张月雅

（福州大学阳光学院，福建 福州 350015）

二维条码在高校实验室信息管理系统中的应用

张月雅

（福州大学阳光学院，福建 福州 350015）

本文以福州大学阳光学院计算机工程系实验室为模型，针对其管理现状和存在的问题，提出了运用二维条码技术的新思路.本文以先进的管理理念为指导，设计符合高校实验室管理要求的信息系统，实现对实验室使用的全过程管理,减轻实验室管理人员的工作负担,提高工作效率和对外服务水平.

实验室，二维条码，管理，信息系统

1 条码技术

1.1 条码技术简介

自动识别技术有条码、磁卡、IC卡、射频标签RFID等.其中条码技术诞生至今已有60余年，但实际应用和迅速发展还是近20年的事.条码技术是计算机应用中发展出来的一种自动识别技术.由于条码技术的制作成本低廉，是目前应用最广泛的自动识别技术之一.

1.2 一维条码和二维条码的比较

条码主要分为一维条码和二维条码.一维条码成本低，但容量有限，只能存储少量的数字信息，这就意味着一维条码必须依赖于数据库用于存放一维条码对应物品的详细信息.如果没有数据库的支持，一维条码就失去了它的意义.二维条码作为一种新的条码技术，能够把一维条码原先需要存储在数据库中的信息都包含在条码中，直接通过阅读条码得到相应的信息，它不但克服了一维条码的存储容量小、可靠性低、保密防伪性差等不足，而且具有一维条码成本低、易制作、简单易用等特点，还具有信息容量大、编码范围广、容错能力强，具有纠错功能、译码可靠性高、保密防伪性好等特点，有着十分广阔的应用前景.

在国外，二维条码已在各个领域得到了广泛的应用.目前我国使用的大部分条码都还是一维条码，二维条码的应用起步较晚，但发展速度很快，具有很大的发展空间和利用价值.基于二维条码的存储容量比一维条码的存储容量高且条码技术又相对其它自动识别技术成本低等优点，二维条码取代或者部分取代一维条码将成为一种可能.

2 二维条码技术在国内高校实验室中应用的必要性

2.1 国内高校实验室现状

近10年来，国内高校发展和改革的步伐日趋加快，办学规模不断扩大，实验室建设的投入逐年增加，以福州大学阳光学院计算机工程系的实验室管理为例，暴露出许多管理上的问题，主要如下：

2.1.1 在设备管理方面：设备种类多，数量大，存放地点分散，每年都有设备的借还、设备的维修、采购等问题，这些记录都采用手工统计的方式，管理者难以及时准确掌握设备状况，经常出现帐物不一.

2.1.2 在学生的考勤方面：在实验室上课的学生都要签到，考勤显得秩序混乱，信息难以统计，难以实现对学生考勤信息的有效查询和管理[1].

2.1.3 在实验室开放方面：一方面，实验室要面向教师和学生不定时开放，实验室管理人员的工作量增加，以及实验室的设备安全需要实验室管理人员的在场监督；另方面阳光学院位处郊区，上班路途远，考虑到实验室管理人员的工作负荷，长期在非工作时间开放实验室有一定的困难[2].

2.2 二维条码技术在国内高校实验室中应用的可行性

高校实验室作为实践教学活动、科研活动和培养学生实践动手能力的重要场所，实验室的管理显得极为为重要.随着高等教育体制改革的进行和高校办学规模的扩大，实验室建设的投入不断增加，实验室的管理工作也变得更加复杂和繁重.为了提高实验室的管理水平和提高实验室管理效率，及时建立管理系统就成为了高校发展的必然选择[3].

但是，即使有实验室信息管理系统的支持，实验室设备的盘点，标签的制作等工作量并没有得到改善，实验室设备的管理仍然是手工和计算机相结合的状态；学生考勤仍然需要手工去统计；实验室的开放并不能使实验室管理人员从繁重的工作中解放出来.因此，需要引入条码技术来解决管理上所暴露出来的问题[4].

3 二维条码在高校实验室信息管理系统中的应用

3.1 系统设计

3.1.1 硬件组成

系统主要由计算机、条码打印机、条码识读器等硬件设备组成.

（1）计算机.实验室管理人员每人配备一台计算机，用于数据的录入、数据查询和系统管理等.

（2）条码打印机.用于打印系统生成的条码.

（3）条码识读器.在不同的场合要选择不同的条码识读器.在实验室管理人员办公室可选择CCD扫描器；学生考勤可选择卡槽式二维条码扫描仪；对现场设备盘点和入库处理可选择便携式数据采集器.

