基于物聯網的計算機實驗室管理模式探究

朱 莉

（渤海船舶職業學院，遼寧興城125105）

隨著高職院校教育體制的不斷改革和信息技術的高速發展，各高職院校更加注重培養學生的動手實踐能力和思維創新能力，促進學生知識和能力協調發展。但由于高職院校計算機實驗室多采用人工管理模式，管理技術和安防系統相對落后，已不適應當前校園信息化發展的要求，也難以滿足不斷增長的實踐需求。對此，基于物聯網的“智慧”應用，將物聯網技術應用到計算機實驗室管理當中，提出一種先進的計算機實驗室管理模式，即集網絡化、智能化、自動化于一體的開放式管理模式。

1 物聯網技術

1.1 物聯網的技術特點

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，它在原有互聯網技術的基礎上進行了延伸。按聯合國國際電信聯盟制訂的總體產業標準，通過各種信息傳感設備和應用技術，如各類傳感器、激光掃描系統、ZigBee無線組網技術、藍牙BLE技術、全球定位GPS系統、射頻識別RFID技術等，在嚴格的信息安全保密系統的規范下，采集設備返回的各種實時信號和信息，進行定位、識別、跟蹤、監控，實現人、物、網的全面連接和自動處理，以更加智能的方式來管理生產和生活。物聯網具有連通性、物物相聯、智能化的特點，為各個領域的實際應用提供服務，如智能公交、智能校園等。[1]

1.2 物聯網的體系架構

物聯網的體系結構沿用了互聯網的分層體系結構，從功能和技術上進行了多方位的擴展。從技術架構上，通常把物聯網分為3個層次：感知層、網絡層和應用層。感知層處于體系的最底層，主要是通過硬件感知設備識別目標物體并采集相關信息；網絡層則起到了感知層和應用層聯接紐帶的作用，負責為應用層傳遞感知層采集的信息，包括有線和無線通信網絡、私有網絡、云計算等；最上層的應用層是與用戶交互的接口，與各領域的具體需求相結合，從而實現用戶對整個物聯網的操作和控制。

1.3 物聯網的安全防護

物聯網的安全屬于信息安全的一個子集，主要分為物理安全、運行安全、數據安全及內容安全4個層次，因此安全要素主要體現在傳感器、傳輸系統及處理系統等方面，包括可用性、可控性、可識別性與安全性。其中可用性是從根本上保障設計出來的物聯網是可以使用的，且有一定的容錯性，對于規則之外的操作能判別出錯誤，并有合理的處理方法；可控性指采取措施來保證物聯網不會因為發生錯誤而帶來不可預計的風險；可識別性是指構建完整的信任體系，保證使用的所有數據、信息、操作都是值得信賴的，完整可用，真實有效；安全性不僅是指網絡系統安全可靠，數據和信息可以準確地送達，還需要構建完整的加密體系來保證機密數據和個人隱私的安全。[2]

2 物聯網技術在計算機實驗室管理中的應用

2.1 環境監測與管理系統

應用物聯網技術，可以在計算機實驗室中安裝多種傳感器組成環境感知系統，實現對實驗室環境狀態的感知與監測。其中常見的有溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器等，還可以根據實驗室的功能特點和環境特點進行有針對性的設置。

溫濕度傳感器可以對實驗室內溫度和濕度實時監測，計算機設備對溫度和濕度有嚴格的要求，尤其是服務器和交換機。可以采用定時器中斷的方法，每隔一段時間進行一次數據的采集，時間越短實時性越好。通過應用程序設定相應的安全值范圍，當溫濕度超過或低于一定值的范圍時，則啟動相應的溫濕度控制設備（如空調、風扇等）進行調節，避免設備在不合適的溫濕度環境下長時間運行，縮短使用壽命或增加損壞率。

可燃氣體傳感器可對實驗室內煙霧濃度和可燃性氣體實時監測，包括煙霧、甲烷、液化氣、氫氣等，當濃度超過設定值時，傳感器的電導率隨空氣中煙霧和有害氣體濃度的增加而增大，利用電路將電導率的變化轉換為相對應的輸出信號，同時發出聲音或光線警報，通知管理人員及時處理，減少突發事故造成的損失。

2.2 門禁管理系統

門禁主要安裝在實驗室門戶上，通過對人員權限設定智能控制開關門，實現對實驗室進出人員數據的自動采集、統計以及數據的查詢過程，這樣管理人員可以方便地統計人員進出情況，無需人工干預。主要硬件設備包括主控芯片、電源板、讀卡器、射頻卡、門控器、電子鎖等。當持卡人進入讀卡器的范圍內時，讀卡器讀取射頻卡的信息，并將信息發給主控芯片與數據庫中預存內容對比，判斷卡片是否有效，包括時間范圍、地點范圍、人員權限的判定等，認證完成后門控器進行相關操作，如滿足條件打開電子鎖、如無效則出現錯誤提示，電子鎖繼續保持鎖定狀態，同時保存事件信息并上傳到服務器，以便統計查詢。[3]

2.3 智能監控系統

隨著信息技術的發展，監控系統已經在各個領域得到了廣泛應用。面向計算機實驗室的智能視頻監控系統是監控系統的重要應用，主要實現數字化、分布化、智慧化實時控制的監控網絡，其核心技術是通信方式。現階段主要通信方式有：電話固網傳輸、互聯網傳輸、紅外線數據通信、藍牙、WI-FI、ZigBee無線網絡以及NFC近場通信等。目前已經有很多基于這些技術的遠程監控產品，它們都有各自的優缺點，可根據實驗室的實際情況選擇。不論選用哪種技術，都需要滿足采集畫面精度高、全時段監控、可上傳備份數據、可遠程操控等條件。

2.4 設備管理系統

設備管理系統主要采用RFID無線射頻識別技術實現計算機實驗室內設備的統一化、自動化、智能化管理。與傳統的條形碼識別方式相比，RFID技術無需直接物理接觸、無需管理人員手工操作，便能夠實現信息的自動輸入和處理。RFID技術同時還具有操作方便、存儲量大、識別速度快、抗污損能力強、抗干擾性強、可重復使用、安全性高等優點，為管理人員高效快捷地管理實驗設備提供了解決方案。

計算機實驗室設備管理項目主要包括設備的添加、維修、外借、報廢等。首先需要為實驗室中每臺設備配上電子標簽，電子標簽分為有源和無源兩種，有源電子標簽識別距離遠，無源電子標簽在價格和體積上更具優勢。[4]

首先將設備的基本信息儲存到對應的RFID芯片中，如時間、型號、維護記錄、生產廠家等，并確定唯一的設備編號和RFID編碼，管理人員根據具體情況將實驗室的設備分配到不同的實驗室中去，當電子標簽處于讀寫器感應范圍內時，讀寫器通過電磁波激活電子標簽并讀取其中的信息，將信息通過網絡發送到應用系統進行處理，被處理后的信息再傳給相關數據庫，完成數據信息的重新寫入，通過數據報表可以從不同角度進行統計，這樣管理人員隨時都可以知道實驗設備改變位置后的去向、使用情況、故障發生的原因和維修情況。

3 結語

高職院校計算機實驗室管理中存在制約實驗室建設和發展的問題，要結合多項物聯網技術的實驗室管理模式，加強對實驗室內部環境、實驗設備管理及人員的實時監控，簡化管理人員操作，提高設備使用效率，減少數據錯誤，加強設備安全性，提高實驗教學質量，使實驗室管理更為規范。