一、需求背景
设备尤其是贵重设备是现代高校的物质技术基础，全国各大院校对贵重仪器的投入越来越大，平均一所大学的贵重仪器在1万台左右，如何系统地管理贵重设备？如何防止贵重仪器被盗？
二、使用流程介绍
高等院校的实验室或实验楼人员流动并不大，所以对实验仪器的管理需要智能化、人性化、自动化，操作强调简单。
图1 实验室布局图
如图1所示，以实验室1为例子，实验室1放了18套贵重仪器，每个实验室里有一个教师刷卡机，学院楼大门附近有保安室，保安室里安装有声光报警器。
1. 设备告警
当设备被偷走或在未授权的情况下被带走，当离开实验室1时，系统会上传报警信息，另外学院楼的保安室里的报警器会马上进行声光提醒。
2. 仪器盘点
系统可以定时对校区内所有的贵重仪器进行盘点，详细到具体的某个实验室里的设备，也可以对设备的各类和数量进行清点。
3. 借修仪器
当教师需要暂时借用实验室仪器时，或仪器需要外送保修等情况，借修人员可以先通过网向系统提出申请单，管理人员审核通过后，可通过系统开通借修人员的权限，借修人员通过现场刷卡即可带走仪器。
三、系统介绍
图2 系统拓扑图
如图2所示，高校贵重仪器管理系统将学校的所有仪器密切地联系起来，统一地在一个平台上进行管理和监督，为高等院校营造了一个安全智能的环境，更方便管理员的管控。
1. 定位标签
图3 标签三视图
每间实验室会安装一台从机，从机的信号辐射范围类似一个球形，如图4所示，当设备离开所属实验室的球形辐射范围时，在没有借修申请的情况下，系统即认为设备被偷走并马上告警。
图4 告警范围说明
定位标签特性如表格1所示。
表格1 定位标签特性
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序号 |
项目 |
内容 |
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1 |
尺寸 |
定位标签的设计特点为小巧轻薄，尺寸为70mm×44mm×9mm，耐潮耐摔。 |
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2 |
供电 |
系统采用低功耗设计，内置电池供电（不可拆），可用约2年时间。 |
2. 从机
图5 实验室从机三视图
一个实验室标准配一个从机。从机通过所在的2.4G无线网络确定贵重仪器标签的具体位置后，通过内部组网给到实验楼主机，主机通过电脑或是直接走网线上与学校设备管理数据库对接。
实验室从机的三视图如图5所示，特性如表格2所示。
表格2 主机特性
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序号 |
项目 |
内容 |
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1 |
尺寸 |
51.3 mm×75.4mm×16.0mm，固定在实验室天花板上。 |
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2 |
供电 |
直接220V接电源。 |
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3 |
距离 |
视距可传输500米，可穿两堵墙。 |
3. 刷卡机
图6 刷卡机三视图
刷卡机是针对申请人员的借修管理而设置的，借修人员（如老师）可先通过网络向系统提出申请单，审批成功后，借修人员只需在规定的时间内，即可凭校园卡刷卡取仪器。系统会记录借修人员的操作及时间，做好跟踪记录。刷卡机的外观如图6所示，具体参数如表格3所示。
表格3 刷卡机功能说明
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序号 |
项目 |
内容 |
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1 |
尺寸 |
读头的设计特点为简洁方便，尺寸为12cm×12cm×2.4cm。 |
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2 |
工作 |
刷卡机采用USB 5V供电，自带无线组网功能，自动与实验室从机通讯。 |
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3 |
LED灯 |
刷卡机正面有2个LED指示灯，当校园卡接近时，LED显示绿色，表示读取成功。 |
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4 |
蜂鸣器 |
当校园卡放在刷卡机上时，刷卡机会“嘀”一声鸣叫。 |
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5 |
卡类型 |
刷卡机支持的卡类型为IC卡，14443A协议。 |
4. 主机
图7 主机三视图
每一栋实验楼标准安装一个主机，如图7所示，从机与信号放大器将实验楼的所有仪器信息联系到一起，最后通过无线通讯全部给到实验楼主机，主机再将信息整理后给到学楼数据库做处理。一般主机安装在实验楼的保安室内。主机的特性如表格4所示。
表格4 道口读头特性
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序号 |
项目 |
内容 |
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1 |
尺寸 |
读头天线采用单向天线，尺寸为11.8cm×7.4cm×3.2cm。 |
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2 |
高低温 |
标签的工作温度-40°C~80°C，考虑道口的户外环境比较恶劣。 |
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3 |
接口 |
直接接入到以太网TCP/IP。 |
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4 |
距离 |
视距可传输500米，可穿两堵墙。 |
5. 信号放大器
图8 信号放大器
如图8中所示，放大器的目的是为了增加信号覆盖范围，由于实验室过大或内部布局较复杂，加上实验楼上下楼层之间的距离，如果贵重仪器离接收从机太远，信号就没有办法发送成功，此时可以将信号发给放大器作为中转，放大器再将信号发给实验室从机做处理。放大器的特性如表格5所示。
表格5 放大器特性
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序号 |
项目 |
内容 |
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1 |
设计 |
直接220V接电源，无需安装，即插即用。可穿3堵水泥墙，视距可传输500米。 |
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2 |
工作 |
放大器的角色是中转站的概念，放大器可以服务所有的玩具室内的所有。 |
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3 |
组网 |
不同的中继和主机可以组成一个网络，这个网络会互相帮助，确保信息传达正确。 |
四、系统软件
1. 监控主页
图9 监控主页
如图9所示，监控主页可以一眼看出每个学院的仪器台数及借修数量，如果检测到结果异常时，系统会以橙色表示，让管理者一目了然。
图10 学院仪器汇总
如图10所示，点击具体的学院（如光电学院）后，该学院的所有仪器都罗列出来，如上图所示。
2. 借修申请
图11 借修申请界面
如图11所示，借修页面会显示所有申请人的申请项目，管理员可以直接在界面上进行处理。
3. 仪器登记
图12 仪器登记界面
仪器购买后需要进行入库环节，如图12所示，登记相关信息后，发唯一的定位标签即可完成。
五、优势亮点
图13 高校贵重仪器设备智能管理系统
1. 无布线省力
系统采用2.4G无线组网通讯，充分保证了安装的便携性和后续维护的方便，定位标签小巧轻便，不受仪器设备位置的影响，直接粘贴即可使用，使用时间达到2年以上。
2. 借修方便
系统保障仪器的安全的同时，也将借修流程管理起来，使操作更加规范，管理更加简单。每间实验室有一个无线读头，教师只需刷卡即可达到目的。
3. 去死角识别
由于2.4G无线信号是以球面波的方式发送出去，这样对安装在仪器设备上的定位标签的安装方向没有特殊要求，不管设备从哪个出口离开实验室，都能被系统识别。
4. 辐射影响小
无源标签工作时需要主机提供能量，所以对主机的无线信号发射功率相对要求较高，当无线信号功率达到一定值时会对人体有危害。相对无源标签，有源标签可自身提供能量，这样主机和标签的发射功率可以做得很小，是手机辐射的十分之一左右。
5. 工作时间长
定位标签用到的是低数据量、低功耗的无线技术，休眠功耗为uA级别，这样定位标签可以长时间工作，工作时间可以长达2年以上。
六、联系方式
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电 话：020-28852980
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