實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

朱 琪,代廣輝

(阜陽幼兒師范高等專科學(xué)校，安徽 阜陽 236015)

0 引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)等智能信息技術(shù)快速發(fā)展，利用智能信息技術(shù)能夠有效提升實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率。實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)要充分地展示設(shè)備的作用，更好地適應(yīng)當(dāng)前高等教育的要求。實(shí)驗(yàn)室不僅要承擔(dān)日常的課程教學(xué)任務(wù)，同時(shí)還要承擔(dān)各種社會(huì)實(shí)踐項(xiàng)目，為學(xué)生提供測試和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室是有效開展大學(xué)實(shí)驗(yàn)教育和科學(xué)研究的基礎(chǔ)保障。隨著大學(xué)招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，學(xué)生數(shù)量持續(xù)增多，強(qiáng)化高等院校實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)，提高大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的利用效率迫在眉睫。

1 實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

1.1 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備日常管理

實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)是從基于RFID和2D代碼的資產(chǎn)管理系統(tǒng)獲得的。在系統(tǒng)操作期間，兩個(gè)系統(tǒng)之間保持實(shí)時(shí)通信，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)能夠動(dòng)態(tài)更新和維護(hù)。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的日常管理包括實(shí)驗(yàn)室設(shè)備存儲(chǔ)和設(shè)備管理等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的存儲(chǔ)管理，必須先處理設(shè)備存儲(chǔ)過程，分配唯一的設(shè)備編號(hào)，創(chuàng)建QR碼標(biāo)簽，使用QR碼信息作為設(shè)備編號(hào)，并指定RFID電子標(biāo)簽。收集RFID標(biāo)簽信息并通過RFID讀取器(讀取器)將其與設(shè)備相關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備入庫管理如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備入庫管理

當(dāng)需要調(diào)用設(shè)備時(shí)，設(shè)備管理部門通過資產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)生成電子調(diào)度列表，該列表將傳輸信息推送給實(shí)驗(yàn)室管理員和實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移管理器。實(shí)驗(yàn)室管理員查看信息后，在資產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理子系統(tǒng)中完成設(shè)備信息更改。

1.2 設(shè)備接口數(shù)據(jù)通信

在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室觸摸屏系統(tǒng)中開發(fā)和使用的實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)是外包的，允許教師和學(xué)生從各種實(shí)驗(yàn)室操作中獲得統(tǒng)計(jì)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理和應(yīng)用。為了保持實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的高度完整性，實(shí)驗(yàn)者必須了解設(shè)備的操作要求、操作程序和注意事項(xiàng)。為此本文開發(fā)基于Windows、iOS、Android等平臺(tái)的移動(dòng)App終端應(yīng)用程序或微信公共平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，能夠幫助實(shí)驗(yàn)者成功地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并確保實(shí)驗(yàn)裝置的完整性，實(shí)驗(yàn)者可以在操作之前學(xué)習(xí)操作實(shí)驗(yàn)裝置的基本方法。圖2所示為實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備預(yù)約管理流程。

圖2 實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備預(yù)約管理

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)架構(gòu)使用C/S + B/S混合模式，采用SQLsever數(shù)據(jù)庫。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室日常管理工作的特點(diǎn)，有針對(duì)性地改變實(shí)驗(yàn)室的管理方式，從優(yōu)化管理流程、提升管理效率的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)研究實(shí)驗(yàn)室智能管理平臺(tái)。該系統(tǒng)主要目的是方便實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約和使用管理，提高實(shí)驗(yàn)室利用率，并減輕實(shí)驗(yàn)室管理人員的壓力。系統(tǒng)功能模塊主要包括實(shí)驗(yàn)室管理、教師信息管理和預(yù)約信息管理。圖3所示為系統(tǒng)用例圖。

2.1 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)管理員最基本的管理功能有信息的錄入和管理，即對(duì)教師信息、學(xué)生信息、實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)器材的信息進(jìn)行更新和錄入。圖4所示為實(shí)驗(yàn)室管理員功能結(jié)構(gòu)圖。

圖3 系統(tǒng)用例圖

圖4 實(shí)驗(yàn)室管理員功能

2.2 管理方案

綜合信息管理系統(tǒng)的管理方案包括綜合通信平臺(tái)、教育問題、人力資源、學(xué)術(shù)研究、RFID資產(chǎn)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)室管理等管理功能。調(diào)查信息技術(shù)的使用，如大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)，智能傳感，RFID，QR碼，移動(dòng)終端APP，并根據(jù)管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)采集相應(yīng)數(shù)據(jù)。例如，從資產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)獲得實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)來自人力資源管理和學(xué)術(shù)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)包括很多方面，本文主要針對(duì)基本信息的管理進(jìn)行研究。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用

采用實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)，在日常實(shí)驗(yàn)室操作期間和課程期間發(fā)生的錯(cuò)誤率從原來的30%降低到零。實(shí)驗(yàn)室智能設(shè)備管理系統(tǒng)，能夠快速添加設(shè)備，并高效準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。能夠通過查詢條件設(shè)置，搜索并導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)室使用情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括使用人員、使用時(shí)間等關(guān)鍵字段，對(duì)教師的教學(xué)統(tǒng)計(jì)和管理提供幫助，有效提升實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理效率。

3 實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)主要采用Apache服務(wù)器，SQL數(shù)據(jù)庫，PHP文本處理技術(shù)，JSP腳本語言。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的前端頁面應(yīng)滿足簡單、明了，便于操作，因此選擇Dreamweaver編輯器進(jìn)行用戶操作界面的開發(fā)，如圖5所示為系統(tǒng)登錄界面。

