基于物聯(lián)網(wǎng)探究開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

陳志椿

(陽光學(xué)院 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心,福建福州 350015)

開放式實(shí)驗(yàn)室在高校人才培養(yǎng)中具有重要的作用,不僅僅能為學(xué)生創(chuàng)新化實(shí)踐提供有效的支撐,也能建構(gòu)完整的教學(xué)條件和環(huán)境。但是,開放式實(shí)驗(yàn)室自身的特殊性決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間不固定、儀器設(shè)備不固定等。因此,需要借助物聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)新化管控,提升實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和人員管理的效率,建構(gòu)更加系統(tǒng)且有序的運(yùn)行管理機(jī)制。本設(shè)計(jì)借助校園一卡通平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)室原有的工位布局增設(shè)檢測(cè)裝置,通過整合數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)預(yù)約以及動(dòng)態(tài)化管理。

1 物聯(lián)網(wǎng)背景下開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

1.1 網(wǎng)上預(yù)約平臺(tái)

網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)管理平臺(tái),采用了BS架構(gòu)開發(fā),利用.NET技術(shù)和Sqlserver數(shù)據(jù)庫進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā),應(yīng)用軟件系統(tǒng)既為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單易用的瀏覽界面,也為管理員提供了一個(gè)通用的、友好的、易擴(kuò)展的管理界面。因?yàn)轭A(yù)約系統(tǒng)是運(yùn)行在服務(wù)器上,所以所有用戶無需安裝和繁瑣的配置,只需用戶登錄及可以完成管理個(gè)人信息、新增預(yù)約選項(xiàng)等。開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng),利用工位預(yù)約的方式完成實(shí)驗(yàn)室常規(guī)化管理,具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以分為軟件測(cè)試區(qū)和硬件測(cè)試區(qū)。學(xué)生可以借助系統(tǒng)進(jìn)行信息查詢,并且預(yù)約工位,時(shí)間方面會(huì)有固定選項(xiàng),從而實(shí)現(xiàn)開放性實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)化管理,真正提高了實(shí)驗(yàn)室使用效率[1]。

1.2 門禁控制系統(tǒng)

門禁控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)、門禁管理軟件、門禁控制器、門禁讀卡器、發(fā)行器和感應(yīng)式卡片組成。門禁管理計(jì)算機(jī)主要是承載、運(yùn)行系統(tǒng)管理軟件。IC卡發(fā)行器負(fù)責(zé)卡片發(fā)行、檢測(cè)等功能。門禁控制器作為識(shí)別用戶卡片,判別卡的合法有效性,并作出相應(yīng)的控制,如開啟門、報(bào)警等,同時(shí)將有效讀卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。感應(yīng)式智能卡片是承載信息的載體,對(duì)卡片的讀寫操作需多重密碼認(rèn)證。門禁讀卡器是連接卡片與控制器所的橋梁。

在實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,門禁卡的設(shè)計(jì)借鑒了身份卡的設(shè)計(jì)理念,對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效的授權(quán),確保學(xué)生能在固定時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室中。這種方式最大化的減少了工作人員的工作強(qiáng)度,能為學(xué)生提供更加便利化的運(yùn)行機(jī)制和服務(wù)。設(shè)計(jì)參數(shù)的項(xiàng)目中,不僅要對(duì)卡號(hào)、學(xué)號(hào)、姓名以及卡片有效日期等基礎(chǔ)性信息進(jìn)行授權(quán)設(shè)計(jì),也要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)性讀取,并且保證在規(guī)定的IP地址內(nèi),端口號(hào)、原機(jī)號(hào)都能滿足Tcp/Ip的通訊需求[2]。只有保證相關(guān)信息讀取成功,才能進(jìn)行有效的管理數(shù)據(jù)讀取和處理。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的查詢功能、預(yù)約功能以及預(yù)約工具等都能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)整理和匯總,形成使用人數(shù)數(shù)據(jù)庫、使用人員分布數(shù)據(jù)庫、使用時(shí)間數(shù)據(jù)庫等。借助門禁卡能有效落實(shí)自主性管理機(jī)制,確保開放式實(shí)驗(yàn)室常規(guī)化工作的整體效率。

2 安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備安全

開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中建立了設(shè)備安全管理檢測(cè)體系,主要是借助RFID管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù),能對(duì)重要的實(shí)驗(yàn)室器材和設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督管理,保證實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的安全性和完整性。管理人員會(huì)在設(shè)備上粘貼RFID標(biāo)簽,并在實(shí)驗(yàn)室門口安裝對(duì)應(yīng)的非接觸式讀取裝置,當(dāng)貼有標(biāo)簽的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備被帶離實(shí)驗(yàn)室時(shí),安裝在門口的感應(yīng)裝置就會(huì)報(bào)警,并且能同時(shí)啟動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)人物像特征進(jìn)行采集,一定程度上保證設(shè)備的安全性。這種基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)化管理系統(tǒng),能在優(yōu)化常規(guī)化管理效果的同時(shí),確保設(shè)備管理水平得以全面升級(jí),且整體管理水平更加貼合實(shí)際需求。

