基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實(shí)驗(yàn)中心資源管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

程冉　牛天勇　侯曉麗

摘要：高校實(shí)驗(yàn)中心作為培養(yǎng)具有扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)和實(shí)踐技能的高素質(zhì)人才的重要載體，肩負(fù)著重托、承載著希望，同時(shí)也在不斷迎接新的挑戰(zhàn)。針對(duì)當(dāng)下高校實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備種類繁多、更新過快、維護(hù)成本逐年提高和管理人員不足等現(xiàn)狀，提出了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合智能照明系統(tǒng)、智能信息發(fā)布系統(tǒng)和中央智能控制系統(tǒng)，構(gòu)建高校實(shí)驗(yàn)中心資源管理平臺(tái)。平臺(tái)依托智能芯片、計(jì)算機(jī)和手機(jī)等終端與校園網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)資源智能管理和監(jiān)控，實(shí)時(shí)發(fā)布公告信息，提高資源使用效率。這樣，既實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，又提高了管理人員的工作效率，更好地為學(xué)生服務(wù)、為教師服務(wù)、為人才培養(yǎng)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧實(shí)驗(yàn)中心；資源管理平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）17-0008-02

一、現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)中心作為北京市市級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室種類、基礎(chǔ)設(shè)備、實(shí)踐教學(xué)等方面取得了較好發(fā)展。隨著時(shí)代的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室管理方法和手段也在不斷更新進(jìn)步，云計(jì)算、智慧實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展對(duì)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)管理工作提出了更高的要求。現(xiàn)階段，實(shí)驗(yàn)中心的發(fā)展和管理水平處于瓶頸期，亟待進(jìn)一步提升。在實(shí)驗(yàn)中心管理方面存在的不足之處可概況為以下三個(gè)方面：

1.信息發(fā)布處于人工干預(yù)階段，包括中心通知公告、實(shí)驗(yàn)室排課、研討室會(huì)議室預(yù)約占用等信息。

2.設(shè)備智能化管理處于初級(jí)階段，包括計(jì)算機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間無學(xué)生使用時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)、實(shí)驗(yàn)室照明智能調(diào)節(jié)、計(jì)算機(jī)長(zhǎng)期無學(xué)生使用時(shí)自動(dòng)報(bào)警提示管理人員進(jìn)行維護(hù)。

3.設(shè)備、場(chǎng)地控制監(jiān)控處于原始階段，無法智能授權(quán)。

二、物聯(lián)網(wǎng)背景下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

全球通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本滿足了人與人隨時(shí)隨地溝通的需求，而物與物、物與人的通信及上層應(yīng)用的基本發(fā)展需求正涌現(xiàn)出來，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展存在一些困難，但是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展是大勢(shì)所趨，智慧校園、智慧城市的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性建設(shè)階段。物聯(lián)網(wǎng)是讓物“活起來”，能夠“學(xué)習(xí)”、“交流”、“思考并付諸行動(dòng)”。實(shí)驗(yàn)中心的計(jì)算機(jī)、信息屏、照明、門窗、攝像頭、溫濕度、場(chǎng)地資源等均可結(jié)合傳感器、芯片、數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)視和控制。新技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)，實(shí)驗(yàn)中心管理工作應(yīng)直面新的挑戰(zhàn)，從智慧實(shí)驗(yàn)室開始，逐步實(shí)現(xiàn)智慧實(shí)驗(yàn)中心，為智慧校園和智慧城市增光添彩。

三、需求分析

在調(diào)研過程中，學(xué)生、教師和實(shí)驗(yàn)室管理人員提出了很多需求，主要?dú)w納為：用戶管理，要求記錄用戶的姓名、學(xué)號(hào)、類型、班級(jí)、部門等內(nèi)容；信息資源管理，新聞公告發(fā)布、學(xué)生上課課表實(shí)時(shí)發(fā)布、即時(shí)查詢空實(shí)驗(yàn)室、會(huì)議室研討室預(yù)約及占用信息查詢；實(shí)驗(yàn)室硬件場(chǎng)地資源管理，管理員可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、即時(shí)控制、智能授權(quán)門禁卡權(quán)限和設(shè)備電源開關(guān)狀態(tài)；無紙化辦公，所有申請(qǐng)、預(yù)約均可在平臺(tái)中完成；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示功能，所有數(shù)據(jù)均可在管理后臺(tái)導(dǎo)出，并具有自動(dòng)展示分析功能。除上述需求外，學(xué)生特別提出平臺(tái)中應(yīng)集成失物招領(lǐng)信息發(fā)布功能，學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)校園一卡通、U盤、手機(jī)等物品遺忘實(shí)驗(yàn)室情景，現(xiàn)有的失物招領(lǐng)箱效率較低、可擴(kuò)散性差。在此基礎(chǔ)上，資源管理平臺(tái)應(yīng)具備對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能管理和挖掘的能力，實(shí)驗(yàn)室每學(xué)年上課的課程安排情況基本一致，且平臺(tái)每學(xué)年都會(huì)產(chǎn)生大量教學(xué)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著設(shè)備可用狀態(tài)信息、軟件使用頻率信息、特定時(shí)間段易出現(xiàn)的問題信息、安全信息等。最后，平臺(tái)應(yīng)在具備數(shù)據(jù)挖掘能力的基礎(chǔ)進(jìn)行智能決策，為實(shí)驗(yàn)室管理和發(fā)展提供支撐。

四、資源管理平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

結(jié)合實(shí)驗(yàn)中心發(fā)展現(xiàn)狀和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)階段產(chǎn)品及發(fā)展方向，對(duì)中心資源管理平臺(tái)進(jìn)行了功能設(shè)計(jì)和系統(tǒng)構(gòu)成示意圖設(shè)計(jì)。

管理平臺(tái)功能設(shè)計(jì)如圖1所示，主要分為四個(gè)層級(jí)：資源模塊層、功能模塊層、智能控制管理層、智能決策層。資源層主要是中心現(xiàn)有資源的分類整理，包括硬件、場(chǎng)地、信息資源；功能模塊層是管理平臺(tái)應(yīng)具備的基本八大功能；在實(shí)現(xiàn)資源智能控制的基礎(chǔ)上使用人工智能算法對(duì)資源的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控；在上述層級(jí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體需求設(shè)定參數(shù)達(dá)到智能決策的水平，真正實(shí)現(xiàn)智慧實(shí)驗(yàn)中心。

管理平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖2所示，主要從用戶層面展示平臺(tái)的功能和操作技術(shù)手段。根據(jù)設(shè)計(jì)思路，平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)一管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控、中心信息智能發(fā)布和實(shí)時(shí)查詢預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有設(shè)備根據(jù)環(huán)境自動(dòng)智能控制、安全自動(dòng)報(bào)警提示等功能。

五、小結(jié)

實(shí)驗(yàn)中心的資源管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)需要兩個(gè)支撐條件：（1）專項(xiàng)資金的支持；（2）高水平的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。技術(shù)的更新正在加緊向我們撲來，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一批產(chǎn)品和獨(dú)立模塊可滿足中心的平臺(tái)建設(shè)需求。現(xiàn)階段中心正在積極申請(qǐng)專項(xiàng)資金的支持，在此基礎(chǔ)上中心也在積極挖掘內(nèi)在研發(fā)潛能。新技術(shù)帶來實(shí)驗(yàn)中心新的發(fā)展，新的發(fā)展終將為高素質(zhì)人才培養(yǎng)服務(wù)。

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