基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

崔 貫 勛

(重慶理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054)

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·實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與科學(xué)管理·

基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

崔 貫 勛

(重慶理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054)

探討了當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室管理中存在的問題，以先進(jìn)的管理理念為指導(dǎo)，結(jié)合當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室管理工作中的實(shí)際情況，介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及實(shí)現(xiàn)思路。該系統(tǒng)包括教學(xué)管理、開放管理、學(xué)生管理、教師管理、實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理、儀器設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)耗材管理、電源與安防管理等相關(guān)模塊，并和學(xué)校一卡通管理系統(tǒng)互通，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用智能手持終端技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)高效地對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全方位的監(jiān)管。該系統(tǒng)的運(yùn)行使得高校實(shí)驗(yàn)室開放管理工作更加科學(xué)化和制度化，提高了實(shí)驗(yàn)室資源的使用效率，降低了實(shí)驗(yàn)室的能耗，大大提高了管理工作效率和服務(wù)水平。

智能； 綜合管理系統(tǒng)； 物聯(lián)網(wǎng)； 實(shí)驗(yàn)室

0 引 言

實(shí)驗(yàn)室是學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)開展人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)活動(dòng)的必備的場(chǎng)所，也是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力最重要的基地，其建設(shè)和管理水平將對(duì)高校的教學(xué)和科研產(chǎn)生重要的影響，因此，管理部門也將實(shí)驗(yàn)室作為對(duì)高校的評(píng)估考核和高校新專業(yè)申請(qǐng)等工作的一個(gè)重要指標(biāo)。但與此同時(shí)，高校實(shí)驗(yàn)室也存在著以下兩種情況：①政府部門和高校都紛紛加大了對(duì)實(shí)驗(yàn)室的投入力度，不但大量的陳舊設(shè)備得以更新，大量的高精尖等先進(jìn)儀器設(shè)備也進(jìn)入了高校的實(shí)驗(yàn)室。②高校在校生的規(guī)模急劇擴(kuò)大，這種情況在非985、211高校尤為明顯，實(shí)驗(yàn)室的管理工作量也大大增加，而管理人員在面臨教學(xué)、科研和評(píng)職稱的壓力下，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理上投入的精力與需求的差距越來越大，實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)的速度遠(yuǎn)跟不上實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作量和實(shí)驗(yàn)儀器增加的速度，人員結(jié)構(gòu)和數(shù)量已遠(yuǎn)跟不上形勢(shì)的發(fā)展，有些高校的實(shí)驗(yàn)室忙于應(yīng)付計(jì)劃內(nèi)開設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，造成設(shè)備資源的嚴(yán)重閑置，其利用率和產(chǎn)出沒有得到有效發(fā)揮[1]。為此，結(jié)合高校實(shí)際情況和實(shí)際需要，研究開發(fā)了“基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)通過建立教學(xué)管理、開放管理、學(xué)生管理、教師管理、實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理、儀器設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)耗材管理、電源與安防管理等相關(guān)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室全方位的智能化管理，大大降低了以往由人工操作帶來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作繁瑣、失誤較多、管理效率和水平低下、設(shè)備利用率低等現(xiàn)象。

1 高校實(shí)驗(yàn)室管理中存在的問題分析

(1) 實(shí)驗(yàn)室安全隱患多。隨著高校學(xué)生規(guī)模的急劇增加，實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)和科研活動(dòng)日益頻繁，在實(shí)驗(yàn)室專職人員和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地嚴(yán)重短缺的情況下，課外開放實(shí)驗(yàn)室供課堂上沒有完成實(shí)驗(yàn)的同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)以及學(xué)有余力的學(xué)生開展創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)提供必要的條件和研究生、本科生參與到實(shí)驗(yàn)室管理的工作的情況日益增加，學(xué)生參與管理工作可以提高學(xué)生的相關(guān)能力和降低實(shí)驗(yàn)室管理人員的壓力，但學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室管理經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)不及老師，在老師不在場(chǎng)的情況下，學(xué)生違規(guī)操作，不嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況時(shí)有發(fā)生，而有些實(shí)驗(yàn)的過程和實(shí)驗(yàn)材料危險(xiǎn)性非常高，甚至?xí){師生的人身安全[2]。

