土木工程實驗中心綜合管理系統(tǒng)的研究與實踐

摘要：針對目前高校土木工程實驗中心在管理方面存在的諸多問題，基于Web技術(shù)開發(fā)了土木工程實驗中心綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以高效、靈活的進(jìn)行實驗中心的常規(guī)管理，實現(xiàn)了實驗室對校內(nèi)外的開放共享，提高了管理質(zhì)量和管理效率。對該系統(tǒng)的總體規(guī)劃和模塊功能分析作了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：土木工程；實驗中心；管理系統(tǒng)

作者簡介：張志增（1980-），男，河南安陽人，中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院，副教授；李劉蓓（1983-），女，河南洛陽人，中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院，助教。（河南 鄭州 450007）

基金項目：本文系中原工學(xué)院教學(xué)改革項目（項目編號：2011-16）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0094-02

高校實驗室管理在實驗教學(xué)、科學(xué)研究和資產(chǎn)管理等工作中扮演重要的角色。[1]目前，我國高校實驗室一般按照教學(xué)項目和班級進(jìn)行設(shè)置，具有分散、封閉、規(guī)模小、缺乏現(xiàn)代化管理等特點，隨著高等教育事業(yè)的發(fā)展，其弊端日益暴露出來。

土木工程實驗中心是力學(xué)、結(jié)構(gòu)、巖土等學(xué)科的實驗教學(xué)和科學(xué)研究的實體，[2]是辦好土木工程專業(yè)的重要支柱，對于培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和動手能力具有重要作用。

當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入了信息時代，信息化建設(shè)是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)，而教育信息化更是國家信息化建設(shè)的重點，但是實驗室信息管理系統(tǒng)的建設(shè)卻仍然是教育信息化的薄弱環(huán)節(jié)。實驗室管理系統(tǒng)的建立，對于進(jìn)一步提高我國高校實驗室的現(xiàn)代化管理水平具有積極的推動作用。[3]

目前，中原工學(xué)院已建成了覆蓋全校的高速校園網(wǎng)，并通過100M光纖實現(xiàn)了與中國教育科研網(wǎng)的互聯(lián)，具備了通過信息技術(shù)管理實驗教學(xué)的硬件環(huán)境。因此，以中原工學(xué)院土木工程實驗中心為背景，開發(fā)了基于Web技術(shù)的土木工程實驗中心綜合管理系統(tǒng)，顯著提高了實驗中心的科學(xué)化管理水平，為探索新型實驗中心管理模式奠定了基礎(chǔ)。

本文旨在對該系統(tǒng)的總體規(guī)劃和模塊功能分析作詳細(xì)的闡述。

一、實驗中心管理中存在的問題

結(jié)合中原工學(xué)院土木工程實驗中心的實際情況，列舉實驗室管理中存在的問題：

第一，實驗中心下設(shè)八個實驗室，分別在中原工學(xué)院的南區(qū)2#實驗樓的一樓、五樓和地下室，北苑的原豆奶車間的一樓以及粉塔樓的二、三、四層樓。實驗室空間位置的分散很不利于實驗教學(xué)工作的開展以及實驗中心人員的管理。

第二，實驗教學(xué)過程中需要管理員根據(jù)實驗課程時間來進(jìn)行手工排課，且很難對教學(xué)過程形成監(jiān)管，工作量不僅巨大而且復(fù)雜。

第三，難以對實驗室的對外開放共享形成有效的過程監(jiān)督，收集各種數(shù)據(jù)。

第四，低值品、易耗品的管理監(jiān)督不到位，造成了較大的資源浪費，并且很難統(tǒng)計設(shè)備利用率。

第五，由于實驗室管理人員的工作日志不規(guī)范或者缺失，導(dǎo)致對設(shè)備監(jiān)管不夠，工作量難以量化統(tǒng)計。

第六，大批實驗設(shè)備高值低用，甚至不用，造成實驗設(shè)備利用率不均衡，難以形成教學(xué)和科研的整體優(yōu)勢。

第七，學(xué)校的教務(wù)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)和資產(chǎn)管理系統(tǒng)沒有建立聯(lián)系，各種格式的數(shù)據(jù)上報均需手工繪制，增加了很大的工作量，且管理者無法真正校核數(shù)據(jù)的真實性。

第八，在開展一年一次的畢業(yè)論文和設(shè)計工作時，有許多學(xué)生使用實驗室的時間有近半年之久。實驗中心人員和指導(dǎo)教師沒有時間長期在實驗室指導(dǎo)學(xué)生做實驗，這就會出現(xiàn)設(shè)備使用不當(dāng)、易耗品丟失和安全隱患等問題。

