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物联网技术在高校实验室管理中的研究

作　者: 杨海英
导　师: 陆起涌；闵昊
学　校: 复旦大学
专　业: 项目管理
关键词: 物联网实验室管理智能化自动化实时化
分类号: G647
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

物联网(the Internet of Things, IoT)作为继计算机、互联网、移动通信之后的又一次信息产业化革命的浪潮已向我们席卷而来。通过综合运用射频识别(RFID)技术、无线传感网(WSN)技术、纳米技术(Nano Tech.)、智能技术(Smart Tech.)等知识,物联网能实现智能化的识别、定位、跟踪、监控以及管理等功能,具有全面感知、可靠传递、智能处理、无处不在等特点。在全球一体化趋势的号召下,世界一流的大学需要具有世界一流的资源,也更需要具有世界一流的管理水平。实验室是高等学校进行科研、教学的最重要的场所,实验室管理水平的高低一定程度上直接反映了该大学的总体管理水平。因而,实验室管理的好坏自然也直接影响着高校总体的国际化进程。实验室管理主要是指对实验室的环境条件、仪器设备、实验室人员、试验物资等各类活动进行研究和管理。当前,我国高校的实验室管理主要存在信息系统自动化程度低、管理制度监督力度不够、小型仪器设备容易丢失、大型仪器设备较难维护、仪器设备使用率较低、资产共享开放程度不够、实验环境不够安全等问题。根据多数的文献研究介绍,各高校采取的面向于提高实验室管理效率的方法可谓是多种多样,如加强实验室规章制度、完善人工监督评估方案、实行仪器设备“标签化”、租赁大量实验室管理和技术人员以及投入大量运行维护经费等。总而言之,当今高校实验室管理常用的方法不论是上述哪种具体的方案都主要依赖于“人”或“制度”来管理,即依赖实验技术和管理人员的手动操作管理以及依靠实验室规章制度的硬性约束管理。放眼国外的高校,欧美等当前较为先进的实验室也仅限于大型仪器设备的预约系统、实验室入口电子门禁管理等网络化的管理方式。上述的这些管理方法都没有从根本上实现实验室管理的自动化、智能化和实时化。针对以上问题,本文重点探索并尝试利用物联网技术实现对高校实验室的有效管理。本文一共分六部分详细阐述基于物联网技术的高校实验室管理方案。本文的第一部分是绪论,介绍了高校实验室的管理现状、物联网技术的发展现状以及本文的研究内容、研究方法和章节安排。本文的第二部分概述了物联网技术的内涵、历史、体系架构、关键技术、应用现状、发展趋势等。第三部分则重点介绍了高校实验室的定义任务、管理目标、类别分类、传统管理方法及弊端分析等：首先对部分被调查者进行开放式问题的访谈,确定了高校实验室7个类别的管理目标；然后采用5级Likert Scale评分要求被调研者分别分析了其重要性程度,同时借用经济学和管理学领域中的帕雷托分类法(ABC分类法)对高等学校实验室依据各自资源净值的大小进行了ABC分类；此外,结合实验室的7个管理目标对高校实验室的传统管理方法进行了弊端分析。第四部分阐释了物联网技术应用于高校实验室管理的可行性,包括实验室相关人员的准备、高校实验室的具体情况差异、技术应用的成本分析、SWOT分析图以及国内外高校实验室中的已有应用案例等等。本章节设计的问卷,要求接受调查者对所列的问题进行评分或选择,评分采用5级Likert Scale,调研对象为我国三所综合性高校理工科领域的实验室管理者和使用者两类人员。问卷内容主要包括管理者和使用者对物联网技术的认知、接纳程度；各类不同实验室各自关键管理目标间的差异；物联网技术与7个管理目标间的拟合度分析等。第五部分,本文提出了基于物联网技术的高校实验室管理方案,分硬件部分、软件系统以及系统架构和模型三部分来介绍。硬件部分又细分为电子标签、读写器、无线设备接入点、数据处理服务器等；软件系统主要包括中央处理系统、仪器设备智能管理系统、环境安全实时监控系统、实验物资自动采购系统、实验人员跟踪定位系统以及共享开放管理系统等六部分。