淺析基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高職院校實驗室智能管理平臺設(shè)計論文
0 引言
高職教育區(qū)別于本科教育的一個重要方面就在于其職業(yè)導(dǎo)向性。高職教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)強調(diào)為生產(chǎn)第一線服務(wù)，高職教育定位的特殊性決定了其教學(xué)活動更加重視實踐動手能力，理論知識則以夠用為度。因此，實踐教學(xué)是高職院校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，旨在突出職業(yè)崗位技能模擬訓(xùn)練，重點培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)運用能力。
實驗( 實訓(xùn)) 室作為承擔(dān)實驗、實訓(xùn)項目的重要載體，在實現(xiàn)高職教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的過程中占有重要地位和作用。但是目前的高職院校實驗室建設(shè)、管理主要存在信息化程度較低、管理制度監(jiān)督力度不夠、大型儀器設(shè)備開放共享程度不夠等問題。大多數(shù)高職院校仍然采用管理人員手工統(tǒng)計、手動操作的方式實現(xiàn)實驗室數(shù)據(jù)的收集與管理，一線實驗室工作人員疲于應(yīng)付各類繁瑣的日常事務(wù)，無從考慮實驗室建設(shè)、管理的更深層次問題。
部分本科高校在實驗室建設(shè)、管理、使用過程中采用信息化管理。但高職教育的實驗實訓(xùn)是專業(yè)建設(shè)的重要組成部分，其人才培養(yǎng)特點注定高職教育的實驗教學(xué)目標(biāo)不僅通過實驗觀察某種現(xiàn)象、驗證某個定律、學(xué)習(xí)某項實驗方法。還要通過實驗、實訓(xùn)盡可能多的感受相關(guān)專業(yè)的工作現(xiàn)場氛圍，練習(xí)某些專業(yè)儀器設(shè)備的使用，培養(yǎng)學(xué)生某一單項的專業(yè)技能。總之，更側(cè)重實訓(xùn)，高職院校的實驗室、實訓(xùn)基地大多屬于綜合性的，貼近生產(chǎn)實際，實驗過程更接近于生產(chǎn)實際，使學(xué)生的實驗具有一定的現(xiàn)場感，與今后的工作實際相符，而本科高校的實驗室則側(cè)重科研實驗，這種差異造成管理模式也有差異，因此，高職院校實驗室、實訓(xùn)基地的信息化管理不能完全照搬本科高校。
長期以來，大部分高職院校實驗室管理工作都是依靠手工建立臺帳、標(biāo)簽等措施對實驗儀器設(shè)備進行管理，這樣不僅效率低下，錯誤頻出，更新困難，而且隨著學(xué)校對實驗室投入的增加造成實驗室動態(tài)更新不斷增加，使得一線實驗室管理人員長期處于應(yīng)付大量繁瑣、重復(fù)的勞動，沒有時間及精力去思考更好的使用、管理實驗室。面對出現(xiàn)的這一問題，通過走訪其他高校，結(jié)合本校實際，提出利用信息技術(shù)提高學(xué)校的實驗室建設(shè)、管理工作水平，提高學(xué)校實驗室、實訓(xùn)基地使用效率及績效，提高學(xué)校實驗( 實訓(xùn)) 室信息公開程度及大型儀器設(shè)備共享等。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的可行性分析
物聯(lián)網(wǎng)是指通過RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，以有線或無線的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以計算、存儲、分析等處理方式構(gòu)成所關(guān)心事物的動態(tài)和靜態(tài)的信息知識網(wǎng)絡(luò)，用以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)從本質(zhì)上來看，是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后的成果，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用。
將物聯(lián)網(wǎng)與電子門禁系統(tǒng)相結(jié)合，可以替代傳統(tǒng)的“手工登記薄”，不僅大大方便對進出實驗場所人員的統(tǒng)計，減輕了管理人員的工作量，而且可以有利于實驗( 實訓(xùn)) 室開放共享。出入實驗室場所的人員主要有實驗室管理人員、實驗技術(shù)人員及師生。當(dāng)前各高校基本都發(fā)行了校園一卡通系統(tǒng)，基本可以做到人手一卡。利用現(xiàn)有的一卡通系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的讀卡器，在實驗( 實訓(xùn)) 室門口進行身份識別，獲取相應(yīng)的個人編碼，同時將信息通過因特網(wǎng)傳輸?shù)椒⻊?wù)器端，與遠程服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫相比對，若服務(wù)器有授權(quán)信息，則電磁鎖通電開門，反之只會記錄下本次刷卡，下課后刷卡鎖門，同時在數(shù)據(jù)庫記錄下本次使用信息，統(tǒng)計出該實驗( 實訓(xùn)) 室利用率情況�？紤]到部分教師因為卡丟失、損壞或者校外兼職教師無一卡通等特殊情況，為每院系設(shè)置若干張超級卡，可以在出現(xiàn)緊急情況時實現(xiàn)開門。因此，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于高職院校的實驗( 實訓(xùn)) 室建設(shè)、管理工作中，具有切實可行性。
