基于物聯網技術的高職實驗實訓室管理研究

摘 要：本文在分析目前高職院校實驗實訓室管理現狀的基礎上，從物聯網的內涵、技術等方面出發，就硬件和軟件部分探討了物聯網技術在高職實驗實訓室管理方面的應用方案。

關鍵詞：物聯網 高職 實驗實訓管理

高職院校是培養高素質技能型專門人才的基地，因此，實踐教學是高職教學的重中之重，與高職人才培養的可持續發展密切相關。實驗實訓室是高職學生進行實踐操作的主要場所，實驗實訓室的管理水平很大程度上體現了該高職院校的總體管理水平，在高職院校的教學管理中具有至關重要的意義。

一、高職實驗實訓室的管理現狀

當前，我國高職實驗實訓室的管理主要存在監督管理力度不夠、信息系統自動化程度低、儀器設備閑置率較高、小型設備儀器較易遺失、大型儀器設備維護較難、實驗環境存在安全隱患、資源開放共享程度不夠等問題。為了提高管理效率，各院校采取了各種方法，例如制定相應的規章制度和人工監督評估方案、對各類儀器設備實行“標簽化”、投入大量運營經費、安排實驗室管理員進行日常維護等。總之，這些常用的方法主要依賴于“人”或“制度”，即依賴管理人員的手動操作或依靠規章制度的硬性約束，沒有從根本上實現管理的自動化、智能化和實時化。

二、物聯網的內涵及關鍵技術

物聯網，即物與物相連的互聯網，是指將射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等各種信息傳感設備與互聯網聯合起來形成的一個巨大網絡。通過信息交換和傳輸，實現實體物品間的物物通訊和實時共享等功能。

2005年，國際電聯（ITU）在《物聯網》的報告中指出，物聯網的關鍵技術主要有4項，即RFID技術、智能技術、納米技術和WSN。RFID技術主要用來標識物體，智能技術主要是針對事物的智能化，納米技術主要是實現事物的微縮，WSN技術主要用于感知事物。

物聯網被譽為是繼計算機、互聯網、移動通信網之后的又一次信息化產業的浪潮，它具有全面感知、可靠傳遞、智能處理和無處不在的特點，受到了各國政府、企業界和學術界的高度重視，歐盟、美國、日本等國甚至都己將其列入國家和區域型的信息化戰略。

三、物聯網技術在高職實驗實訓室管理中的應用方案

任何一種管理方法的使用都是為了能更好地實現管理的目標。對絕大部分高職院校實驗實訓室來說，最關鍵的管理目標是提高管理效率、確保實驗環境的安全及強化管理的實時化和智能化這幾個方面。基于物聯網技術的高職院校實驗實訓室管理基本上能實現這些目標。

1.硬件方面

硬件方面主要包括RFID電子標簽、自動讀寫器、數據處理服務器和無線設備接入點等。通過自動讀寫器讀取RFID標簽信息，利用無線鏈路傳輸到無線設備接入點，數據處理服務器將輸入的信息進行整理、分析、加密等處理以獲得實驗室設備數據。

2.軟件方面

（1）中央處理系統。中央處理系統是整個實驗實訓室軟件系統的核心部分，因此本方案中首先要建立的就是中央處理系統。它能提供強大的數據處理和分析功能，在高職實驗實訓室的眾多子系統，例如，儀器設備管理子系統、實驗實訓物品管理子系統、環境監測管理子系統、人員管理子系統等這些子系統中起到橋梁的作用，為數據交換、處理、溝通開辟了渠道，并能將這些信息進行實時分析和及時反饋。