上述情況表明了土木工程實驗中心管理工作的復(fù)雜性和重要性，而現(xiàn)代化的實驗中心管理系統(tǒng)在處理上述問題時發(fā)揮了明顯的優(yōu)勢。

二、綜合管理系統(tǒng)的總體規(guī)劃

土木工程實驗中心綜合管理系統(tǒng)主要是針對中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院的教師和學(xué)生，實現(xiàn)實驗中心的日常工作管理，以及發(fā)布實驗中心通告、網(wǎng)上預(yù)約實驗、師生互動交流等要求設(shè)計的，為土木工程實驗教學(xué)管理工作提供了解決方案。

實驗中心綜合管理系統(tǒng)可以分為五大功能模塊，[4]分別為實驗中心綜合管理系統(tǒng)平臺、實驗中心網(wǎng)站、智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分布式電源集中控制管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。

學(xué)校和系部可通過土木工程實驗中心綜合管理系統(tǒng)，同時結(jié)合智能IC卡、實驗中心網(wǎng)站、門禁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分布式電源集中控制管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)實驗教學(xué)全過程的信息化管理，減輕土木工程實驗中心管理人員的工作壓力；便于學(xué)校資產(chǎn)管理部門對設(shè)備、材料的采購進(jìn)行宏觀控制，從而節(jié)約成本；強(qiáng)化管理，打破校內(nèi)、外界限，加強(qiáng)實驗室的對外開放，實現(xiàn)資源充分的共享；可以對土木工程實驗中心的所有實驗室進(jìn)行管理、監(jiān)督、調(diào)控等，提供各種格式的詳細(xì)數(shù)據(jù)。

三、模塊的功能分析

1.實驗中心綜合管理系統(tǒng)平臺

實驗中心綜合管理系統(tǒng)平臺的具體功能包括：能與教務(wù)管理、資產(chǎn)管理等系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享；對學(xué)生實驗項目申請進(jìn)行審批和考核；實現(xiàn)實驗室和實驗設(shè)備的開放共享，并通過先進(jìn)的現(xiàn)場監(jiān)控手段實現(xiàn)收費和管理；儀器設(shè)備的購置計劃、入庫、申請、審批、出庫、歸還、維修、驗收和報廢的流程化管理及儀器設(shè)備使用率統(tǒng)計分析管理；可按實驗項目進(jìn)行預(yù)約排課、實驗分批，解決實驗室資源短缺和學(xué)生空閑時間不確定的矛盾；教師可上傳實驗教學(xué)課件或?qū)嶒炛笇?dǎo)書等電子資料，供課堂教學(xué)使用或?qū)W生課余點播學(xué)習(xí)；實驗教學(xué)上課時，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將自動保存該時段視頻作為教學(xué)課件資源；教師可通過添加試題資料，自動生成試卷供學(xué)生預(yù)習(xí)考核、課余練習(xí)、網(wǎng)上考試使用；實現(xiàn)對各專業(yè)的實驗教學(xué)計劃、實驗教學(xué)大綱的提交和審核；可對實驗所需低值易耗品的品名、規(guī)格、計量單位、特性等基礎(chǔ)信息及領(lǐng)用申請、出入庫記錄、剩料退庫流程化進(jìn)行管理；添加實驗室操作準(zhǔn)則與安全規(guī)范，進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)布；建立教師個人信息庫，實驗室管理員可添加工作日志，以便于信息搜索和工作量查詢統(tǒng)計；學(xué)生可下載評教模板對與實驗相關(guān)教師的教學(xué)、工作進(jìn)行評價打分和自動統(tǒng)計匯總；可按各種字段（如實驗室、設(shè)備、時間等）對實驗室各種信息進(jìn)行查詢統(tǒng)計；可提供符合指定格式的基本報表且報表能導(dǎo)出以供打印或上報，同時提供開放的數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出接口，能與其他系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。

