CN106127369A - 一种全天候橱窗实验室仪器管理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于实验室管理与监测技术领域，尤其涉及一种全天候橱窗实验室仪器管理系统及其方法，该系统包括一个仪器管理服务单元、多个信息展示单元、多个橱窗控制单元、多个仪器控制单元和多个用户查询单元，并公开了实验室仪器的管理方法，首先，借取方访问实验室的仪器管理服务单元进行账户注册登记、查询和预约操作，其次，借取方在规定的预约时间内到橱窗处进行身份验证并确认借取仪器；当仪器使用完之后，借取方在橱窗处通过身份验证开启橱窗，确认归还；最后，归还成功后，从借取方的账户中被扣除费用实现借取服务，本发明管理方便，有效解决了开放实验室全天候值守难题，能够充分发挥实验室的资源优势,提高实验室仪器的使用效率和经济效益。

Description

一种全天候橱窗实验室仪器管理系统及其方法

技术领域

本发明属于实验室管理与监测技术领域，尤其涉及一种全天候橱窗实验室仪器管理系统及其方法。

背景技术

橱窗就是一个摆放仪器的“房子”(柜体)+门(自动窗)，橱窗就好比一座“房子”，自动窗就相当于这座“房子”的门，打开门(自动窗)，可以进到“房子”(柜体)里借取仪器，通过刷卡验证通过之后，该门(自动窗)自动开启，全天候橱窗实验室控制系统是随着高校教学设施投入的不断增加以及为方便管理教学设施管理而研发的系统，由于高校购置了大量的实验室仪器和实验设备，传统实验室的管理制度和实验室管理手段所存在的一定的局限性，如：实验室开放时间受时间空间的限制，而实验室设备的使用和外借缺乏智能的监控手段，无法满足学生日益增长的进行全天候开放性使用仪器设备的需求。同时，在仪器设备的全天候开放过程中，不可避免的要面临实验室的值守、仪器设备的预约、使用登记、仪器信息查询、借用、授权、鉴权等繁琐诸多问题，这些问题成为了实验仪器全天候向学生开放过程中的瓶颈问题。

制约各高校实验教学学生参与度的瓶颈不仅是实验仪器和专项设备的缺乏，而更常见于仪器使用管理模式和管理手段的不足，使得仪器设备的有效使用时间短，利用率低下甚至长期闲置，而造成了利用率低下与学生渴望更多的参与实验的矛盾日益突出。因此积极推进实验室仪器设备资源全天候使用，从时间和空间维度，提升仪器资源的使用效率，成为解决这种不平衡，提高仪器设备效益的最有效途径。因此针对开放实验室的全天候值守难、仪器信息查询、借用、授权、鉴权繁琐等问题，开发一种“全天候橱窗实验室控制系统”以提高当前高校实验室管理的效率的一项迫切任务。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供一种全天候橱窗实验室仪器管理系统及其方法，本发明的管理效率高，性能高可靠，结合现代物联网技术的管理理念，使实验室仪器管理效率大幅度提高、防止仪器设备非法移出实验室和便于仪器设备借用、实验室仪器归还和管理，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：包括一个仪器管理服务单元、多个信息展示单元、多个橱窗控制单元、多个仪器控制单元和多个用户查询单元；

所述一个仪器管理服务单元分别与多个用户查询单元、多个信息展示单元和多个橱窗控制单元连接，仪器管理服务单元用于存储仪器查询、仪器预约、仪器使用计费、仪器使用授权、实时监控仪器被使用情况以及将仪器信息推送至用户查询单元、信息展示单元；

所述的多个所述信息展示单元，用于仪器管理服务单元中存储的仪器门户信息、设备使用信息和实验信息发布，供用户及时了解到实验室的最新状况和仪器的使用情况；

所述的多个所述橱窗控制单元，用于橱窗控制及状态监测，并将所监视的信息发送至仪器管理服单元，其中，每个橱窗控制单元还与多个仪器控制单元进行连接；

所述的多个仪器控制单元，用于记录仪器的状态信息并将所记录的信息发送至橱窗控制单元，；

多个用户查询单元，用于通过仪器管理服单元实时查询仪器的使用信息并进行在线预约、在线归还。

优选地，所述仪器管理服务单元包括数据通信接口模块、预约登记模块和数据存储模块，所述数据通信接口模块接收用户查询单元的查询信息和橱窗控制单元的监视信息，并将接收的信息发送至信息展示单元进行展示，所述预约登记模块用于用户的注册登记、预约登记、借出与归还管理，所述数据存储模块用于存储仪器设备的管理信息、用户的注册登记信息、仪器的预约、借出与归还信息。