(2) 實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍建設(shè)跟不上建設(shè)的步伐。在高校，實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍得不到應(yīng)有的重視，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員往往屬于教學(xué)輔助人員，他們的能力往往通過自己的慢慢摸索實(shí)踐得到提升，很少有出去培訓(xùn)提升的機(jī)會(huì)，在職稱評(píng)定、項(xiàng)目申請(qǐng)、科學(xué)研究、進(jìn)修提升等方面遠(yuǎn)低于教師崗位，使得有能力、學(xué)歷高、素質(zhì)高的人員不愿加入實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍[3]。目前的實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍總體上存在學(xué)歷偏低、年齡老化、職稱低的現(xiàn)象，而一些先進(jìn)的高精尖設(shè)備對(duì)管理人員的要求較高，而這些人員對(duì)新技術(shù)的接受能力較弱，管理跟不上，甚至出現(xiàn)了設(shè)備買回來無人管理造成設(shè)備嚴(yán)重閑置的現(xiàn)象。

(3) 實(shí)驗(yàn)室管理水平跟不上迅猛發(fā)展。近年來，各高校加大了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入力度，中央與地方共建實(shí)驗(yàn)室、“211工程”建設(shè)經(jīng)費(fèi)、“985工程”建設(shè)經(jīng)費(fèi)、重點(diǎn)學(xué)科經(jīng)費(fèi)、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)等投入了巨資，面對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的飛速發(fā)展，大部分實(shí)驗(yàn)室管理人員還是原來的、方式和手段也沒有發(fā)生變化，制度、觀念不變，這些實(shí)驗(yàn)室軟件并沒有發(fā)生太大的變化[4]。

(4) 儀器設(shè)備損壞率增加。許多高校為了提高設(shè)備的利用率，都提出將實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開放，但由于師資管理跟不上，造成實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開放后，進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生數(shù)量明顯增加，而很多學(xué)生不按規(guī)程操作儀器設(shè)備，故障率和損壞率也越來越高[5]。有的學(xué)生沒有養(yǎng)成良好的習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)完成后不關(guān)掉儀器設(shè)備電源、走后不關(guān)燈、即使一個(gè)人也空調(diào)大開，造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。

2 智能化綜合管理系統(tǒng)原理及實(shí)施方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)采用面向服務(wù)的構(gòu)架，包括用戶端、客戶端、應(yīng)用支撐端、應(yīng)用端、基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)等5個(gè)層面，如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)的構(gòu)架

2.2 系統(tǒng)硬件組成及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

構(gòu)建智慧型實(shí)驗(yàn)中心主要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻技術(shù)(采集、壓縮、傳輸)、語音對(duì)講技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)和智能手機(jī)開發(fā)技術(shù)構(gòu)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)[6]。該系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)室各種資源開放和共享，通過運(yùn)用信息化技術(shù)手段為學(xué)生提供了一個(gè)自主的實(shí)驗(yàn)實(shí)作環(huán)境，為教師提供方便教學(xué)條件，為管理提供先進(jìn)的管理方式和手段，為教學(xué)和科研提供有力的基礎(chǔ)支持，為提高實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的利用率提供了更安全和便捷的保障，為提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力提供良好的基礎(chǔ)設(shè)施保障[7]。實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)終端控制系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)室控制裝置；交換機(jī)、防火墻、服務(wù)器及實(shí)驗(yàn)室開放計(jì)費(fèi)/計(jì)時(shí)平臺(tái)軟件系統(tǒng)為核心支撐平臺(tái)；語音對(duì)講，即時(shí)通訊系統(tǒng)為師生之間答疑和溝通的橋梁，客戶端電腦、觸摸屏系統(tǒng)、LED大屏顯示系統(tǒng)、智能手機(jī)和APP應(yīng)用程序?yàn)榭蛻舳藨?yīng)用，系統(tǒng)硬件及拓?fù)溥B接如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件組成及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)軟件組成及關(guān)鍵部分實(shí)施方案

