淺析基于物聯網技術的高職院校實驗室智能管理平臺設計論文

淺析基于物聯網技術的高職院校實驗室智能管理平臺設計論文

　　0 引言

　　高職教育區別于本科教育的一個重要方面就在于其職業導向性。高職教育的人才培養目標強調為生產第一線服務，高職教育定位的特殊性決定了其教學活動更加重視實踐動手能力，理論知識則以夠用為度。因此，實踐教學是高職院校人才培養的重要環節，旨在突出職業崗位技能模擬訓練，重點培養學生的技術運用能力。

　　實驗( 實訓) 室作為承擔實驗、實訓項目的重要載體，在實現高職教育人才培養目標的過程中占有重要地位和作用。但是目前的高職院校實驗室建設、管理主要存在信息化程度較低、管理制度監督力度不夠、大型儀器設備開放共享程度不夠等問題。大多數高職院校仍然采用管理人員手工統計、手動操作的方式實現實驗室數據的收集與管理，一線實驗室工作人員疲于應付各類繁瑣的日常事務，無從考慮實驗室建設、管理的更深層次問題。

　　部分本科高校在實驗室建設、管理、使用過程中采用信息化管理。但高職教育的實驗實訓是專業建設的重要組成部分，其人才培養特點注定高職教育的實驗教學目標不僅通過實驗觀察某種現象、驗證某個定律、學習某項實驗方法。還要通過實驗、實訓盡可能多的感受相關專業的工作現場氛圍，練習某些專業儀器設備的使用，培養學生某一單項的專業技能。總之，更側重實訓，高職院校的實驗室、實訓基地大多屬于綜合性的，貼近生產實際，實驗過程更接近于生產實際，使學生的實驗具有一定的現場感，與今后的工作實際相符，而本科高校的實驗室則側重科研實驗，這種差異造成管理模式也有差異，因此，高職院校實驗室、實訓基地的信息化管理不能完全照搬本科高校。

　　長期以來，大部分高職院校實驗室管理工作都是依靠手工建立臺帳、標簽等措施對實驗儀器設備進行管理，這樣不僅效率低下，錯誤頻出，更新困難，而且隨著學校對實驗室投入的增加造成實驗室動態更新不斷增加，使得一線實驗室管理人員長期處于應付大量繁瑣、重復的勞動，沒有時間及精力去思考更好的使用、管理實驗室。面對出現的這一問題，通過走訪其他高校，結合本校實際，提出利用信息技術提高學校的實驗室建設、管理工作水平，提高學校實驗室、實訓基地使用效率及績效，提高學校實驗( 實訓) 室信息公開程度及大型儀器設備共享等。

　　1 物聯網技術應用的可行性分析

　　物聯網是指通過RFID、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協議，以有線或無線的方式把任何物品與互聯網連接起來，以計算、存儲、分析等處理方式構成所關心事物的動態和靜態的信息知識網絡，用以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網從本質上來看，是現代信息技術發展到一定階段后的成果，將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用。

　　將物聯網與電子門禁系統相結合，可以替代傳統的“手工登記薄”，不僅大大方便對進出實驗場所人員的統計，減輕了管理人員的工作量，而且可以有利于實驗( 實訓) 室開放共享。出入實驗室場所的人員主要有實驗室管理人員、實驗技術人員及師生。當前各高�；�本都發行了校園一卡通系統，基本可以做到人手一卡。利用現有的一卡通系統，結合相應的讀卡器，在實驗( 實訓) 室門口進行身份識別，獲取相應的個人編碼，同時將信息通過因特網傳輸到服務器端，與遠程服務器端的數據庫相比對，若服務器有授權信息，則電磁鎖通電開門，反之只會記錄下本次刷卡，下課后刷卡鎖門，同時在數據庫記錄下本次使用信息，統計出該實驗( 實訓) 室利用率情況。考慮到部分教師因為卡丟失、損壞或者校外兼職教師無一卡通等特殊情況，為每院系設置若干張超級卡，可以在出現緊急情況時實現開門。因此，將物聯網應用于高職院校的實驗( 實訓) 室建設、管理工作中，具有切實可行性。

　　2 實驗室智能管理系統的設計與實踐

　　2. 1 平臺的設計

　　考慮到我校實驗室管理、運行實際情況，采用校、院二級業務管理和信息展示平臺。主要應用模塊有:實驗室基礎數據平臺、實驗教學管理、實驗室開放管理、校級計算機實驗室管理、校級實驗室管理效益評估等模塊組成; 智能系統配套硬件終端主要的應用有: 智能門禁控制系統、智能數據采集管理、遠程電源控制管理。系統將實現校、院獨立管理以及數據互通，利用網絡資源和數據共享平臺，通過B /S 為主的軟件架構，通過全校一卡通統一身份認證，與學校其他應用的數據共享與同步，實現用戶的方便接入與數據的快捷維護。

　　根據我校的實驗室管理、運行特點和組織結構的特殊性，還考慮到同時部署眾多模塊的信息管理平臺，涉及職能管理部門比較多等特點，建設的平臺應具有如下功能。

　　( 1) 搭建校級實驗教學管理平臺、計算機實驗室管理平臺以及實驗室開放管理系統、智能數據采集管理系統、實驗室效益評估管理、實驗室數據基礎平臺，為師生、管理人員訪問、信息發布提供統一入口;

