基于人工智能和云平臺管理的高校智能實訓(xùn)室建設(shè)

鄭鵬 柯曄偉

摘 要：隨著人工智能和云平臺服務(wù)不斷的發(fā)展，進(jìn)入了越來越多的領(lǐng)域。本文嘗試引入人工智能和云平臺的管理方式，建設(shè)高校智能實訓(xùn)室，其能提供更好地服務(wù)于教學(xué)、科研、對外培訓(xùn)、管理，提升高校的綜合實力，發(fā)揮示范帶頭作用。此外對于加強(qiáng)數(shù)字化校園建設(shè)和數(shù)字教育資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)與共享提供了必要的支持作用。

關(guān)鍵詞：人工智能;云平臺;高校實訓(xùn)室

1 智能實訓(xùn)室建設(shè)設(shè)想

高職院校的實訓(xùn)室對于高校日常運(yùn)作來說是及其重要的場所，建設(shè)一個現(xiàn)代化的智能實訓(xùn)室以及對應(yīng)高效的實訓(xùn)室管理系統(tǒng)，將會極大地提升高職院校的科研、教學(xué)水平，從而提升學(xué)校的總體發(fā)展和學(xué)生全面能力。將近年來人工智能，云服務(wù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用在實訓(xùn)室的建設(shè)和管理上，使得實訓(xùn)室最大化的發(fā)揮作用正是本文研究的方向。

2 目前國內(nèi)大部分高校實訓(xùn)室在管理方面存在的問題

2.1 實訓(xùn)室管理人員隊伍不穩(wěn)定，工作量大

實訓(xùn)室對高校的重要性在上文以及說明，但是國內(nèi)院校實訓(xùn)室管理人員的待遇和地位不高，素質(zhì)參差不齊，專業(yè)水平不高，管理任務(wù)過重。在上課高峰期，實訓(xùn)室使用頻率較高的時候，就會產(chǎn)生實訓(xùn)室未能按時開放的問題，造成教學(xué)事故。再加上院校對實驗人員的管理水平有限，對實訓(xùn)室管理人員培訓(xùn)能力有限，嚴(yán)重影響了實訓(xùn)室的科學(xué)和有效管理及運(yùn)行。

2.2 實訓(xùn)室內(nèi)的實訓(xùn)物品管理存在問題

由于實訓(xùn)室實驗員人員數(shù)量少，而負(fù)責(zé)的實驗室數(shù)量又多，因此難免顧此失彼、管控不到位，再加上管理上的一些疏忽，以及學(xué)生的個人素質(zhì)問題，造成實訓(xùn)室耗材的浪費(fèi)和實驗器材的損壞，會對實訓(xùn)過程中造成一系列的影響。更為嚴(yán)重的情況有毒、有害的物品丟失，那更加會對社會的穩(wěn)定帶來極大的影響，因此，建立一套高效以及具有可追溯性的實訓(xùn)室物資管理系統(tǒng)，是實訓(xùn)室管理的重點。

2.3 實訓(xùn)室安全和管理問題

這幾年來，高校或科研院所的實訓(xùn)室發(fā)生重大安全事故的數(shù)量有明顯的上升，而缺乏集中管理機(jī)制，導(dǎo)致實訓(xùn)室的地點過于分散，不方便集中。實訓(xùn)室的固定資產(chǎn)及器材數(shù)量和價值，實訓(xùn)室儀器和實訓(xùn)耗材統(tǒng)計及變動情況等缺少專業(yè)的數(shù)據(jù)記錄。實訓(xùn)室管理人員因為項目繁多，以及管理區(qū)域，責(zé)任不明確而造成實驗耗材浪費(fèi)，極大降低實訓(xùn)室的運(yùn)行效率。

3 實訓(xùn)室智能化管理探討

將最新的計算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)運(yùn)用到實訓(xùn)室的管理中，開發(fā)出一套管理系統(tǒng)，減輕實驗員管理工作，用新的技術(shù)取代人工管理，減輕實驗員負(fù)擔(dān)，從而有時間提升實驗實訓(xùn)課程教學(xué)水平，緩解專任教師的授課壓力，讓專任教師可以投入科研工作中去，從而全面提高教學(xué)科研能力。

4 智能實驗室設(shè)計思路

這里以筆者所在的實訓(xùn)室的情況進(jìn)行分析，并引入人工智能化設(shè)計，將傳統(tǒng)老舊的實驗室改造成符合當(dāng)下需求的智能實訓(xùn)室。將改造設(shè)計的總體方案分成對外展示、日常管理、數(shù)據(jù)資源幾個部分。涉及的內(nèi)容包括了網(wǎng)站展示、公告發(fā)布、安全操作守則、操作視頻終端、VR演示，以及智能門禁管理、耗材管理、開發(fā)管理等智能管理內(nèi)容。（見圖1）

4.1 對外展示

隨著移動互聯(lián)技術(shù)的推廣應(yīng)用和移動設(shè)備的更新?lián)Q代，學(xué)校網(wǎng)站總訪問量激增，而學(xué)院實訓(xùn)室也是其中一個訪問量較多的欄目，因此需要設(shè)計一個實訓(xùn)形象化展示空間。外部人員可以從網(wǎng)站上了解到學(xué)校的各類實訓(xùn)室和其擁有的實驗設(shè)備。

4.2 日常管理

為了提高實訓(xùn)室日常維護(hù)管理水平，可以引入先進(jìn)實訓(xùn)室信息化管理系統(tǒng)，包括設(shè)備維修維護(hù)、設(shè)備借用、設(shè)備定位、實訓(xùn)室開放預(yù)約、智能門禁管理等系統(tǒng)模塊。這些管理軟件可以將實訓(xùn)室的各項內(nèi)容進(jìn)行電子化和智能化，提高了管理人員的工作效率、實訓(xùn)室使用率和降低耗材的消耗。

