本发明涉及实验设备使用管理领域，具体涉及一种基于IC卡和手机移动端的实验设备远程管理系统及方法。
背景技术：
在大学实验室或其他科研场所，实验设备的使用需使用者向管理员登记申请并取得钥匙。在现行的情况下，面临钥匙管理不方便和登记使用制度得不到有效执行的问题。基于IC卡和移动端的管理系统可以有效的解决这个问题，并且对于实验设备本身没有改动。
已有发明专利《基于IC卡流程的学校实验室智能管理系统》(申请号：201310344552.X)是采用IC卡作为身份证明，其总服务器与实验室客户端通过WIFI协议进行通讯，设备终端通过Zigbee协议进行通信连接，整体在线上进行使用权限管理，其对于设备网络环境要求较高，使用不方便；实验设备使用管理上依赖于钥匙管理而带来诸多不方便的问题，以及实验设备大都处于无网络状态下，远程在线控制实现的成本较高，可行性不大。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明通过用户在登记申请模块申请，从远程授权模块获取权限密码，在申请端获取有使用权限的IC卡，在设备管理模块通过IC卡打开设备电源。这可以在实验设备脱离网络的状况下，通过IC卡作为数据传递媒介，实现实验设备的使用权限和时间管理。
本发明所提供的基于IC卡和手机移动端的实验设备远程管理系统，包括IC卡、登记申请模块、远程授权模块、设备管理模块，其中，
所述IC卡作为该系统中用户被授权的信息传递的媒介，用户通过使用IC卡来获取使用实验设备的相关信息；
所述登记申请模块包括电脑端及与之相连的IC卡读写器，所述电脑端通过所述IC卡读写器写入或读取IC卡信息，识别、判断以及存储IC卡的申请、归还信息，以及产生随机的申请码并对其加密解密实现权限管理；
所述远程授权模块包括手机端app，与系统管理员间进行通信，用于接收登记申请模块产生申请随机码，并将随机码转换成对应的密码告知申请者；
所述设备管理模块用于判断该IC卡是否在使用权限有效时间内，从而实现控制机床控制柜上相应的继电器的开断。
所述的基于IC卡和手机移动端的实验设备远程管理系统，其特征在于，所述使用实验设备的相关信息包括有密匙，写入时间和有效时间。
所述通过修改有效时间实现使用时间的管理。
所述随机码为通过对申请时间或申请编号相关的数据进行编码而产生的。
所述设备管理模块包括IC卡感应器、时钟芯片、继电器控制装置。从管理者处取得IC卡并放入所述设备管理模块后，设备管理模块读取IC卡信息与时钟芯片时间信号，判断是否在使用权限有效时间内，从而控制继电器控制装置开断。
该管理方法包括以下步骤：
首先，申请者使用IC卡在登记申请模块申请使用设备，并获取产生的申请随机码；
其次，申请者向管理员征求使用权限，管理员同意授权即通过手机app将随机码转换成对应授权密码告知申请者，申请者输入对应密码即可获取使用权限，取走写入授权信息的IC卡；
最后，使用设备时用IC卡在设备管理模块处打开实验设备电源，IC卡记录使用时间。
归还IC卡时将IC卡内数据读入登记申请模块的数据库。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明方法不需要设备处于联网状态下，甚至申请使用的电脑端也无需连接网络，只需要申请者与管理员之间有通讯途径；采用随机码(随机码与申请时间匹配)与对应密码的方式，允许申请者和管理员的通讯延时；只增加设备电源管理模块，对设备没有太多的改动，易于实现和推广。
附图说明
图1是本发明整体布局及步骤图；
图2是本发明所述申请使用程序流程图；
图3是本发明所述归还IC卡程序流程图；
图4是本发明设备管理模块详细图；
图5是本发明使用授权机制示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明方法所涉及各模块如图1所示：
其中本发明主要涉及IC卡、登记申请模块、远程授权模块、设备管理模块。
登记申请模块包括PC和与之相连的IC卡读写器，其中PC端程序主要包括：①与读写器编译程序通讯接口程序、②一个随机码产生程序和一种加密解密算法、③存储使用记录信息的数据库④按使用流程进行的主程序。
所述IC卡作为该系统中用户被授权的信息传递的媒介，用户通过使用IC卡来获取使用实验设备的相关信息；
所述登记申请模块包括电脑端及与之相连的IC卡读写器，所述电脑端通过所述IC卡读写器写入或读取IC卡信息，所述电脑端中设有读写器编译程序，用于识别、判断以及存储IC卡的申请、归还信息；其程序可通过一种唯一随机码产生机制和一套加密解密算法实现权限管理。
所述远程授权模块包括手机移动端app，所述远程授权模块供管理员使用，用以将密文数字码转换为明文密码；
所述设备管理模块用于判断该IC卡是否在使用权限有效时间内，从而实现控制机床的控制柜上相应继电器的开断。
所述使用实验设备的相关信息包括有密匙，写入时间和有效时间。
