基于門禁的實驗教學中心智能管理系統(tǒng)研究

郭峰　陳晨　郭建平

摘 要：實驗教學中心活動種類日益豐富，形式多樣，功能從單一化向多元化轉變。簡單的門禁系統(tǒng)已不能滿足日益增長的師生個性化活動需求，解決之道是建立基于門禁的智能管理系統(tǒng)。通過梳理實驗室業(yè)務流程，明確整體設計，分為物聯(lián)網(wǎng)控制模塊、實驗課程模塊、門禁模塊，建設成為物聯(lián)網(wǎng)和課程體系聯(lián)動的適用于高校實驗教學中心的智能運行管理系統(tǒng)，提高使用效率，降低人力成本，進而實現(xiàn)實驗中心運行管理模式的變革。

關鍵詞：門禁；智能管理；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.14.093

0 引言

高校實驗教學中心是高校實驗課程的教學實訓基地，承擔著大量的綜合性實驗教學與校內(nèi)模擬實習的任務。隨著信息化的不斷深化、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的落地、各類項目活動的開展，實驗教學中心的功能也從單一化逐漸向多元化轉變，使用頻率從計劃內(nèi)課程到計劃外課程轉變。

信息化在全國高等教育教學不斷深入，各個高校更加注重信息化在實驗教學中的應用。對于實驗教學中心來說，首要問題就是如何更好的開放實驗室，利用實驗室設備安全、高效的進行實驗活動。因此都會配備門禁管理系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)在安全性、方便性、易管理性等方面有著絕對的優(yōu)勢。

1 實驗教學中心門禁系統(tǒng)建設及現(xiàn)存問題

大多數(shù)的實驗教學中心均已安裝了門禁系統(tǒng)，但軟件系統(tǒng)基本都是按照公司企業(yè)的管理模式開發(fā)的，功能集中在打卡考勤、開關門方面，門禁系統(tǒng)功能略顯薄弱，不能與實驗教學很好的聯(lián)動，在以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目急劇增多的情況下，難以滿足個性化使用，進而影響實驗室的使用效果，因此對于提高實驗管理效率有著一定的局限性。

1.1 門禁系統(tǒng)功能局限單一

目前高校實驗教學中心大多安裝的門禁系統(tǒng)功能單一，主要是依據(jù)后端權限的設定，前端利用指紋、密碼或卡片識別后，進行門禁的開關，實現(xiàn)權限準入的功能。

門禁系統(tǒng)不能與實驗設備進行聯(lián)動，比如照明、計算機、投影等設備，師生進入實驗室后，還需開啟電源，打開計算機，進入所需系統(tǒng)。

門禁系統(tǒng)不能與學校課程考勤同步，現(xiàn)有的系統(tǒng)只是進行簡單的人員考勤，而高校學生考勤更加復雜多變。

1.2 門禁系統(tǒng)對實驗教學中心各類活動的支撐不足

近年，隨著實驗教學改革的不斷深入，實驗教學中心的功能也從單一化逐漸向多元化轉變，有計劃內(nèi)課程（教務統(tǒng)一安排的課程）、臨時調(diào)課課程、課外上機、對外培訓課程，再加上學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，不同的課程對實驗室的要求不盡相同，因此對于現(xiàn)有門禁來說，復雜的活動時間設置，多變的人員權限設定已經(jīng)成為不可能的任務。

實驗室的活動種類前所未有的豐富和多變，簡單的門禁系統(tǒng)已不能滿足日益增長的活動需求。

1.3 管理系統(tǒng)過多導致效率低下

實驗教學中心一般有實驗室預約系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、教務系統(tǒng)、操作系統(tǒng)管理平臺，針對的業(yè)務各不相同。多種管理系統(tǒng)功能融合交叉、數(shù)據(jù)分散，使得資源浪費、流程繁瑣、人力成本較高，不能合力有效實現(xiàn)實驗中心運行管理。

實驗教學中心需要一種更好的運行管理策略和使用模式，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與教學體系的無縫結合，互為補充利用，提高實驗室管理水平，提高整體智能化運行管理水平，進而實現(xiàn)實踐教學運行管理模式的變革。

2 基于門禁的智能管理系統(tǒng)關鍵步驟

2.1 梳理業(yè)務流程

首先梳理實驗教學中心實驗室使用流程和管理方法，明確各類實驗室開放流程和審批權限。

實驗室可大體分為會議研討實驗室、機房實驗室、大型設備實驗室、化學（危險）實驗室，每種實驗室開放管理方法、流程依據(jù)各自特點都不同，需要分別對待。

會議研討實驗室一般只有投影設備，安全系數(shù)最高，此類實驗室申請流程可以最簡單，只要安排不沖突即可。

機房實驗室是有一定計算機數(shù)量的實驗室，安全系數(shù)高，使用率和損壞率也是最高的一類實驗室，因為現(xiàn)在所有課程均進行了不同程度信息化建設，因此此類實驗室安排的課程最豐富，在設備完好率正常的情況下盡可能多安排課程。