优选地，所述仪器被使用情况以及将仪器信息至少包括橱窗地点、仪器编号、仪器名称、管理人、管理人电话、借用人、借用人电话、借出与归还时间或已被预约的时间。

优选地，所述橱窗控制单元包括第一中央处理器、自动窗、第一报警模块、第一图像采集模块、第一通信模块、第一射频识别模块、网络传输模块和第一显示模块，所述第一中央处理器分别与自动窗、第一报警模块、第一图像采集模块、第一通信模块、第一射频识别模块、网络传输模块和第一显示模块连接，所述网络传输模块与仪器管理服务单元连接，所述仪器控制单元包括第二中央处理器、第二通信模块、第二报警模块、压力传感器模块、第二射频识别模块和第二显示模块，所述第二中央处理器分别与第二通信模块、第二报警模块、压力传感器模块、第二射频识别模块和第二显示模块连接，所述第二通信模块与第一通信模块进行通信。

优选地，所述第一通信模块与第二通信模块通过无线通信方式，所述无线通信方式采用GPRS无线通信传输、或采用GSM无线通信传输、或采用WIFI无线通信传输、或采用ZigBee无线通信传输、或采用3G/4G无线通信传输。

优选地，所述第一通信模块、第二通信模块采用有线通信方式，所述有线通信方式采用CAN总线进行通信连接。

优选地，所述第一中央处理器、第二中央处理器采用采用嵌入式处理器，所述第一显示模块和第二显示模块采用2.4英寸LCD液晶显示屏。

一种全天候橱窗实验室仪器管理系统的管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，借取方通过用户查询单元访问实验室的仪器管理服务单元进行账户注册登记，注册成功后对实验室仪器设备进行查询、预约操作；

步骤2：预约之后等待仪器管理服务单元的理员进行授权确认，等待借取方进行借取仪器；橱窗控制单元、多个仪器控制单元

步骤3：借取方在规定的预约时间内到橱窗处进行身份验证，通过橱窗控制单元对借取方进行身份验证开启橱窗，然后仪器控制单元对借取方进行身份再次验证，确认借取仪器；

步骤4：当仪器使用完之后，借取方在的规定时间内归还仪器时，借取方在橱窗处通过身份验证开启橱窗，然后再通过仪器控制单元进行身份再次验证，确认归还；

步骤5：归还成功后，仪器管理服务单元计算借取仪器的时间和产生的费用，并从借取方的账户中被扣除费用，实现借取服务。

优选地，借取方在所述仪器管理服务单元中进行仪器的预约时包括预约日期、借取开始时间、借取结束时间和借取产生的费用。

优选地，所述身份验证包括刷卡验证或者射频识别验证、或者密码输入验证、或者指纹输入验证，或者包括刷卡验证或者射频识别验证、或者密码输入验证、或者指纹输入验证三者的任意组合。

综上所述，本发明由于采用了以上技术方案，本发明具有以下显著效果：

(1)、本发明设计简单，集成化、模块化和智能化程度高，通过采用射频IC卡识别技术，易于是实现用户开启橱窗门禁鉴权，获取使用者使用仪器的相关信息。

(2)、本发明管理方便，有效解决了开放实验室的全天候值守难的问题，仪器信息查询、借用、租用、授权、鉴权简单，以提高当前高校实验室管理的效率，有助于真正实现实验室开放，能够充分发挥实验室的资源优势,提高实验室仪器的使用效率和经济效益。

(3)、本发明管理效率高，根据高校实验室仪器管理特点，采用先进的射频技术，结合现代物联网技术的管理理念，使实验室仪器管理效率大幅度提高、防止仪器设备非法移出实验室和便于仪器设备借用的实验室仪器管理系统。

(4)、本发明的工作可靠性高，能使原本复杂、烦琐的管理工作变得轻松、简单，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

(5)、本发明的人机交互便捷，可通过自动识别技术实现橱窗实验室的门禁系统和提供消息推送服务，方便用户借取仪器，以及主动引导用户了解到实验室的最新状况和仪器的使用情况，方便快捷，便于大氛围推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种全天候橱窗实验室仪器管理系统的原理图。

