基于RFID的自动控制实验室设备管理系统

摘要

实验室设备管理是高等学校管理工作中不可分割的一部分,也是培养学生工程创新能力的重要途径。高效的实验室管理水平可以充分挖掘实验资源的潜能,提高实验设备的使用率和运行水平,同时需要减轻管理人员的劳动强度。由于历史和客观的原因,现在实验室出现查询设备信息复杂,设备信息共享的渠道不畅,资源利用率低等问题。
　　随着人类社会步入信息时代,物联网的概念逐渐被人们认识,它将物理基础设施和IT基础设施整合为统一的基础设施,最终形成物物相连的互联网。射频识别(RFID)技术是物联网的关键技术之一,是以计算机和通信技术为基础的自动识别技术,可以对每个物品进行标识和识别,使得人们可以对大量的数据进行及时、准确的处理。
　　针对实验室管理上的现状,本文结合物联网的思想,设计了基于RFID技术的自动控制实验室设备管理系统,用于管理实验室内的四个实验系统以及计算机等实验设备,可增加设备盘点速度,快捷方便地读取设备信息和修改记录设备状态等,以便减轻管理人员的劳动强度,增加实验室设备管理的信息化程度和管理效率。
　　本文从硬件和软件两方面完成了以RFID技术为基础的自动控制实验室设备管理系统的设计与实现。
　　首先根据应用背景,从系统的功能需求和性能指标分析入手,确定了系统频率,设计了读写器通信协议、数据编码方式和后端系统功能,并对常用的防碰撞算法进行了分析和选择,得出系统的总体设计方案。而且对贝叶斯估计算法进行了适合实际使用的改进,从横向和纵向上对贝叶斯算法与其他常用算法进行了比较。
　　然后选择nRF24L01作为射频收发器,完成了读写器和电子标签的硬件电路设计与调试。电子标签与设备一一对应,电子标签附在设备上,存储设备的相关信息。通过读写器对电子标签进行识别和读写操作,实现对实验设备的盘点和对其动态属性的修改等功能。
　　在软件上,在设计的读写器通信协议和系统硬件电路基础上,以状态机的方式实现了标签的响应过程,对读写器的各个功能模快进行了开发,并且实现了读写器和电子标签的硬件驱动程序。
　　根据设计要求,使用VisualC++设计了上位机操作界面,对信息进行综合处理,控制读写器工作并操作访问SQLServer2000数据库,数据库用于存储设备的详细信息。
　　最后,对系统的软硬件进行了测试,分析并解决了系统运行中出现的问题,基本达到了系统的设计要求。

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第1章 绪论

1.1 实验室设备管理研究背景及意义

1.2 实验室设备管理国内外研究现状

1.3 RFID技术国内外应用及研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 RFID基本工作原理

2.1 RFID系统结构

2.2 RFID工作原理

2.3 本章小结

第3章 系统的总体方案设计

3.1系统需求和性能分析

3.2系统总体方案设计

3.5 本章小结

第4章 RFID防碰撞算法的研究

4.1防碰撞算法的提出

4.2 常用的防碰撞算法

4.3标签数量估计算法

4.4 标签的分组策略

4.5 标签个数估计算法仿真

4.5 本章小结

第5章 系统的硬件设计

5.1读写器的硬件设计

5.2电子标签的硬件设计

5.3本章小结

第6章 系统的软件设计

6.1电子标签的软件设计

6.2读写器的软件设计

6.3 上位机及数据库的设计

6.4 软件调试

6.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录 自动控制实验室设备管理系统电路及实物图