2 實驗室智能管理系統(tǒng)的設(shè)計與實踐
2. 1 平臺的設(shè)計
考慮到我校實驗室管理、運行實際情況，采用校、院二級業(yè)務(wù)管理和信息展示平臺。主要應(yīng)用模塊有:實驗室基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺、實驗教學(xué)管理、實驗室開放管理、校級計算機實驗室管理、校級實驗室管理效益評估等模塊組成; 智能系統(tǒng)配套硬件終端主要的應(yīng)用有: 智能門禁控制系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)采集管理、遠程電源控制管理。系統(tǒng)將實現(xiàn)校、院獨立管理以及數(shù)據(jù)互通，利用網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)共享平臺，通過B /S 為主的軟件架構(gòu)，通過全校一卡通統(tǒng)一身份認(rèn)證，與學(xué)校其他應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享與同步，實現(xiàn)用戶的方便接入與數(shù)據(jù)的快捷維護。
根據(jù)我校的實驗室管理、運行特點和組織結(jié)構(gòu)的特殊性，還考慮到同時部署眾多模塊的信息管理平臺，涉及職能管理部門比較多等特點，建設(shè)的平臺應(yīng)具有如下功能。
( 1) 搭建校級實驗教學(xué)管理平臺、計算機實驗室管理平臺以及實驗室開放管理系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)、實驗室效益評估管理、實驗室數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺，為師生、管理人員訪問、信息發(fā)布提供統(tǒng)一入口;
( 2) 能夠?qū)崿F(xiàn)對全校計算機實驗室的統(tǒng)一管理，通過平臺可以統(tǒng)計出各公共、基礎(chǔ)機房的實時使用率和開機率，對教學(xué)以外的公共機房的開放情況進行宏觀的實時狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計;
( 3) 能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校、學(xué)院、實驗室( 實驗中心) 的分層次結(jié)構(gòu)管理，按校級、院級的管理角色設(shè)置權(quán)限，對各類用戶的使用能進行個別或批量管理;
( 4) 系統(tǒng)應(yīng)具有開放的接口，可以與學(xué)校的一卡通系統(tǒng)、國有資產(chǎn)管理系統(tǒng)等學(xué)�，F(xiàn)有第三方系統(tǒng)對接，能夠?qū)崿F(xiàn)部分信息共享流通;
( 5) 系統(tǒng)涵蓋學(xué)校所有實驗室門禁的控制和智能管理，對學(xué)生預(yù)約、考勤等自動生成數(shù)據(jù)，并生成統(tǒng)一格式報表;
( 6) 系統(tǒng)涵蓋實驗室運行經(jīng)費管理、項目實施管理、效益評價等完整管理流程，自動匯總結(jié)果和查看實驗室各環(huán)節(jié)的流程;
各子系統(tǒng)及模塊具有友好的人機界面，能夠兼顧一些特殊情況，如: 數(shù)據(jù)卡丟失后的授權(quán)、斷電后能夠?qū)崿F(xiàn)離線數(shù)據(jù)存取、實訓(xùn)課程調(diào)整能夠及時反饋到刷卡器等。
2. 2 系統(tǒng)的搭建
系統(tǒng)包括三個結(jié)構(gòu)層。①底層由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、讀取; ②網(wǎng)絡(luò)層: 包括刷卡器、電磁門禁系統(tǒng)組成。通過刷卡器實現(xiàn)對一卡通數(shù)據(jù)的讀取，進而實現(xiàn)對刷卡者的身份識別，通過與數(shù)據(jù)庫進行對比，確認(rèn)是否有授權(quán)，進而控制門禁系統(tǒng)開閉; ③交互層: 通過Web 頁面實現(xiàn)人機交互。
遠程電源控制系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)可以實現(xiàn)對有源儀器設(shè)備的電源開啟和閉合的管理。在電源控制器的前端通過以太網(wǎng)TCP /IP 通訊遠程控制技術(shù)實現(xiàn)對有源實驗儀器設(shè)備的授權(quán)使用，即: 用戶在通過門禁控制系統(tǒng)身份認(rèn)證后，方可對指定的某臺儀器設(shè)備通電使用，同時記錄使用時長及人員信息。
3 實施成效及反思