图2是本发明橱窗控制单元和仪器控制单元的连接关系原理图。

图3是本发明一种全天候橱窗实验室仪器的管理方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图1和图2，一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：包括一个仪器管理服务单元、多个信息展示单元、多个橱窗控制单元、多个仪器控制单元和多个用户查询单元；所述一个仪器管理服务单元分别与多个用户查询单元、多个信息展示单元和多个橱窗控制单元连接，仪器管理服务单元用于存储仪器查询、仪器预约、仪器使用计费、仪器使用授权、实时监控仪器被使用情况以及将仪器信息推送至用户查询单元、信息展示单元，所述仪器被使用情况以及将仪器信息至少包括橱窗地点、仪器编号、仪器名称、管理人、管理人电话、借用人、借用人电话、借出与归还时间或已被预约的时间；多个所述信息展示单元，用于仪器管理服务单元中存储的仪器门户信息、设备使用信息和实验信息发布，供用户及时了解到实验室的最新状况和仪器的使用情况；多个所述橱窗控制单元，用于橱窗控制及状态监测，由于橱窗内放置有的若干仪器，并将所监视的若干仪器信息发送至仪器管理服单元，其中，每个橱窗控制单元还与多个仪器控制单元进行连接，多个仪器控制单元，用于记录仪器的状态信息并将所记录的信息发送至橱窗控制单元，多个用户查询单元，用于通过仪器管理服单元实时查询仪器的使用信息并进行在线预约、在线归还。

所述仪器管理服务单元包括数据通信接口模块、预约登记模块和数据存储模块，所述数据通信接口模块接收用户查询单元的查询信息和橱窗控制单元的监视信息，并将接收的信息发送至信息展示单元进行展示，所述预约登记模块用于用户的注册登记、预约登记、借出与归还管理，所述数据存储模块用于存储仪器设备的管理信息、用户的注册登记信息、仪器的预约、借出与归还信息。

在本发明中，如图2所示，所述橱窗控制单元包括第一中央处理器、自动窗、第一报警模块、第一图像采集模块、第一通信模块、第一射频识别模块、网络传输模块和第一显示模块，所述第一中央处理器分别与自动窗、第一报警模块、第一图像采集模块、第一通信模块、第一射频识别模块、网络传输模块和第一显示模块连接，所述网络传输模块与仪器管理服务单元连接，所述仪器控制单元包括第二中央处理器、第二通信模块、第二报警模块、压力传感器模块、第二射频识别模块和第二显示模块，所述第二中央处理器分别与第二通信模块、第二报警模块、压力传感器模块、第二射频识别模块和第二显示模块连接，所述第二通信模块与第一通信模块进行通信。

在本发明中，所述第一通信模块与第二通信模块通过无线通信方式，所述无线通信方式采用GPRS无线通信传输、或采用GSM无线通信传输、或采用WIFI无线通信传输、或采用ZigBee无线通信传输、或采用3G/4G无线通信传输。或者采用，所述第一通信模块、第二通信模块采用有线通信方式，所述有线通信方式采用CAN总线进行通信连接。

在本发明中，各橱窗控制单元均通过以太网口与仪器管理服务单元的数据通信接口模块相连，实现用户足不出户进行仪器的在线查询、预约、授权等服务。仪器查询和借取方均可通过办理和购买实验室的注册授权卡，持卡人通过用户查询单元(包括手机移动终端的APP客户端、PC机电脑或IPAD移动终端)登录实现仪器管理服务单元实现在线预约之后，通过橱窗控制单元将放置仪器的自动橱窗打开，同时授权卡所有者开自动窗的信息(包括卡号，接取的具体仪器，借取人实时的视频图像等信息)将实时传输到仪器管理服务单元上，登录仪器管理服务单元时，则可查看仪器管理服务单元的信息。使用者选取好所需仪器进行刷卡后方可借走仪器，违规操作将会发送警告信号。使用者借走仪器的信息也将实时传输到仪器管理服务单元进行显示。通过以上操作方式，搭建无人工管理的二十四小时开放实验室。所述网络传输模块与仪器管理服务单元的数据通信接口模块通过有线网络传输方式，所述有线网络传输方式采用路由器、或采用交换机进行传输。