通过综合运用物联网的关键技术(如射频识别、无线传感技术、纳米技术、智能化技术等),实验室管理员便可在足不出“办”的情况下轻松实现对整个实验室运作情况的实时控制,非常便捷的实现与实验室仪器设备、实验物资、环境、实验人员等之间的互动控制。此外,该方案应用于高校实验室管理工作的难点和挑战、方案的优越性和发展前景等方面也逐一得以阐释。物联网技术的应用,不仅能大大提高实验室的管理效率,增强实验室的安全系数,而且还能轻松实现试验物资的自动采购,极大的降低管理资源的消耗度。物联网技术应用方案的有益尝试,使智能校园、智能实验室的实现成为了可能,相信一定能开启高校实验室管理经济化、信息化、实时化、自动化、智能化的新篇章。当然,机遇和挑战并存,从技术角度而言,该方案的具体实现还有不少亟待思考和解决的问题,如RFID发送信息的分析处理软件的编制、无线传输功能的集成、大规模的布设传感器、制定统一的标准、数据的采集和高效的利用、生态系统的完整性等等,这是整个物联网所面临的挑战,也是我们进一步的工作要点。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
引言  8-9
1 绪论  9-12
  1.1 高校实验室的管理现状  9-10
  1.2 物联网技术的发展及现状  10-11
  1.3 本文的研究内容、研究方法和章节安排  11-12
2 物联网技术概述  12-18
  2.1 物联网的体系架构  12-14
  2.2 物联网的关键技术  14-15
  2.3 物联网的应用现状  15-16
  2.4 物联网的发展趋势  16-18
3 高校实验室的任务和管理目标分析  18-25
  3.1 实验室管理的定义和主要任务  18
  3.2 高校实验室的管理目标  18-20
  3.3 高校实验室资源的ABC分类  20-22
  3.4 高校实验室管理的传统方法及其弊端分析  22-25
4 物联网技术应用于高校实验室管理的可行性分析  25-33
  4.1 可行性分析框架的确立  25
  4.2 实验室相关人员的准备  25-27
    4.2.1 对物联网技术的认知程度  25-26
    4.2.2 对物联网技术的接纳程度  26-27
  4.3 高校实验室的具体情况差异  27-29
    4.3.1 不同类别的高校实验室及其管理目标差异  27-28
    4.3.2 物联网技术能否满足高校实验室的管理目标  28-29
  4.4 技术应用的成本分析  29-30
    4.4.1 典型分析对象的选择  29
    4.4.2 软硬件投资成本分析  29-30
    4.4.3 人员费用分析  30
  4.5 技术应用的SWOT分析图  30-31
  4.6 国内外高校实验室管理中已有的应用案例  31-33
5 基于物联网技术的高校实验室管理方案探索  33-46
  5.1 基于物联网技术的高校实验室管理方案  33-43
    5.1.1 硬件部分  33-35
    5.1.2 软件系统及其技术功能  35-40
      5.1.2.1 中央处理系统  35-37
      5.1.2.2 仪器设备的智能管理  37-38
      5.1.2.3 环境安全的实时监控  38
      5.1.2.4 实验物资的自动采购  38-39
      5.1.2.5 实验人员的智能管理  39
      5.1.2.6 共享开放管理系统  39-40
    5.1.3 系统架构及模型  40-43
  5.2 该方案面临的实施难点和解决方案  43-44
  5.3 应用物联网技术管理高校实验室的优越性  44-45
  5.4 物联网技术在高校实验室管理中的应用前景  45-46
6 总结  46-47
参考文献  47-48
致谢  48-49

物联网技术在高校实验室管理中的研究

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