教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

秦蒙，任照富，何遠(yuǎn)綱，蘇俊

（重慶電力高等專科學(xué)校信息工程學(xué)院，重慶，400053）

0 引言

隨著自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，教學(xué)設(shè)備及配套輔助設(shè)施等資源的傳統(tǒng)紙質(zhì)化管理方式的弊端也逐漸顯現(xiàn)，配套資料易丟失，資產(chǎn)難清查，故障排查耗時(shí)長(zhǎng)等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)設(shè)備及配套輔助設(shè)施的智能化管理是“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代發(fā)展的必然要求。本項(xiàng)目主要研究開發(fā)圖形化、智能化的教學(xué)設(shè)備及配套輔助設(shè)施管理系統(tǒng)，提高教學(xué)設(shè)備的管理水平和使用效率，同時(shí)還可以用于提升配套網(wǎng)絡(luò)資源的維護(hù)和通信管理水平，確保各類資源的準(zhǔn)確性、時(shí)效性和可控性，保障整個(gè)教學(xué)環(huán)境的安全可靠運(yùn)行。利用教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)可以有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）利用本系統(tǒng)可以方便、及時(shí)地對(duì)各類教學(xué)設(shè)備及配套設(shè)施進(jìn)行數(shù)字化智能管理；（2）采用移動(dòng)便攜終端設(shè)備進(jìn)行掃描識(shí)別，在移動(dòng)終端上顯示出該設(shè)備相關(guān)信息，供使用者作業(yè)使用，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、老師及管理員的工作效率；（3）通過大量的故障數(shù)據(jù)記錄、維護(hù)記錄而形成運(yùn)維大數(shù)據(jù)，對(duì)故障點(diǎn)、故障原因、故障高發(fā)期等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)生成月報(bào)表、季度報(bào)表、年度報(bào)表，提高運(yùn)維效率，保障設(shè)備及線路安全運(yùn)行。（4）通過不斷的更新和完善系統(tǒng)的故障庫(kù)，可為管理員快速查找故障點(diǎn)和故障原因提供可靠線索，并為其提供維修方案和整改建議。

1 教學(xué)設(shè)備研究現(xiàn)狀分析

目前教學(xué)設(shè)備管理仍然處于一個(gè)初級(jí)階段，存在的問題還很多，服務(wù)的維護(hù)基本上都是在出現(xiàn)故障之后開始的，人員處于待命狀態(tài)，當(dāng)老師發(fā)現(xiàn)設(shè)備無法開啟或者使用有問題的時(shí)候，再打電話給值班人員處理，如果處理人員無法及時(shí)解決，則影響正常的上課啟用，而且教學(xué)設(shè)備是各式各樣的，包括電腦、音頻設(shè)備、展示臺(tái)、投影儀等等，這些設(shè)備只要有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)影響到教學(xué)的正常運(yùn)行，教學(xué)設(shè)備及配套輔助設(shè)施等資源的傳統(tǒng)紙質(zhì)化管理方式的弊端也逐漸顯現(xiàn)，配套資料易丟失，資產(chǎn)難清查，故障排查耗時(shí)長(zhǎng)等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，不能及時(shí)判斷設(shè)備的使用年限、保質(zhì)期等等，無法通過設(shè)備的維護(hù)和更換情況去系統(tǒng)評(píng)估設(shè)備的性能。

2 系統(tǒng)組成與作用

本項(xiàng)目是為教學(xué)設(shè)備及其配套資源管理進(jìn)行可視化、規(guī)范化、實(shí)時(shí)化、智能化管理服務(wù)智能體系。其采用B/S模式構(gòu)建教學(xué)設(shè)備及其配套資源管理系統(tǒng)的二元模式，并建立WEB模式下的網(wǎng)絡(luò)化集成管理體系實(shí)現(xiàn)對(duì)各類教學(xué)設(shè)備及相應(yīng)配套資源的智能化管理。本系統(tǒng)主要由兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。

■2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用“三層/多層計(jì)算”架構(gòu)設(shè)計(jì)。（1）客戶層（client tier）用戶請(qǐng)求的發(fā)出地和用戶數(shù)據(jù)的接受地，通過客戶端將用戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送到Web服務(wù)器，并接收Web服務(wù)器發(fā)來的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理。（2） 服務(wù)器層（server tier）典型應(yīng)用是Web服務(wù)器和運(yùn)行業(yè)務(wù)代碼和邏輯的應(yīng)用程序服務(wù)器，將后臺(tái)管理功能程序放置于此，對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。（3）數(shù)據(jù)層（data tier）典型應(yīng)用是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和其他后端（back-end）數(shù)據(jù)資源， 如 SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)等，集中存放所有數(shù)據(jù)。系統(tǒng)“三層/多層計(jì)算”架構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