實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)軟件的模塊組成簡要介紹如下。

(1) 開放實(shí)驗(yàn)。該模塊主要針對(duì)教學(xué)計(jì)劃外的新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或者實(shí)驗(yàn)選修課的開放實(shí)驗(yàn)管理。老師可以通過本模塊對(duì)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)名起止時(shí)間、所需器材、參加實(shí)驗(yàn)學(xué)生的預(yù)約、查詢，以及對(duì)學(xué)生參加完開放實(shí)驗(yàn)提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行批閱。學(xué)生可查看開放實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，選擇參加開放實(shí)驗(yàn)報(bào)名、填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和查看開放實(shí)驗(yàn)成績[8]。

新增投資者開戶數(shù)(NIA)：新增開戶數(shù)是指為國股票市場(chǎng)每月新增加的有效賬戶數(shù)量。通過這一數(shù)據(jù)能夠反映投資者入市的時(shí)間和數(shù)量的變化，在很大程度上也反映出投資者參與股票市場(chǎng)的熱情高低。情緒樂觀時(shí)，投資者參與市場(chǎng)的熱情高漲，促使新股民踴躍進(jìn)入證券市場(chǎng)，開戶數(shù)劇增；而當(dāng)投資者情緒悲觀時(shí)，市場(chǎng)呈觀望氣氛，市場(chǎng)低迷，抑制了新投資者的投機(jī)沖動(dòng)，從而延遲入市。

(2) 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。本模塊主要針對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案與項(xiàng)目的創(chuàng)建、安排、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等工作的管理。有創(chuàng)新思想的學(xué)生通過本模塊可自主提交創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，審核通過后老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案創(chuàng)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并為學(xué)生安排創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)時(shí)間及相關(guān)耗材設(shè)備。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)管理模塊為有創(chuàng)新思想的學(xué)生提供了一條可自主把創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)踐的途徑，將大大激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力[9]。

(3) 自主實(shí)驗(yàn)。自主實(shí)驗(yàn)管理模塊是實(shí)驗(yàn)室管理最主要的核心功能之一。通過本模塊管理員可對(duì)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地、時(shí)間、設(shè)備、耗材自主選擇開放管理，從時(shí)間上空間上全面自主開放實(shí)驗(yàn)室資源。同時(shí)學(xué)生可通過本模塊自主預(yù)約自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的時(shí)間、地點(diǎn)等。

(4) 教學(xué)實(shí)驗(yàn)。本模塊主要讓老師管理自己的教學(xué)計(jì)劃安排及查詢、變更，評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)所有老師計(jì)劃課時(shí)解決沖突，提供給老師可視化、人性化的排課選項(xiàng)；同時(shí)為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板，隨時(shí)查詢教師評(píng)定結(jié)果與周課表；教學(xué)效果評(píng)價(jià)、教學(xué)資源的上傳、下載、更新；教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置、維護(hù)等。

(5) 系統(tǒng)設(shè)置。本模塊是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)字典、基礎(chǔ)信息、物資基礎(chǔ)信息、實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)信息、審批流程、權(quán)限設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入與維護(hù)功能，這是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，全面的信息資料的錄入將減輕老師、管理員的工作負(fù)擔(dān)[10]。

(6) 辦公管理。本模塊包括了實(shí)驗(yàn)室工作人員、老師、管理部門日常的一些工作集中處理管理，如申請(qǐng)、審核、維修、報(bào)損等，師生員工信息的維護(hù)。

(7) 器材物資。低值易耗品及設(shè)備的管理在實(shí)驗(yàn)室日常管理工作中是一項(xiàng)量大且繁瑣，但又極其重要的工作。本功能模塊對(duì)物資的采購、驗(yàn)收、入庫、領(lǐng)用 、使用統(tǒng)計(jì)、庫存調(diào)整、數(shù)據(jù)查詢，設(shè)備的相關(guān)人員、維護(hù)、報(bào)修、借入借出、報(bào)廢等工作管理。有效監(jiān)控物資情況，減少耗材閑置、浪費(fèi)，設(shè)備流失的現(xiàn)象[11]。

