪器种类、功能多样化,操作过程及保养维护工作繁杂,要积极运用计算机的高运算能力、存储能力,开发适合实验室的程序软件,建立现代高效的管理体系。应用此体系,严格统一各种设备的采购、验收、使用、检查、维修及借用等记录信息,做到井井有条。

1.3.3 严格实验室的管理制度:完善的管理体系,制度是关键。针对临床实验中对仪器的责任心不强、不良使用甚至是破坏使用,必须建立完善的各种管理规章制度,使实验室的各项工作有章可循、有法可依,责任到人,分工明确,并严格按照规章制度办事,实施奖惩。特别针对医学中使用的大型精密仪器,其操作规程、管理办法、有偿服务标准、使用登记制度等等必须明确到位,并有专人核查管理[3]。

1.3.4 提高实验室工作人员素质:只有拥有高质量、高素质的人才,才能有高水平的管理格局。作为设备管理员不仅应专业技术过硬,还应具备一定的管理水平和强烈的事业心。要改变实验队伍老龄化、知识结构落后的情况,应在引入高学历、高职称人才的同时加大对在职管理者的培训,鼓励实验室管理人员不断充实和提高自己,充分调动大家的工作主动性。另一方面,实行奖罚结合调动设备管理员的主动性和加强其责任感。

2、结果

随着实验室设备管理的不断科学化正规化,提高了设备的使用效率、延长仪器设备寿命、保障实验数据准确有效、体现质量监督第三方的公正性和科学性。

3、讨论

医疗科技不断发展、外国先进的医疗手段及管理方式流入国内,中国的医学实验设备管理既有自己提高也有与国际接轨的必要。在临床实验室管理中,首先要提高对设备管理的重视力度,然后去深入挖掘现有管理中存在的问题,针对已存问题提出相应的建设性对策,以期不断完善实验室设备管理系统,充分提高设备的使用效能,实现设备的最大化、最有效利用,以便更好地为提高医疗水平服务。

参考文献:

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中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）01-0169-03

1 引言

实验室设备仪器管理是高校实验室管理工作的一项重要内容。仪器设备是高校中非常重要的一类固定资产，是高校开展教学、科研、生活和行政等各项工作的重要工具和物质基础，也是反映高校办学实力的重要指标[1-3]。随着对实验室建设的投入，实验室仪器设备无论从数量、质量、种类上都不断增加、扩充。同时，随着时间的推移，实验设备也会产生更新换代的需求。在实验室仪器设备的日常管理中，也会出现实验设备在课程之间互借、损坏维修、部门之间调拨等情况。这种仪器设备状况发生动态变化的情况已经成为常态。在这种情况下，实验室管理工作日趋复杂，存在如下难点：

（1）管理人员工作量大，管理效率低，不能及时跟踪设备仪器变化，很难做到账物相符。仪器设备管理是一项细致的工作，面对大量的仪器设备信息处理任务，只用Exel、Word等办公软件进行处理显得力不从心。（2）管理要素之间缺乏沟通，信息不能及时反馈。如果高校实验室采取统筹-分散自主管理模式，由于缺乏沟通反馈的有效手段，当设备发生调拨、维修、报废、借用等操作时，变动信息不能及时反馈到相应的实验室管理岗位上，造成信息更新不同步的情况。（3）使实验室制定的设备管理制度流于形式，很难在日常管理工作中得到执行。一些有利于管理的必要的手续需要执行，比如设备的外借报废审批手续，如果操作繁琐不便，给制度的执行、监管带来难度，造成对仪器设备的不规范处置。面对日趋复杂的实验室管理需求，如何对实验室仪器设备进行有效的管理，有其深刻的实践意义。

笔者根据这种情况，基于服务于动态化、协同化管理思路，设计了实验室仪器设备管理信息系统。系统基于WEB技术与数据库技术，并整合了”云存储”机制，突出对仪器设备的动态化管理功能，提供协同化管理公共平台。实验室管理信息系统的使用，能够起到以下作用：

（1）减少管理者的工作量，使管理者从手工记录核算工作中解放出来，提高了管理效率。（2）保证管理流程的规范化实施。申请、审批等操作通过线上完成，提高了实验室管理制度完成的可操作性。（3）提供了公共的信息反馈平台。通过多角色分配机制，提高了管理员之间的分工协作，保障了管理要素之间信息的一致性[4-5]。因此系统的设计为实现科学化、动态化、精细化管理理念提供了一个高效的技术手段。

2 实验室仪器设备信息管理系统需求分析

2.1 管理系统用户划分

根据集中-分工协作的实验室管理模式，系统管理角色划分为：系统管理员、分实验室管理员、办公室三个角色。设备管理员负责整个系统的运行维护，保证系统正常运行，根据需要对实验室管理员进行操作权限分配，它拥有系统设置，基本信息管理，设备录入，修改，删除，置换，查询等权限。分实验室管理员：根据系统管理分配的权限进行操作，包括查询设备信息，查阅公告栏，进行本实验室设备维修、调换、借还的申请，而打印报表和报废设备管理等另由专人负责，实验室管理员不负责此工作。办公室：根据平时工作要求及系统权限分配，办公室角色负责设备日常的管理，包括：报废、调拨、维修、借还申请以及审批，报表的打印，资产信息的查询等。通过管理角色划分，建立对实验设备分层管理、互相制约、相互协助的管理模式。

2.2 功能需求分析

实验室信息管理系统功能模块可分为：设备仪器信息管理，设备信息查询，设备变动管理、信息统计报表，系统信息设置等功能模块部分。系统功能模块划分如下：

（1）设备仪器动态管理模块，包括：设备信息记录变动登记，报废、维修、调、日常维护管理等功能，此模块针对仪器设备日常的变动进行动态、实时的精细化管理。（2）设备查询功能模块。包括查询在用设备、闲置、报废、保修、调拨、借出设备等的基本信息。同时能够实现根据输入查询条件式，进行高级综合查询的功能。（3）设备统计报表模块。实验室资产设备众多，种类繁杂，并且定期需要进行资产清查，并结果上报上级主管部门。因此，如何根据各种统计需求进行报表统计打印，就显得尤其重要。打印报表由办公室角色来完成。（4）系统设置功能模块。此模块包括两部分，其中一部分是对系统登录用户权限设置、数据的批量导入导出、数据库初始化、备份，系统日志文件记录等功能。另一部分是系统基本信息设置，包括对资产类别、学校部门、管理人员、实验室信息、供应商等信息进行增、删、查、改等功能。（5）公告留言模块。此模块是为方便实验室管理人员进行信息交流。根据多校区＼实验室分布分散，各分实验室管理员办公地点不集中等特点，为方便信息与沟通，预留此功能。实验室管理人员可以利用此模块查看消息通知，并可在其中进行留言，进行交流。

3 实验室仪器设备管理系统设计

3.1 系统架构设计

针对多校区实验室分散分布、实验管理员办公地点不集中的特点，为方便管理，体现集中-分散式管理原则，本系统采用B/S结构，即服务器/浏览器模式。这样，客户端不需要安装专用软件，只要有IE等浏览器，能进入局域网或互联网就能使用系统。其由三层结构组成，逻辑上包括表现层、业务逻辑层和数据访问层。从物理组成上对应的是：客户机、WEB服务器、数据库服务器。其工作原理是：“用敉ü浏览器向中间业务逻辑层的Web服务器的应用程序发出操作请求服务，当Web服务器收到用户发来的服务请求后，便通过特定的ODBC数据库接口驱动程序把请求传给数据库服务器让其完成相应的处理，数据库服务器把处理结果再通过数据库接口通知Web服务器，Web服务器再把结果转化为用户能理解的网页形式传达给用户”。和C/S架构比较，只需维护服务器端，客户端零维护，适合于客户端分布分散且有互联网应用的场景。而其也具有系统开放性强，信息、交流方便等功能优势。这种B/S结构的使用，后台数据的改变不会影响客户前端，而后台数据库对使用者透明，用户不能直接访问，并且系统易于移植、维护和升级。

