濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)室信息化改造實(shí)踐

賈冠昕 王曉軍 劉長(zhǎng)春

[摘 ? ?要] 高校實(shí)驗(yàn)室信息化管理平臺(tái)可以規(guī)范實(shí)驗(yàn)室管理、整合實(shí)驗(yàn)室資源、提高實(shí)驗(yàn)儀器使用效率。文章針對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息化改造工作各個(gè)方面進(jìn)行了歸納總結(jié)，從預(yù)處理、硬件改造、軟件改造等方面進(jìn)行了討論，對(duì)于其他同類工作有較大的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 實(shí)驗(yàn)室工作;硬件改造;軟件管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 084

[中圖分類號(hào)] G482 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ?A ? ? ?[文章編號(hào)] ?1673 - 0194（2019）19- 0196- 02

0 ? ? ?引 ? ?言

實(shí)驗(yàn)室工作對(duì)于提升高校教育質(zhì)量和科研水平有非常重要的作用，實(shí)驗(yàn)室管理水平直接影響著高校的教學(xué)質(zhì)量和科研水平[1]。近年來(lái)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出使得實(shí)驗(yàn)室信息化改造的需求更加明顯，傳統(tǒng)的高校實(shí)驗(yàn)室管理方法亟待改變[2]，實(shí)驗(yàn)室管理模式逐步向大平臺(tái)化發(fā)展，注重多平臺(tái)融合，實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備、教學(xué)、人員的統(tǒng)籌規(guī)劃管理， 可以增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)信息互通和資源共享，有利于實(shí)驗(yàn)室教學(xué)、科研、人才培養(yǎng)、服務(wù)地方等功能充分發(fā)揮[3]。

為了適應(yīng)更高教學(xué)水平的要求以及開(kāi)設(shè)博士點(diǎn)后日益繁重的實(shí)驗(yàn)室管理的需求，濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心逐步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室信息化綜合管理平臺(tái)的搭建工作。整個(gè)信息化平臺(tái)的架構(gòu)圖如圖1所示。改造工作分為平臺(tái)預(yù)處理工作、硬件改造和軟件改造三部分。

1 ? ? ?預(yù)處理工作

預(yù)處理工作是為了建立信息化平臺(tái)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室信息預(yù)處理。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理中信息都是線性訪問(wèn)的，但信息化平臺(tái)要求的信息訪問(wèn)模式是非線性的，這就要求對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、配套設(shè)施等信息進(jìn)行數(shù)字化、碎片化處理。

（1）數(shù)字化處理工作。這項(xiàng)工作包括生成儀器圖片、儀器說(shuō)明書(shū)、操作規(guī)范、操作示范視頻等數(shù)字信息。采用相機(jī)拍攝生成儀器圖片和示范視頻等數(shù)據(jù)，使用OCR軟件配合手工輸入等方式將儀器說(shuō)明書(shū)和操作規(guī)范錄入到計(jì)算機(jī)中。

（2）碎片化處理。數(shù)字化訪問(wèn)要求非線性訪問(wèn)數(shù)據(jù)，最典型的就是網(wǎng)頁(yè)中的超鏈接，非線性訪問(wèn)允許使用者直接跳轉(zhuǎn)到自己最關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，這就要求數(shù)據(jù)不能是純文本，視頻不能是簡(jiǎn)單的一整個(gè)視頻。為此，必須對(duì)相關(guān)文檔進(jìn)行拆分或進(jìn)行超鏈接處理。這項(xiàng)工作比較煩瑣，需要對(duì)文檔進(jìn)行整理拆分，在網(wǎng)頁(yè)文檔的相關(guān)位置添加超鏈接;對(duì)于示范視頻使用視頻剪輯軟件將整個(gè)操作按階段進(jìn)行拆分。最后按照約定規(guī)范對(duì)拆分后的文檔進(jìn)行命名。

2 ? ? ?硬件改造工作

硬件是軟件平臺(tái)的必要前提條件，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的信息化管理，學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行了大量的硬件改造工作，建立了實(shí)驗(yàn)室控制中心，實(shí)行實(shí)驗(yàn)室管理人員集中辦公制度，把原本分散的實(shí)驗(yàn)室管理工作匯聚到控制中心，并對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行更新，增加了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 ? 建立實(shí)驗(yàn)室控制中心