2.實驗中心網(wǎng)站

實驗中心網(wǎng)站掛靠在中原工學(xué)院校園網(wǎng)上，可用于發(fā)布實驗室資源等各種動態(tài)數(shù)據(jù)信息。力爭在網(wǎng)站的版面布局、美術(shù)設(shè)計、瀏覽方式和交互性等方面精心設(shè)計，給予網(wǎng)站瀏覽者一種簡潔、適用的體會。實驗中心的具體功能包括：發(fā)布實驗室資源信息，如實驗室空間位置分布、實驗室資源現(xiàn)狀、排課預(yù)約信息、儀器設(shè)備使用收費狀況等動態(tài)數(shù)據(jù)信息；發(fā)布實驗儀器設(shè)備共享信息，各級用戶可通過網(wǎng)頁瀏覽并在線預(yù)約所需實驗室及設(shè)備；實驗室規(guī)章制度信息發(fā)布；提供實驗教學(xué)成果、教學(xué)課件、精品課程展示窗口；提供校外用戶注冊及已注冊用戶后臺登陸入口；在網(wǎng)站上開設(shè)師生討論專區(qū)，并發(fā)布電子郵箱，學(xué)生可以提出問題、發(fā)表見解，教師可以輔導(dǎo)答疑、介紹有關(guān)知識。

3.智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

通過智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實現(xiàn)考勤登記、預(yù)習(xí)報警、實時計費及授權(quán)開門等功能。由于高校管理一般采用IC卡系統(tǒng)，因此本系統(tǒng)提供對IC卡的卡片專用扇區(qū)讀寫控制；支持實驗中心管理員使用手機(jī)、電腦等移動設(shè)備遠(yuǎn)程查看門禁信息且可遠(yuǎn)程開關(guān)門禁；[5]智能數(shù)據(jù)采集終端采用ARM系統(tǒng)構(gòu)架，集成CPU、IO、存儲、屏顯、網(wǎng)絡(luò)模塊、內(nèi)建操作系統(tǒng)，無需連接計算機(jī)進(jìn)行通訊控制；可分配開門權(quán)限，支持脫機(jī)密碼開門；支持遠(yuǎn)程開關(guān)門，并監(jiān)控開關(guān)狀態(tài)；實驗教學(xué)考勤、開放身份識別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。

4.分布式電源集中控制管理系統(tǒng)

分布式電源集中控制管理系統(tǒng)的主要功能包括：可以通過互聯(lián)網(wǎng)或者移動電話遠(yuǎn)程開關(guān)電源，而無需連接計算機(jī)進(jìn)行通訊控制；可將學(xué)生預(yù)約使用時間統(tǒng)計信息下載至電源控制器中，實現(xiàn)脫機(jī)后的定時開關(guān)設(shè)備電源；與門禁刷卡系統(tǒng)聯(lián)合使用可以實現(xiàn)刷卡進(jìn)入時供電，刷卡退出時斷電，從而保證設(shè)備和實驗室的安全；可實時獲取設(shè)備電源開關(guān)及工作狀態(tài)，可計算設(shè)備開機(jī)后的運行時間；支持授權(quán)管理員使用手機(jī)等移動設(shè)備遠(yuǎn)程實時監(jiān)測設(shè)備使用情況。

5.視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)

視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能包括：與智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)刷卡進(jìn)門視頻記錄功能，當(dāng)學(xué)生刷卡進(jìn)入實驗室后，視頻攝像機(jī)自動拍攝記錄學(xué)生進(jìn)入視頻；可自動將監(jiān)控視頻保存到視頻服務(wù)器中，供查詢實驗室使用記錄時查看；通過視頻監(jiān)控可實現(xiàn)實驗室的無人化管理，降低人工管理成本；支持通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程查看實驗室實時動態(tài)和在線聽課功能；所有實驗課的視頻都將被保存，供學(xué)生和教師日后回顧。

四、結(jié)論

基于Web技術(shù)開發(fā)的土木工程實驗中心綜合管理系統(tǒng)，可以有效降低管理人員的工作強(qiáng)度和提高設(shè)備的使用率。本系統(tǒng)經(jīng)歷了反復(fù)調(diào)試和測試，為中原工學(xué)院土木工程實驗中心申報成為省級實驗教學(xué)示范中心做出了卓越的貢獻(xiàn)。目前，正在進(jìn)一步完善該系統(tǒng)功能，努力做好推廣和示范工作，爭取在其他實驗中心普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]段振娟，王碩.淺述高校實驗室的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].實驗室科學(xué)，2008，（5）：186-189.

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[3]王鳳華.開放式實驗室的建設(shè)與管理[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2002，（3）：56-57.

[4]萬利梅.基于B/S的實驗室管理信息系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].新西部，2008，（6）：197-199.

[5]房向榮，楊樂.實驗中心管理信息系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)開發(fā)[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報，2009，14（5）：121-124.

（責(zé)任編輯：孫晴）