(9) 安全控制。實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)由濕度煙霧監(jiān)測(cè)傳感器、人體紅外傳感器、有毒有害物質(zhì)監(jiān)測(cè)(電化學(xué))傳感器、機(jī)電(電流、電壓)監(jiān)控傳感器、壓力監(jiān)控傳感器、實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)控裝置、聲光報(bào)警裝置、監(jiān)控軟件系統(tǒng)、客戶端電腦和智能手機(jī)應(yīng)用終端構(gòu)成，該子系統(tǒng)的實(shí)施方案如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

(10) 電控管理。電源控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)有源儀器設(shè)備的電源開啟和閉合的一個(gè)管理系統(tǒng)。在電源控制器的前端通過以太網(wǎng)TCP/IP或是485通信遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)有源實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的授權(quán)使用，即：用戶在通過門禁控制系統(tǒng)身份認(rèn)證后，方可對(duì)指定的某臺(tái)儀器設(shè)備使用。與網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放的無人值守，強(qiáng)化過程監(jiān)控管理，在實(shí)驗(yàn)室無人使用時(shí)自動(dòng)切斷照明、空調(diào)、儀器的電源，在滿足一定的條件下自動(dòng)接通排風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的電源等[12]，其技術(shù)原理如圖4所示。

3 實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)功能

實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)軟件部分由開放實(shí)驗(yàn)管理、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)管理、自主實(shí)驗(yàn)管理、教學(xué)實(shí)驗(yàn)管理、系統(tǒng)設(shè)置管理、辦公管理、物資管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、安全控制和電控管理等模塊組成，具體功能如圖5所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)室電源控制系統(tǒng)實(shí)施方案

4 實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 降低了實(shí)驗(yàn)室管理工作量

在實(shí)驗(yàn)室綜合智能化管理系統(tǒng)中導(dǎo)入教師的課表后，就可實(shí)現(xiàn)值班的自動(dòng)安排，改變了以往由人工根據(jù)老師的課表人工排值班的模式；系統(tǒng)和教務(wù)處的管理系統(tǒng)直接對(duì)接，改變了以往教務(wù)處的數(shù)據(jù)要人工導(dǎo)出，經(jīng)過人工轉(zhuǎn)換以和實(shí)驗(yàn)室的管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行匹配，由于和教務(wù)處的系統(tǒng)直接對(duì)接，期末提交給教務(wù)處的匯總數(shù)據(jù)等也基本實(shí)現(xiàn)了無人化操作，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的同步更新，避免了以前的教務(wù)處數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)不同步的現(xiàn)象[13]；在實(shí)驗(yàn)室的開放過程中，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)課表自動(dòng)確定實(shí)驗(yàn)室的開放授權(quán)、電源及門禁控制、視頻監(jiān)控等，避免了以往管理人員查看課表決定實(shí)驗(yàn)室是否開放、人工開閉電源、人工開關(guān)門等，實(shí)驗(yàn)室人員真正由“看門人”成為真正的技術(shù)管理人員，也有更多時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行科研工作；系統(tǒng)和財(cái)務(wù)處的一卡通對(duì)接，實(shí)驗(yàn)室無需安排專人為學(xué)生充值服務(wù)，所有這些都把實(shí)驗(yàn)室人員從大量的事務(wù)性毫無技術(shù)性的工作中解放出來。

圖5 基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)的功能

4.2 提高了實(shí)驗(yàn)室的安全性

系統(tǒng)集成了視頻監(jiān)控，即使無老師在場(chǎng)的情況也確保了實(shí)驗(yàn)室財(cái)產(chǎn)安全，自此，鼠標(biāo)、接線板、網(wǎng)線、開發(fā)板等丟失的現(xiàn)象不再發(fā)生；通過視頻監(jiān)控，管理人員也可以對(duì)違反操作規(guī)程或其他禁止行為及時(shí)作出切斷電源等處理，通過視頻錄像，也可對(duì)儀器損害情況做到有據(jù)可查，以便作出是正常損壞還是故意損壞的判定[14]；通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，系統(tǒng)根據(jù)采集人體紅外傳感器、溫濕度傳感器、煙霧傳感器、電化學(xué)毒氣傳感器自動(dòng)啟動(dòng)防火防盜防毒等報(bào)警系統(tǒng)、排風(fēng)除濕降溫系統(tǒng)，確保了實(shí)驗(yàn)室安全有效的運(yùn)行；通過系統(tǒng)的器材管理，做到器材使用跟蹤，既避免了丟失，同時(shí)對(duì)化學(xué)藥品劑量和使用記錄的追蹤，確保不被非法使用。