■2.2 系統(tǒng)安全體系構(gòu)建

建立多層次、完善的安全保障體系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件安全、軟件安全、數(shù)據(jù)安全保障。其具體構(gòu)成如圖3所示。

圖3 教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)安全保障體系結(jié)構(gòu)圖

3 教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)研究

教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能主要有數(shù)字化資源管理、設(shè)備和傳輸線路的分類管理、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)管理、統(tǒng)計(jì)分析管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)管理共六大功能模塊。利用當(dāng)前最流行的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和無線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類教學(xué)設(shè)備、傳輸設(shè)備及鏈路等配套設(shè)施和數(shù)據(jù)的有效管理，建立圖形化集中式教學(xué)設(shè)備及配套資源的智能化管理系統(tǒng)，從而降低各類設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本、提高資源管理水平，保障各類設(shè)備的安全有序運(yùn)行。教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)為用戶提供了一套安全的、可靠的、開放的、可擴(kuò)展的資源信息管理模型。教學(xué)設(shè)備智能化管理功能模塊圖如圖4所示。

(1)建立數(shù)字化資源管理系統(tǒng)，對(duì)各類教學(xué)設(shè)備、配套通信設(shè)備、及傳輸鏈路關(guān)系等采用計(jì)算機(jī)智能化管理，可以準(zhǔn)確、方便的地對(duì)各類設(shè)備、通信設(shè)備鏈路關(guān)系及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等各類資源的相關(guān)信息進(jìn)行增加、刪除和更改，確保信息的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

圖4 教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)

(2)智能化管理系統(tǒng)采用圖形化操作界面，操作簡(jiǎn)單方便，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備和傳輸線路的分類管理，人機(jī)交互性好，適合各類層次的管理人員使用。

(3)采用最新的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，根據(jù)設(shè)備的不同屬性和不同的工作環(huán)境，為相應(yīng)的設(shè)備及傳輸鏈路等資源增加條形碼、二維碼或RFID電子標(biāo)簽等，通過移動(dòng)終端設(shè)備的掃描，在相應(yīng)的終端設(shè)備上顯示出該設(shè)備的詳細(xì)信息，從而方便師生使用，此外還可為設(shè)備管理員的維護(hù)工作提供便捷，大大提高了各類設(shè)備的管理、使用及維護(hù)效率。

(4)可以通過大量的故障數(shù)據(jù)記錄、維護(hù)記錄而形成運(yùn)維大數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備或者傳輸鏈路故障點(diǎn)、故障原因、故障高發(fā)期等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)生成月報(bào)表、季度報(bào)表、年度報(bào)表，提高運(yùn)維效率，保障設(shè)備、線路的安全運(yùn)行。

(5)通過運(yùn)行報(bào)表中記錄的故障情況及其解決方式，日后可以幫助教師或者設(shè)備管理員根據(jù)故障情況快速找出故障點(diǎn)和故障原因，為其迅速解決故障問題提供可靠的技術(shù)支撐。