所述通过修改有效时间实现使用时间的管理。
随机码为通过对申请时间或申请编号相关的数据进行编码而产生的。为确保随机码的唯一性，数据库记录每次生成的随机码，每次生成的随机码与数据库内比较，若有重复则重新生成。
所述设备管理模块包括IC卡感应器、时钟芯片、继电器控制装置；从管理者处取得IC卡并放入所述设备管理模块后，设备管理模块读取IC卡信息与时钟芯片时间信号，判断是否在使用权限有效时间内，从而控制继电器控制装置开断。
其中：
①按使用流程进行的主程序主要包括两个进程。
若申请者选择申请使用，进入如图2流程图所示的进程。首先程序提供申请表，用户填写申请表关键信息并提交(主要包括用户身份，申请使用设备及起止时间等)；程序读取表格内容进行使用判断，如：申请者信息是否填写符合规定，申请设备是否被占用，设备状态是否可以使用等等；若判断不能使用则转重新申请或退出，若判断可以申请则生成随机码，并将加密后的密文给出和弹出密码填写框；申请者输入密码，程序将之与随机码比较，若不同，则判定密码错误返回重新输入；若相同，则判定密码正确；将对应授权信息写入IC卡内，并将申请信息存入数据库内，结束程序。
若用户选择归还IC卡，则进入如图3所示进程。首先选择归还IC卡，程序判断是否可以通过IC卡读写器读取IC内数据，若无感应，则判断没有将IC卡放置在读写器上，提示将IC卡放置在可读区，重新进行感应判断；若有感应，则读取IC内信息；提供设备使用状况表格，用户填写后提交；程序将表格信息即IC卡主要信息存入数据库，结束程序。
②随机码生成程序每次生成随机码后均与数据库内已用随机码比较，若有重复则重新生成，确保其唯一性。已使用存储的随机码进行排序，比较时采用二分法以减少复杂度。这里生成的随机码均为八位数字码，方便使用者的输入输出。
加密解密算法采用少数据量DES标准的加密算法，用以将八位数字随机码加密成八位数字密文。明文与密文均为八位数字，在保证一定安全性的同时，方便使用者输入。
③建立存储申请和使用记录的数据库，用以存储用户信息，机床信息以及申请者的申请表中主要信息和归还时IC内数据；
④与读写器编译程序通讯的程序，在主程序和IC卡编译程序间建立接口通讯，实现主程序发送指令可以将所需写入IC卡数据通过IC卡读写器编译程序导入读写器中来进行写入，以及读取IC卡内数据。
远程授权模块为管理员审核机制，管理员手机移动端安装一个嵌入有登记申请模块PC端加密程序密匙的小型app，界面设置为一个输入框，一个解密开关和一个输出框，便于管理员输入密文和解密明文。授权机制为：申请者获取对应申请产生的密文数字码后，需通过电话，短信，网络通讯等方式与管理员取得联系，管理员同意授权即将通过手机app将密文数字码解密得的明文密码告知申请者，申请者输入正确的密码即可获取授权。
电源管理模块如图3所示，图示为用三相电源设备，用二相电源的设备同样适用，主要由IC卡感应器，单片机，时钟芯片，整流装置和继电器控制装置。
主要程序在单片机内运行，其余各装置都与单片机相连。
整流装置从电源处取电，经整流降压转为低压直流为单片机提供电源；
时钟芯片与申请使用模块处时间一致，将时间信号传给单片机；
IC卡感应器读取IC卡内信息，首先判断密匙是否正确，若密匙正确，则将许用时间传给单片机；
IC卡授权时间的修改需要管理员通过手机app进行操作，修改登记申请模块的数据库中的许用时间。
机床控制柜的继电器控制装置受单片机控制，控制电源通断。
IC卡感应器放置IC卡处设计为卡槽状，IC置于卡槽内无法手动拿走。在使用完毕后，按单片机上对应按钮，单片机内程序控制IC卡自动弹出，以此防止使用中强行断电的行为。
单片机内程序运行原理为：接收感应器使用时间范围，从时钟芯片处取得现在时间，进行比较判断，若不在许用时间范围内则不予打开电源；若在时间范围内，则发送信号给继电器控制装置，打开电源。电源打开时，执行循环语句判断是否到达IC申请时间，若超出时间，则在每隔5分钟控制蜂鸣器响一次，提醒试用者超时。单片机在接受结束使用弹出IC卡指令时，判断电源线上是否有大电流通过，防止设备继续运行，强行断电造成破坏。弹出IC卡前。将实际使用时间写入IC卡内，在归还时记录在电脑端。
如图2所示整体使用管理步骤：
1、申请者登陆，选择申请使用。按规定填写提供的申请使用表，并提交电脑程序读取，若符合既定格式与规定则电脑程序给出随机码，并弹出对应密码输入框；2、申请者通过其他某种通讯方式向管理员申请使用设备并说明原由，并将随机码给管理员；3、若管理员同意就通过手机app内加密解密算法将随机码转换成对应密码；4、管理员将密码给申请者；5、申请者将获取的密码输入电脑，取得使用授权，将写入授权信息的IC卡取走；6、申请者通过IC卡在设备管理模块打开设备电源，运行设备。使用结束后，取走IC卡；7、使用者归还IC卡。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。