按照分层架构系统可分为：数据表示层，数据逻辑层，数据层。系统架构如图1所示。

数据表示层：对应系统界面.aspx，是用户输入数据与系统交互的媒介。数据逻辑（业务）层：实现与表示层分离，提供系统逻辑控制。数据核心层：存放数据表格，是系统的核心。

3.2 系统功能模块设计

在系统需求分析的基础上，确定系统的功能模块。模块功能分布采取树状结构，每个模块由多个子模块组成。模块设计遵循“高内聚、低耦合“原则，模块之间尽量保持功能独立，模块内尽量保持功能相关[6-8]。系统包括以下几个模块：系统设置、基本信息、设备管理、设备信息查询模块、报表统计模块、公告留言模块以及预增模块。

3.3 系统数据库设计

经过针对实验室管理系统需求进行分析，抽象出一系列概念实体，分别是：实验室设备基本信息、管理员信息、用户角色权限信息、实验室信息、资产类别信息、二级资产类别信息、设备维修信息、设备调拨信息、资产清查信息、设备报废信息、设备借还信息等，通过UML的E-R图设计把概念实体转换成与之对应的数据模型-数据库表，以供数据库进行逻辑处理。每个表都有不同字段，并设置不同的数据格式，并且为了规范化并便于操作，每个数据表都设定主键。数据表包括设备基本信息表、资产调拨信息表、资产报废信息表等。其中各表之间的逻辑关系如图2所示。

4 利用云存储技术实现信息共享与更新

当今互联网技术已经普及，云存储技术日臻成熟。在此条件下，设备仪器信息系统具有的查询、统计以及导出数据的功能，可以与云存储技术相结合，把相应的操作结果形成的数据文件，存储到云存储文件夹中，供全体管理人员共享使用。由于目前实验室计算机大都运行在Microsoft Windows平台下，从成本以及易用性、兼容性方面考虑，采用OneDrive云存储服务，使系统具有最低廉的成本与最广泛的兼容性。OneDrive已在操作系统下默认安装，用户只需一次注册后即在任意一台安装了Windows系统的计算机甚至是Android手机上中使用。在用户计算机硬盘上会有一个OneDrive文件夹，用户可以如同访问本地文件夹一样访问此文件夹，操作起来非常简便易行。例如，利用系统进行设备的条件搜索，或者进行设备信息的修改，然后利用系统导出功能把数据表导入OneDrive文件夹，则使用同一账号登录的各个终端设备中的OneDrive文件夹内容会同步进行更新，从而实现了一处修改、处处更新的信息同步、共享机制。

5 结语

根据经贸类实验室仪器设备的管理实际情况，分析设计了适合经贸类二级学院实验室仪器设备管理的信息系统。并进一步借助网络及云存储技术，便捷的实现管理文档的同步与共享。该系统通过功能结构设计及用户角色划分，满足了实验室仪器设备实际管理中“集中-分散”的管理原则，实现了实验室设备的动态化、精确化、智能化管理，从而大大提高了设备仪器管理的效率以及科学性。

参考文献

[1]刘昕.高校实验室信息管理系统的开发现状与发展趋势综述[J].中国管理信息化，2014（7）：44-45.

[2]高培峰，赵睿英，张继霞，等.高校仪器设备协同管理模式探讨[J].实验室研究与探索，2016（1）：267-268.

[3]郑小慎，盛莉莉.基于web的海洋观测仪器管理系统设计与实现[J].实验室技术与管理，2015（32）：152-153.

[4]羊海棠，彭采宇，王园朝，等.实验教学示范中心仪器管理信息系统的设计与实现[J].实验技术与管理，2015（7）：148-149.

[5]刘琦，高培峰，张继霞，等.丰富管理手段加强材料和低值易耗品管理[J].实验室研究与探索，2016（2）：284-285.

篇（4）

中图分类号：G48；TP391 文献标识码：B 文章编号：1673-8454(2012)11-0040-03

天津美术学院在接受教育部本科教学水平评估时提出了艺术设计实践教学和实验教学的基本理念：以学生为本，融知识传授、能力培养、素质教育于一体，以理论教学和实践教学为课程建设的两翼，重视实验教学，重视实验教学平台和管理机制的建设，注重培养学生的探索精神，创新能力和实践能力；同时强调形象思维、创造性思维和造型能力的培养。[1]在这一理念的指引下，为进一步完善学分制教学改革，完善实验教学平台建设，深化教学资源共享，学院于2010年将两个二级学院实验教学中心进行功能和资源的整合成立了设计与新媒体艺术实验教学中心（以下简称实验中心）。实验中心成立后下属实验室包括：计算机实验室、产品模型实验室、装饰艺术实验室、数字影像实验室、服装染织实验室，实验室下属包含多个工作室，组织结构如图1所示。实验中心在保障各实验室教学、科研正常运行的同时，如何利用校园网络环境和技术优势优化现有设备管理模式，力争实验中心设备使用效能最大化，已成为实验中心亟待解决的问题。[2]

一、设备管理存在的问题及设备管理信息系统现状

1.存在的问题

（1）经过市教委“九五”、“十五”和“十一五”连续三个五年规划的投资建设，学院实验室的硬件设施、教学环境等方面都有了较大改善。但实验中心下属各专业实验室由于面向的专业方向不同，设备类型错综复杂，很难进行统一管理、使用。

（2）实验中心管理人员相对短缺（在编人员7名，外聘技师2名），各实验室管理员在所管理的实验室中担当多重角色，不利于实验教学和实验室管理水平的提高，阻碍了实验设备共享机制的有效落实。[3]

（3）随着学院对实验室建设投资的逐年实施，设备不断更新换代，在面对上级主管部门不定期的统计报表时，一直沿用过去的手工统计模式，这种方式既耗时，又容易出错。[4]

因此，在学院实行学分制教学改革，实验教学在创新人才培养过程中地位越来越突出的大背景下，如何将设备管理模式由原来的手工方式转变成以数字化校园网为基础的网络信息化管理方式，把实验室工作人员从繁杂的常规事物中解脱出来，有更多的时间精力投入到实验教学和科研当中，将是实验中心教学、科研和管理水平提高的重要前提，是进一步实现实验中心设备开放共享的重要保障。

2.设备信息管理系统的现状

目前，在其他大中院校实验室中心已有类似的设备管理信息系统，但部分功能不符合艺术设计类专业实验室设备管理的特点；学院国资处、设备科等部门现在仍使用北京化工大学开发的单机版设备信息管理软件，功能上只限于设备的账目登记、报废用途，不能实现网络环境下的设备维护、使用记录信息的统计功能。因此，在借鉴其他院校已有设备管理信息系统实用功能的基础上，根据实验中心设备管理的实际特点和国家关于实验室设备使用管理信息统计的规范要求，研制开发实验中心设备管理信息系统，弥补实验中心各实验室设备信息管理中存在的不足。

二、设备管理信息系统功能模块设计

系统采用B/S结构，所有设备信息记录都存储在数据库服务器上，实验中心管理员在各实验室通过校内局域网PC机终端使用分配好的帐号和密码即可登录进设备管理信息系统，对设备进行添加、修改、报废等操作。系统功能模块如图2所示，主要包括：系统设置模块、用户管理模块、设备信息模块、设备借用模块、设备维修模块。

