基于物聯網技術的高校實驗中心資源管理平臺設計

盧來

摘要：隨著高校資源種類的增多，高校管理人員在對資源進行管理時不但存在工作效率低下的問題，而且還會出現資源浪費、資源信息共享不及時，導致耗能增加等問題。就高校的實驗資源來說，如果可以依托物聯網技術，通過手機、計算機等終端和校園網絡相連接，就能對高校的實驗相關資源進行集中管理，動態實時管理，并且可以及時地發布信息，使得資源的利用率增高。因此，該文從物聯網技術角度出發，就高校實驗中心資源管理平臺設計提幾點看法。

關鍵詞：物聯網技術；高校；實驗中心資源管理平臺；設計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0275-02

隨著科學技術的快速發展，目前就高校的實驗中心構建來說，不但需要提高管理人員的綜合素質，還要更新管理理念，采用新的管理手段和技術，并構建實驗中心的資源管理平臺。針對資源管理平臺的設計，當前可以在物聯網技術的基礎上，結合信息發布智能系統，中央智能管控系統以及云計算和智慧實驗室等理念，對平臺設計做進一步的研究。

1 高校實驗中心管理上存在的問題

在構建實驗中心資源管理平臺之前，先應該了解目前高校實驗中心管理相關的現狀。首先實驗中心示范點，比如北京市市級的實驗教學示范中心在實驗資源、基礎設備以及實驗教學上已經取得了較好的成績，但是現階段由于高校實驗管理要求的進一步提高，實驗中心的管理遇到了發展問題。主要有以下幾點：第一是高校實驗中心在很多方面還未實現智能化，包括在信息發布上還處于人工發布的階段，一些實驗報告信息、實驗研究會議信息以及實驗排課通知基本都是相應的管理人員在網上或者口頭通知。在設備的管理上雖然有在發展智能化管理，但是智能化管理的水平較低，在設備處于不使用狀態下，比如計算機設備如果學生不使用的話也不會自動關機，在設備需要進行維護時也不會發出預警，導致管理維護人員不能及時地發現設備故障，設備損失率和利用率均較低。另外，對設備或者場地的監督控制也比較原始，要么是人工監控，要么使用原始的監控系統，還需要人員看護，導致工作效率較低。第二實驗中心的管理人員存在分布不均的問題，比如在排班上可能在某一個時間段內都是經驗較為欠缺的人員，在處理棘手問題時難以應付，有的管理人員因為自身專業能力或者責任態度問題，導致管理工作水平不高。第三因為實驗中心的實驗種類在增多，設備更新較快，在設備維護管理上的成本也較高。

2 物聯網技術概念分析

物聯網是在互聯網技術的基礎上發展起來的一種新型電子技術或者數據網絡系統。這種電子技術或者網絡系統主要以電子產品編碼為基礎，并利用RFID識別技術對世界范圍內的所有實體物品進行標識，實現對實體物品的動態監控[1]。對物聯網的理解可以從兩個維度去思考，首先從功能上來講，物聯網就是通過網絡數字模型進行數據信息的交換，將虛擬空間與物品實際連接起來，通過網絡系統對物品實現超時空的控制。其中會用到數字計算模塊，數據計算等。另外單純地從技術上來講，物聯網是關于RFID技術、遙感技術、納米技術和智能識別技術的物物智聯結構。當然，物聯網本身也是互聯網技術的一種擴張，因為物聯網主要還是以網絡技術為主發展起來的，然后更大范圍地對實體物品進行控制。不過在演變發展中，物聯網也是一種業務或者是應用，尤其是在當今社會，物聯網除了技術上的創新，更要不斷地優化其應用，以用戶體驗為主來發展物聯網模式。