經(jīng)過將近1 年的建設(shè)、調(diào)試、試運行，我校的物聯(lián)網(wǎng)實驗室管理平臺已經(jīng)日趨完善。目前來看，本平臺主要取得了以下方面的成效:
( 1) 減輕了實驗室工作人員管理。引入本系統(tǒng)后，大大減輕了各級實驗室管理人員的工作量，使得他們有更多的時間思考所從事的工作而非疲于應(yīng)付日常繁瑣的事務(wù)性工作。同時，本平臺的引進也有利于學(xué)校各級管理部門更準(zhǔn)確的掌握學(xué)校實驗實訓(xùn)基本情況，有利于做出更準(zhǔn)確的決策。
( 2) 有利于公共實驗室的共建共享。有利于大型儀器設(shè)備的共建各項，提高了實驗實訓(xùn)資源的使用效益。排課子系統(tǒng)使用使得各類實驗實訓(xùn)更加規(guī)范，每學(xué)期將實驗實訓(xùn)任務(wù)導(dǎo)入系統(tǒng)后，其他需要使用實驗室的學(xué)生和老師若要預(yù)約使用該實驗室、實訓(xùn)設(shè)備，可以清楚的避開有教學(xué)任務(wù)的時間段。大型儀器設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，不僅可以在校內(nèi)實現(xiàn)大型儀器設(shè)備的資源共享，同時可以開展相應(yīng)的社會服務(wù)。
( 3) 方便師生進出實驗室。開放式的`實驗及門禁系統(tǒng)為學(xué)生、教師的實驗實訓(xùn)提供了極大方便，得到了廣大學(xué)生和教師的一致好評。開放式的實驗實訓(xùn)條件為學(xué)生及教師提供了更加靈活的實驗、實訓(xùn)條件，學(xué)生可以在線預(yù)約，教師也可以在線審核，對于參加各類大賽及發(fā)明創(chuàng)造的學(xué)生來說，相當(dāng)于可以自由使用全校的實驗、實訓(xùn)資源。
( 4) 有利于對實驗室、實訓(xùn)基地建設(shè)績效考核。本平臺將以往分散的、獨立的點狀實驗室網(wǎng)絡(luò)化，每學(xué)期開始后，教學(xué)秘書將教學(xué)任務(wù)導(dǎo)入系統(tǒng)，這樣就可以安排專人一次性購置所需要的實驗材料，避免以往的盲目采購造成的重復(fù)購置，有利于實驗經(jīng)費的精細化分配。同時，學(xué)期結(jié)束后，該實驗室的利用率可以直接導(dǎo)出，根據(jù)利用率情況，可以對下年度資金分配情況進行相應(yīng)獎懲，不僅激勵二級院系更多使用各類實驗設(shè)備，也有利于避免重建設(shè)，輕使用的情況。
( 5) 加強制度建設(shè)，不斷完善系統(tǒng)。沒有規(guī)矩，不成方圓，對于實驗室建設(shè)工作來說，尤其如此。實驗室建設(shè)、管理工作絕非簡單的建設(shè)一個平臺就可以。應(yīng)用新的平臺后，會面臨一些新的問題，例如除平時正常的教學(xué)實驗任務(wù)外，還會有各種臨時性的預(yù)約實驗設(shè)備，以及校企合作項目需要使用實驗設(shè)備等。因此，要針對這些不同情況，建立各級各類實驗室規(guī)章制度，同時不斷完善系統(tǒng)，才能使得實驗室建設(shè)、管理工作真正上一個臺階。通過1 年的試運行取得了一些成效，但實驗室管理工作是綜合性、多方面的，在高職院校中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用還較為有限。
4 結(jié)語
高職院校的實驗室、實訓(xùn)基地建設(shè)工作是一個系統(tǒng)工程，現(xiàn)在不少高職院校已經(jīng)結(jié)束大筆資金投入硬件設(shè)備采購，進入抓內(nèi)涵建設(shè)的階段，此系統(tǒng)也是我校內(nèi)涵建設(shè)工作在實驗室建設(shè)及管理中的一次嘗試。高職院校在實驗室建設(shè)過程中還需要不斷完善與規(guī)范工作流程，更新工作手段，也還有許多新的工作方式需要繼續(xù)研究與探索。同時，高職院校實驗室、實訓(xùn)基地建設(shè)的專業(yè)化、規(guī)范化和科學(xué)化水平還不高，還需要繼續(xù)加強個人的業(yè)務(wù)能力，不斷提高工作水平和效率。
【淺析基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高職院校實驗室智能管理平臺設(shè)計論文】相關(guān)文章：
1.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能計算機實驗室管理系統(tǒng)設(shè)計論文
2.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實驗室管理中的應(yīng)用
3.基于信息安全管理的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究論文
4.基于物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)體系研究論文
5.DSP技術(shù)推動智能物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
6.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市智能交通建設(shè)中的應(yīng)用分析論文
7.競賽驅(qū)動的高職院校物聯(lián)網(wǎng)實踐教學(xué)模式探析論文