計算機實驗室人性化自助式管理系統(tǒng)的建設(shè)和實現(xiàn)

摘 要：隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，我國高校計算機實驗室管理系統(tǒng)上呈現(xiàn)的問題日益增多，如何對計算機實驗室進行有效地、自助式的、人性化的日常管理和維護已成為實驗人員、管理人員和技術(shù)人員所關(guān)心的問題。本文在充分考慮計算機實驗室發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，研制了一套由網(wǎng)上預(yù)約、門禁管理、過程管理、信息管理、在線交流和系統(tǒng)維護等六個模塊構(gòu)成的人性化自助式管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：計算機 實驗性 人性化 自助式

隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動了高校計算機實驗室規(guī)模的不斷擴張，在此背景下傳統(tǒng)的實驗室人工管理模式已經(jīng)很難適應(yīng)這種發(fā)展變化的速度。信息技術(shù)及計算機教育是現(xiàn)在我國高等教育中的一個重要基礎(chǔ)課程，大量的課程實習(xí)和課外上機不久要求實驗室能夠配備足夠數(shù)量的計算機設(shè)備，更得實驗室資源的合理分配和管理提出了更高的要求。傳統(tǒng)的計算機實驗室人工管理系統(tǒng)功能過于單一，且往往局限于類似網(wǎng)吧的收費管理系統(tǒng)上，無法滿足學(xué)生上機的多樣化需求。本文所設(shè)計的管理系統(tǒng)對以上問題進行了較為有效地解決。[1]

一、人工計算機管理模式及其弊端

過去高校計算機實驗室通常都是使用人工方式進行管理，學(xué)生上機需要排隊購票，然后憑票上機。在實驗室開放期間，值班員還得根據(jù)情況巡查實驗室，以防止有的學(xué)生亂上機、非法上機或者一次開多臺機器。同時，實驗室出售機票的管理員雖都是專業(yè)出身，但還是存在5%左右的少收、亂收和錯收上機費用的情況。總結(jié)起來，人工計算機管理模式存在以下兩大突出問題：[2]

1.計算機實驗室管理的難度越來越大

隨著計算機技術(shù)的突飛猛進，高校計算機實驗室的規(guī)模也在呈指數(shù)的擴張。同時伴隨著我國高校逐年招生比例的增長，高校計算機實驗室所承擔(dān)的實習(xí)任務(wù)也愈發(fā)沉重。計算機硬件和軟件數(shù)量的急劇上升，使計算機日常管理和維護工作變得更加復(fù)雜，管理和維護工作的成倍增加，使過去人工管理方式的弊端愈發(fā)明顯。這種背景下對高校計算機實驗室進行更加高效的智能化、人性化、自助式的管理就成為大勢所趨。

2.資源浪費現(xiàn)象日益突出

所前所述，高校計算機實驗室在不斷擴大，造成管理人員的工作量倍增。但是限于各種客觀原因，實驗室管理人員的數(shù)量不可能與計算機的數(shù)量同步增長，并且本身就數(shù)量有限的管理人員還要分出相當(dāng)一部分精力用在對學(xué)生的管理上，因此對機器的管理和維護就顯得更加捉襟見肘。計算機設(shè)備因為缺少足夠及時的維護，造成大多數(shù)設(shè)備通常的運轉(zhuǎn)率只能維持在85%左右。同時因為擔(dān)心遭到病毒感染或其他原因，很多可開放資源無法開放給學(xué)生用戶使用，有的實驗室甚至關(guān)閉硬盤讀寫操作或斷開網(wǎng)絡(luò)連接防止病毒侵入。

二、計算機實驗室人性化自助式管理模式

本文以科學(xué)化、規(guī)范化、智能化、人性化為出發(fā)點，經(jīng)過多方驗證，優(yōu)化設(shè)計了一套計算機實驗室人性化自助式管理模式。網(wǎng)上預(yù)約、門禁管理、過程管理、信息管理、在線交流和系統(tǒng)維護等六個模塊構(gòu)成，其中管理和控制系統(tǒng)主要由管理層、監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層組成，同時還加入了多媒體輔助和CCD監(jiān)控系統(tǒng)。管理層包括了網(wǎng)頁和上位機管理子系統(tǒng)，監(jiān)控層包括上位機監(jiān)控子系統(tǒng)，控制層主要是下位機系統(tǒng)，而設(shè)備層主要包括實驗室儀器設(shè)備、電源、風(fēng)扇管理等。學(xué)生只要在網(wǎng)上查看實驗室安排信息，并完成實驗室網(wǎng)上預(yù)約后，便可來實驗室打卡上機實驗或進行實習(xí)操作。