（1）用户管理模块。实现用户信息管理和身份验证操作。根据用户在设备管理、使用过程中角色不同将其分为实验中心主管、设备管理员、普通用户三类（其中普通用户类包括学生和教职员工）。实验中心主管负责设备维修申报的审批，设备的使用、升级等情况监督；设备管理员负责设备的登记、使用情况记录、所管辖实验室设备的借用归还管理等；普通用户身份的管理，为了解决设备借用、使用过程中用户的实名制认证问题，我们将设备管理信息系统用户管理模块与图书馆的用户数据管理模块相联接，抽取其用户数据库中的某些字段作为设备管理信息系统的用户数据源使用，这样既省去了用户数据编排、录入的麻烦，又减少了学生办理设备使用手续的环节，简化了用户管理流程，是学院部门间管理信息互联互通的一个有益尝试。

篇（5）

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）30-7381-03

1 高校实验设备管理的特点及问题

1.1 特点

随着国家对高校实验室建设的不断投入，各个高校的实验室数量不断增加，实验设备资产也日益增多，几千万甚至上亿实验设备资产的高校不在少数。这样高速的发展给实验设备的管理工作直接带来了巨大的压力和挑战。如果还是使用传统的手工统计、纸质文件记录存档这样主要依靠人力来进行管理的方式已难以满足现代实验设备管理的需求。如何准确、实时和高效的管理实验设备成为很多高校急需改善和解决的重要问题之一。

1.2 问题a

1.2.1 实验设备管理相对独立，难以做到资源共享

各院系的实验设备多以供本院师生使用为主，使用和管理上相互独立，彼此之间也难以了解设备详细情况。这就可能造成各院系之间的实验室资源分配不平衡，使得有的院系设备使用率较低甚至闲置而有的院系的设备资源却极为短缺。校级职能部门也因无法实时掌握各院系的实验设备状态，从而无法及时进行宏观的把握和调配。

1.2.2 实验设备使用情况难以统计

实验设备的使用情况多以手工登记为主，统计方式简陋而繁琐，可能存在疏漏甚至造假，不利于准确全面的反映设备使用情况。

1.2.3 实验室队伍不稳定

实验室队伍不稳定、流动性较大且缺编情况严重[1]是一个普遍存在的问题。如果在实验室人员变动时没有及时做好相关材料的移交，则有可能造成设备管理上的混乱甚至造成设备的遗失。同时新上岗的设备管理人员，在管理岗位上因得不到相关培训，所以工作能力有限且缺乏规范性。如果没有一套清晰的管理的思路，也容易造成短期的工作上的混乱。

2 物联网及其关键技术

2.1 物联网简介

现在物联网是指把所有物品通过射频识别RFID、传感器、红外感应器、全球定位系统GPS等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理的一种网络，也是指通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。其主要特征是通过信息传感设备等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、通信网等网络进行信息传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制 [2] 。

2.2 关键技术介绍

无线射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称电子标签，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。经过多年的发展，RFID技术已经日趋成熟，它作为物联网的重要组成部分之一，被广泛应用于物流管理、图书管理、门禁系统等行业领域。这种非接触式的自动识别技术，应用到实验设备管理中可以极大的提高管理效率。对于设备的清点、定位以及外借等工作可以起到事半功倍的作用。

RFID系统主要包括标签、读写器和应用软件三部分。标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，读写器读取信息并解码后，送至中央数据分析模块进行有关数据处理[3]。因此管理者只要持有一台小巧的标签读写器即可对实验室一定范围内的所有带RFID标签的设备进行快速清点和定位工作。在几部分组件中，标签是数量最大的部分，标签的质量好坏直接影响整个系统性能。常用的标签有低频、高频、超高频等多种技术。在几种不同频段的标签中，超高频标签最为适合大量设备的管理。因为它阅读距离大、作用范围广、数据传送速度快、数据保存时间长，且可单次批量读取多个电子标签。

实验室的环境监控对于实验室的设备管理也是重要的环节。一些对温度、湿度等环境参数比较敏感的实验室或库房需要此类的传感器进行监控，实时掌握室内的温湿度情况，并通过相应设备的联动来进行微调。以此来保证实验设备能在良好适宜的工作环境中长期运作或存储。

3 基于物联网技术的实验设备管理系统分析与设计

3.1系统功能模块设计

系统可采用以JAVA为核心的系统，支持跨平台的应用，整个系统的建设要符合数据层、应用层和Web层分开的系统三层架构体系。可以在任何一层进行更方便的应用扩展，应用的开发采用组件的技术，通过组件快速实现个性化和灵活的应用。

在应用层管理员可以根据实际情况自由设置实验室，并向其中添加实验设备。因数据层开放了与固定资产系统的数据接口，所以也可从其他系统导入设备信息。设备的日常管理和租借主要依靠设备查询、租借管理、保修管理和环境监控模块来完成。数据统计模块为用户提供了一个对设备不同信息的统计报表，便于对工作做出总结和思考。

用户在终端可通过WEB层使用浏览器便捷的对实验设备管理系统进行访问；应用层支持标准的J2EE中间件，可以选择企业级中间件WebSphere或WebLogic等；底层数据层充分运用关系数据库的事物处理能力和检索能力，在数据库之间通过数据网关实现信息交互和索引的创建，对底层数据的访问采用统一的数据接口，提供了与其他系统数据库如固定资产管理系统等的对接可能。对用户来说没有多种不同数据需要分别处理，是一个统一的数据平台。

3.2 网络拓扑组成

根据实验设备管理工作的特点及需求，以物联网技术为支撑，采用如图2所示的网络拓扑结构。WEB应用服务器和数据库服务器主要作为实验设备管理系统的部署平台，必要时可通过服务器集群的方式做冗余及负载均衡。管理者通过采用手持RFID读写器扫描，可定期实时的匹配实验设备的电子台帐，并且在客户端还配备了RFID标签打印机，根据用户定义好的编码规则，为实验设备等其他资产打印RFID标签，实行电子化管理和电子化盘查。实验室整体环境则由环境参数传感器进行实时监控。安检门禁是整个实验室的安全边界控制，通过对进出实验室的设备进行RFID标签扫描来达到安全管理的目的。

4 总结和展望

物联网技术在高校实验设备管理中的应用是个具有长远意义的研究课题。本文基于物联网的特性和高校实验设备管理的特点及需求，主要分析研究了高校实验设备管理系统的应用方案。但总体研究偏理论化，实践不够。不过却表达了作者做为实验工作第一线上的实验人员，迫切的希望能通过这样的系统将实验室相关工作变得更加科学规范的心愿。相信随着我国高校实验室的不断建设以及物联网技术的发展，这种需求会变得更加强烈，这种应用会变得越加广泛和成熟。

参考文献：

[1] 尹立苹，刘雁红.大型仪器管理中存在的问题及其对策[J]计量与测试技术，2008（1）：63-64.

篇（6）

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)03-0693-02

A Study on the Intelligent Management System of the Experimental Equipment Based on RFID Technology

SHAO Xiao-qiang,WU Jun-qiang

( School of Mathematics, Physics and Information Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001,China)

Abstract: This article first elaborates the existing problems in the college laboratory equipment management, and then introduces RFID and RFID technology, RFID technology is put forward the construction of the college laboratory equipment management system based on RFID technology and finally analyses the corresponding application effect.