圖5 高校實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)登錄界面

3.1 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，并對(duì)系統(tǒng)中涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與管理。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的合理性與全面性，確保明確的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

數(shù)據(jù)庫能夠合理地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)平臺(tái)的正常運(yùn)行，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都是以數(shù)據(jù)表的形式存放在數(shù)據(jù)庫中。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)使用SQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫，在開發(fā)的環(huán)境中通過PHP來管理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)總計(jì)有5個(gè)數(shù)據(jù)表，分別為管理員表、教師表、學(xué)生表、實(shí)驗(yàn)室表和實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)情況表。管理員表主要存儲(chǔ)管理員的基本信息，如表1所示。

表1 管理員數(shù)據(jù)表

教師表用于存儲(chǔ)高校教師的個(gè)人信息，如表2所示。

實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表用于存儲(chǔ)高校中每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的基本信息，如表3所示。

實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)情況表存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)信息，如表4所示。

表2 教師數(shù)據(jù)表

表3 實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表

表4 實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)情況數(shù)據(jù)表

學(xué)生表存儲(chǔ)學(xué)生信息數(shù)據(jù)，如表5所示。

表5 學(xué)生數(shù)據(jù)表

3.2 實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)模塊功能實(shí)現(xiàn)

用戶通過網(wǎng)頁訪問實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，首先進(jìn)入的是系統(tǒng)主界面，輸入用戶名、密碼和驗(yàn)證碼后，登錄系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問。

用戶的登錄信息都是管理員后臺(tái)錄入的，使用者無須進(jìn)行注冊(cè)便可登錄，教師可以使用教師工號(hào)登錄，學(xué)生使用學(xué)生學(xué)號(hào)登錄，管理員使用職工號(hào)登錄，首次登錄密碼統(tǒng)一設(shè)置成123456，用戶需要在首次登錄后修改密碼。修改密碼是必須操作的內(nèi)容，不修改密碼，無法再次登錄。用戶在登錄界面輸入個(gè)人登錄信息，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)庫中保存的信息進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)管理員表，學(xué)生表、教師表查詢不到相同的ID時(shí)，則會(huì)提示密碼不正確。用戶可以選擇重置密碼，再次登錄。

1.用戶管理模塊。管理員管理系統(tǒng)主要包括個(gè)人信息的管理與用戶信息的管理。個(gè)人信息指的是管理員本人的信息，個(gè)人信息管理包括工號(hào)、學(xué)號(hào)、電話、郵箱等基本信息的管理。若是需要修改則可以點(diǎn)擊修改信息的按鈕，完成修改和保存操作。圖6(a)所示為管理員信息界面。

圖6 高校實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)用戶管理界面

管理員可以通過導(dǎo)航欄中的用戶信息管理，對(duì)個(gè)人信息進(jìn)行修改。管理員可以在頁面上方選擇類型，關(guān)鍵詞及字符類型。點(diǎn)擊查詢則可以查詢到想要查詢的信息。如果想要修改，點(diǎn)擊修改按鈕就可以增加信息，刪除信息，改動(dòng)信息如圖6(b)所示。

教師與學(xué)生可以在教室情況管理模塊中查詢到，實(shí)驗(yàn)室的授課樓層、實(shí)驗(yàn)室編號(hào)等一些基本的情況，也可以了解到實(shí)驗(yàn)室是否開放，哪個(gè)時(shí)間段可以使用，以及實(shí)驗(yàn)室可以容納的人數(shù)。如圖7所示。

圖7 實(shí)驗(yàn)室信息管理界面

實(shí)驗(yàn)室管理模塊是管理員對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的信息進(jìn)行增、刪、改、查的功能模塊。管理員需要對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的信息進(jìn)行全方位的掌握，了解實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備信息、規(guī)模及目前使用情況。在查詢到目標(biāo)教室后，進(jìn)行編輯，保存錄入信息。

2.實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)模塊。教師與學(xué)生可以通過實(shí)驗(yàn)室信息查詢來了解實(shí)驗(yàn)室的使用情況，從而選擇合適的實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)模塊，申請(qǐng)人需要填寫實(shí)驗(yàn)室、使用時(shí)間、申請(qǐng)類型、實(shí)驗(yàn)室用途等信息，并進(jìn)行提交，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況智能分配實(shí)驗(yàn)室，頁面下方會(huì)顯示當(dāng)前教師的狀況為待審核。管理員審核通過之后，申請(qǐng)狀態(tài)會(huì)變成通過。如果申請(qǐng)信息與之前申請(qǐng)的信息有沖突，則管理員不會(huì)通過，申請(qǐng)狀態(tài)變更為未通過，實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)界面如圖8所示。

圖8 實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)界面

管理員在實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)管理的模塊中會(huì)查看到系統(tǒng)的全部申請(qǐng)信息，包括審核和未審核的實(shí)驗(yàn)室信息。管理員可以點(diǎn)擊查看按鈕查看教師的申請(qǐng)信息，并根據(jù)實(shí)際情況改變審核狀況。

4 結(jié)論

高校實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)可以在很大程度上提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率，為實(shí)驗(yàn)室人員開展教育和研究活動(dòng)提供良好的環(huán)境，同時(shí)有效提升實(shí)驗(yàn)室管理效率和智能化管理水平。該系統(tǒng)包括用戶管理、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理等子模塊，確保了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和資源的最優(yōu)化配置和最大化利用。該系統(tǒng)具有簡單、可靠、實(shí)用、易操作的特點(diǎn)，可以方便在實(shí)驗(yàn)教育中心推廣和使用。