基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實驗中心資源管理平臺設(shè)計

盧來

摘要：隨著高校資源種類的增多，高校管理人員在對資源進行管理時不但存在工作效率低下的問題，而且還會出現(xiàn)資源浪費、資源信息共享不及時，導(dǎo)致耗能增加等問題。就高校的實驗資源來說，如果可以依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過手機、計算機等終端和校園網(wǎng)絡(luò)相連接，就能對高校的實驗相關(guān)資源進行集中管理，動態(tài)實時管理，并且可以及時地發(fā)布信息，使得資源的利用率增高。因此，該文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)角度出發(fā)，就高校實驗中心資源管理平臺設(shè)計提幾點看法。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；高校；實驗中心資源管理平臺；設(shè)計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0275-02

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，目前就高校的實驗中心構(gòu)建來說，不但需要提高管理人員的綜合素質(zhì)，還要更新管理理念，采用新的管理手段和技術(shù)，并構(gòu)建實驗中心的資源管理平臺。針對資源管理平臺的設(shè)計，當(dāng)前可以在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合信息發(fā)布智能系統(tǒng)，中央智能管控系統(tǒng)以及云計算和智慧實驗室等理念，對平臺設(shè)計做進一步的研究。

1 高校實驗中心管理上存在的問題

在構(gòu)建實驗中心資源管理平臺之前，先應(yīng)該了解目前高校實驗中心管理相關(guān)的現(xiàn)狀。首先實驗中心示范點，比如北京市市級的實驗教學(xué)示范中心在實驗資源、基礎(chǔ)設(shè)備以及實驗教學(xué)上已經(jīng)取得了較好的成績，但是現(xiàn)階段由于高校實驗管理要求的進一步提高，實驗中心的管理遇到了發(fā)展問題。主要有以下幾點：第一是高校實驗中心在很多方面還未實現(xiàn)智能化，包括在信息發(fā)布上還處于人工發(fā)布的階段，一些實驗報告信息、實驗研究會議信息以及實驗排課通知基本都是相應(yīng)的管理人員在網(wǎng)上或者口頭通知。在設(shè)備的管理上雖然有在發(fā)展智能化管理，但是智能化管理的水平較低，在設(shè)備處于不使用狀態(tài)下，比如計算機設(shè)備如果學(xué)生不使用的話也不會自動關(guān)機，在設(shè)備需要進行維護時也不會發(fā)出預(yù)警，導(dǎo)致管理維護人員不能及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，設(shè)備損失率和利用率均較低。另外，對設(shè)備或者場地的監(jiān)督控制也比較原始，要么是人工監(jiān)控，要么使用原始的監(jiān)控系統(tǒng)，還需要人員看護，導(dǎo)致工作效率較低。第二實驗中心的管理人員存在分布不均的問題，比如在排班上可能在某一個時間段內(nèi)都是經(jīng)驗較為欠缺的人員，在處理棘手問題時難以應(yīng)付，有的管理人員因為自身專業(yè)能力或者責(zé)任態(tài)度問題，導(dǎo)致管理工作水平不高。第三因為實驗中心的實驗種類在增多，設(shè)備更新較快，在設(shè)備維護管理上的成本也較高。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念分析

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型電子技術(shù)或者數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種電子技術(shù)或者網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要以電子產(chǎn)品編碼為基礎(chǔ)，并利用RFID識別技術(shù)對世界范圍內(nèi)的所有實體物品進行標識，實現(xiàn)對實體物品的動態(tài)監(jiān)控[1]。對物聯(lián)網(wǎng)的理解可以從兩個維度去思考，首先從功能上來講，物聯(lián)網(wǎng)就是通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)字模型進行數(shù)據(jù)信息的交換，將虛擬空間與物品實際連接起來，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對物品實現(xiàn)超時空的控制。其中會用到數(shù)字計算模塊，數(shù)據(jù)計算等。另外單純地從技術(shù)上來講，物聯(lián)網(wǎng)是關(guān)于RFID技術(shù)、遙感技術(shù)、納米技術(shù)和智能識別技術(shù)的物物智聯(lián)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)本身也是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種擴張，因為物聯(lián)網(wǎng)主要還是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主發(fā)展起來的，然后更大范圍地對實體物品進行控制。不過在演變發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)也是一種業(yè)務(wù)或者是應(yīng)用，尤其是在當(dāng)今社會，物聯(lián)網(wǎng)除了技術(shù)上的創(chuàng)新，更要不斷地優(yōu)化其應(yīng)用，以用戶體驗為主來發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)模式。

