試論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實驗室信息化管理中的研究與實現(xiàn)

劉京驊　孫崇魯

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用越來越廣泛，高校利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)教育的數(shù)字化與信息化發(fā)展，由此可見，物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代教育中發(fā)揮的重要作用。本文將對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實驗室信息化管理中的研究與實現(xiàn)進行分析，以期促進我國高校教學(xué)工作的科學(xué)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；高校實驗室；信息化管理

中圖分類號： G647；TP391.44；TN929.5 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）04-0179-002

Research and Realization of Internet of Things Technology in University Laboratory Information Management

LIU Jing-hua Sun Chong-lu

（Zhejiang Medical College，Ningbo 315100， China）

【Abstract】With the development of science and technology，the use of Internet of Things （IoT） in people's daily life is becoming more and more widespread.Colleges and universities use IoT technology to realize the digitalization and informatization development of education.Thus it can be seen that IoT plays an important role in modern education Important role. This article analyzes the research and realization of Internet of Things technology in university laboratory information management， with a view to promoting the scientific development of teaching in colleges and universities in our country.

【Key words】Internet of Things technology；College laboratory；Information management

0 前言

近年來，我國互聯(lián)網(wǎng)的信息化規(guī)模不斷擴大，多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷的應(yīng)用于課堂教學(xué)活動中，作為素質(zhì)教育的重要教學(xué)基地，實驗室在高校信息化教育中的作用不言而喻，如何有效的利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強對高校實驗室的信息化管理也成為了高校教學(xué)改革的重點工作之一。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)內(nèi)容綜述

1.1 概念

物聯(lián)網(wǎng)是指在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用傳感器、紅外感應(yīng)器、GPS等，將物品進行連接，并實現(xiàn)對物品的智能化識別的一種網(wǎng)絡(luò)。日常生活中，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用十分廣泛，例如將傳感器、無線通信模塊等嵌入到橋梁、公路等物體中，通過網(wǎng)絡(luò)的連接構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)，進而實現(xiàn)對具體物體的跟蹤、定位等。

1.2 基本原理

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使人們從繁重的控制物體的工作中解脫出來，利用現(xiàn)代高新技術(shù)實現(xiàn)對物體的無人化操控，它是一項技術(shù)，更是一門綜合性的學(xué)科。它結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，形成一個巨大的物體互聯(lián)體系，再通過云計算實現(xiàn)對物體的控制。它的工作原理主要包含以下幾個方面：

首先，物聯(lián)網(wǎng)對需要被控制的物體進行標識，設(shè)置電子標簽，并分析出物體的動態(tài)屬性。其次，物聯(lián)網(wǎng)中的傳感設(shè)備讀取物體屬性，并將屬性信息轉(zhuǎn)換成為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)語言，即數(shù)據(jù)格式。最后，物聯(lián)網(wǎng)的處理中心對獲取到的物品屬性信息進行處理。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 射頻識別技術(shù)

近年來，隨著科技的發(fā)展，人們對于物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)注度越來越高，射頻識別作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，更是受到專業(yè)人士的廣泛關(guān)注，并投入了大量的人力、物力進行研究。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，利用射頻信號識別目標，形成的電子標簽具有防水、耐高溫等特點，且數(shù)據(jù)儲存量大，安全性能也高。射頻識別無需人為操作，極大的減輕了人的壓力，但由于生產(chǎn)費用較高，因此到目前為止仍在進行大量的研究[1]。

1.3.2 傳感網(wǎng)技術(shù)

該技術(shù)的簡稱為WSN，它是利用傳感器，通過互聯(lián)網(wǎng)連接形成的一種技術(shù)，利用它能夠?qū)崿F(xiàn)對物體的感知與信息的獲取等。傳感器的種類豐富，包括溫度傳感器、濕度傳感器、力學(xué)傳感器等等。

1.3.3 無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

它是物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)闹饕?，包括遠、近距離兩種通信技術(shù)，其中近距離通信技術(shù)有無線寬帶接入、無限傳感網(wǎng)絡(luò)等，利用近距離通信技術(shù)時，信息與接受器間的距離不能超出有效范圍，且方向也不能偏，中間不可有墻壁等障礙物。而遠距離通信技術(shù)的使用較為廣泛，例如移動通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等，它涵蓋的領(lǐng)域廣，且可以實現(xiàn)智能化的操作，受到距離、位置等因素的影響較小。

2 物聯(lián)網(wǎng)在實驗室信息化管理中的運用

2.1 實驗資源共享

近年來，雖然高校的信息管理技術(shù)有了顯著的提高，但高校間的信息流通量并不多。利用互聯(lián)網(wǎng)建立起新的校園管理網(wǎng)絡(luò)，可以極大的豐富校園的共享資源，促進高校間的信息交流與學(xué)習(xí)。基于物聯(lián)網(wǎng)的實驗室信息化管理，首先要利用傳感器對資源進行遠程控制，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析，形成在線數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，如此一來，既可以節(jié)省實驗成本，又能夠促進學(xué)生間的經(jīng)驗分享；其次，校園管理網(wǎng)絡(luò)需要載入大量的學(xué)生信息，因此常會造成設(shè)備卡頓，教職工需要花費大量的資金購買殺毒軟件，但結(jié)果并沒有想象中的好。物聯(lián)網(wǎng)具有超大的儲存功能，為校園網(wǎng)提供安全可靠的存儲中心，使信息檔案免受病毒干擾。