大型設備或?qū)I(yè)實驗室屬于特色實驗室，安全系數(shù)中，比如汽車模擬類、建筑類，以工科院校居多，在審批時應考慮申請人的專業(yè)和使用，設定優(yōu)先級。

化學（危險）實驗室屬于危險實驗室，安全系數(shù)低，因?qū)Ｈ藢９?，有專門的實驗規(guī)章制度，不在討論范圍之內(nèi)。

2.2 智能管理系統(tǒng)的整體設計

在多樣化的實驗活動背景下，智能管理系統(tǒng)的設計思路是以門禁為核心，將門禁、投影、計算機電源、照明等硬件實現(xiàn)自動化控制，并且將實驗課程和物聯(lián)網(wǎng)之間進行聯(lián)動，實現(xiàn)實驗室硬件（門禁、投影、計算機電源、照明）依據(jù)實驗課程的使用時間智能開啟和關閉。

管理系統(tǒng)大致分為物聯(lián)網(wǎng)控制模塊、實驗課程模塊、門禁模塊。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)控制模塊

物聯(lián)網(wǎng)控制模塊是經(jīng)過信號識別，控制電氣設備的控制系統(tǒng)。實驗室中電氣設備一般有門禁、中控設備、投影、計算機等硬件設備。

首先進行電氣設備分路，即依據(jù)設備啟動電流大小分配控制器。比如中控設備、投影可分為一路，每8臺計算機可分為一路，門禁、照明和其他可分為一路，這樣有40臺計算機的實驗室總共分為7路。

其次進行實驗室分組，即將一個實驗室里面的所有電氣設備信號狀態(tài)依據(jù)“開”、“關”納入實驗室中。將上述7路電氣設備的“開”的信號納入實驗室“開”中，將7路電氣設備的“關”的信號納入實驗室“關”中，這樣當給實驗室“開”的信號后，所有電氣設備依次進行加電動作，給實驗室“關”的信號后，所有電氣設備依次進行關電動作，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，也是整個系統(tǒng)的底層模塊。

2.4 實驗課程模塊

實驗教學中心活動種類繁多，包括教務的計劃內(nèi)課程、課外上機、培訓任務、學生項目活動等。將所有活動納入實驗課程中，統(tǒng)一調(diào)度和分配實驗室資源。

首先建立數(shù)據(jù)庫，注意此數(shù)據(jù)庫中的時間要與物聯(lián)網(wǎng)控制模塊的時間格式匹配，物聯(lián)網(wǎng)控制模塊依據(jù)此時間控制電氣設備。

其次將上述課程分為2類，計劃內(nèi)課程和計劃外課程。計劃內(nèi)課程即教務統(tǒng)一安排的課程，此類課程信息均在高校內(nèi)部的教務系統(tǒng)中，一般不需要實時同步信息，每天同步一次即可。

計劃外課程包括了課外上機、學生活動等需要申請、審批的課程。將實驗室預約系統(tǒng)整合進入此管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一。

最后形成可查詢的實驗教學中心課表，進行統(tǒng)一調(diào)度和分配實驗室。

2.5 門禁模塊

門禁模塊包括權限自動分配，實驗課程、物聯(lián)網(wǎng)設備的智能聯(lián)動。

首先建立門禁數(shù)據(jù)庫，包含了指紋、密碼、卡等基本信息；其次在實驗課程數(shù)據(jù)庫中查詢課程，給申請人和使用人權限；最后在刷卡、密碼或指紋進入實驗室時，設備自動開啟，或者所有設備依據(jù)課程時間自動開啟和關閉。

3 結語

此管理系統(tǒng)依托物聯(lián)網(wǎng)和門禁技術，針對實驗教學中心運行管理特點進行整合開發(fā)，通過管理資源的整合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與教學體系的無縫結合，互為補充利用，提升實驗教學中心的運行管理水平和使用效率。通過軟硬件的統(tǒng)一智能管理，合力體現(xiàn)實驗中心管理運行狀態(tài)。

實驗教學中心進行智能化運行管理，今后還可對課程數(shù)據(jù)、考勤數(shù)據(jù)進行二次開發(fā)與挖掘，反哺教學體系的改革與建設，進而實現(xiàn)實驗中心運行管理模式的變革。

參考文獻

[1]楊葉，王克波，李遠.高等學校實驗教學示范中心教學改革的探索[J].教育教學論壇，2017，（02）：271273.

[2]張世杰，文福安.基于網(wǎng)絡實驗教學平臺的門禁管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].軟件，2016，（11）：4750.

[3]姚莉.物聯(lián)網(wǎng)平臺上智慧實驗室的設計研究[D].合肥：安徽理工大學，2016.

[4]劉晉勝.高校實驗室門禁管理問題分析與系統(tǒng)設計[J].實驗科學與技術，2011，（04）：159162.

[5]林鳳屏，王正朝，黃飛等.基于指紋與電源控制的實驗室管理系統(tǒng)設計[J].實驗科學與技術，2014，（01）：180184.