如图3所示，一种全天候橱窗实验室仪器管理系统的管理方法，包括以下步骤：

步骤1，借取方通过用户查询单元访问实验室的仪器管理服务单元进行账户注册登记，注册成功后对实验室仪器设备进行查询、预约操作；

步骤2：预约之后等待仪器管理服务单元的理员进行授权确认，等待借取方进行借取仪器；橱窗控制单元、多个仪器控制单元；

步骤3：借取方在规定的预约时间内到橱窗处进行身份验证，通过橱窗控制单元对借取方进行身份验证开启橱窗，然后仪器控制单元对借取方进行身份再次验证，确认借取仪器；

步骤4：当仪器使用完之后，借取方在的规定时间内归还仪器时，借取方在橱窗处通过身份验证开启橱窗，然后再通过仪器控制单元进行身份再次验证，确认归还；

步骤5：归还成功后，仪器管理服务单元计算借取仪器的时间和产生的费用，并从借取方的账户中被扣除费用，实现借取服务。

在本发明实施例中，所述借取方在仪器管理服务单元中进行仪器的预约时包括预约日期、借取开始时间、借取结束时间和借取产生的费用，述身份验证包括刷卡验证或者射频识别验证、或者密码输入验证、或者指纹输入验证，或者包括刷卡验证或者射频识别验证、或者密码输入验证、或者指纹输入验证三者的任意组合。在本发明中，每一台仪器的底座下方均设置有仪器控制单元，该装置通过压力传感器模块感知被管理的仪器，每一台仪器的仪器控制单元均通过CAN总线的方式与仪器控制单元所在的橱窗控制单元进行实时通信。其中，网络传输模块负责将橱窗实验室内信息发送至仪器管理服务单元，并记录在仪器管理服单元中，这些信息包括橱窗实验室的刷卡门禁信息、仪器被借取归还信息、持卡人的身份信息，以及非法借取报警信息等；第一射频识别模块块主要采用RFID技术，负责对预约者的RFID卡的身份进行识别和授权，通过控制自动窗，实现橱窗实验室的门禁功能，只有被预约的合法持卡用户方能开启此门禁；第一显示模块主要是显示当前橱窗实验室的状态信息，包括记录有仪器相关详细信息的二维码，仪器数量，名称，型号，是否在线，被接取的数目，仪器所在的方位位置等信息；第一报警模块主要是对已授权或非授权用户作出相应的提示警告信息或声音。第一图像采集模块主要实现橱窗实验室的实时监控，获取橱窗实验室的周边视频和图像信息，实现在线查看橱窗实验室的运行状态，方便实验室后续的管理和责任追溯。本发明的系统及其方法将实验室设备橱窗进行展示、信息推送(手机终端推送设备信息和使用手册，扫描设备的二维码信息)、预约与使用信息展示查询统计、自动窗控制、借用授权、违规报警等多项实用功能，可以实现全天候向学生开放实验设备的信息查询、课程学习、设备预约、无人值守的借用鉴权、记录及违规操作的告警和历史记录的查询。二十四小时开放型“橱窗实验室”，无人化管理模式，借还仪器学生自主操作，方便快捷，仪器信息实时推送，实验室动态实时发布，而且使用记录可一键导出，该系统有很好的可扩展性，可维护性等。

在本发明中，每一台仪器的底座下方均放置有仪器控制单元，该仪器控制单过压力传感器模块感知被管理的仪器，每一台仪仪器控制单均通过CAN总线的方式与仪器控制单所在的橱窗控制单元进行实时通信。其中，第一通信模块通过CAN总线负责将被借取的仪器相关信息发送至橱窗控制单元中的第一中央处理器，第二射频识别模块主要采用RFID技术，负责对预约者的RFID卡的身份进行识别和授权，实现橱窗实验室内仪器的借取和归还功能。首先，仪器预约者或者归还者需要在橱窗控制单元上的第一射频识别模块处刷卡，开启橱窗实验室，然后，在取走或者归还仪器之后，需要再一次在仪器上所设置的仪器控制单的射频识别处刷卡，确认仪器已被借走或归还；第一显示模块设备主要是显示仪器管理装置所检测的仪器的相关状态信息，包括记录有仪器相关详细信息的二维码，仪器名称，型号，是否在线，被接取时间和待归还时间等信息；第二报警模块主要是对已授权或非授权用户提出相应的提示警告信息或声音。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：包括一个仪器管理服务单元、多个信息展示单元、多个橱窗控制单元、多个仪器控制单元和多个用户查询单元；