該系統(tǒng)為各類教學(xué)設(shè)備及配套資源建立條形碼、二維碼或電子標(biāo)簽，采用對(duì)應(yīng)的移動(dòng)便攜終端設(shè)備進(jìn)行掃描識(shí)別，并在移動(dòng)終端上顯示出相關(guān)設(shè)備的信息。設(shè)備使用人員可通過該系統(tǒng)查看設(shè)備的使用說明、注意事項(xiàng)等內(nèi)容；設(shè)備管理人員可通過該系統(tǒng)查看設(shè)備故障情況分類及對(duì)應(yīng)的解決方法，再完成新故障維修后，還可以將故障說明和解決方案輸入到系統(tǒng)的故障庫(kù)，方便日后快速解決出現(xiàn)的同類問題。此外，該系統(tǒng)通過為每一條傳輸鏈路的兩端添加標(biāo)簽，還可以有效地解決實(shí)驗(yàn)室傳輸鏈路關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，維護(hù)困難的問題。通過本項(xiàng)目的智能化管理系統(tǒng)，可完成對(duì)各類資源對(duì)象的信息維護(hù)、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能。從而實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下教學(xué)設(shè)備及配套資源的智能化管理，在設(shè)備及通信鏈路資源管理等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)為用戶提供了一套安全的、可靠的、開放的、可擴(kuò)展的資源信息管理模型。該系統(tǒng)為各類教學(xué)設(shè)備及配套資源建立條形碼、二維碼或電子標(biāo)簽，采用對(duì)應(yīng)的移動(dòng)便攜終端設(shè)備進(jìn)行掃描識(shí)別，并在移動(dòng)終端上顯示出相關(guān)設(shè)備的信息。設(shè)備使用人員可通過該系統(tǒng)查看設(shè)備的使用說明、注意事項(xiàng)等內(nèi)容；設(shè)備管理人員可通過該系統(tǒng)查看設(shè)備故障情況分類及對(duì)應(yīng)的解決方法，再完成新故障維修后，還可以將故障說明和解決方案輸入到系統(tǒng)的故障庫(kù)，方便日后快速解決出現(xiàn)的同類問題。此外，該系統(tǒng)通過為每一條傳輸鏈路的兩端添加標(biāo)簽，還可以有效地解決實(shí)驗(yàn)室傳輸鏈路關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，維護(hù)困難的問題。通過本項(xiàng)目的智能化管理系統(tǒng)，可完成對(duì)各類資源對(duì)象的信息維護(hù)、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)采用圖形化操作界面，操作簡(jiǎn)單方便，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類教學(xué)設(shè)備和通信傳輸線路的分類管理，解決了傳統(tǒng)管理平臺(tái)操作繁瑣，資料易丟失，學(xué)習(xí)困難等問題，方便廣大師生使用。同時(shí)，系統(tǒng)的管理與維護(hù)可由各類層次的人員使用，實(shí)用性強(qiáng)。登錄賬號(hào)后，通過移動(dòng)便攜終端掃描設(shè)備的條形碼、二維碼或電子標(biāo)簽，即可查閱設(shè)備的使用說明，注意事項(xiàng)，參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容，使師生能快速的掌握設(shè)備的使用方法等相關(guān)知識(shí)。通過教學(xué)設(shè)備及通信鏈路的大量故障數(shù)據(jù)記錄、維護(hù)記錄而形成運(yùn)維大數(shù)據(jù)，對(duì)故障點(diǎn)、故障原因、故障高發(fā)期等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)深度挖掘，輔助設(shè)備管理員快速查找故障點(diǎn)和故障原因。教學(xué)設(shè)備智能化管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)設(shè)計(jì)模塊。

（1）圖形化界面：系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單的圖形化界面顯示相應(yīng)的功能，操作簡(jiǎn)單方面，并且能存儲(chǔ)各種設(shè)備技術(shù)參數(shù)、使用說明、注意事項(xiàng)、編號(hào)信息、產(chǎn)品屬性等內(nèi)容。通過便捷的模塊操作，能快速輸出設(shè)備的相關(guān)信息。

（2）圖形與數(shù)據(jù)的無縫集成：圖形外觀、屬性字段都可自定義，能夠任意增加、修改或刪除對(duì)象的屬性信息、相互之間關(guān)系和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，使圖形具備智能性，同時(shí)也讓系統(tǒng)具備了強(qiáng)大的擴(kuò)展性。使圖形具備智能性，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)。

（3）數(shù)據(jù)批量處理：系統(tǒng)提供 “批量屬性值復(fù)制與粘貼”、“批量命名”、“導(dǎo)入外部數(shù)據(jù)源”等眾多方式，來解決系統(tǒng)大批量數(shù)據(jù)導(dǎo)入的難題。

（4）數(shù)據(jù)同步更新：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表格、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中數(shù)據(jù)的自動(dòng)關(guān)聯(lián)，同步更新。

（5）故障快速解決：快速搜尋網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)和關(guān)鍵控制點(diǎn)以及相應(yīng)的解決方案，盡快恢復(fù)設(shè)備正常使用或運(yùn)行，同時(shí)可以人工的輸入解決方案，減小故障影響，不斷的更新完善故障庫(kù)，為將來同類問題的維護(hù)提供專家輔助信息。

（6）自動(dòng)識(shí)別技術(shù)：本系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的不同屬性及其應(yīng)用環(huán)境，采用最常用的條形碼、二維碼或者RFID電子標(biāo)簽技術(shù)來存儲(chǔ)設(shè)備的相關(guān)信息，通過移動(dòng)終端設(shè)備的掃描即可獲取對(duì)應(yīng)設(shè)備的相關(guān)信息。

5 總結(jié)

把智能化的教學(xué)設(shè)備管理服務(wù)平臺(tái)部署在高校中，能有效的提高智能教學(xué)設(shè)備的管理的及時(shí)有效性，從而實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下教學(xué)設(shè)備及配套資源的智能化管理，降低各類設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本、提高資源管理水平，保障各類設(shè)備的安全有序運(yùn)行，最終提高整個(gè)高校的教學(xué)管理水平。