Key words: RFID radio frequency identification technology; experimental equipment; intelligent management

人才培养、科学研究、服务经济社会发展、文化传承创新是高校的四大职能。实验室是高校人才培养的重要保障，是科学研究的主要基地，是社会服务和文化传承创新的主要场所。随着中国高等教育事业的快速发展，高校的实验室得到了跨跃式发展，实验室设备的数量和档次都有了极大的提升，那么设备的智能化管理就显得越来越重要。如何利用新技术加强设备的管理和使用，使其充分为教学实验、科学研究服务，就成为各高校在实验设备管理中急需解决的一个重要问题。

1目前高校实验设备管理存在的通用问题

目前全国各高校的实验设备管理基本还是采用传统管理方式，大多是采用设备卡片或纸制标签，通过手工方式管理。传统的设备标签只能表示设备的名称、型号、规格、购期等信息，而且标签很容易脱落，几乎每年都要重新制作标签。这样会加大设备管理人员的工作量。另外，依靠手工管理，效率低，容易错，设备标签更新困难，不方便使用计算机软件管理，更难做到使用物联网技术进行动态跟踪管理。虽然有些高校尝试采用新的方法，但结果都不尽人意。具体问题归纳为如下几点：

1)管理手段跟不上，造成重复购置设备。学校各二级学院在购置实验设备时对所要采购的设备调研不够，对设备的功能没有进行深度了解，对整个设备的利用率没有充分考虑，仅仅根据某门课程实验或一个科研项目的需要而定。这样势必会造成所选设备功能不齐全，很难做到设备共享，进而导致设备的重复购置。

2)不能对实验设备实时查询、动态跟踪监管和安全监控，导致设备丢失时有发生，给学校教学带来严重影响，造成不必要的损失。

3)建立和管理台帐繁琐。新采购的实验设备入账每次均要通过大量的手工操作进行分类登记，工作繁重，而且容易出错。

4)设备帐物卡清查工作不具备智能化。根据实验设备管理规定每年要对设备等资产进行清查，清查时要花大量的人力物力进行帐物卡的核对，费时费力，效率低下、出错率高。

5)大型仪器设备的许多技术参数和配置信息很难管理。参数和信息记录在数据库表或者电子文档里面，系统实施或维修需要时，查询和变更很麻烦，大大降低了工作效率，增加了维护维修成本。

2物联网和射频识别技术

物联网是通过射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。基于RFID的物联网是指将现实世界中所有物品通无线射频识别等传感设备与互联网连接起来，实现对这些物品的智能化识别和管理。

RFID技术是一种非接触的自动识别技术，其重要原理是利用射频信号和耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。最基本的射频识别系统由三部分组成：标签、阅读器和天线。在射频识别的实际应用中，电子标签贴在物体上，当贴有电子标签的物 体通过其可识别范围时，阅读器会自动以无接触的方式将标签中的信息读取出来，实现自动识别物体或自动收集物体标志信息的功能。在基于RFID技术的智能型实验设备管理系统中，还要利用中间件、计算机、网络等设备完成识别系统的管理。

3基于物联网RFID技术的高校实验设备管理系统的构建

高校实验室种类多，实验设备分布范围广。实现物联网最根本的目的是实现高效率科学化管理，实验实管理人员在办公室通过网络就能监控所有设备，减轻人力、物力、财力的投入，提高工作效率、管理水平和管理效能，真正实现实验设备的精细化管理，提高实验设备管理的速度和准确性，使各种设备管理能真正落到实处。系统的设计是结合嘉兴学院实验室实际情况，充分利用物联网技术和校园网平台，通过采用智能算法来优化各个子系统中的目标函数，从而提高设备管理和维护的水平，促进实验仪器设备的智能化与网络化管理进程。

3.1系统结构设计

基于物联网RFID技术的高校实验设备管理系统包括:服务器，管理机、RFID标签、固定式或移动式读写器，中间件，实验设备管理系统等。其中服务器是整个实验设备管理系统的核心部分，它主要包括实验室信息和实验设备信息等数据库。管理机通过设备管理系统对实验设备进行智能化管理。RFID标签用于提供实验设备识别的唯一编码，记录实验设备信息。固定式读写器用于实验设备的定位及跟踪，手持式读写器主要对分散、小型实验设备信息进行采集以及实验设备变动或清查时使用。RFID中间件为是读写器和设备管理系统提供接口。实验设备管理系统实现设备数据的维护和管理。

3.2软件设计

基于物联网RFID技术的高校实验设备管理系统采用B/S结构，数据统一存放在实验中心服务器，各实验室通过浏览器对自己实验室的设备进行管理。在系统开发过程中，采用模块化设计，这有利于各功能的完善性及可扩充性。系统的设计根据需要分为四个模块，充分实现验仪器设备的智能化与网络化管理。

3.2.1设备管理模块

该模块主要为各学院实验中心使用，是整个系统的基础部分，它包含了以下几个功能模块:实验设备入库、实验设备验收、大型仪器设备管理、设备变动管理。设备管理模块的使用是通过管理员权限设置后，各实验中心进入各自的设备管理模块，实时通过网络对新购实验设备办理入库登记手续，设备管理员进行设备验收审核后，等待实验室与设备管理处领导确认通过后，录入的数据会自动加入到设备数据库中，实验中心可以自行打印入库验收单以便办理设备财务报销手续。大型仪器设备管理和管理机主要实现对现有设备的实时查询、监管和安全监控（通过手机、ipad等终端实现远程报警）。实验设备如需变动，各实验中心可通过设备变动管理模块向实验室与设备管理处提交变动申请，等待实验室与设备管理处核实后实时办理相关手续。

图1系统运行效果图（设备入库）

3.2.2数据管理模块

该模块是主要包含：查询、数据上报、报表、对帐4个功能模块，是核心部分。在开发系统中，采用了智能算法来优化系统中的目标函数，利用数据挖掘来提高数据的处理效率。

3.2.3系统维护模块

该模块是主要包括：系统初始化、系统设置、数据库管理、实验室管理、用户管理、数据备份6个功能模块，是关键部分。系统维护模块主要是针对设备数据库的管理，同时包含了人员的注册授权等。数据备份模块，可避免因为计算机病毒或网络攻击等原因使系统遭受破坏，从而保障系统的及时恢复和安全运行。

3.2.4信息管理模块

该模块主要包含：技术讨论、意见反馈、信息、相关制度、办事流程5个功能模块。

4使用效果分析

使用基于物联网的智能型实验设备管理系统，实现了设备动态跟踪管理，真正实现24小时的无间歇监控。实验设备的基本数据、实验过程、实验设备的全生命周期以及设备的安全监控做到了全过程、全方位的系统管理，并实现了远程管理。减轻了实验设备管理人员的工作量，有效增强了实验室与设备管理处和教务处等相关职能部门的管理能力，从而提高了工作效率、提高了设备利用率、节约了设备采购成本、增强了管理水平。

1)相关领导通过本系统，很容易掌握全校各实验中心的使用情况及设备资产情况，进一步加强实验设备的调控性，解决实验设备的重置与闲置。同时对申报的新建项目、改扩建项目的审批、决策提供科学可靠的依据。

2)当设备的配置发生改变化时，用手持式读写器将很方便地完成修改电子标签的内容，同时新的信息可自动发送到服务器完成数据的更新，实时保持标签内容和数据库记录的一致性。

3)打破原来大规模、定期的实验设备等固定资产清查工作，转化为实时监测，定期或不定期地进行清查盘点。实验室人员通过网络可以在办公室实时检测所有设备的位置和完好情况，有效地加强了实验设备等资产的监督，保证了学校固定资产的安全。

参考文献：

[1]胡文锋,王玲玲,翁绍捷.RFID技术在高校实验室设备管理中的应用[J].实验室研究与探索,2011(6):392.

