基于射频识别技术的化学实验室危险化学品管理探讨
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摘 要 文章介绍了RFID化学实验室危险化学品管理系统，根据管理工作实际需求将RFID技术应用于危化品管理。信息化管理系统的应用使各管理流程实现无纸化，数据更新及时且数据更加完备;RFID标签代替传统纸质标签，配备固定式、手持式阅读器。基于RFID技术的硬件设备和软件管理系统的应用使各危化品管理流程变得高效、便捷，有效提升了化学实验室危化品信息化管理水平和管理效率，提高了化学实验室安全性，解决了危化品管理中存在的问题。RFID技术在化学实验室危险化学品管理中应用前景广阔。
关键词 RFID技术;危险化学品;管理系统;信息化
引言
在高校化学实验室中，无论是进行实验教学还是开展科学研究，从事教学科研的老师和开展实验的学生都不可避免地会接触到危险化学品。危险化学品主要包括强碱、强酸、易燃易爆化学品、剧毒品、易制毒化学品等化学类试剂[1]。在日常教学和科研工作中，为保障各项工作的顺利进行，实验室必须提前购买并存储一些危险化学品，如果管理不当，会给实验室带来极大的安全隐患。因此，危险化学品管理一向是学校安全管理工作的重中之重。鉴于危险化学品管理的复杂性和重要性，我们有必要借助先进技术来提升危险化学品的管理效率和管理水平，确保实验室安全稳定运行，保障师生的生命安全。
RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术[2]能够实现远距离、自动化、非接触式、快速的多目标识别，与条形码、二维码等识别技术相比，不需要光学上的物理接触，识别速度快、效率高，抗干扰能力强。RFID技术应用于化学实验室危险化学品管理，可以让实验室变得更智能、更安全、更便捷。
1 RFID技术
RFID技术实际上是一种近距离无线通信技术，一个完整的RFID系统包含标签（Tag）、阅读器（Reader）、天线（Antenna）和应用软件等。标签是待识别目标的标识，具有唯一电子编码，内部可存储数据。标签和阅读器均可实现无线信号收发，在阅读器的识别范围内，标签和阅读器之间以无线通信的方式交互指令和数据，实现目标的识别，这个过程是快速的、自动的，并且无线通信使得该过程是无接触的、远距离的。标签和阅读器通信过程数据校验保证了数据的准确性和安全性，防碰撞算法的使用则实现了多目标识别。应用软件主要实现数据处理、数据存储以及系统应用等功能。
在化学实验室中，化学品摆放比较密集，进行基于RFID技术的管理时，需要实现化学品盘点时同时快速识别较多标签;需要实现半径几米范围空间内标签的远距离识别;标签需要具有柔性，易于在容器表面粘贴固定，另外标签表面可以打印或手写化学品的必要信息。
因此，根据化学实验室危险化学品管理的基本技术需求，在众多种类的RFID技术中，选择符合ISO/IEC 18000-6C空中接口通信协议的无源超高频RFID，此RFID技术已广泛应用于物流管理和商品管理等领域，标签、阅读器、天线等市面上均有成熟产品可供选择。该RFID技术具有同时识别标签数量多，标签读写速度快的优势;识别距离可达几米到几十米，具体情况与阅读器天线增益、标签质量和环境条件等多种因素有关;选择无源RFID标签，体积小，厚度薄，成本低，可以大量采购和使用;选取表面覆盖铜版纸，不同尺寸的柔性不干胶贴纸标签，以适应在不同形状和大小的容器表面粘贴，标签厚度与普通贴纸基本无异，表面可打印、可手写。
2 化学实验室危险化学品管理中存在的问题
2.1 危险化学品存储不规范
目前，很多高校化学实验室并没有设立专门的危险化学品储存仓库或试剂柜，大多数试剂直接存放于实验室的通风橱内，安全防护设施相对落后，容易发生危险化学品账目和实物不符或流出实验室的现象。