2.2 優(yōu)化信息管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在現(xiàn)有的校園網(wǎng)基礎(chǔ)上增設(shè)更多的服務(wù)模塊，實現(xiàn)設(shè)備信息的查詢、預(yù)約，學(xué)生考勤查詢與管理等一系列功能，滿足管理人員的管理需要。再加入云計算的海量數(shù)據(jù)運算功能，可以實現(xiàn)更加安全的實驗室信息管理，構(gòu)建超大規(guī)模的資源存儲中心，其快速分析的能力也極大的節(jié)約了實驗室管理的開支，為學(xué)生提供更快捷的服務(wù)。此外，該系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實實驗平臺與虛擬平臺的有效結(jié)合，促進實驗室資源的一體化管理，使學(xué)生在異地也可實時獲取信息資源，促進校園管理的智能化發(fā)展[2]。

2.3 穩(wěn)固實驗室安防系統(tǒng)

高校實驗室是學(xué)生科研的重要場所，其研發(fā)出的新科技成果備受其他院校的矚目，一些不法分子因為種種原因投機取巧，盜取學(xué)校的科研成果，嚴重的影響到高校的發(fā)展。因此加強對實驗室安全的把控是十分重要的，此外，高校的設(shè)備都較為昂貴，因此不能夠只采取常規(guī)的安防措施。雖然目前大部分高校都在實驗室的周圍安裝了監(jiān)控設(shè)備，但仍然無法避免存在死角，且監(jiān)控器需要全天候不間斷的連接電源，還要人工進行判斷，受到像素的影響，遇到突發(fā)情況也只能夠記載一些片段，信息不連貫，鏡頭模糊，影響到人們的判斷。給予物聯(lián)網(wǎng)的安防系統(tǒng)能夠有效的解決傳統(tǒng)監(jiān)控的弊端，它利用傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋實驗室整個區(qū)域，而處理方式的多樣化也能夠加快信息傳遞與分析的效率，避免了人為判斷的失誤，更加促進了對實驗室的安全管理。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的實驗室信息化管理系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫對于系統(tǒng)的運作起著舉足輕重的作用，它的設(shè)計是否成功直接影響到整個系統(tǒng)的效率。高校實驗室對于數(shù)據(jù)庫的要求為結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便。因此筆者將My SQL數(shù)據(jù)庫作為設(shè)計的基礎(chǔ)，保證大型系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的大容量要求。My SQL能夠提供更加全面的保護，它可以有效的控制系統(tǒng)的后臺運作，防止因問題堆積而造成的系統(tǒng)被崩潰等。

3.2 用戶管理設(shè)計

用戶管理應(yīng)建立在安全的基礎(chǔ)上，用戶在進行系統(tǒng)操作前，首先要進行登錄，系統(tǒng)完成身份識別后才能夠確保信息的安全。系統(tǒng)可設(shè)置學(xué)生、教師、管理員三個身份，針對不同主體，制定不同級別信息加密，并賦予用戶一定的權(quán)限等。此外，還需要添加注冊、密碼修改等服務(wù)，為用戶提供更加便利的服務(wù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的分層化管理。

3.3 實驗室儀器設(shè)備管理設(shè)計

儀器、設(shè)備是學(xué)生與教師進行試驗的主要設(shè)施，與傳統(tǒng)的管理方法不同，物聯(lián)網(wǎng)可以建立起設(shè)備儀器管理模塊，在儀器設(shè)備上貼上電子標簽，利用傳感器激發(fā)電子標簽的能量，使其能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)中，并通過無線網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分類、儲存等。除了電子標簽外，二維碼也是信息識別的重要工具，它對于不同的信息具有自動識別的功能，常用的碼制包括Date Matrix、QR Code等。此外，手持設(shè)備具有距離遠、識別度高等特點，將手持設(shè)備與服務(wù)器相連接，就能夠完成資源的共享[3]。

3.4 環(huán)境管理設(shè)計

通過物聯(lián)網(wǎng)的傳感器，實現(xiàn)對實驗室濕度、溫度等的檢測與調(diào)解，幫助實驗工作者全天候的了解實驗室的環(huán)境變化情況，管理人員在計算機中輸入溫度的合理范圍，一旦溫度變化超出設(shè)定范圍，將自動的發(fā)出警報，進而實現(xiàn)對實驗室的無人化管理。該系統(tǒng)由微處理器模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及通信傳輸模塊構(gòu)成，自動化監(jiān)控與感應(yīng)實驗室環(huán)境變化，實現(xiàn)對實驗室管理的智能化發(fā)展。

結(jié)語：綜上所述，實驗室是高校重要的學(xué)習(xí)與研究場所，實驗室內(nèi)陳設(shè)大量的昂貴器材，單單依靠傳統(tǒng)的管理與監(jiān)控技術(shù)無法保證實驗室的安全。因此高校需要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立起完善的實驗室管理系統(tǒng)，設(shè)置學(xué)生信息管理、設(shè)備與儀器管理、信息數(shù)據(jù)管理與環(huán)境管理等多個模塊，在此基礎(chǔ)上重視安防系統(tǒng)的建設(shè)，達到節(jié)能降耗的效果，提高高校實驗室智能化管理水平。

【參考文獻】

[1]李春光，張曉飛.物聯(lián)網(wǎng)在高校實驗室設(shè)備管理的應(yīng)用分析[J].中國管理信息化，2017，20（05）：151-153.

[2]鐘建國.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實驗室管理的探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016，（17）：36-38.

[3]王麗華，陶潤喆，陳煒峰.物聯(lián)網(wǎng)下的高校實驗室信息化管理技術(shù)分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，（01）：227-228.