3 物聯(lián)網(wǎng)條件下的高校資源信息環(huán)境

3.1 實現(xiàn)資源整合，減少資金投入

首先，物聯(lián)網(wǎng)條件下的高校資源信息環(huán)境是結(jié)合了智慧校園、智慧實驗室、云計算以及各種信息共享平臺形成的大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這個大系統(tǒng)內(nèi)，學(xué)校的資源能夠進行匯總和整合，同時減少系統(tǒng)建設(shè)的成本。因為在傳統(tǒng)的信息資源網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)中心復(fù)雜，實驗資源、實驗設(shè)備種類又多，所以要進行大量的管理和維護導(dǎo)致維護成本增高，而且資金大部分也用在了硬件軟件設(shè)備的購買上，開發(fā)成本高，速度較慢。但是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)構(gòu)建實驗中心資源管理平臺，構(gòu)建一個大的信息系統(tǒng)，使得網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得簡單，對用戶終端的要求也不高，只要有一臺計算機或者手機，有上網(wǎng)的條件就可以接入到數(shù)據(jù)中心獲取資源。這樣一來，不但可以幫助用戶獲得豐富多樣的實驗信息資源，而且也避免了硬軟件的重復(fù)設(shè)置或更新，實驗信息的發(fā)布、整合以及對實驗相關(guān)設(shè)備的監(jiān)督控制也方便得多，工作效率得到提高。在資金方面，因為設(shè)備監(jiān)控效率提升，設(shè)備更新和維護的次數(shù)就會減少，從而降低了維護成本和生產(chǎn)成本，這樣大部分資金就可以用在項目的研究開發(fā)上，資金利用率得到大大地提高。

3.2 降低能耗，實現(xiàn)綠色網(wǎng)絡(luò)

其次，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的實驗中心資源管理平臺的構(gòu)建，可以將系統(tǒng)運行的能耗降到最低，這是因為在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，有多個服務(wù)器，而每一個服務(wù)器在運行的時候只要是一天24小時不間斷，每年就會消耗掉1.7萬kWh的電能，按服務(wù)器報廢年限來算，8年就會消耗掉約13萬kWh的電能。其能耗之大完全不符合綠色發(fā)展的要求。但是在物聯(lián)網(wǎng)條件下的智慧校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于把多個服務(wù)器整合到一個服務(wù)器上，而且其他的管理經(jīng)營和維護也放到了云端上，不僅可以降低硬軟件購置的成本，降低系統(tǒng)的經(jīng)營管理成本，而且還能因為大量服務(wù)器的減少而降低電能的損耗，實現(xiàn)了綠色網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

3.3 提高信息的安全性

第三，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建的實驗中心資源管理平臺以及實驗信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，要比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更加安全。這種安全首先是保障了信息的安全性。比如在云計算環(huán)境下，通過云基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)使得病毒防控的問題得到解決，像病毒的傳播，冗余備份和隔離就不再需要單獨進行監(jiān)督和管理。而且通過云安全管理架構(gòu)的設(shè)計，使得各種硬件，如服務(wù)器設(shè)備、存儲設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等匯集到一個龐大的硬件設(shè)備虛擬化資源池中，云安全管理中心對于所有的數(shù)據(jù)接入點只要進行統(tǒng)一的安全管理即可，而且可以隨時獲得資源池中的相關(guān)數(shù)據(jù)，平臺對外提供數(shù)據(jù)存儲、備份等服務(wù)。這樣內(nèi)部的運行情況也能得到實時的監(jiān)控，可以提高網(wǎng)絡(luò)整體的安全性，實現(xiàn)平臺管理的集中化，為信息的安全性提供了保障。endprint

4 物聯(lián)網(wǎng)條件下校園云的構(gòu)建

在物聯(lián)網(wǎng)條件下設(shè)計實驗中心資源管理平臺，構(gòu)建智慧實驗室和智慧校園，首先應(yīng)該要構(gòu)建校園云。校園云是一種典型的云架構(gòu)，其使用到的技術(shù)主要是虛擬化技術(shù)以及服務(wù)架構(gòu)的構(gòu)建。另外，校園云的三個層次分別是基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層以及應(yīng)用層（見表1）。在構(gòu)建校園云以前，還要對相關(guān)的物理服務(wù)器進行分類，然后提供虛擬化的硬件資源池。

1） 基礎(chǔ)設(shè)施層

校園云被分成三個層次，第一個層次是基礎(chǔ)設(shè)施層。在構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施層的時候，主要可以從兩個方面進行考慮。第一個方面是對各種硬件設(shè)備資源進行整合。比如將大規(guī)模的服務(wù)器設(shè)備、存儲設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整合起來，減少硬件設(shè)備所占有的空間，將資源充分利用起來。另外一個方面是利用虛擬化技術(shù)，將整合以后的硬件設(shè)備進行虛擬硬件資源池部署。虛擬化是校園云構(gòu)建的技術(shù)支撐，必須要利用虛擬化將高校的硬件資源整合成硬件資源池，打破物理結(jié)構(gòu)之間的障礙，使得資源能夠進行動態(tài)的分配和管理，一來可以提高資源的利用率，降低能耗，二來還能實現(xiàn)對冗余數(shù)據(jù)的備份和轉(zhuǎn)移，提高信息資源的安全性。另外，基礎(chǔ)設(shè)施層構(gòu)建上，主要的安全管理云有學(xué)生云、教師云、教務(wù)云等，然后云管理平臺中心對所有的云平臺進行集中管理。

