簡述Arduino下的開放式實驗室智能管理系統

文/赫玲河

在教育改革的浪潮下，事物都開始講求創新，在教育領域內也不例外。各大高校的開放式教學的實驗室中陸陸續續地開始應用智能管理系統，為了能夠體現出高校的高素質教學以及創新的科技水平越來越受到重視，各大高校開放式的實驗室中作為根基，不斷創新智能管理系統、完善智能管理系統，還能不斷培訓高素質的全新人才。

一、Arduino的簡介

Arduino自20世紀初就已經創建了，由兩個模塊共同組成，一個是硬件，另一個是軟件。其中硬件包括電腦系統里面的芯片、顯卡和顯示器等，軟件包括計算機編程中所使用的語言和程序編碼等。在應用的過程中，這兩個部分是可以分割開來的，但又不是完全獨立的。當系統需要的時候，可以根據實際情況下載Arduino的相關圖例、所需要的部件，并自己制作出一個全新的模塊和電路系統。Arduino在智能管理系統中的應用十分廣泛，而且還可以形成獨立的平臺，大大提高智能系統的運行速度和效率，而且還很容易和其他版本的軟件相互兼容。在物聯網廣泛發展的條件下，將Arduino平臺應用到智能系統中去。

二、Arduino下的開放式實驗室智能管理系統構建

(一)硬件系統設計

硬件系統設施是以發射數據信號為條件，由計算機通過主控制室向不同的分控制系統發送信號，讀寫器可以對攝入的數據的真實性就行辨別，并將準確無誤的數據傳輸到計算機中；電子計算機是整個智能管理系統中的核心，能夠對不同的信息進行分類管理，并產生新的命令，計算機可以控制智能系統的開和閉，同時計算機還能夠準確記錄學生在實驗過程中所做的全部記錄和所用時間，方便存儲相關數據，并進行數據的交換；多臺數據接收器是接收信號和指令用的，還能夠控制實驗室的電源，控制電路的閉合。如圖1所示：

圖1 控制系統的構建

在開放式實驗中，都是學生自己來完成實驗的，在這過程中沒有指導老師的檢查和監督，因此，智能管理系統還要起到指導老師的作用，當學生在實驗過程中出現錯誤或是任何危險的時候，要能夠發展報警信號，通知實驗室內的全體成員注意這個問題的存在，同時將此項失誤或是存在的問題準確記錄，以免以后再犯同樣的錯誤。

(二)軟件系統設計

此系統包括實驗教學模塊、學生實驗管理模塊、記錄成績模塊等多個部分，每個參加實驗的學生都有自己獨立的賬號系統。在開放式的實驗室中，學生們獨立完成自己的實驗任務，這些實驗都是真實的，能夠幫助學生自覺完成自己的學業任務，當學生在實驗過程中，遇到困難或是疑惑的時候，智能管理系統還可以給出相應的解決措施，讓學生在系統內學習；學生在實驗的過程中難免會有些危險甚至還帶有爆炸的可能性，因此，在實驗的過程中，智能系統的報警措施就會發揮作用。最后，智能系統最大的優點就是可以記錄學生自己所做的實驗，并進行考核和打分，而且學生有多次實驗和重新來過的機會，這樣給學生的實驗和考核也帶來了福音。

Arduino系統在電子系統設計等方面的應用比較多，在我國的電子實驗室智能系統中發揮著越來越重要的作用，以后在開放實驗室智能管理系統中還要更加完善。不僅要在實驗室中實現形式上的開放，而且要在時間、地點等內容上都能夠開放，但是既然要實現更好的效果，前期就會投入更多的資金和技術，才能夠使得開放式實驗室更加智能化、信息化、系統化。研究開放式實驗室智能管理系統對所有開展實驗課程的高校來說都具有十分重要的意義，而且取得的成果也十分明顯，該系統未來的發展前景更加廣闊和光明。

三、總結

Arduino是一個開放式的人機相互交合的平臺，不僅擁有豐富的硬件條件，還具有卓越的軟件設施，在智能管理系統中易于使用，特別是在技術開發過程中，仍有開發的空間，因此，在以后的研究應用的過程中，還要繼續完善，并不斷拓展范圍。隨著高校改革的不斷前進，智能管理系統的建設也不斷完善，在Arduino平臺下，有利于開放式實驗室智能系統的深入改革，提升高校的科研科技水平，有利于提高學生的科研水平和自身素質。開放式實驗室智能管理系統為高校的開辦和學生的培養貢獻巨大。

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