2.2 危险化学品管理不到位
许多高校仍然使用人工管理，尚无成熟稳定的信息化管理系统，对实验室内危险化学品的管理一般是根据化学试剂的标签作为标识，然后分类放置在药品柜中，再以表格形式对药品的编号、种类、剂量等分别登记。这种管理方式需要耗费大量的人力、物力，效率低下，同时存在着不可避免的管理漏洞。在危险化学品的使用过程中容易出现监管不够，危险化学品领用和使用信息不全，账目更新不及时等问题[3]。
3 RFID化学实验室危险化学品管理系统
为了充分利用RFID技术优势，提高化学实验室危险化学品信息化管理水平和管理效率，有效解决管理中存在的实际问题，开发了RFID化学实验室危险化学品管理系统，主要包括系统软件和系统硬件两个组成部分。
系统软件主要指B/S架构的危险化学品管理系统软件，软件后端搭建在系统专用服务器上，包括危险化学品存储、使用信息数据库和各个功能模块等;软件前端为PC机、平板电脑等设备的浏览器，通过在联网设备的浏览器中输入系统网址访问系统，在网页上进行系统的各项操作。系统软件具有：危化品购买申请、危化品入库、危化品出库、危化品盘点和危化品安全管理等功能模块，系统软件具有可扩展性和灵活性，可以根据实际需要增加模块或者修改模块功能。系统软件使用权限与账号管理，使用者需要使用账号登录系统进行操作，系统账号分为：普通账号和危化品管理员账号。普通账号一般只具有危化品购买申请和申请进度查询等操作权限，通过操作危化品购买申请功能模块实现;而危化品管理员账号具有所有系统功能权限，可以使用所有功能模块。
系统硬件包括：RFID标签、固定式阅读器、天线、手持式阅读器、标签打印机和服务器等。选取合适大小的超高频RFID柔性不干胶贴纸标签，危化品入库前，首先在系统中建立电子档案，随后使用标签打印机在标签上打印危化品必要信息并将标签粘贴于危化品容器表面，读取此标签的电子编码并录入相应危化品的電子档案。化学实验室中配备的阅读器主要分为三组：
（1）在实验室空间中布设的阅读器。在化学实验室中合理布设一定数量的超高频RFID阅读器和天线，使标签识别范围覆盖存放危化品的药品柜、置物架区域，尽量实现阅读器可识别标签数量最大化，利用所选取RFID技术一次可识别大量标签的技术优势实现快速、自动化的危化品盘点。 （2）手持式阅读器。由危化品管理员手持使用，是具有触摸屏，可以运行安卓系统，内置超高频RFID阅读器的智能终端。智能终端可以无线上网，并可由管理员登录系统软件与内置阅读器联动使用。
（3）实验室出入口顶部布设的阅读器。阅读器的外置天线在出入口大门顶部水平安装，电磁波垂直向地面方向发射，使该阅读器的标签识别区域覆盖出入口。危化品容器上的标签在经过出入口时被阅读器识别，系统会自动查询该危化品状态，若为非法带出则会触发门上方安装的联动报警器报警，同时通过电话、软件推送消息等方式通知管理员，以便采取有效措施，与此同时，入口上方安装安防监控时刻监控入口情况[4]。
4 基于RFID的危险化学品管理流程
运用RFID化学实验室危险化学品管理系统，可以实现的危险化学品管理流程如下：
（1）危化品购买申请。危化品使用者通过线上系统进行购买申请，即一般用户和管理员使用个人账号登录系统后，在危化品购买申请模块中提出申请，在线上由两名危化品管理员、学校危化品管理员及相关部门领导根据申请者提交的情况进行逐级审批，审批通过后下载相关表格，通过公安部门的购买系统进行审批购买[5]。
（2）危化品入库。将不同种类的化学品分别进行系统建档、信息录入、RFID标签打印、标签粘贴;随后按照规范进行分类、分药品柜、分层存放;最后对照系统显示信息对入库危化品进行再次核对，核对无误后将系统中化学品状态标记为入库，即入库成功。此过程可由管理员使用手持式阅读器和标签打印机，登录管理系统操作实现。