3.1.2 功能模块

系统的功能模块包括二维条码生成系统、实验室设备管理、考勤管理、实验室开放管理和系统管理，如图1所示.

图1 系统的功能模块

（1）二维条码生成系统包括学生信息的编码、设备信息的编码以及条码的打印.应用二维条码可以将学生和设备的基本信息以及图片等信息加入到编码信息中，管理人员在查询中可以很直观的看到学生和设备的完整信息，并与现场进行比对.

（2）实验室设备管理包括设备基本信息管理、设备出借管理、设备维修管理、设备报废管理、设备使用情况管理、设备入库、设备盘点以及设备信息的查询和统计.把实验室设备的信息制成二维条码，打印出来贴在设备上，使用便携式数据采集器进行实验室设备的现场盘点，可以将现场采集到的数据上传到系统，实现系统的实时更新，也可下载数据到便携式数据采集器，以便现场查询.加强了实验室管理部门对设备和材料的计划、采购、使用和维修的宏观控制,同时节约了成本.

（3）考勤管理包括学生基本信息管理、考勤以及学生信息的查询和统计.应用了二维条码作为身份识别，配合卡槽式二维条码扫描仪，解决了手工签到的麻烦，并提高了效率.

（4）实验室开放管理包括基本信息查询、在线预约和交互管理.引入门禁系统，应用了二维条码作为身份识别，配合监控系统，可实现对自由开放实验室的无人管理，为学生提供了方便，又节省了人力.

（5）系统管理包括数据备份、权限管理和信息维护.

3.2 PDF417条码的生成

系统依据行排式结构的PDF417条码编码方案及Reed-Solomon纠错算法，实现了作为学生以及识别的实验室信息管理系统.二维条码PDF417是由Symbol公司于1990年推出的，是一种行排列式二维条码[5].PDF417条码的生成有以下几个步骤（如图2所示）：

（1）应用模式结构对要进行编码的数字、文字、图片等信息进行数据编码，求取数据码字；

（2）用户可设定错误纠错等级，并根据Reed-Solomon纠错算法求取错误纠正码字；

（3）根据用户设定的行数和列数用数据码字和错误纠正码字填充数据区，数据区中的第一个码字是符号长度值，并在每一行加入左行指示符和右行指示符；

（4）根据每个行所用的簇号，查找符号字符—码字集索引表，找出每个码字对应的符号字符的自左向右的条、空单元的模块数的序列，并加上每行的起始符和终止符的条、空组合序列；

（5）最后根据得到的条、空组合序列绘制PDF417条码图形.

图2 PDF417条码的生成步骤

3.3 二维条码在高校实验室信息管理系统中的实现

系统在具体实现中体现为：在学生证件中增加二维条码作为出入实验室的身份识别实现考勤自动化和实现对自由开放实验室的无人管理，节省人力的同时提高工作效率；对于实验室设备，把实验室设备的信息制成二维条码，打印出来贴在设备上，使用便携式数据采集器进行实验室设备的现场盘点，可以将现场采集到的数据上传到系统，实现系统的实时更新，也可下载数据到便携式数据采集器，以便现场查询.或者通过系统进行更全面的统计和管理.

4 小结

本文运用二维条码技术新思路，以先进的管理理念为指导，以福州大学阳光学院计算机工程系实验室为模型，实现对实验室使用的全过程管理,减轻实验室管理人员的工作负担,提高工作效率和对外服务水平；加强实验室管理部门对设备和材料的计划、采购、使用和维修的宏观控制,以节约成本；便于实验室管理部门对实验室使用情况和学生到课情况的查询和监督；为学生和教师提供了科研和自主学习的场所，提高了实验设备利用率.另外，二维条码作为人的身份识别时还要考虑防伪问题，二维条码的防伪技术也是今后研究的一项重要内容.

〔1〕刘晔,明仲，等.教学实验室多课程考勤系统的研究与实现[J].信息与电脑(理论版)，2011（2）.

〔2〕吴文华,杨庆，等.智能实验室管理系统下的实验室开放管理[J].实验技术与管理，2011（2）.

〔3〕韩方珍,俞守华，等.高校院系 LIMS发展综述[J].现代计算机(专业版)，2009（2）.

〔4〕刘典,杨庆.高校实验室条码管理系统设计[J].中国电力教育，2009（14）.

〔5〕中华人民共和国国家标准四一七条码[S].417 Bar code GB/T 17172-1997.

TP391.44

A

1673-260X（2012）02-0059-02