琴房智能管理系統(tǒng)的設(shè)計

宋耕?陳倩

摘? 要：當(dāng)前許多學(xué)校的琴房管理方式還是以人工為主，需要投入大量的人力、財力、物力，師生上琴操作麻煩、準(zhǔn)確性低，人工管理的方式也帶來效率低下等問題。對此文章以開封文化藝術(shù)職業(yè)學(xué)院為例，提出一種琴房智能管理系統(tǒng)的設(shè)計方案，運用信息化的手段，依托智慧校園的建設(shè)成果，科學(xué)高效地利用、分配琴房，保障教學(xué)服務(wù)順利進行，提升學(xué)校教學(xué)管理水平。

關(guān)鍵詞：琴房管理;智能管理;人臉識別

中圖分類號：TP391.4? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2022）02-0029-04

Abstract： At present， the management mode of piano room in many schools is still manual， which needs to invest a lot of human， financial and material resources. The operation of teachers and students on the piano is troublesome and the accuracy is low， and the manual management mode also brings problems such as low efficiency. In this regard， taking Kaifeng Vocational College of culture and arts as an example， this paper puts forward a design scheme of piano room intelligent management system， uses informatization means， relying on the construction achievements of Wisdom Campus， scientifically and efficiently uses and distributes piano rooms， ensures the smooth progress of teaching services， and improves the level of school teaching management.

Keywords： piano room management; intelligent management; face recognition

0? 引? 言

隨著高校教育信息化水平的不斷發(fā)展，信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育教學(xué)和管理服務(wù)，智慧校園的建設(shè)不斷完善，消除信息孤島，保證信息安全，綜合運用大數(shù)據(jù)、人工智能等手段推進學(xué)校管理方式變革，提升管理效能和水平迫在眉睫。

開封文化藝術(shù)職業(yè)學(xué)院作為一所藝術(shù)院校，琴房數(shù)量眾多，且音樂專業(yè)在學(xué)校專業(yè)中占據(jù)十分重要的地位，而琴房使用的滿意度和使用率的提升也是該校音樂專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價的重要指標(biāo)，對該校教學(xué)質(zhì)量的提升也有著重要的推進作用，琴房管理智能化、信息化的需求便顯得尤為重要。

本文提出一種針對該校實際情況的琴房智能管理系統(tǒng)，并且從琴房管理方面的需求入手，分析其現(xiàn)階段管理運行中存在的問題，在保證基礎(chǔ)琴房數(shù)量不變，學(xué)生人數(shù)不斷增多的情況下，運用信息化手段，實現(xiàn)科學(xué)高效地分配和利用琴房，保障教學(xué)服務(wù)順利進行，以提升學(xué)校教學(xué)管理水平。

1? 琴房管理現(xiàn)狀

開封文化藝術(shù)職業(yè)學(xué)院目前總計有170間開放式琴房，分布在該校藝術(shù)樓上，藝術(shù)樓總共有四個樓層，所有琴房在每個樓層均勻分布，每間琴房放置一臺專業(yè)鋼琴，個別琴房放置數(shù)臺鋼琴，學(xué)生可以通過每個樓層的琴房管理員處進行登記、上琴，使用完畢后再去琴房管理員處登記下琴，在多年使用過程中存在以下問題。

1.1? 學(xué)生和琴房數(shù)量不匹配

隨著該校學(xué)生隊伍的不斷壯大，對于專業(yè)的琴房練習(xí)要求更高，該校琴房長期出現(xiàn)用琴緊張、分配不均的現(xiàn)象，現(xiàn)階段的琴房管理狀態(tài)存在諸多缺陷，已無法滿足學(xué)生專業(yè)技能的學(xué)習(xí)需求。

1.2? 信息化程度低

當(dāng)前該校的琴房管理方式還是以人工為主，需要投入大量的人力管理，每層樓的琴房管理處都需要設(shè)置至少一個琴房管理員，浪費財力物力，學(xué)生上琴時手動登記，操作麻煩、速度慢、準(zhǔn)確性低，并且無法通過人工的統(tǒng)計數(shù)據(jù)快速統(tǒng)計學(xué)生的練琴情況，給學(xué)校的教學(xué)管理工作帶來很大麻煩。

1.3? 維護不便

人工管理的方式非但不能實現(xiàn)琴房資源的合理分配及價值最大化，同時需要使用鋼琴的師生也無法及時獲取琴房的空閑情況，需要通過手工登記的琴房列表進行查看，或者實地去每間琴房進行查看，而查看過程中，也有可能干擾到其他練琴的同學(xué)，這就導(dǎo)致琴房資源分配存在滯后性、偏差性，并且學(xué)生在報修琴房設(shè)備的過程中，也凸顯出來不方便，學(xué)生還需要通過琴房管理員處進行登記，比較麻煩;而且報修后，通過紙質(zhì)檔案，也很難再聯(lián)系報修同學(xué)，詢問損壞情況。