（2）儀器設備的智能管理。目前，絕大多數高職院校一般會給每臺大型儀器設備手動貼上“固定資產” 標簽，標簽上標明了該臺儀器設備的名稱、購置日期以及固定資產編號等。但是，這些紙質標簽不具備任何的可寫性，且非常容易污損或遺失。倘若把這些標簽都換成RFID電子標簽的話，情況就大不一樣了。可在實驗實訓室的出入口安裝固定讀寫器，對每一臺設備儀器進行自動讀寫，此時，置于儀器設備上的RFID標簽將發揮信息采集和產品識別的作用，通過物聯網技術獲得包括產品名稱、規格、型號、固定資產號、生產廠家、生產日期、使用單位、使用地點、使用說明等在內的所有詳細信息，并自動生成入庫清單，完成自動入庫。

另外，對儀器設備來說，定期的保養維護至關重要。但在很多高職院校的實驗實訓室內，這項工作往往被忽視，等到儀器設備出了問題，管理員才會進行維修檢查。這樣的維護安檢方式不利于設備的可持續運轉。利用RFID系統后，根據儀器設備的使用頻率和以往的故障率，管理員可以計算并推測出可能出故障的時間節點。按照這些節點，中央處理系統就會定期提醒相關人員進行安檢維護，然后將每次保養維護的信息存儲到電子標簽中。這樣的做法，既可以保證安檢維護工作的及時性，又能激發管理員的工作積極性，督促他們對相應儀器設備的維護保養工作負責到底。

（3）實驗環境的實時監控。實驗實訓室環境條件的好壞關系到實驗實訓能否順利開展，因此，實驗實訓室的環境管理也非常重要。通過環境監測管理子系統，實驗室內的溫度、濕度、光線、空氣質量等環境條件都可以及時地傳送到中央處理系統。當室內溫度高于系統設定的最高溫時，中央處理系統通過控制開關來自動開啟制冷空調；當室內空氣干燥，濕度低于系統設定的最低值時，加濕器的開關將自動開啟。當實驗室采光不足，光線暗于最低值時，中央處理系統也可通過傳感器自動打開照明燈光或窗簾等。當實驗室出現漏水、漏氣、火險等安全問題時，中央處理系統會在第一時間啟動消防系統的自動報警功能，將存在危險的電力、水力等系統及時關閉，第一時間控制險情，并迅速將實時信息傳遞到實驗室管理人員的通信設備上。

（4）實驗實訓人員的智能篩查。實驗實訓室是高職院校實踐教學的重要場所。為確保安全有序，必須對進出的人員進行監控管理。可在實驗室入口處安裝固定的閱讀器，對每一個進入該區域人員的基本信息進行自動識讀，包括姓名、院系、聯系方式等，同時將這些信息及時傳輸到中央處理系統進行登記存儲。如果該信息與事先預約授權的信息相符，便可允許該人員進入實驗室，反之，則自動發出報警提示，第一時間通知管理員盡快采取相應措施，防止該人員進入。另外，如有人員單獨在實驗實訓室進行實驗操作時，為確保人身安全，要求佩戴一個與安全控制中心相連接的傳感器，一旦出現摔倒或長時間靜止時傳感器會自動向控制中心報警，大大降低意外的發生。

（5）實驗物資的自動采購。實驗物資是實驗實訓能正常進行的基本保證之一。基于物聯網技術的實驗物資管理可以使實驗室內的“易耗品”和“供應商”之間實現互動，不需人工干預即可保證實驗室內有充足的教學實驗物資。

以浙江交通職業技術學院機電一體化實訓室為例，一旦實訓所需的模具的存儲量低于系統設定的安全值時，實驗物資管理子系統便會發出提示，并自動通過中央處理系統向該模具的指定供應商發出補貨訂單。供應商接收到訂單后，也會自動向實訓室的中央處理系統發送“確認函”，并生成訂單金額，同時將信息實時發送到實驗室管理員的通訊設備上，以便管理員確認后盡快將產品送達該實訓室。

四、結語

目前，對物聯網技術的應用還處在一個比較低的層次。如果能把物聯網技術與高職院校實驗實訓室的管理結合起來，將會從根本上改變以往依賴“人”和“制度”來管理的傳統局面，使高職實驗實訓室管理更加高效、更加簡單、更加智能。

（作者單位：浙江交通職業技術學院）