電子元器件與儀器設備共享平臺的構建與實現(xiàn)

吳潤強，徐琦霖，劉文杰，孫科學,3*

(1.南京郵電大學 電子與光學工程學院、柔性電子(未來技術)學院，江蘇 南京 210023；2.南京郵電大學 通信與信息工程學院，江蘇 南京 210023；3.南京郵電大學 通達學院，江蘇 揚州 225127)

高校電工電子實驗室內(nèi)建立的電子元器件與儀器設備共享平臺旨在實現(xiàn)實驗室管理的規(guī)范化、流程化和信息化，提高實驗室的教學質(zhì)量、管理水平和服務水平，為實驗室主管部門的宏觀管理和科學決策提供依據(jù)，為實驗室的自身發(fā)展提供有利契機，為實驗室全面信息化提供有力保障。

作為實驗室教學主體，電子元器件與儀器設備共享平臺能夠更好地服務學生與教師。在進行實驗室電子元器件與儀器設備共享平臺建設時，應當以學生為本，提高教學質(zhì)量和效率，改善管理模式，完善師生評價交流系統(tǒng)，將實驗室資源更好地服務于全校廣大師生，充分調(diào)動學生學習的熱情和積極性，減少學習的難度以及老師的授課壓力。

1 系統(tǒng)設計

傳統(tǒng)實驗室建設只注重實驗室本身(或者內(nèi)部各類設備)的建設而忽略其配套設備的建設，電子元器件與儀器設備共享平臺則將電工電子實驗室與所處環(huán)境看做一個整體，從生態(tài)可持續(xù)的角度，提出元器件及儀器設備回收、資源共享平臺、數(shù)據(jù)庫管理的方針，強調(diào)電工電子實驗室對于整體環(huán)境的重大意義，并推動高校電工電子實驗室電子元器件與儀器設備共享平臺建設管理朝著更高、更廣的方向發(fā)展[1-5]，如圖1所示為共享平臺建設的總體框圖。

圖1 共享平臺建設的總體實現(xiàn)框圖

1.1 元器件及儀器設備回收

電子元器件及儀器設備包含實驗室所分發(fā)的所有器材，如芯片，開發(fā)板，電阻電容，電源，面包板，儀器、儀表等。總體而言，這些元器件數(shù)量龐大，因此針對元件數(shù)量的統(tǒng)計就比較困難。到目前為止，元器件及儀器的回收利用主要是依靠人工進行，通過人工區(qū)分元器件及儀器設備種類與其明顯的缺陷，但是對于元器件及設備是否損壞或是否正常等狀態(tài)實時更新需要通過系統(tǒng)實現(xiàn)顯示。

如圖2所示為元器件及儀器設備回收流程圖。需要特別說明的是，通過專門的儀器測試設備可以準確地判斷出器件內(nèi)部是否完好[6,7]。因此檢查應分為人工檢查和設備檢查：通過人工檢查出可見的器件缺陷，再利用儀器測試器件的內(nèi)部功能。通過兩步檢查判斷器件是否可以入庫，同時更新數(shù)據(jù)庫信息。

圖2 元器件及儀器設備回收流程圖

1.2 資源共享平臺

當實驗室共享平臺數(shù)據(jù)共享化程度低時，易形成數(shù)據(jù)孤島，此時各類信息存儲系統(tǒng)、信息展示工具之間存在數(shù)據(jù)壁壘，數(shù)據(jù)資源得不到最大化共享；當實驗室共享平臺數(shù)據(jù)共享實時性不高時，系統(tǒng)來不及反饋可用元器件及儀器設備正確信息，導致回收的元器件及儀器設備利用率較低[8,9]。所以資源共享平臺在保證高的共享性時，還應保證共享信息的實時性，實際過程中，通過數(shù)據(jù)庫設置不同的權限保證最大化的共享；通過實時更新數(shù)據(jù)庫中元器件及儀器設備的狀態(tài)及更新時間保證信息的實效性，通過查詢數(shù)據(jù)庫中物品可及時獲取需查詢物品的狀態(tài)信息。物品狀態(tài)信息有已借出、已回收、檢查中、維修中、已入庫、報廢六個狀態(tài)，每個狀態(tài)有對應的處理時間，處理人以及預計完成時間等信息。