1.網(wǎng)上預(yù)約平臺設(shè)計

實驗室預(yù)約管理網(wǎng)頁采用ASP技術(shù)，運用專業(yè)網(wǎng)頁制作軟件Dreamweaver進行設(shè)計。預(yù)約基本流程為：學(xué)生登陸預(yù)約網(wǎng)頁，并在線瀏覽實驗室相關(guān)規(guī)定和實驗室資料。同時網(wǎng)頁會對預(yù)約者進行一個有關(guān)實驗室操作的在線測試，以考察學(xué)生對實驗基本原理的掌握程度。學(xué)生在線測試合格后，便可按照規(guī)定填寫預(yù)約信息。如果預(yù)約時出現(xiàn)實驗室已滿員或者實驗室機器檢修的情況，則無法進行預(yù)約。同時預(yù)約網(wǎng)頁還設(shè)計有多媒體教學(xué)指導(dǎo)中心和論壇兩個板塊。教學(xué)指導(dǎo)中心可以代替教師對學(xué)生進行實驗方面的指導(dǎo)和培訓(xùn)，而論壇主要供學(xué)生和教師進行交流、溝通使用。另外管理人員還可以在預(yù)約網(wǎng)頁的公共窗口發(fā)布一些實驗室公告，將實驗室的一些基本信息變化及時通知給師生。

2.上位機管理技術(shù)描述

為了使計算機實驗室的管理工作更加簡潔、高效、方便，本模式憑借Delphi應(yīng)用程序開發(fā)了一套上位機管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)通過連接打卡器和管理卡號來管理持卡人，實現(xiàn)實驗室的打卡開門和開、關(guān)實驗臺等自動化操作，實現(xiàn)門禁和實驗室的自助式管理。在上位機管理系統(tǒng)中，管理員、教師和學(xué)生分別擁有不同的登陸級別和操作權(quán)限，管理員只需通過鼠標(biāo)點擊便可手動、自動實現(xiàn)登陸權(quán)限分配。同時，上位機管理系統(tǒng)還擔(dān)負有對整個管理系統(tǒng)的巡檢職能，一旦下位機出現(xiàn)異常時，主機箱內(nèi)的蜂鳴器便會鳴響預(yù)警，并在提示欄中顯示異常信息，這樣便可以保證下位機的正常信息輸出。另外上位機還可以通過操作界面強制開啟或關(guān)閉實驗室的電源、空調(diào)、風(fēng)扇、照明設(shè)備和實驗臺等機器設(shè)備，保證實驗室在相對安全的環(huán)境下正常工作。[3]

3.下位機管理程序設(shè)計

本系統(tǒng)的下位機設(shè)計采用光耦合器TLP521-4和八同相三態(tài)總線收發(fā)器74LS245實現(xiàn)多路開關(guān)量采集。使用溫度傳感器DS18B20進行溫度采集，用A/D轉(zhuǎn)化器TLC2543進行模擬量采集。采集到的信息的判斷、處理等使用單片機AT89C55實現(xiàn)，運用EEPROM存儲器AT24C256實現(xiàn)對運行故障的實時外部寫入。通過水浸透RJ-11的中兩根線與上位機實現(xiàn)銅線，一端接上位機的485端口，另一端接下位機的MAX1487端口。另外還使用屏蔽線傳輸音頻，一端接上位機輸出音頻的耳機插孔，另一端接下位機的4004錄音電路。本裝置使用的是獨立電源供電，與實驗室設(shè)備層電器供電電路相隔離，以防止因?qū)嶒炇译娖髟O(shè)備故障而連累下位機無法正常運行的情況出現(xiàn)。同時，系統(tǒng)開機后以動畫方式進入開機界面，通過按鍵和液晶屏實現(xiàn)人機交互，最大程度體現(xiàn)人性化操作。系統(tǒng)程序用C語言編寫，這樣做的好處是信息的可移植性強，有利于兩個或多個程序的綜合。