篇（7）

中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0967-02

The Research of Embedded Home Appliances Management Information System

JI Xiu-hui

(School of Information Science and Technology, Jiujiang University, Jiujiang 332005, China)

Abstract: Home appliances Management Information System Based On Embedded is a "3C" system concentrating of families automation, computers, communications technology, it realizes the home centralized control of information appliance, remote survey and control, and the exchange of information and communications between equipments. we have studied it in this paper.

Key words: embedded; home gateway; home appliances

随着计算机、自动控制和通信技术的迅速发展,人们的工作方式发生了很大的改变,企业的生产效率也得到了极大的提高,但是人们家庭生活的便利性没有得到相应的发展,传统的居家方式并没有因为信息时代的到来而发生多大的变化。在家庭自动化中最基本的操作应该是电器的开关控制,而最方便可行的方法是使用遥控插座,例如美国的Leviton便生产一款有LonMark标志的插座,但其价钱相当贵。针对这种现状,设计一套成本不高、功能完善(针对当前应用而言)、具有多种网络接口(Internet,电话网络、GSM等)且配置灵活、面向国内市场的家电设备管理信息系统就具有一定的现实意义。其中,设计一个低成本、多功能、易维护、方便升级的家庭网关是整个家电设备管理信息系统的关键所在,也正是本文的重点。

1 家庭网关的概念

家庭网关定义为一种简单的、智能的、标准化的、灵活的整个家庭网络接口单元,它可以从不同的外部网络接收通讯信号,通过家庭网络传递信号给某个消费设备。开放服务网关组织(OSGI)当前正在制订他们称之为服务网关的规范。该规范包含的技术的主要特点是:需要开放的和独立的平台;目标是成为一个标准;应有较高的独立性和保密性;应支持不同类型的家庭联网协议;具有较高的可靠性。

2 家庭网关的作用及网络结构

家庭网关承担着家庭内各种信息设备之间的通讯以及对外联络的功能。实现的功能包括音频视频、数据交换以及家庭设备的控制。从复杂程度上看,网关需要支持通用的、多层的和适用性相对较广的多种通讯协议,以及各协议之间的相互转换。

系统充分考虑到家庭信息化网络的现状和未来对多媒体等高速信息流传输的需求,对多媒体等信息流利用高速传输的IEEE1394标准连接形成家庭主网;同时考虑到家庭内部各信息家电(如空调、冰箱、三表三防、甚至是灯光控制等设备)的互连、集中控制、远程访问与控制的需求,以及低成本实现的实际需要,以及这类设备互连对传输带宽和使用灵活性的特点,给出了以中低速传输媒体组成家庭控制子网并与家庭主网连接的网络体系结构。当然也有其它实现家庭控制网络的方案,最典型的是用以太网实现所有家庭网络的网段,但其成本必然会很高,并不适合于家庭控制网。

基于上述原因,家庭网关(家电设备管理信息系统)就包括家庭主网网关和子网关这两个部分。它们只是按照设备、网关连接时所使用的物理传输介质和底层协议的类型来区分的,但在物理平台上它们是一个实体。主网关主要实现家庭内部网络同外部网络间的连接转换功能,子网关用来实现家庭内部网段间的连接转换功能。各种设备加上网络通信模块后就可以具有家庭网络接入能力。家庭网络的集成方案,采用无线蓝牙技术和有线IEEE1394技术相结合的方法,家电设备管理信息系统的网络结构如图1。

采用子网关的目的就是要解决性价比的问题,在子网内家电及设备的控制可采用相对简单但又能满足要求的通讯协议和设备,这样可以既满足要求,又降低了整个系统的费用。

3 嵌入式家电设备管理信息系统中家庭网关的设计

3.1 系统硬件需求

主控模块由CPU, ROM, DRAM和SDRAM组成。CPU是家庭信息控制平台的核心,负责各子系统的初始化和各部分的协调工作。ROM中包含自举代码和基本操作系统程序,在系统启动时,由CPU控制将ROM中的操作系统、ELF或其他格式的二进制用户应用服务程序与数据装入DRAM的相应位置,然后开始运行。

主控制器采用韩国三星公司的ARM处理器S3C2410,它基于ARM920T核且由9ARMTDMI、存储管理单元(MMU)和高速缓存三部分组成。其中, MMU可以管理虚拟内存,高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器:CP14和CP15。CP14用于调试控制,CP15用于存储系统控制以及测试控制。

3.2 系统实现

嵌入式网关主要是把内部的RS232的数据和外部Internet的数据交互。当网关接收到远程主机的访问请求,它从RS-232串口读取,并做一些处理,经过Linux系统调用内核、BSD socket、传输层和网络层,在网络层添加相应的逻辑地址和其它的数据,封装成IP数据报,在MAC层添加物理地址,然后由网卡芯片添加其它的相应的MAC帧数据,然后由硬件输出数据。

3.2.1 嵌入式Linux的移植

使用make menu config把所有不需要的选项去掉,如floppy、SMP、MTRR、SCSI等;把block device移除,只留下old IDE device;把所有的character device移除;把所有的file system移除,只留下ext2;不需要sound,同时把embedded board常用的driver加进去。

3.2.2 串口的操作

串行口是计算机一种常用的接口,具有连接线少,通讯简单,得到广泛的使用。常用的是RS-232,它已成为计算机、外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。Linux从一开始对RS-232提供了很好的支持。

3.2.3 Web服务器

Web服务器原理从功能上来讲,Web服务器监听用户端的服务请求,根据用户请求的类型提供相应的服务。用户端使用Web浏览器和Web服务器进行通信。Web服务器在接收到用户端的请求后,处理用户请求并返回需要的数据。服务器主进程监听设定的端口,一旦有浏览器的请求到达,则建立连接并返回新的套接口描述符交由子进程处理。子进程读取请求并分解出URL、请求方法,再由所请求文件扩展名对应的MIME类型判断,如是静态文本则直接读取并发送给浏览器;如是CGI脚本,则新开一个子进程执行该脚本,处理脚本运行结果并返回浏览器;在一定时延后无后续请求则关闭该连接。

3.3 系统测试

至此,基于Linux的嵌入式网关己基本做好了,并进行了测试。测试过程如下:

1) 在进行测试前,首先要设置开发的IP地址和端口号;

2) 先把系统加电,通过JTAG或者串行口把程序下载到开发板中,然后根据bootloader的设置启动系统;

3) 系统启动以后,嵌入式网关的守护进程开始工作;

4) 打开客户端的浏览器(如IE等),输入嵌入式Linux系统的IP地址和端口号,当成功与服务器连接以后,这样客户端和服务器就可以完成交互功能,实现网络测控。通过选择要测量的项目,表单将信息递交给服务器,服务器接收到请求后,解析请求并作相应处理,然后将处理结果返回给客户端,这样就完成一次处理过程。

4 结束语

嵌入式家电设备管理信息系统的研究己成为世界各国家庭智能化普及的热点,但是到目前为止尚无统一的标准。随着网络带宽不断增宽,家庭网络化的趋势将会越来越明显,家庭网关的发展会越来越快,需对家庭外部的网络和家庭内部的网络之间的协议进行研究。

参考文献

[1] 袁俊杰,曹作良.基于Linux嵌入式系统开发平台的建立[J].天津理工大学学报,2006(3).