如圖3所示為物品的集中狀態(tài)信息。

圖3 物品的集中狀態(tài)信息

1.3 數(shù)據(jù)庫建設

數(shù)據(jù)庫的建設是在元器件回收、資源共享完成后進行的一個步驟，數(shù)據(jù)庫中將存放所有實驗室所有元器件信息，并能夠及時更新相關信息。數(shù)據(jù)庫面向兩類人員開放，一是以老師、學生為主體的用戶人群，二是以管理人員、維護人員為主體的管理監(jiān)督人員。使用人員可以通過共享平臺充分利用數(shù)據(jù)庫資源，查詢資源信息以方便使用；管理監(jiān)督人員以及維護人員對數(shù)據(jù)庫進行日常維護與管理。

如圖4所示為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)結構。

圖4 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)結構

2 系統(tǒng)測試

按照電子元器件與儀器設備共享平臺的功能劃分[10]，系統(tǒng)測試部分應分為針對用戶和管理人員兩個部分來進行。

對于用戶而言，著重測試該平臺設備查詢與資源查詢功能的準確性與實時性，以保證系統(tǒng)使用時的用戶體驗。具體來說，在測試用戶在登錄該平臺后，可以在該平臺上通過設備查詢界面查詢實驗室有關設備的使用情況及空閑狀態(tài)，以合理分配自身時間。對于管理人員而言，應著重測試該平臺的數(shù)據(jù)錄入、設備信息更新與維護功能。管理人員通過平臺獲得儀器設備使用情況以及器材使用與回收情況。

如圖5所示為系統(tǒng)測試結構示意圖。

圖5 系統(tǒng)測試結構示意圖

3 電子元器件與儀器設備共享平臺建設未來發(fā)展

電子元器件與儀器設備共享平臺是以數(shù)字化、信息化為手段方便高校師生使用的一個資源交流平臺。在技術不斷發(fā)展的潮流中，共享平臺的建設可以與不斷發(fā)展的技術結合，以實現(xiàn)更深層次的共享。

具體而言，電子元器件與儀器設備共享平臺未來的建設可與知識圖譜理論以及其拓展延伸的深度學習知識相結合。一方面，通過監(jiān)控每個實驗中所有實驗者的操作狀態(tài)，可提供一個實驗操作中實驗者不合規(guī)操作的數(shù)據(jù)庫，為學校深度學習相關領域提供數(shù)據(jù)支持；另一方面，創(chuàng)新性地將知識圖譜理論應用到電工電子實驗室多種電子元器件的分類管理上，可以極大地提高電子元器件的利用效率，深度優(yōu)化元器件的查找方式，以提升實驗教育平臺的實際應用實力。

另外，高校實驗室是高校師生進行實際操作的地方，實驗操作的規(guī)范性對于實驗設備的健康使用十分重要。共享平臺的未來發(fā)展方向還可以是實現(xiàn)更實時的共享[11]，即將實驗設備加入共享平臺中，通過共享平臺記錄實驗過程中實驗設備上的操作，以判斷師生在使用設備中的規(guī)范性，在課程結束后加以警告。通過這種方式，可以更好的保障設備的健康使用。

4 結 語

電子元器件與儀器設備共享平臺的建設可以在很大程度上幫助高校電工電子實驗室元器件管理與使用過程實現(xiàn)信息化。該平臺的關鍵在于相關數(shù)據(jù)庫的建立，這又依賴于對元器件數(shù)量的統(tǒng)計以及資源的共享程度。在未來過程中，借助于各種新技術，如上文提到的深度學習相關技術等，共享平臺可以變得更加信息化、數(shù)字化。

共享平臺是一個開放性的平臺，通過與不斷進步的新技術加以融合，共享平臺的共享性、方便性將得到更大的提升。