三、計算機實驗室人性化自助式管理系統(tǒng)的特色

1.網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)從預(yù)約網(wǎng)頁的登陸，到打卡開門和開、閉實驗臺的操作，都使用的是卡號網(wǎng)絡(luò)化自助式的管理方式，沒有卡號則無法享受以上這些服務(wù)。同時，學(xué)生登陸網(wǎng)頁后，還可以自由查閱實驗室教學(xué)視頻，或?qū)⒁曨l下載到手機、平板電腦等移動設(shè)備上，以供學(xué)生做實驗時即時查看，實時反應(yīng)現(xiàn)場情況。另外對于已經(jīng)開放的實驗，如果實驗室還有空位，學(xué)生則可以馬上預(yù)約，預(yù)約成功后即時生效。更為特殊的是，該系統(tǒng)是以在線實驗測試答卷得分來分配預(yù)約權(quán)限。學(xué)生只有在答卷得分合格的前提下才能接受提前預(yù)約。預(yù)約成功后，允許學(xué)生進行實驗項目的選擇，實驗時間可以選定在預(yù)約成功后一周內(nèi)的任何一天的任意一節(jié)課，以便學(xué)生能有更多的選擇機會，最大體現(xiàn)人性化管理。[4]

2.上位機管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)的上位機管理可以實現(xiàn)對下位機采集到的數(shù)據(jù)信息進行實時的接收、顯示、記錄和處理。在線下載語音時，只要是下位機能夠音頻輸出的任意音頻格式都可以下載。在更新或升級設(shè)備儀器時，只要通過上位機操作界面在線下載語言。將新語音放入下位機即可，但下位機無法自行更改自己的語音。另外在上位機操作界面中，可以將實驗室的各種運行情況，如實驗室需靠、卡號、學(xué)號、實驗設(shè)備故障情況等一一錄入，并按照多種方式和條件檢索設(shè)計建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，這樣便可以實現(xiàn)實驗室的集中控制和科學(xué)化管理，同時還能方便師生對實驗室相關(guān)信息的及時掌握。

3.下位機管理系統(tǒng)

下位機通過按鍵和液晶屏進行菜單操作，多個開關(guān)量輸入，接受上位機控制，實現(xiàn)對電源、空調(diào)、風(fēng)扇、照明設(shè)備和實驗臺的開啟、關(guān)閉的自動或強制性控制，最大程度保證學(xué)生人身和實驗室設(shè)備的足夠安全。同時下位機還能夠向?qū)W生隨時播放實驗設(shè)備、一起簡介和操作技能，相當(dāng)于為每個學(xué)生配備了一個實驗指導(dǎo)老師，引導(dǎo)學(xué)生正確快速的進行一步步的實驗操作。同時，下位機雖然連接著上位機，但脫離上位機仍能對實驗室進行獨立的控制。除此之外，在實驗設(shè)備內(nèi)還接入有面向?qū)嶒炦^程的智能檢測裝置和故障報警裝置。智能檢測裝置的作用在于，學(xué)生可以根據(jù)自己做實驗時對實驗設(shè)備和儀器性能的評價，將性能旋鈕調(diào)到相應(yīng)刻度上，以作為實驗現(xiàn)場意見反饋。而故障報警裝置安裝在實驗臺的一側(cè)，內(nèi)裝有紅外傳感器，學(xué)生在實驗過程中出現(xiàn)儀器設(shè)備故障時可以按下故障按鈕，系統(tǒng)就會停止儀器設(shè)備的運行，并觸發(fā)紅外傳感器及時播放語音報警，管理人員便可及時組織學(xué)生安全撤離故障現(xiàn)場。

參考文獻：

[1]崔然. 人性化自助式計算機實驗室管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].山東科技大學(xué)，2006.

[2]陳椿. 基于校園一卡通的自助式計算機實驗室管理模式[J]. 福建金融管理干部學(xué)院學(xué)報，2011，03：55-59.

[3]朱蕾. 校園自助式實驗室群管理系統(tǒng)研究[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007，05：147-148.

[4]朱陽春. 校園自助式實驗室群管理系統(tǒng)研究[J]. 硅谷，2010，20：85.

作者簡介：

傅建夫（1980—），男，漢族，海南瓊海市人，海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助理實驗師，研究方向：計算機實驗教學(xué)。