4.3 提高了開放的效率

通過系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室及儀器設(shè)備的開放情況，哪些儀器可以預(yù)約開放使用，哪些處于維修保養(yǎng)狀態(tài)，通過系統(tǒng)的監(jiān)控，可以確保實(shí)驗(yàn)耗材的使用量在合理的范圍中，杜絕了鋪張浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。通過網(wǎng)絡(luò)電源控制器加強(qiáng)對(duì)有源儀器設(shè)備監(jiān)管、傳感器、門禁刷卡連用進(jìn)行身份識(shí)別，自動(dòng)控制電源，杜絕了長明燈、長流水、長吹空調(diào)、設(shè)備無人狀態(tài)長運(yùn)行的現(xiàn)象的發(fā)生，有效節(jié)約了能源。

4.4 為廣大師生員工提供了便利

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)盛行的當(dāng)下，學(xué)生可以通過移動(dòng)客戶端、計(jì)算機(jī)等隨時(shí)隨地的方便地查詢到實(shí)驗(yàn)室的開放情況，學(xué)生根據(jù)這些信息可以方便的作出合理的安排，避免了學(xué)生興致勃勃的到實(shí)驗(yàn)室才發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室不開放或無資源可開放；通過刷卡系統(tǒng)可以隨時(shí)掌握學(xué)生出勤情況，避免了教師還要花時(shí)間點(diǎn)名，通過系統(tǒng)對(duì)教學(xué)資源、教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂管理，方便了教師的教學(xué)，避免了教師在個(gè)人電腦、教室多媒體計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)室教師機(jī)、優(yōu)盤等設(shè)備間資源重復(fù)的搬家。

4.5 確保實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性

許多高校在實(shí)踐教學(xué)及管理等方面普遍存在著這樣或那樣的問題，雖有規(guī)范的規(guī)章制度，但由于繁瑣并沒有真正的得到有效的執(zhí)行，通過智能化的綜合管理系統(tǒng)可以幾乎不增加工作量的情況下很方便的實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)現(xiàn)資源共享，并做到管理的合理化和規(guī)范化。通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)可以對(duì)管理員管理工作、設(shè)備的使用情況、教師和學(xué)生使用記錄做詳實(shí)準(zhǔn)確的匯總分析，便于學(xué)校管理部門對(duì)實(shí)驗(yàn)室和管理人員的考核、獎(jiǎng)勵(lì)做到有據(jù)可依，也可對(duì)儀器設(shè)備的使用效益作出準(zhǔn)確的評(píng)估，通過學(xué)生開放使用記錄也可以更準(zhǔn)確的了解學(xué)生真正的需求，以便為實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)做重要的參考[15]。通過儀器設(shè)備的過往維護(hù)記錄、耗材使用記錄，可以為管理部門制定維修費(fèi)用、耗材使用經(jīng)費(fèi)預(yù)算提供準(zhǔn)確的依據(jù)，改變以往完全由各部門自己申請(qǐng)，國資處或設(shè)備處執(zhí)行，缺乏必要的使用效益的評(píng)價(jià)措施和依據(jù)。

5 結(jié) 語

基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化綜合管理系統(tǒng)的建立，徹底改變了以往實(shí)驗(yàn)室粗放的管理模式，實(shí)驗(yàn)室的管理觀念也得到改變，通過系統(tǒng)的實(shí)施，規(guī)范了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，不僅提高了實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作效率和服務(wù)水平，也提高了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率和設(shè)備維修及耗材資金的使用效益，系統(tǒng)中的原始資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也為實(shí)驗(yàn)室開展評(píng)估提供了重要的依據(jù)。管理系統(tǒng)中智能電源控制系統(tǒng)也避免了電力能源的浪費(fèi)，其基于物聯(lián)網(wǎng)的視頻監(jiān)控、傳感器采集數(shù)據(jù)、RFID身份識(shí)別的綜合應(yīng)用也提高實(shí)驗(yàn)室的安全性；通過優(yōu)化現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，運(yùn)用現(xiàn)代化的物聯(lián)網(wǎng)等信息化輔助管理手段，將實(shí)驗(yàn)室人員從開關(guān)門、電、拿著本子登記等繁瑣的毫無技術(shù)含量的工作中解放出來，以將更多的精力投入到教學(xué)改革和科學(xué)研究中去，也使得實(shí)驗(yàn)室的管理更加合理規(guī)范化、數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