2） 平臺層

平臺層是校園云的另一個層次，主要是為用戶的軟件應(yīng)用系統(tǒng)提供標準統(tǒng)一的軟件支持平臺。平臺層構(gòu)建包括校園公共服務(wù)模塊、基礎(chǔ)平臺模塊以及互聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)模塊等。這些模塊的應(yīng)用建設(shè)可以為用戶提供身份認證、安全登錄、安全郵件服務(wù)等功能。

3） 軟件層

軟件層是智慧實驗室、智慧校園設(shè)計中校園云構(gòu)建的最后一個層次。該層次的構(gòu)建主要是幫助用戶可以突破原先的軟件部署方式，可以在用戶需要的時候，只要利用相應(yīng)的應(yīng)用權(quán)限以及云端，就可以自動登錄然后獲取需要的資源信息。校園云的軟件層包括各種軟件系統(tǒng)，不如學(xué)生管理信息系統(tǒng)軟件，辦公管理系統(tǒng)軟件、教學(xué)管理系統(tǒng)軟件以及實驗管理系統(tǒng)軟件等。

5 物聯(lián)網(wǎng)條件下資源管理平臺功能設(shè)計

5.1 管理平臺功能模塊設(shè)計

物理網(wǎng)條件下進行資源管理平臺設(shè)計主要是管理平臺的功能設(shè)計。該平臺在功能設(shè)計上可以分成四個主要模塊層級：第一是資源模塊層，該模塊主要是對實驗中心所有的資源進行分類管理，比如資源可以分為硬件資源、場地資源和信息資源，那在進行管理時就要根據(jù)不同資源不同的性質(zhì)和實際情況來進行區(qū)別化管理，比如對于硬件資源中的計算機、照明系統(tǒng)等設(shè)備，就可以采取自動化監(jiān)控的方式，合理設(shè)置預(yù)警系統(tǒng)對其進行實時監(jiān)管。第二是功能模塊層，在該模塊一共有八種功能，包括實時檢測、遠程控制、即時控制、智能授權(quán)、即時授權(quán)、報警提示、智能發(fā)布、實時查詢等。第三是智能控制管理層模塊，該模塊可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及人工智能算法等對實驗中心資源平臺進行數(shù)據(jù)挖掘、分析以及智能化的管理。第四是智能決策層模塊，該模塊是在上述三個模塊層次的基礎(chǔ)上，根據(jù)需求設(shè)定參數(shù)進行科學(xué)智能化的決策，實現(xiàn)真正的智慧實驗中心。

5.2 管理平臺系統(tǒng)構(gòu)成

實驗中心資源管理平臺設(shè)計的宗旨是為用戶服務(wù)，所以在平臺系統(tǒng)構(gòu)成上也要從用戶使用的角度出發(fā)，進行平臺功能的展示以及相關(guān)技術(shù)手段的操作。根據(jù)實驗中心管理平臺的設(shè)計思路，管理平臺可以對所有的實驗設(shè)備進行統(tǒng)一化管理，并進行遠程的控制，在信息發(fā)布上也能夠?qū)崿F(xiàn)實時的動態(tài)發(fā)布，并進行信息的實時查詢和相關(guān)事項的預(yù)約，而對于實驗中心的基礎(chǔ)設(shè)備也可以根據(jù)實驗室的環(huán)境進行自動地控制，在安全警報設(shè)置下進行警報提示。

6 結(jié)束語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在云計算、智慧校園、智慧實驗室以及各種信息系統(tǒng)發(fā)展的背景下誕生且快速發(fā)展的?；谠摷夹g(shù)構(gòu)建高校實驗中心資源管理平臺，不但可以提高實驗中心管理的效率和工作質(zhì)量，而且還能方便各種信息的發(fā)布和查詢、預(yù)約等，對設(shè)備的維護也更加及時，耗能也有所降低。但是，為了使得資源管理平臺設(shè)計更加高效，還需要資金和新的技術(shù)的支持，因此在未來，研究開發(fā)高水平的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品以及獲得更多專項資金的支持是關(guān)鍵。

參考文獻：

[1] 周春月，閆子淇. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧實驗室架構(gòu)研究[J]. 實驗室研究與探索，2014（5）：239-243.

[2] 吳崢，周春月. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧實驗室[C]//中國通信學(xué)會青年工作委員會. 第十七屆全國青年通信學(xué)術(shù)年會論文集. 北京：國防工業(yè)出版社，2012：206-209.

[3] 彭一明，范雪松，龍新征. 構(gòu)建物聯(lián)、互聯(lián)、智能化的智慧計算機實驗室[J]. 實驗技術(shù)與管理，2016（2）：216-219.endprint