實(shí)驗(yàn)室控制中心是實(shí)驗(yàn)室管理人員的集中辦公地點(diǎn)，信息化平臺(tái)服務(wù)器、視頻監(jiān)控主機(jī)和視頻監(jiān)視器都存放于此，所有的門(mén)禁數(shù)據(jù)交換和視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)檢索都是在實(shí)驗(yàn)室控制中心進(jìn)行的。為此實(shí)驗(yàn)中心購(gòu)置一臺(tái)浪潮服務(wù)器、兩臺(tái)海康視頻監(jiān)控主機(jī)以及4臺(tái)60寸電視機(jī)。

2.2 ? 門(mén)禁系統(tǒng)改造

為了適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室信息化管理工作的需要，實(shí)驗(yàn)中心首先將傳統(tǒng)門(mén)鎖改造為IC卡門(mén)禁鎖。本次改造分為兩部分：移除原有鎖芯并安裝IC卡門(mén)禁鎖。網(wǎng)絡(luò)布線，將門(mén)禁讀卡設(shè)備通過(guò)交換機(jī)與實(shí)驗(yàn)室控制中心服務(wù)器連接。

應(yīng)用了IC卡門(mén)禁鎖后，教師上實(shí)驗(yàn)課可以通過(guò)授權(quán)在上課時(shí)段使用自己的校園卡直接打開(kāi)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室，非上課時(shí)段自動(dòng)失效，校園卡開(kāi)門(mén)記錄可以通過(guò)信息化管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.3 ? 實(shí)驗(yàn)室視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造

實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)集成了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室中安裝1～2個(gè)攝像頭對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，對(duì)于重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用可調(diào)焦360度球形攝像頭實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了海康系統(tǒng)，兩臺(tái)監(jiān)控主機(jī)與監(jiān)視器都設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控中心。

2.4 ? 遙感、GIS實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)無(wú)盤(pán)化改造

學(xué)院遙感、GIS實(shí)驗(yàn)室有120臺(tái)電腦，原來(lái)的管理模式下學(xué)生上機(jī)時(shí)使用的U盤(pán)情況比較復(fù)雜，各種病毒很快導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。而且新種類病毒針對(duì)電腦上的寫(xiě)保護(hù)卡進(jìn)行攻擊，寫(xiě)保護(hù)卡已經(jīng)無(wú)法起到保護(hù)系統(tǒng)的作用。另外，硬件方面最大可能的故障在于硬盤(pán)，在使用幾年后的故障率逐步升高。

進(jìn)行無(wú)盤(pán)化改造后，所有電腦通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取服務(wù)器啟動(dòng)，故障概率大大降低，延長(zhǎng)了電腦使用壽命，其次，由于電腦的所有操作都發(fā)生在鏡像文件中，也杜絕了計(jì)算機(jī)病毒在機(jī)房的傳播。于此同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室控制中心就可以遠(yuǎn)程對(duì)電腦進(jìn)行啟動(dòng)、關(guān)機(jī)等操作，配合視頻監(jiān)控可以更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室管理。

3 ? ? ?實(shí)驗(yàn)室信息化綜合管理軟件

實(shí)驗(yàn)室信息化綜合管理平臺(tái)軟件部分使用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，服務(wù)器端基于J2EE開(kāi)發(fā)框架設(shè)計(jì)。軟件主要由8個(gè)模塊組成：實(shí)驗(yàn)中心信息管理模塊、人員信息管理模塊、實(shí)驗(yàn)課程管理模塊、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)管理模塊、實(shí)驗(yàn)室儀器管理模塊、實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入管理模塊、實(shí)驗(yàn)室門(mén)禁管理模塊和實(shí)驗(yàn)室視頻監(jiān)控管理模塊。

（1）實(shí)驗(yàn)中心信息管理模塊。該管理模塊主要用于管理實(shí)驗(yàn)室建制、實(shí)驗(yàn)室用房管理以及實(shí)驗(yàn)儀器信息管理。實(shí)驗(yàn)室建制對(duì)實(shí)驗(yàn)室按使用方向逐級(jí)分類進(jìn)行管理，而實(shí)驗(yàn)室用房管理則對(duì)實(shí)驗(yàn)室按地理位置進(jìn)行分類管理，這兩種分類方式針對(duì)不同的場(chǎng)合各有優(yōu)缺點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)儀器信息管理功能將實(shí)驗(yàn)儀器的圖片、說(shuō)明書(shū)以及操作示范視頻錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中供使用者使用。