4.3 數(shù)據(jù)資源

通過創(chuàng)建實訓(xùn)中心數(shù)據(jù)庫的概念，將實訓(xùn)日常處理工作內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，存儲在系統(tǒng)的云平臺上進(jìn)行統(tǒng)一管理。（1）根據(jù)實驗室實際情況可以實時更新其關(guān)鍵數(shù)據(jù)、視頻、圖片資料等。（2）辦公資料無紙化。通過實訓(xùn)室數(shù)據(jù)庫將崗位日志、設(shè)備使用記錄、設(shè)備維護(hù)記錄等紙質(zhì)資料電子化，方便檢查人員的查閱，省時省力。

5 實施方法與應(yīng)用

初步設(shè)想管理平臺由服務(wù)器云端和客戶端組成，可以使用電腦端和移動端（手機(jī)、平板電腦等）兩個方法來登錄平臺，服務(wù)端中關(guān)鍵數(shù)據(jù)的進(jìn)行了加密和隔離，需要一定的權(quán)限才能訪問，提升了數(shù)據(jù)的安全性。

5.1 智能門禁管理

智能門禁系統(tǒng)作為新型現(xiàn)代化管理系統(tǒng)，被廣泛的應(yīng)用各個公共領(lǐng)域和家庭中，智能門禁系統(tǒng)也可以使用在實訓(xùn)室管理中。智能門禁系統(tǒng)通過云平臺綁定教工卡和學(xué)生卡，按借用時間（長期借用和短期借用）分類管理，通過輔助攝像頭采集借用者的圖像、利用云平臺存儲借還時間和時長等信息（見圖2）。

5.2 故障報修系統(tǒng)

實訓(xùn)室各種設(shè)備，工具，器材繁多，隨著使用的過程中發(fā)生故障在所難免，而傳統(tǒng)的報修程序工作效率低下，時常會影響到教學(xué)進(jìn)度，將此功能整合到教職工的OA首頁上，如遇到故障，教師可直接登錄系統(tǒng)進(jìn)入故障報修模塊申請;管理員可以即刻收到系統(tǒng)推送并進(jìn)行處理，提升了故障報修系統(tǒng)的使用效率。

5.3 貴重儀器設(shè)備的管理

貴重儀器設(shè)備的管理是培訓(xùn)室管理的重中之重。建立有價值的儀器管理系統(tǒng)，將服務(wù)器和對應(yīng)管理端口和固定的NFC芯片連接到同一局域網(wǎng)。當(dāng)受保護(hù)的設(shè)備未經(jīng)正常授權(quán)離開培訓(xùn)室時，它將觸發(fā)門上的紅外傳感器和安裝在天花板上的固定RFID閱讀器，并觸發(fā)警報，并在云平臺記錄非法走出倉庫的詳細(xì)信息。它有效地保證了貴重儀器設(shè)備的安全性和管理效率，能對各貴重設(shè)備實時定位、跟蹤和報警。

5.4 實訓(xùn)室數(shù)據(jù)庫

實訓(xùn)室數(shù)據(jù)庫是對相應(yīng)實訓(xùn)室建立的專屬知識百科庫，包括了該實驗室的基本信息。一方面可以用在新入職員工的崗前培訓(xùn)，另一方面，也方便了相應(yīng)人員對數(shù)據(jù)的檢索需求。

5.5 實訓(xùn)室預(yù)約系統(tǒng)

高校實訓(xùn)室除了在教學(xué)工作中使用外，進(jìn)行科研活動或者技能競賽也需要用到里面的設(shè)備，通過預(yù)約系統(tǒng)，可以了解當(dāng)前實訓(xùn)室的使用情況及未來的預(yù)約情況，可以提升各個實訓(xùn)室的使用效率，通過預(yù)約系統(tǒng)還能了解到各個實訓(xùn)器材的使用率，提升了實驗室的管理水平。

5.6 VR演示

利用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，再現(xiàn)實訓(xùn)室環(huán)境及工作內(nèi)容，為參觀者提供可交互、零距離、沉浸式的體驗。瀏覽者進(jìn)入想要參觀的實訓(xùn)室，通過VR系統(tǒng)模擬當(dāng)前實訓(xùn)室的各種實際操作，極大提升了體驗感。

5.7 通知發(fā)布軟件

這里開發(fā)部署了基于Windows的信息發(fā)布軟件，并設(shè)計了手機(jī)端的APP。對應(yīng)公共內(nèi)容可以面向所有終端發(fā)送，而對應(yīng)的課程表等內(nèi)容可以定向?qū)κ褂谜哌M(jìn)行發(fā)送，保證了信息的覆蓋度和精準(zhǔn)度。

6 結(jié)語

在當(dāng)下的互聯(lián)網(wǎng)時代，高等教育面臨著前所未有的新形勢、新挑戰(zhàn)，智慧實訓(xùn)室建設(shè)也迫在眉睫，它的構(gòu)建與應(yīng)用是打造智慧校園至關(guān)重要的一環(huán)。智慧實訓(xùn)室的推廣能使各部門的精品資源共享、重要信息即時推送，令高校學(xué)生暢享實時接收要點信息的便利，進(jìn)而建立豐富的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺，對創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)便捷的智慧校園有舉足輕重的意義。

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項目：福建省教育廳2018年中青年教師教育科研項目（職業(yè)院校專項）JZ180368

作者簡介：鄭鵬（1985—），男，本科，實驗師，注冊安全工程師，長期從事汽車檢測與維修實訓(xùn)教學(xué)、智慧實訓(xùn)室建設(shè)研究。