3 物聯網條件下的高校資源信息環境

3.1 實現資源整合，減少資金投入

首先，物聯網條件下的高校資源信息環境是結合了智慧校園、智慧實驗室、云計算以及各種信息共享平臺形成的大的網絡系統。在這個大系統內，學校的資源能夠進行匯總和整合，同時減少系統建設的成本。因為在傳統的信息資源網絡中，數據中心復雜，實驗資源、實驗設備種類又多，所以要進行大量的管理和維護導致維護成本增高，而且資金大部分也用在了硬件軟件設備的購買上，開發成本高，速度較慢。但是以物聯網為基礎構建實驗中心資源管理平臺，構建一個大的信息系統，使得網絡環境變得簡單，對用戶終端的要求也不高，只要有一臺計算機或者手機，有上網的條件就可以接入到數據中心獲取資源。這樣一來，不但可以幫助用戶獲得豐富多樣的實驗信息資源，而且也避免了硬軟件的重復設置或更新，實驗信息的發布、整合以及對實驗相關設備的監督控制也方便得多，工作效率得到提高。在資金方面，因為設備監控效率提升，設備更新和維護的次數就會減少，從而降低了維護成本和生產成本，這樣大部分資金就可以用在項目的研究開發上，資金利用率得到大大地提高。

3.2 降低能耗，實現綠色網絡

其次，以物聯網為基礎的實驗中心資源管理平臺的構建，可以將系統運行的能耗降到最低，這是因為在傳統的網絡環境下，有多個服務器，而每一個服務器在運行的時候只要是一天24小時不間斷，每年就會消耗掉1.7萬kWh的電能，按服務器報廢年限來算，8年就會消耗掉約13萬kWh的電能。其能耗之大完全不符合綠色發展的要求。但是在物聯網條件下的智慧校園網絡系統，由于把多個服務器整合到一個服務器上，而且其他的管理經營和維護也放到了云端上，不僅可以降低硬軟件購置的成本，降低系統的經營管理成本，而且還能因為大量服務器的減少而降低電能的損耗，實現了綠色網絡發展。

3.3 提高信息的安全性

第三，物聯網技術基礎上構建的實驗中心資源管理平臺以及實驗信息管理系統的網絡環境，要比傳統的網絡環境更加安全。這種安全首先是保障了信息的安全性。比如在云計算環境下，通過云基礎設施的建設使得病毒防控的問題得到解決，像病毒的傳播，冗余備份和隔離就不再需要單獨進行監督和管理。而且通過云安全管理架構的設計，使得各種硬件，如服務器設備、存儲設備以及網絡設備等匯集到一個龐大的硬件設備虛擬化資源池中，云安全管理中心對于所有的數據接入點只要進行統一的安全管理即可，而且可以隨時獲得資源池中的相關數據，平臺對外提供數據存儲、備份等服務。這樣內部的運行情況也能得到實時的監控，可以提高網絡整體的安全性，實現平臺管理的集中化，為信息的安全性提供了保障。endprint

4 物聯網條件下校園云的構建

在物聯網條件下設計實驗中心資源管理平臺，構建智慧實驗室和智慧校園，首先應該要構建校園云。校園云是一種典型的云架構，其使用到的技術主要是虛擬化技術以及服務架構的構建。另外，校園云的三個層次分別是基礎設施層、平臺層以及應用層（見表1）。在構建校園云以前，還要對相關的物理服務器進行分類，然后提供虛擬化的硬件資源池。

1） 基礎設施層

校園云被分成三個層次，第一個層次是基礎設施層。在構建基礎設施層的時候，主要可以從兩個方面進行考慮。第一個方面是對各種硬件設備資源進行整合。比如將大規模的服務器設備、存儲設備以及網絡設備整合起來，減少硬件設備所占有的空間，將資源充分利用起來。另外一個方面是利用虛擬化技術，將整合以后的硬件設備進行虛擬硬件資源池部署。虛擬化是校園云構建的技術支撐，必須要利用虛擬化將高校的硬件資源整合成硬件資源池，打破物理結構之間的障礙，使得資源能夠進行動態的分配和管理，一來可以提高資源的利用率，降低能耗，二來還能實現對冗余數據的備份和轉移，提高信息資源的安全性。另外，基礎設施層構建上，主要的安全管理云有學生云、教師云、教務云等，然后云管理平臺中心對所有的云平臺進行集中管理。