[1] 裘利堅(jiān)，沈義民.綜合性開放實(shí)驗(yàn)室管理手段的實(shí)踐與研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23(10):128-130.

[2] 吳文華，楊 慶，沈新元，等.智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)下的實(shí)驗(yàn)室開放管理[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28(2):172-176.

[3] 吳 良，鄒志宏，吳文華，等.智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31(5):169-172.

[4] 王 妍，孫德兵.高校智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27(6):105-108.

[5] 杜林岳，馬 瑞，徐應(yīng)濤，等.高校實(shí)驗(yàn)室智能開放管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(10):197-200.

[6] 陳雪嬌.獨(dú)立學(xué)院建設(shè)樓宇智能化實(shí)驗(yàn)室的探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29(11):193-194.

[7] 劉志剛，郭艷穎.基于ARM的智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2012，31(13):13-14.

[8] 崔貫勛.基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(10):447-450.

[9] 盧銀泉，賴國明.基于C/S的智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2005(14):9-12.

[10] 郝 飛，李小磊.實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)在高校實(shí)踐教學(xué)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]，職業(yè)教育研究，2013(12):142-143.

[11] 蔣渭忠，徐 維，黃文生.智能實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)研制[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2006(12):43-46.

[12] 張鼎昱.基于信息科技實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)功能研究[J].科技傳播，2014(7):218-219.

[13] 劉 紅，王成林，馬向國.智能實(shí)驗(yàn)室管理設(shè)想[J].物理與工程，2008，18(5):34-36.

[14] 張慧寧.web嵌入式在高校智能化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013(28):37-38.

[15] 程 瓊，徐 松，汪海東.智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)下的實(shí)驗(yàn)室大型分析測(cè)試設(shè)備的開放管理[J].山東化工，2013，42(11):153-156.

Design and Implementation of Intelligent and Compositive Management System for Laboratories Based on Internet of Things

CUIGuan-xun

(School of Computer Science & Engineering， Chongqing University of Technology， Chongqing 400054， China)

The current problems existing in the management of laboratory are discussed. The ideas of design and implementation of intelligent and compositive management system for laboratories based on the Internet of Things are introduced. The system combines with the current actual situation of laboratory management, and takes advanced management concept as a guide. There are many modules in this system, such as teaching management, open management, student management, teacher management, laboratory courses and experimental project management, equipment management, laboratory supplies management, power management and security-related modules. The most important is that the system connects with the one card management system of campus. At the same time，the system can realize all-round and real-time supervision to open laboratory efficiently combining with the mobile Internet technology and intelligent handheld terminal technology．The operation of the system can make the open management of college laboratory more scientific and institutionalized，and improve the utilization of university equipment．The energy consumption of lab is reduced and the management efficiency and service levels are improved greatly at the same time.

intelligence; compositive management system; Internet of Things; laboratories

2015-01-25

中國學(xué)位與研究生教育學(xué)會(huì)研究課題(C-2015Y0401-038);重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(143001;153115);重慶市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題(2014-GX-039);重慶市教育評(píng)估研究會(huì)教育評(píng)估研究課題(PJY2015-52);重慶市研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(yjg152003);重慶理工大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2014ZD01;2014QN02);重慶理工大學(xué)重大教學(xué)成果培育項(xiàng)目(2013011);高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究課題(ER2015011)

崔貫勛(1978-)，男，河南許昌人，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，實(shí)驗(yàn)室副主任，主要從事實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究及實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

Tel.：13271948663；E-mail：cgx@cqut.edu.cn

T 391.0,G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0217-04