2.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境安全

借助ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)智能控制模塊對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不同項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)化管理,利用的是無線傳感器節(jié)點(diǎn)和電器控制節(jié)點(diǎn)等,能有效維護(hù)節(jié)點(diǎn)采集前端數(shù)據(jù)的過程,并且整合相關(guān)信息應(yīng)用智能化網(wǎng)絡(luò)提升信息管理系統(tǒng)平臺(tái)的有效性和實(shí)際價(jià)值。管理人員要借助PC端或者是移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程登錄信息管控平臺(tái)端對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度、濕度、CO2/O2濃度、煙霧檢測(cè)參數(shù)等予以實(shí)時(shí)觀測(cè),對(duì)于異常情況能及時(shí)處理。在系統(tǒng)中還具備遠(yuǎn)程控制項(xiàng)目,能對(duì)插座、空調(diào)、投影等進(jìn)行同步控制,實(shí)現(xiàn)智能化管理的目標(biāo)。之所以能實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)收集,主要是借助智能網(wǎng)關(guān)技術(shù),能對(duì)不同信息協(xié)議進(jìn)行分析,有效判定相關(guān)登錄效果和處理實(shí)效性,維護(hù)關(guān)系結(jié)構(gòu)的有效性。在智能網(wǎng)絡(luò)體系中,能將管理人員和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備之間建立相應(yīng)的關(guān)系,確保控制單元能發(fā)揮其實(shí)際價(jià)值,在數(shù)據(jù)讀取、指令發(fā)送以及設(shè)備無線通信的基礎(chǔ)上,保證運(yùn)維管理效果的有效性[3]。

3 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源庫

3.1 研發(fā)軟件

為了有效發(fā)揮開放式實(shí)驗(yàn)室的功能和優(yōu)勢(shì),高校要將創(chuàng)新化管理機(jī)制和實(shí)驗(yàn)室控制體系結(jié)合起來,并引導(dǎo)學(xué)生積極參與ACM項(xiàng)目,從而真正提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新水平。借助開放式實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)科和競(jìng)賽訓(xùn)練體系進(jìn)行了深度研究,研發(fā)程序設(shè)計(jì)測(cè)評(píng)系統(tǒng)的相關(guān)界面,借助C語言和程序設(shè)計(jì)模塊能有效判定相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法體系。另外,ARM網(wǎng)關(guān)開發(fā)也是能實(shí)現(xiàn)嵌入式編程能力的重要路徑,能借助Linux操作界面對(duì)系統(tǒng)相關(guān)庫的移植和服務(wù)器端信息處理提供保障,滿足服務(wù)端設(shè)計(jì)要求,落實(shí)軟件開發(fā)的基本目標(biāo)。

3.2 續(xù)借模塊

在開放式實(shí)驗(yàn)室常規(guī)化管理工作開展的過程中。要充分有效使用儀器設(shè)備和工具,維護(hù)不同輔助材料的同時(shí),有效引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用具體途徑對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)約借用。低值物品的預(yù)約,例如低值器件、模塊、工具等都是低值易損耗的物品,學(xué)生可以進(jìn)行預(yù)約續(xù)借,在借用期間需要登錄系統(tǒng)進(jìn)行登記。這能滿足一些沒有預(yù)約到工位的學(xué)生,并且也能有效緩解開放式實(shí)驗(yàn)室工位緊張的問題,一定程度上拓展了實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)性空間。貴重實(shí)驗(yàn)器材的預(yù)約,有效落實(shí)系統(tǒng)化使用機(jī)制和管控措施,確保學(xué)生能按照標(biāo)準(zhǔn)化要求完成相關(guān)工作。尤其是加工多功能設(shè)備,都是較為重要的實(shí)驗(yàn)室固定資產(chǎn)。學(xué)生可以登錄系統(tǒng)對(duì)工位設(shè)備進(jìn)行預(yù)定預(yù),并作好相關(guān)記錄,確保實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)工作開展的有序性和完整性。

4 結(jié)語

總之,在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代開展開放式實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目能有效提高管理實(shí)效性,為后續(xù)常規(guī)化管理升級(jí)提供保障。今后,更加智能化的實(shí)驗(yàn)室開放管理系統(tǒng)一定會(huì)日益發(fā)展。在開放式實(shí)驗(yàn)室中,學(xué)生發(fā)揮其創(chuàng)新能力,充分借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和相關(guān)資源,來提升自己專業(yè)能力水平,這就是開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)發(fā)展的初衷。

[1]張歡.基于物聯(lián)網(wǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].湖南造紙,2015,(03):41-43.

[2]林麗芝,許發(fā)見,丁強(qiáng),等.物聯(lián)網(wǎng)及無線定位技術(shù)在物證管理中的應(yīng)用[J].山西警官高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2013,(03):73-76.

[3]吳萍,高興茹.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開放式物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].科技視界,2016,(09):89-89,97.