2） 平臺層

平臺層是校園云的另一個層次，主要是為用戶的軟件應用系統提供標準統一的軟件支持平臺。平臺層構建包括校園公共服務模塊、基礎平臺模塊以及互聯網公共服務模塊等。這些模塊的應用建設可以為用戶提供身份認證、安全登錄、安全郵件服務等功能。

3） 軟件層

軟件層是智慧實驗室、智慧校園設計中校園云構建的最后一個層次。該層次的構建主要是幫助用戶可以突破原先的軟件部署方式，可以在用戶需要的時候，只要利用相應的應用權限以及云端，就可以自動登錄然后獲取需要的資源信息。校園云的軟件層包括各種軟件系統，不如學生管理信息系統軟件，辦公管理系統軟件、教學管理系統軟件以及實驗管理系統軟件等。

5 物聯網條件下資源管理平臺功能設計

5.1 管理平臺功能模塊設計

物理網條件下進行資源管理平臺設計主要是管理平臺的功能設計。該平臺在功能設計上可以分成四個主要模塊層級：第一是資源模塊層，該模塊主要是對實驗中心所有的資源進行分類管理，比如資源可以分為硬件資源、場地資源和信息資源，那在進行管理時就要根據不同資源不同的性質和實際情況來進行區別化管理，比如對于硬件資源中的計算機、照明系統等設備，就可以采取自動化監控的方式，合理設置預警系統對其進行實時監管。第二是功能模塊層，在該模塊一共有八種功能，包括實時檢測、遠程控制、即時控制、智能授權、即時授權、報警提示、智能發布、實時查詢等。第三是智能控制管理層模塊，該模塊可以通過物聯網技術以及人工智能算法等對實驗中心資源平臺進行數據挖掘、分析以及智能化的管理。第四是智能決策層模塊，該模塊是在上述三個模塊層次的基礎上，根據需求設定參數進行科學智能化的決策，實現真正的智慧實驗中心。

5.2 管理平臺系統構成

實驗中心資源管理平臺設計的宗旨是為用戶服務，所以在平臺系統構成上也要從用戶使用的角度出發，進行平臺功能的展示以及相關技術手段的操作。根據實驗中心管理平臺的設計思路，管理平臺可以對所有的實驗設備進行統一化管理，并進行遠程的控制，在信息發布上也能夠實現實時的動態發布，并進行信息的實時查詢和相關事項的預約，而對于實驗中心的基礎設備也可以根據實驗室的環境進行自動地控制，在安全警報設置下進行警報提示。

6 結束語

綜上所述，物聯網技術是在云計算、智慧校園、智慧實驗室以及各種信息系統發展的背景下誕生且快速發展的。基于該技術構建高校實驗中心資源管理平臺，不但可以提高實驗中心管理的效率和工作質量，而且還能方便各種信息的發布和查詢、預約等，對設備的維護也更加及時，耗能也有所降低。但是，為了使得資源管理平臺設計更加高效，還需要資金和新的技術的支持，因此在未來，研究開發高水平的物聯網產品以及獲得更多專項資金的支持是關鍵。

參考文獻：

[1] 周春月，閆子淇. 基于物聯網技術的智慧實驗室架構研究[J]. 實驗室研究與探索，2014（5）：239-243.

[2] 吳崢，周春月. 基于物聯網的智慧實驗室[C]//中國通信學會青年工作委員會. 第十七屆全國青年通信學術年會論文集. 北京：國防工業出版社，2012：206-209.

[3] 彭一明，范雪松，龍新征. 構建物聯、互聯、智能化的智慧計算機實驗室[J]. 實驗技術與管理，2016（2）：216-219.endprint