篇（8）

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）16-3749-03

实验设备管理是高校实验教学管理中的重要组成部分[1]。通常，实验设备种类繁多，容易损坏，加之仪器更新、报废等，使得实验设备管理成为重要的任务。目前，实验设备管理方式，主要有人工纸质记录的方式[2]、人工电子文档记录方式及软件管理方式等。对于纸质记录方式，存在易丢失，易出错、不宜维护等缺点；电子文档的方式相对纸质的方式显示出易维护、可复制的优点，但是使用起来尚不便利，如没有友好的设备管理界面、不完整、不便于查询及分析，造成管理员劳动强度大、工作效率低，而且易出现数据混乱[3]。对于软件的方式，可以克服前两者的缺点，可以极大地方便设备的管理。该文基于.NET开发环境中的C#语言，按照软件工程的开发过程，从软件系统的需求、设计及实现等进行研究。

1 系统分析与设计

为了方便实验设备的管理者和使用者，通过调查及查阅相关资料，本系统要达到方便管理、易于查询，实现设备管理的信息化，提高设备管理的效率，从而促进设备的使用和更新。在日常的实验管理中，主要涉及到实验室主任、实验管理员、实验指导教师及学生等人员，他们对系统有不同的需求。前两者是系统的主要使用者，后两者主要通过系统获取实验设备的情况，相对使用较少。系统分析中应该针对不同的人员，进行工作职能的调查及可能的需求分析。通过分析及设计，得出实验设备管理系统的功能结构如图1，主要包括实验设备的入库、设备的维护及查询三方面。

1.1 实验设备入库

实验设备通常都是按照逐年申报，有计划地进行购置。系统需要提供新设备的添加功能，将设备的编号、名称、购置时间、服务厂商、存放位置等信息进行记录。若有些设备的信息需要修改，系统能够方便地进行相关信息的更新。每个设备都有一定的使用年限，当设备不能继续进行使用或者严重损坏已无维修价值时，需要进行报废，系统提供报废设备的记录功能。同时，系统还需有数据库的备份与恢复功能，以提高系统的安全性。

1.2 实验设备维护

实验设备在使用过程中，都会有损坏的情况。系统需要对损坏的情况进行记录，如损坏的原因、负责人等。同时，按照学校实验设备损坏赔付办法要求赔付，并对赔付情况进行记录。需要维修的设备，要送达维修厂商或部门，本系统对维修情况进行记录，并设置返回期限，界面上对于到期未返回的设备提醒实验管理者，以便催促。

1.3 实验设备查询

当学生或者教师需使用某些设备时，本系统提供各种查询功能，如按照设备的编号、名称、存放地点等进行查询。当管理者需要了解设备的运行状况，系统提供设备维修情况、赔付情况、各类别设备数目统计等查询，并以柱状图、饼状图、折线图等直观地显示出来。

对于统计部分功能需要考虑用户身份，智能化提供设备的使用情况报表。例如，对于实验室主任而言，可能对实验设备的损坏情况比较关注，需要结合设备、课程、教师、学生情况，分析设备使用效益。而对于实验员而言，在实验设备提前部署，系统能统计各设备的状态及损耗情况，智能化提供较优的设备共实验使用。总之，智能化、人性化的查询与统计功能不仅有利于设备的管理，也有力地保障了实验的顺利进行。

对于本系统的使用者，应该设置权限。管理者可以对设备进行各种操作，而一般的教师及学生仅仅能查询相关设备，从而保证系统的安全性。

2 系统实现

本系统基于Microsoft Visual Studio 2005 C#和Access 2003进行开发。Microsoft Visual Studio 2005，简称VS2005，是微软公司开发的基于互联网的集成开发工具，它有着非常友好的开发界面、强大的网络数据管理功能，应用VS2005可以使网站的开发过程非常方便、快捷[4]。c#是面向对象的程序设计语言，提供对接口的支持，不仅可用于C/S架构系统的开发，还可以运用到B/S系统中。同时，C#能够很容易地设计出基于DLL的插件框架[5]。

以下对其中的核心技术进行探讨。

2.1 数据库结构

2.2 数据库的访问

对数据库的访问，早期主要通过ADO来进行[6]。在.NET C#中可以借助进行数据库的访问，与ADO相比，在互操作性、可维护性、可编程性、性能、可伸缩性方面具有优势[7]。在里，使用System.Data名称空间中的IDbConnection、IDbCommand、IDataReader和IDbDataAdapter接口进行编程。Connection、Command、DataReader及DataAdapter对象都支持这些接口。无论企业有几个数据库服务器，或者这些数据库服务器是否使用同一种DBMS，都可以使用以上接口对其同时操作[8]。

本系统各功能的实现大都需要与数据库进行连接，为了达到代码重用的目的，可以创建数据库访问类，如CTestDB。该类提供与数据库的连接、打开、关闭等。同时为了设备添加、更新、删除的方便，也建立相应的方法。

2.3 报表输出

本系统采用多文档界面形式，提供菜单栏、工具栏和状态条，设置焦点跳转，方便用户键盘快速地操作。同时，提供完善的帮助系统，图文并茂，用户能够快速入门，将其运用到工作中。

3 结论

.NET C#开发环境为开发人员提供了更加便捷的编程的支持，在界面设计、面向对象支持、安全性、互操作等方面具有较大优势。该文基于该环境开发的实验设备管理系统，开发周期短，功能完善，使用方便，可扩展性强。目前，该系统是基于C/S架构开发而成，后期随着应用的普及，可以扩充至B/S架构，使得用户更易使用本系统。

参考文献：

[1] 佟颖，马晨欣，李幸幸，等.实验设备管理系统的设计与实现[J].甘肃联合大学学报：自然科学版，2009，23（S1）：4-6.

[2] 张利军，刘超.基于UML的实验设备管理信息系统的分析和设计[J].现代计算机，2010（1）：195-197.

[3] 夏晖，董平，苏力萍.基于.NET框架的设备管理系统的设计与实现[J].微计算机信息，2006，22（8）：110-111.

[4] 张更路，吴杰，杜化美.VS2OO5—高校实验设备网络化管理的利器[J].信息技术，2008（8）：196-198.

[5] 申启杰，凌捷.基于C#的插件框架设计和实现[J].计算机应用与软件，2010，27（1）：163-164.

[6] 赖力斌.基于ASP的高校实验设备管理系统的设计[J].贵州大学学报：自然科学版，2008，25（5）：503-505.

[7] 王寅永，李降宇.C#深入祥解[M].北京：电子工业出版社，2008：354-356.

篇（9）

中图分类号：X752文献标识码： A

我国目前大型煤矿采掘机械化程度达到95%以上，中型煤矿达到80%以上，小型煤矿机械化、半机械化程度达到40%，这是中国煤矿发展的一大目标。煤矿机械化程度的提高将大大带动煤机行业的机械化程度，煤机行业将迎来“黄金发展期”。现煤炭行业资深人士普遍认为，煤炭机械需求的三个驱动因素分别是：新开工煤矿的生产需求、已有设备的更新需求和机械化技改需求。

一、 矿井提升机电气传动技术发展现状

现有的矿井提升机约90%采用交流绕线式异步电动机转子串电阻系统；直流电动机传动的约占10%，其中多数为发电机电动机机组传动，采用晶闸管整流供电的只占一小部分；近年来引进了一些交变频交流传动系统。