所述一个仪器管理服务单元分别与多个用户查询单元、多个信息展示单元和多个橱窗控制单元连接，该仪器管理服务单元用于存储仪器查询、仪器预约、仪器使用计费、仪器使用授权、实时监控仪器被使用情况以及将仪器信息推送至用户查询单元、信息展示单元；

所述的多个所述信息展示单元，用于展示仪器管理服务单元中存储的仪器门户信息、设备使用信息和实验信息，使用户及时了解到实验室的最新状况和仪器的使用情况；

所述的多个所述橱窗控制单元，用于橱窗控制及状态监测，并将所监视的信息发送至仪器管理服单元，其中，每个橱窗控制单元还与多个仪器控制单元进行连接；

所述的多个仪器控制单元，用于记录仪器的状态信息并将所记录的信息发送至橱窗控制单元；

所述的多个用户查询单元，用于通过仪器管理服单元实时查询仪器的使用信息并进行在线预约、在线归还。

2.根据权利要求1所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：所述仪器管理服务单元包括数据通信接口模块、预约登记模块和数据存储模块，所述数据通信接口模块接收用户查询单元的查询信息和橱窗控制单元的监视信息，并将接收的信息发送至信息展示单元进行展示，所述预约登记模块用于用户的注册登记、预约登记、借出与归还管理，所述数据存储模块用于存储仪器设备的管理信息、用户的注册登记信息、仪器的预约、借出与归还信息。

3.根据权利要求1所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统：所述仪器被使用情况以及将仪器信息至少包括橱窗地点、仪器编号、仪器名称、管理人、管理人电话、借用人、借用人电话、借出与归还时间或已被预约的时间。

4.根据权利要求1所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：所述橱窗控制单元包括第一中央处理器、自动窗、第一报警模块、第一图像采集模块、第一通信模块、第一射频识别模块、网络传输模块和第一显示模块，所述第一中央处理器分别与自动窗、第一报警模块、第一图像采集模块、第一通信模块、第一射频识别模块、网络传输模块和第一显示模块连接，所述网络传输模块与仪器管理服务单元连接，所述仪器控制单元包括第二中央处理器、第二通信模块、第二报警模块、压力传感器模块、第二射频识别模块和第二显示模块，所述第二中央处理器分别与第二通信模块、第二报警模块、压力传感器模块、第二射频识别模块和第二显示模块连接，所述第二通信模块与第一通信模块进行通信。

5.根据权利要求4所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：所述第一通信模块与第二通信模块通过无线通信方式，所述无线通信方式采用GPRS无线通信传输、或采用GSM无线通信传输、或采用WIFI无线通信传输、或采用ZigBee无线通信传输、或采用3G/4G无线通信传输。

6.根据权利要求4或5所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：所述第一通信模块、第二通信模块采用有线通信方式，所述有线通信方式采用CAN总线进行通信连接。

7.根据权利要求1所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统，其特征在于：所述第一中央处理器、第二中央处理器采用采用嵌入式处理器，所述第一显示模块和第二显示模块采用2.4英寸LCD液晶显示屏。

8.一种全天候橱窗实验室仪器管理系统的管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，借取方通过用户查询单元访问实验室的仪器管理服务单元进行账户注册登记，注册成功后对实验室仪器设备进行查询、预约操作；

步骤2：预约之后等待仪器管理服务单元的理员进行授权确认，等待借取方进行借取仪器；

步骤3：借取方在规定的预约时间内到橱窗处进行身份验证，通过橱窗控制单元对借取方进行身份验证开启橱窗，然后仪器控制单元对借取方进行身份再次验证，确认借取仪器；

步骤4：当仪器使用完之后，借取方在的规定时间内归还仪器时，借取方在橱窗处通过身份验证开启橱窗，然后再通过仪器控制单元进行身份再次验证，确认归还；

步骤5：归还成功后，仪器管理服务单元计算借取仪器的时间和产生的费用，并从借取方的账户中被扣除费用，实现借取服务。

9.根据权利要求8所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统的管理方法，其特征在于：借取方在所述仪器管理服务单元中进行仪器的预约时包括预约日期、借取开始时间、借取结束时间和借取产生的费用。

10.根据权利要求8所述的一种全天候橱窗实验室仪器管理系统的管理方法，其特征在于：所述身份验证包括刷卡验证或者射频识别验证、或者密码输入验证、或者指纹输入验证，或者包括刷卡验证或者射频识别验证、或者密码输入验证、或者指纹输入验证三者的任意组合。