基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實驗中心資源管理平臺設計

程冉　牛天勇　侯曉麗

摘要：高校實驗中心作為培養(yǎng)具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)和實踐技能的高素質(zhì)人才的重要載體，肩負著重托、承載著希望，同時也在不斷迎接新的挑戰(zhàn)。針對當下高校實驗中心設備種類繁多、更新過快、維護成本逐年提高和管理人員不足等現(xiàn)狀，提出了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合智能照明系統(tǒng)、智能信息發(fā)布系統(tǒng)和中央智能控制系統(tǒng)，構(gòu)建高校實驗中心資源管理平臺。平臺依托智能芯片、計算機和手機等終端與校園網(wǎng)相連，實現(xiàn)資源智能管理和監(jiān)控，實時發(fā)布公告信息，提高資源使用效率。這樣，既實現(xiàn)了節(jié)能減排，又提高了管理人員的工作效率，更好地為學生服務、為教師服務、為人才培養(yǎng)服務。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧實驗中心；資源管理平臺

中圖分類號：G647 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0008-02

一、現(xiàn)狀

實驗中心作為北京市市級實驗教學示范中心已經(jīng)在實驗室種類、基礎(chǔ)設備、實踐教學等方面取得了較好發(fā)展。隨著時代的發(fā)展，實驗室管理方法和手段也在不斷更新進步，云計算、智慧實驗室、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展對實驗中心的建設管理工作提出了更高的要求?，F(xiàn)階段，實驗中心的發(fā)展和管理水平處于瓶頸期，亟待進一步提升。在實驗中心管理方面存在的不足之處可概況為以下三個方面：

1.信息發(fā)布處于人工干預階段，包括中心通知公告、實驗室排課、研討室會議室預約占用等信息。

2.設備智能化管理處于初級階段，包括計算機在長時間無學生使用時自動關(guān)機、實驗室照明智能調(diào)節(jié)、計算機長期無學生使用時自動報警提示管理人員進行維護。

3.設備、場地控制監(jiān)控處于原始階段，無法智能授權(quán)。

二、物聯(lián)網(wǎng)背景下的機遇與挑戰(zhàn)

全球通信網(wǎng)絡已經(jīng)基本滿足了人與人隨時隨地溝通的需求，而物與物、物與人的通信及上層應用的基本發(fā)展需求正涌現(xiàn)出來，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展存在一些困難，但是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展是大勢所趨，智慧校園、智慧城市的發(fā)展已經(jīng)進入實質(zhì)性建設階段。物聯(lián)網(wǎng)是讓物“活起來”，能夠“學習”、“交流”、“思考并付諸行動”。實驗中心的計算機、信息屏、照明、門窗、攝像頭、溫濕度、場地資源等均可結(jié)合傳感器、芯片、數(shù)據(jù)服務器實現(xiàn)智能化監(jiān)視和控制。新技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)，實驗中心管理工作應直面新的挑戰(zhàn)，從智慧實驗室開始，逐步實現(xiàn)智慧實驗中心，為智慧校園和智慧城市增光添彩。

三、需求分析

在調(diào)研過程中，學生、教師和實驗室管理人員提出了很多需求，主要歸納為：用戶管理，要求記錄用戶的姓名、學號、類型、班級、部門等內(nèi)容；信息資源管理，新聞公告發(fā)布、學生上課課表實時發(fā)布、即時查詢空實驗室、會議室研討室預約及占用信息查詢；實驗室硬件場地資源管理，管理員可進行遠程控制、即時控制、智能授權(quán)門禁卡權(quán)限和設備電源開關(guān)狀態(tài)；無紙化辦公，所有申請、預約均可在平臺中完成；數(shù)據(jù)統(tǒng)計與展示功能，所有數(shù)據(jù)均可在管理后臺導出，并具有自動展示分析功能。除上述需求外，學生特別提出平臺中應集成失物招領(lǐng)信息發(fā)布功能，學生經(jīng)常出現(xiàn)校園一卡通、U盤、手機等物品遺忘實驗室情景，現(xiàn)有的失物招領(lǐng)箱效率較低、可擴散性差。在此基礎(chǔ)上，資源管理平臺應具備對大量數(shù)據(jù)進行智能管理和挖掘的能力，實驗室每學年上課的課程安排情況基本一致，且平臺每學年都會產(chǎn)生大量教學數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中蘊含著設備可用狀態(tài)信息、軟件使用頻率信息、特定時間段易出現(xiàn)的問題信息、安全信息等。最后，平臺應在具備數(shù)據(jù)挖掘能力的基礎(chǔ)進行智能決策，為實驗室管理和發(fā)展提供支撐。

四、資源管理平臺功能設計

結(jié)合實驗中心發(fā)展現(xiàn)狀和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)階段產(chǎn)品及發(fā)展方向，對中心資源管理平臺進行了功能設計和系統(tǒng)構(gòu)成示意圖設計。

管理平臺功能設計如圖1所示，主要分為四個層級：資源模塊層、功能模塊層、智能控制管理層、智能決策層。資源層主要是中心現(xiàn)有資源的分類整理，包括硬件、場地、信息資源；功能模塊層是管理平臺應具備的基本八大功能；在實現(xiàn)資源智能控制的基礎(chǔ)上使用人工智能算法對資源的各類數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)智能化監(jiān)控；在上述層級的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體需求設定參數(shù)達到智能決策的水平，真正實現(xiàn)智慧實驗中心。

管理平臺系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖2所示，主要從用戶層面展示平臺的功能和操作技術(shù)手段。根據(jù)設計思路，平臺可實現(xiàn)設備統(tǒng)一管理和遠程監(jiān)控、中心信息智能發(fā)布和實時查詢預約、實驗室內(nèi)所有設備根據(jù)環(huán)境自動智能控制、安全自動報警提示等功能。

五、小結(jié)

實驗中心的資源管理平臺的實現(xiàn)需要兩個支撐條件：（1）專項資金的支持；（2）高水平的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。技術(shù)的更新正在加緊向我們撲來，市場上也出現(xiàn)了一批產(chǎn)品和獨立模塊可滿足中心的平臺建設需求?，F(xiàn)階段中心正在積極申請專項資金的支持，在此基礎(chǔ)上中心也在積極挖掘內(nèi)在研發(fā)潛能。新技術(shù)帶來實驗中心新的發(fā)展，新的發(fā)展終將為高素質(zhì)人才培養(yǎng)服務。

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