（2）人員信息管理模塊。該管理模塊用于管理實(shí)驗(yàn)中心的管理人員信息、系統(tǒng)操作員信息以及全部使用人員信息。對(duì)于系統(tǒng)操作員也是分級(jí)進(jìn)行管理，由超級(jí)管理員進(jìn)行第一級(jí)操作員也就是實(shí)驗(yàn)中心主任信息的維護(hù)，實(shí)驗(yàn)中心主任再按相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室管理權(quán)限將實(shí)驗(yàn)室管理職能分配給相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室管理員。使用實(shí)驗(yàn)室的師生信息定期從學(xué)校相關(guān)部門(mén)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入。

（3）實(shí)驗(yàn)課程管理模塊。該模塊負(fù)責(zé)添加、更改及刪除開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程信息。在錄入本學(xué)期開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程信息后，通過(guò)線上排課或課表導(dǎo)入的方式設(shè)置本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課表。該模塊還實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課程預(yù)約、選課等功能，教師用戶首先通過(guò)本模塊預(yù)約實(shí)驗(yàn)課所用的實(shí)驗(yàn)室，由相應(yīng)管理員審核通過(guò)后，在教師上課時(shí)段，使用教師卡可以直接開(kāi)啟相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室。

（4）開(kāi)放實(shí)驗(yàn)管理模塊。該模塊包括開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約審批和預(yù)約查詢等功能。對(duì)外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室在無(wú)上課時(shí)段可以對(duì)科研人員開(kāi)放做實(shí)驗(yàn)。整個(gè)流程是“網(wǎng)上預(yù)約—實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人審批—相應(yīng)時(shí)段刷卡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”。

（5）實(shí)驗(yàn)室儀器管理模塊。該模塊管理大型儀器共享相關(guān)工作。包括預(yù)約審批、送樣接收、原始記錄登記、測(cè)試報(bào)告審核、費(fèi)用核定以及自主實(shí)驗(yàn)等功能。大型儀器實(shí)驗(yàn)專業(yè)性強(qiáng)，操作復(fù)雜，儀器操作要求嚴(yán)格，一旦損壞維修費(fèi)用高昂。因此此類開(kāi)放實(shí)驗(yàn)分為送樣代測(cè)實(shí)驗(yàn)與自主實(shí)驗(yàn)兩類，對(duì)于自主實(shí)驗(yàn)有嚴(yán)格的資質(zhì)審查。

（6）實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入管理模塊。該模塊對(duì)接了濟(jì)南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全考試系統(tǒng)。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的教師、學(xué)生必須通過(guò)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)入考試才能進(jìn)入該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

（7）實(shí)驗(yàn)室門(mén)禁管理模塊。該模塊負(fù)責(zé)門(mén)禁卡管理，涉及發(fā)卡、銷卡、卡片開(kāi)門(mén)時(shí)段管理以及對(duì)其他功能提供門(mén)卡管理接口。

（8）實(shí)驗(yàn)室視頻監(jiān)控管理模塊。該模塊負(fù)責(zé)接入海康視頻監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)，提供監(jiān)控視頻的實(shí)時(shí)預(yù)覽、歷史查看以及球形攝像頭的調(diào)整等功能。

4 ? ? ?結(jié) ? ?語(yǔ)

通過(guò)信息化改造，通過(guò)視頻監(jiān)控配合巡查的辦公方式能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室管理更加規(guī)范化，提升了實(shí)驗(yàn)室管理效率;迄今通過(guò)信息化平臺(tái)，學(xué)院全部本科生、研究生都參與并通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入考試，有效提高了師生的安全意識(shí)，保障了實(shí)驗(yàn)室安全[4];實(shí)驗(yàn)室儀器使用更加透明，有效增加了儀器的使用率，通過(guò)信息化平臺(tái)，教師學(xué)生更方便地了解實(shí)驗(yàn)中心的現(xiàn)有儀器設(shè)備情況，對(duì)于實(shí)踐教學(xué)和科研工作都有很大的推動(dòng)作用。

下一步信息化平臺(tái)還需要繼續(xù)完善功能，增加跨平臺(tái)訪問(wèn)能力，在移動(dòng)設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)主流的時(shí)代，增加移動(dòng)設(shè)備服務(wù)功能。

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