（3）危化品出库。危化品使用者登录管理系统，使用危化品出库模块在线上进行危化品领用申请（填写领用数量和具体用途等），危化品管理员线上审批，通过后方可领取危化品。管理员交付危化品前，使用手持式阅读器通过RFID标签识别危化品，屏幕上会自动显示相应电子档案，确认无误点击出库后即可交付，系统会根据领用申请自动生成一条出库记录并保存。危化品存放处由专职管理员严格把控，运用基于RFID技术的信息化管理系统精确管理，未经申请和允许将危化品非法带出实验室时，将会触发警报[6]。
（4）未使用完毕的危化品入库。管理员使用手持式阅读器通过读取RFID标签识别需要入库的危化品，屏幕上会自动显示此危化品的电子档案，由管理员更新余量、状态等信息后点击入库，系统自动生成入库记录，随后管理员按规范将危化品妥善存放即可。
（5）危化品盘点。在PC机、平板电脑或手持式阅读器上登录系统后，使用危化品盘点模块进行危化品盘点，盘点指令发出后，实验室空间中布设的各个阅读器会轮流、多次识别空间中的标签，并将数据上传管理系统，实现对实验室中危化品的快速、完整盘点。系统会自动将盘点结果与系统存储数据进行比对，将发现的异常推送给管理员。考虑到标签漏读的情况，管理员可以巡查实验室并使用手持式阅读器查缺补漏，以实现完整盘点[7]。
5 结束语
危险化学品的有效管理关乎高校化学实验室安全与师生人身安全。传统的人工管理模式存在许多弊端，而RFID化学实验室危险化学品管理系统有效解决了管理过程中存在的实际问题。化学实验室出入口处布置的RFID设备与监控设备，有效解决了危化品非法流出的问题，提高了实验室安全性;RFID标签代替了传统标签，同时引入固定式和手持式阅读器，信息化管理系统、电子档案与电子记录使管理过程实现无纸化，各个管理流程有据可查，数据更新及时，危化品的信息化管理水平和管理效率大幅提高，减少了差错;RFID技术实现的快速、非接触、自动化识别使危化品盘点、入库、出库等流程便捷、高效。在管理制度健全、存储条件规范的前提下，应当继续对RFID技术在化学实验室危险化学品管理中的应用进行深入研究，拓展应用范围，并不断完善管理系统功能。
参考文献
[1] 李勤华，石磊，孙欣，等.高校实验室化学品管理系统的研究与实践[J].实验技术与管理，2017，（03）：269-272.
[2] 黄玉兰.物联网-射频识别（RFID）核心技术详解[M].北京：人民邮电出版社，2016：101.
[3] 孟令军，李臣亮，姜丹，等.高校實验室危险化学品安全管理实践[J].实验技术与管理，2019，36（02）：178-180.
[4] 申大雪. 基于RFID的化学药品管理系统设计与实现[D].济南：山东大学，2018.
[5] 王怡雅.危险化学品仓储管理研究[J].经贸实践，2018，（13）：241-242.
[6] 杨飞龙，张嘉琪，王敏，等.基于RFID技术的危险化学品智能仓储管理系统[J].安全与环境工程，2015，22（03）：111-116.
[7] 范现丽，王晓静，刘溪杨，等.高校化学实验室管理探析[J].实验室研究与探索，2018，37（12）：266-269，273.
作者简介
崔会珍（1990-），女，山东省聊城市人;学历：理学硕士，助理工程师，现就职单位：山东大学公共（创新）实验教学中心，研究方向：实验室管理，实验教学以及RFID技术应用。
通讯作者简介
房明（1991-），男，山东省淄博市人;学历：工学硕士，助理实验师，现就职单位：山东大学 信息科学与工程学院，研究方向：实验室管理，实验教学以及RFID技术应用。
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