　　( 2) 能夠實現對全校計算機實驗室的統一管理，通過平臺可以統計出各公共、基礎機房的實時使用率和開機率，對教學以外的公共機房的開放情況進行宏觀的實時狀態監測、數據統計;

　　( 3) 能夠實現學校、學院、實驗室( 實驗中心) 的分層次結構管理，按校級、院級的管理角色設置權限，對各類用戶的使用能進行個別或批量管理;

　　( 4) 系統應具有開放的接口，可以與學校的一卡通系統、國有資產管理系統等學�，F有第三方系統對接，能夠實現部分信息共享流通;

　　( 5) 系統涵蓋學校所有實驗室門禁的控制和智能管理，對學生預約、考勤等自動生成數據，并生成統一格式報表;

　　( 6) 系統涵蓋實驗室運行經費管理、項目實施管理、效益評價等完整管理流程，自動匯總結果和查看實驗室各環節的流程;

　　各子系統及模塊具有友好的人機界面，能夠兼顧一些特殊情況，如: 數據卡丟失后的授權、斷電后能夠實現離線數據存取、實訓課程調整能夠及時反饋到刷卡器等。

　　2. 2 系統的搭建

　　系統包括三個結構層。①底層由服務器、數據庫構成，實現數據的存儲、讀取; ②網絡層: 包括刷卡器、電磁門禁系統組成。通過刷卡器實現對一卡通數據的讀取，進而實現對刷卡者的身份識別，通過與數據庫進行對比，確認是否有授權，進而控制門禁系統開閉; ③交互層: 通過Web 頁面實現人機交互。

　　遠程電源控制系統及門禁系統可以實現對有源儀器設備的電源開啟和閉合的管理。在電源控制器的前端通過以太網TCP /IP 通訊遠程控制技術實現對有源實驗儀器設備的授權使用，即: 用戶在通過門禁控制系統身份認證后，方可對指定的某臺儀器設備通電使用，同時記錄使用時長及人員信息。

　　3 實施成效及反思

　　經過將近1 年的建設、調試、試運行，我校的物聯網實驗室管理平臺已經日趨完善。目前來看，本平臺主要取得了以下方面的成效:

　　( 1) 減輕了實驗室工作人員管理。引入本系統后，大大減輕了各級實驗室管理人員的工作量，使得他們有更多的時間思考所從事的工作而非疲于應付日常繁瑣的事務性工作。同時，本平臺的引進也有利于學校各級管理部門更準確的掌握學校實驗實訓基本情況，有利于做出更準確的決策。

　　( 2) 有利于公共實驗室的共建共享。有利于大型儀器設備的共建各項，提高了實驗實訓資源的使用效益。排課子系統使用使得各類實驗實訓更加規范，每學期將實驗實訓任務導入系統后，其他需要使用實驗室的學生和老師若要預約使用該實驗室、實訓設備，可以清楚的避開有教學任務的時間段。大型儀器設備通過物聯網管理平臺，不僅可以在校內實現大型儀器設備的資源共享，同時可以開展相應的社會服務。

　　( 3) 方便師生進出實驗室。開放式的實驗及門禁系統為學生、教師的實驗實訓提供了極大方便，得到了廣大學生和教師的一致好評。開放式的實驗實訓條件為學生及教師提供了更加靈活的實驗、實訓條件，學生可以在線預約，教師也可以在線審核，對于參加各類大賽及發明創造的學生來說，相當于可以自由使用全校的實驗、實訓資源。

　　( 4) 有利于對實驗室、實訓基地建設績效考核。本平臺將以往分散的、獨立的點狀實驗室網絡化，每學期開始后，教學秘書將教學任務導入系統，這樣就可以安排專人一次性購置所需要的實驗材料，避免以往的盲目采購造成的重復購置，有利于實驗經費的精細化分配。同時，學期結束后，該實驗室的利用率可以直接導出，根據利用率情況，可以對下年度資金分配情況進行相應獎懲，不僅激勵二級院系更多使用各類實驗設備，也有利于避免重建設，輕使用的情況。

　　( 5) 加強制度建設，不斷完善系統。沒有規矩，不成方圓，對于實驗室建設工作來說，尤其如此。實驗室建設、管理工作絕非簡單的建設一個平臺就可以。應用新的平臺后，會面臨一些新的問題，例如除平時正常的教學實驗任務外，還會有各種臨時性的預約實驗設備，以及校企合作項目需要使用實驗設備等。因此，要針對這些不同情況，建立各級各類實驗室規章制度，同時不斷完善系統，才能使得實驗室建設、管理工作真正上一個臺階。通過1 年的試運行取得了一些成效，但實驗室管理工作是綜合性、多方面的，在高職院校中，物聯網技術應用還較為有限。

　　4 結語

　　高職院校的實驗室、實訓基地建設工作是一個系統工程，現在不少高職院校已經結束大筆資金投入硬件設備采購，進入抓內涵建設的階段，此系統也是我校內涵建設工作在實驗室建設及管理中的一次嘗試。高職院校在實驗室建設過程中還需要不斷完善與規范工作流程，更新工作手段，也還有許多新的工作方式需要繼續研究與探索。同時，高職院校實驗室、實訓基地建設的專業化、規范化和科學化水平還不高，還需要繼續加強個人的業務能力，不斷提高工作水平和效率。

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