交流绕线式异步电动机转子串电阻系统有 1/3 以上的早在80年代以前开始使用的。它存在的主要问题有:首先是调速性能较差，即在调速过程中实际的加减速度是一个波动值，所设计的加减速度指得是平均值，级数分得越少，上下振幅波动的范围就越大。 这也就是有些摩擦提升机为了满足防滑性能的要求采用直流传动的主要原因之一。并且它在调速时有大量的占 40.1-50.5%电能消耗在转子电阻上，以转差功率的消耗为代价来换取转速的降低，因而效率比较低；其次是从控制原理上讲，目前 TKD电控系统是以电流为主、 时间为辅的加速控制原则包括目前启用的 PLC 电控系统，设备一经安装调试完毕后，无论系统的工况如何，其工作参数基本保持不变。尽管在系统中设计了速度环控制，但是调节能力十分有限，因而系统的动态响应性较差。 尤其是大型矿井的副井提升系统，由于提升工况多，载荷变化范围大，这种控制原则无法自动适应系统的要求，只能依赖司机人为的调节；再就是安全可靠性和可维护性问题。

直流电动机传动系统是我国自主研发直流传动的矿井提升机，一般是当主提升电动机功率在1000KW以上或者调速性能要求较高的场合下选用。无论是发电机-电动机传动系统，还是晶闸管整流供电系统的静、动态特性和实现自动化方面均明显地优于交流电动机转子串电阻系统。 只是由于变流技术的发展，发电机-电动机系统已被晶闸管整流供电系统所取代，新上设备已不再采用。晶闸管供电系统除了工作过程中有冲击性无功功率，深调时功率因数低以及控制线路较为复杂的缺点之外，还存在电动机机械式换向器维护的麻烦。

二、综合机械化采煤技术的应用

在国外最先进的采煤工艺是综合机械化采煤，简称为“综采”，综采之所以先进是因为破、装、运、支、处等五个主要生产环节全部实现了机械化，减少了中间人力参与的环节，大大的提高了采煤效率。

(一)装备特点

1、煤炭井下开采的发展方向是实现

矿井高产高效集中化生产而实现矿井高产高效的前提是提高综采工作面的单产，实现工作面高产高效，达到一矿一面或一矿二面的高度集中化生产。实现综采工作面高产高效应以提高综采工作面的开采强度和采煤机的有效开机率为目标，其技术途径有提高综采工作面配套设备的小时生产能力。增加工作面的出煤点。提高综采设备及矿井生产系统的可靠性，减少工作面辅助工序的影响时间。实现综采工作面的高产高效主要有单一长壁综采工作面的高产高效和实现综采放顶煤工作面的高产高效。

2、采用大能力的新型综采装备来实现

长期综采工作面高产高效，也是今后采煤机械化的发展方向，其装备的主要特点是:设备能力大。大功率大于800KW电牵引采煤机的小时生产能力在1000～1200吨以上，运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在500～2000吨以上；自动化程度高，实现了机电一体化；为了适应采煤机快速割煤的要求，采煤机具备自动调高等功能；液压支架采用电液控制，能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制；设备性能好、可靠性高。

（二）综合机械化采煤工艺

长壁综采是巴兰布矿近10年来利用中国综采成套设备获得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置仅有回风平巷、运输平巷和开切眼，通风系统完善。在一般情况下，提高综采工作面长度的增加，增加采煤机割一刀的煤量，因此可以降低工作面端部斜切进刀和操作过程的生产时间，从而能获得较高的产量。确定综采工作面合理长度，面日产量最高而成本降到最低，限制工作面长度的主要因素是在工作面长度的地质条件和刮板输送机增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。控制面巷道掘进与支护的地质结构，可伸缩带式输送机的长度和采场增加长短的主要因素。

短壁综合机械化采煤工艺的一般基于两个不同条件，首先是回采巷道实现机械化快速掘进和实现了综采工作面上、下端头的快速作业。这种采煤工艺使用于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型矿井，以及大型矿井回采块段小、不适宜布置长壁综采工作面开采的煤层。

短长壁综采是在已掘巷道巷柱式开发区内布置长壁工作面，并用综采成套设备回采煤柱的新式采煤法。在我国西安某矿购置了中国综采成套设备，在63L短长壁综采工作面进行了试验。通过实验，65D采出煤炭102415吨，平均日产1300吨，最高日产达2000吨，工效和采出率均有大幅提高。实践证明，短长壁综采在我国有广阔的推广前景，对中国中小型煤矿由巷柱式开采改为长壁综采也具有借鉴价值。

三、电气自动化在矿井机械设备中的使用经验

（一）采煤机的发展

现代采煤机一般从中厚煤层起步，发展到薄煤层；大功率、大采高强力滚筒采煤机。从有链牵引、无链液压牵引方式，逐渐发展到了电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引。在薄煤层液压支架的高度，厚煤层，由主导的屏蔽型，逐渐发展到一四腿型低位放顶煤，高位放顶煤两个支柱，两柱掩护式低位放顶煤液压支架和其他支持的类型。液压支架电液控制系统在国外已经广泛应用，澳大利亚、德国等发达国家的煤炭生产，液压支架电液控制系统是实现高产高效综采工作面设备的关键技术，是发展和充分发挥机电一体化技术在煤矿中的作用的必然方向。国内煤矿的技术一般是在经济条件和效益出发，电液控制液压支架主要用于500万吨以上，一次采全高面年产量，高效的挖掘工作超过700万吨的放顶煤工作面和薄煤层工作面，将在2年内结合各矿特点尝试第一套液压支架的电液控制系统。

（二）电气自动化的应用使采煤的过程更加

综采工作面设备远程监控和专家诊断系统的可靠性是国产采煤机的主要研究内容。远程监控系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程指挥，这样就可以使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速率，检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的情况，自动调节支架推移输送机的拉移等。通过一系列的研究，选型工作，与科研单位进行广泛合作，重点解决采煤机的工矿在线检测、故障诊断及预报、显示与传输系统、采煤机自动运行控制系统等问题。使综合机械化水平上一个新的台阶。

结语:

建设高产高效矿井是煤炭企业生存发展必走之路，是增强煤炭企业整体竞争力和可持续发展的基本途径。综合机械化在煤矿开采能够给大多数企业带来巨大的经济效益，同时实现了高产高效的现代化煤矿。

参考文献：

[1]寇永英.机电一体化在煤炭生产中的应用[J].山西焦煤科技,2010年7月

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1.2 、工单

工单是反映设备维护、维修作业指导与管理的重要依据。方案是与传统的检修作业票证内容相融合。工单中除包含原检修作业票内容外，还加入了检修作业安全风险因素识别、工艺交出安全措施包、检修作业标准包（含检修方案、工时、检修零部件消耗、工器具、检修注意事项等）。工单的来源多样，可来自于点检、预防性维护周期提醒、自制、检修计划等。实施工单管理，使设备维护、保养到位，检修作业指导性加强。因为其全面性，将维护保养、检修作业的各因素、环节高度地融合在一起，减少了设备检修过程的不全面、不完整因素，提高了准确性和检修效率。工单实施完工后，其检修的技术数据、费用直接进入系统进行统计和分析。

1.3 、设备点检

设备点检是设备信息系统的重要功能模块之一，点检是把设备的状况点，按照不同的规律和周期进行检查/检测。通过点检结果，采取维护和维修的方式，使用设备处于受控状态。

系统点检结果是由两部分组成：一是来自于大机组的DCS在线检测数据进入生产调度PI系统（实时数据库），设备信息管理系统有选择性地调入有关设备状态数据；同时通过PI系统直接调用了机组的运行时间记录，形成的记录存在服务器当中，可随时查阅。二是将设备的巡检点在设备管理信息系统里组态，通过系统传输到点检仪里，然后现场点检，点检后的数据再回传到系统里。系统会自动地根据定义的报警限或手抄/目视故障点报警并推送故障消息，故障信息作为工单实施的重要来源之一。

1.4 、外部业务/接口的对接

设备信息管理系统兼容性强，可与该公司其他相关业务进行对接，其中可与采购、库存业务对接。因为该公司财务部为固定资产的专业管理部门，固定资产的台账和卡片较为详实，为及时掌握该公司固定资产的台账及变化信息，设备信息管理系统做到了与该公司财务部门的固定资产有效对接，从而及时掌握了固定资产的实时信息，如固定资产原值、净值、使用和报废年限等有价值的信息，从而为设备管理决策提供有价值的信息。与财务固定资产业务对接。 1.5 、维修材料计划的编制

系统的设备卡片中带有附属设备和零部件清单，零部件清单建有库房NC编码，通过编码与该公司库房NC业务进行了对接，在编制设备维修材料采购计划时，可直接调用材料编码，从而将材料的规格、数量、库存、库别、采购价格等库存信息带入检修计划编制模块中，同时该系统还设置了检修计划的审流程和权限，从而提高了检修计划的编制效率。

1.6 、企业微信服务平台

开发设备信息管理系统的APP，将APP安装在微信服务平台上，利用手机可在手机移动端查询设备台帐、卡片、库存、工单、机组运行参数趋势等，同时增加部分业务的审批流程，在移动终端随时处理业务，体现出各项模块功能方便和快捷。

1.7、 报表模块

以上各项业务可在系统内生成报告，如EXCEL、PDF等，以便相关业务打印成纸质报表，方便走入其他流程。

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0 概述

地铁机电系统设备功能要求特殊，安全性要求高，相关系统众多、专业性强，被控设备种类多，自动化程度高，设备管理任务繁重。在2010年5月28日开始又有41座车站投入运营。目前南京地铁运营维护人员尚有较大缺口，工作量大，任务繁重。安全管理任务的繁重与人员的缺乏是一个很难解决的矛盾。针对地铁建设中忽视标识作用，造成标识不全、标识不清的情况，对机电系统设备针对性地进行了分析，建立了一个南京地铁统一的机电系统设备标识标准，确保设备房各类设备的标识清楚、整洁醒目和标准统一。

1 南京地铁机电系统设备特点

1.1 功能要求特殊

地铁属于公共交通行业，是城市交通的一面“ 窗口”。面向于乘客的优质服务,反映了地铁的先进程度。这种服务除了人的因素以外，设备的安全、可靠、高效、节能所带来的舒适感、安全性也非常重要。不同于智能楼宇侧重于办公自动化、通信自动化、长时间工作下环境智能调节的要求，地铁建筑监控系统则更侧重有利于安全行车管理、变化客流下的环境调节、灾害情况下的疏散导引、相关设备在各种情况下的有效运行。

1.2 被控设备种类多，自动化程度高

地铁被控设备种类繁多南京地铁机电系统设备，包括各类风机、风阀、水泵、冷水机组、各类传感器、蝶阀、自动扶梯、供配电设备、照明设备、防淹门、屏蔽门、各种导向标志、电梯、自动扶梯等。地铁的安全运营管理对电气设备控制自动化和智能化程度要求越来越高。

1.3 相关系统众多、专业性强

地铁工程主要配备车辆、供配电、通风空调、给排水及消防、通信、信号、自动扶梯和电梯、自动售检票、防灾报警、设备监控、综合信息管理、导向、人防、安全或屏蔽门等系统。各个系统关联度高、专业性强，相关机电设备维保技术含量高。

2.机电系统设备标识设计

2.1 机电设备标识的现状分析

⑴ 标识信息量不足

近年来地铁投入运营的线路越来越多，设备维护问题的显现和科技水平的不断发展对设备标识工作提出了新的要求，而我国设备标识标准缺乏先进方法和理论模型的指导，一定程度上影响了标识工作的科学性和统一性。长期以来，我国没有系统、规范、协调的整体性的设备标识标准体系研究，造成设备标识信息缺乏，数据偏少，数据针对性性不强，满足不了设备维护的需要。现有设备标识没有加载反映配置、功能、应用、维护等信息，无法方便维护、兼顾资产管理。

⑵ 设备与线缆标识不规范、不统一

国内没有统一的设备与缆线的标识标签，造成目前使用的标签异彩纷呈：使用扣取纸的，使用计算机打印纸的，使用白胶布的，使用普通不干胶的等等。这些标签大小不一，颜色单调，既不耐磨，也不防潮，字迹容易模糊，特别是背面胶的黏性差、对温度变化敏感、非常容易脱落，甚至有时会在设备和缆线上造成污迹。同时设备及线缆的标识的字体、字号和颜色往往没有统一的标准。而在复杂的环境中，嘈杂的视觉背景、短暂的识认时间、有限的识认距离，增加了人们对设备标识识别的困难。

⑶ 标签信息易丢失

由于使用的标签材质各异，其使用寿命无法满足要求，也不能保证标签长时间不变型，不褪色，耐溶剂，耐高温，耐磨损等性能也不能满足要求。同时，标签上的记录文字容易变形、褪色、磨花，标签上信息难以长期保存，易丢失，就可能给设备与线缆维护和管理工作带来莫大的困难南京地铁机电系统设备，造成难以想象的损失。

2.2 机电设备标识内容设计

⑴ 设备标识

设备标识内容分为四个部分。第一部分为设备管理信息：包括设备名称、设备编号、管理责任人，同时设置了巡更装置或预留电子PDA信息系统标签密贴；第二部分为设备信息：包括设备生产厂家，设备代号、设备型号；第三部分为设备参数：包括设备功率、电压电流、设备性能参数、设备重要保护参数；每四部分为设备维护管理资料：包括设备基本信息、故障管理资料、单点课程（或提案改善建议）及其它技术文件。

⑵ 线缆标识

现行规范要求：电缆敷设时应排列整齐，不宜交叉，加以固定，并及时装设标识牌。 标识牌的装设应符合下列要求：

① 在电缆终端头、电缆接头、拐弯处、夹层内、隧道及竖井的两端、人井内等地方，电缆上应装设标识牌。

② 标识牌上应注明线路编号。当无编号时，应写明电缆型号、规格及起讫地点。标识牌的字迹应清晰不易脱落。

③ 标识牌规格宜统一。标识牌应能防腐，挂装应牢固。

南京地铁机电工程设计图纸已对设备房、设备间、电力电缆、电线、控制电缆、电源线与接地线等采用了统一明确的编号标准和编号方法，设备标识系统将相应信息通过标识这个载体反映出来，建立了图纸与实际的电缆之间紧密的联系。这样的标识管理对电信设备、缆线的物理管理和逻辑管理共同提升有莫大的益处，使得设备房、设备、缆线的管理井然有序。

⑶ 配电柜、配电箱回路标识

地铁内绝大多数用电设备与配电柜、配电箱相距较远，在同一个区域内也会存在着工作照明、节电照明、应急照明、广告照明和安全照明等多种灯具，因此在配电柜、配电箱内标识每个回路的用途、供电区域对维护人员来说有很好的针对性，当需要检修某回路线路时，可只分断该回路的控制开关，而其它回路可保持正常的工作。

3 结论

南京地铁机电系统设备的标识凸显了设备“生机”和“活力”，深入贯彻设备房标识系统“以人为本”的设备关爱与具体要求；规范了设备与人之间的沟通与技术转移，也有利于新员工技能的培养和对设备运营管理的规范化要求；提高了突发事件下人员对设施故障的响应速度和应急抢险处置能力。

参考文献：

[1]徐六生.电力生产管理标志[M].北京：中国电力出版社，2007