1.4? 安全性差

目前使用機械鎖具和鑰匙，存在學(xué)生私配鑰匙的風(fēng)險，給學(xué)校的財產(chǎn)安全帶來隱患，同時在使用過程中，如果鋼琴或者門鎖出現(xiàn)損壞的情況，因為紙質(zhì)檔案登記的信息相對分散，單純地依靠紙質(zhì)檔案的記載很難找到使用過該琴房的學(xué)生，難以定責(zé)。

2? 系統(tǒng)概述

本文所設(shè)計系統(tǒng)是一套專門針對開封文化藝術(shù)職業(yè)學(xué)院的琴房智能管理系統(tǒng)，可以系統(tǒng)有效地將學(xué)生信息（人臉、一卡通、微信）和琴房管理結(jié)合起來。學(xué)生憑借多種方式可以自助進出琴房，琴房門口電子班牌實時顯示琴房信息，智能門禁控制，實現(xiàn)學(xué)校琴房智能化控制。

學(xué)校在機房部署琴房智能管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和人臉認證服務(wù)平臺。學(xué)生在手機端或者PC端預(yù)約琴房成功后，可通過人臉、刷卡、掃碼三種方式上下琴，如果采用人臉識別系統(tǒng)，預(yù)約人在琴房門口部署的人臉識別平板上刷臉，琴房智能管理系統(tǒng)接入人臉以后，可實現(xiàn)刷臉上琴同時聯(lián)動開門。

琴房智能管理系統(tǒng)建成后可根據(jù)教務(wù)系統(tǒng)排課信息和預(yù)約信息，精細化到個人的琴房使用權(quán)限管理;多種途徑進行琴房預(yù)約，如瀏覽器、手機客戶端、觸摸屏，均可預(yù)約琴房;在預(yù)約時長即將結(jié)束時，支持通過語音提醒師生及時處理學(xué)習(xí)任務(wù)，避免長時間占用琴房資源;對琴房空閑狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并支持視頻聯(lián)動，實時監(jiān)控琴房內(nèi)部情況，如圖1所示。

3? 詳細功能

根據(jù)琴房智能管理系統(tǒng)的使用需求把該系統(tǒng)分為硬件和軟件2大模塊，硬件模塊主要包括琴房管理系統(tǒng)使用到的必要硬件設(shè)備，包括大屏、電子班牌、門禁控制、電鎖等;軟件功能模塊主要包括系統(tǒng)后臺、系統(tǒng)前臺、人臉數(shù)據(jù)庫、一卡通數(shù)據(jù)庫、微信數(shù)據(jù)庫。

3.1? 硬件功能

3.1.1? 大屏顯示器

在藝術(shù)樓的一樓入口處放置一臺大屏顯示器，連接琴房管理系統(tǒng)，展示琴房實時大數(shù)據(jù)，學(xué)生可以通過大屏幕了解琴房預(yù)約和使用的實時狀態(tài)，對于沒有用手機端預(yù)約的學(xué)生提供現(xiàn)場預(yù)約的功能，為他們提供便利。

3.1.2? 電子班牌

掛載在琴房門口的一個集課程信息展示、公告信息展示、課程考勤為一體的多媒體終端設(shè)備。支持課程模式、考試模式、自習(xí)模式、多媒體資源播放、掃碼考勤、課程指引、課節(jié)響鈴等多種模式切換。

支持聯(lián)動教室門禁，平臺根據(jù)師生課表信息，可實現(xiàn)按照課程表對師生進行門禁授權(quán)的智能化，教師/學(xué)生可在終端刷臉、刷卡、掃碼開門。有課程時自動切換到課程模式，顯示課程信息、實時出勤情況、出勤統(tǒng)計、待進行課程、課程表等信息;有考試安排時自動切換到考試模式，顯示考場和考試等信息;教室無課程和考試時，顯示為自習(xí)模式;當(dāng)教室空閑時支持圖片、視頻等多媒體資源的全屏播放;支持上下課或者考試時自動響鈴、語音播報等，響鈴規(guī)則可在管理平臺課程管理中進行統(tǒng)一管理;支持對接該校站群系統(tǒng)的信息模塊，實現(xiàn)公告、通知、新聞等信息在終端展示。

3.1.3? 門禁控制

隨著技術(shù)的不斷進步，尤其是人臉識別技術(shù)的成熟，人臉識別技術(shù)作為一種遠距離、非接觸的身份認證方式，正逐步向越來越多的場合覆蓋，也越來越得到大家的認可。

該校在每個琴房門口處安裝統(tǒng)一的門禁，按授權(quán)名單可設(shè)定在規(guī)定時間段出入琴房，遠距離也可以進行人臉識別，人員通過時，可在電子班牌上實時顯示學(xué)生的姓名、班級、學(xué)號等信息，當(dāng)無權(quán)限人員多次識別試圖通過時，門禁系統(tǒng)會自動報告學(xué)校保衛(wèi)處并抓拍無權(quán)限通過人員的影像資料。如果不想使用人臉的同學(xué)，也可以通過一卡通或者微信客戶端進行刷卡/掃碼通過。

系統(tǒng)根據(jù)師生課表信息，可實現(xiàn)按照課程表對師生進行智能化門禁授權(quán)，師生僅在課程期間可打開對應(yīng)的琴房門禁，課程結(jié)束后名單自動失效，當(dāng)發(fā)生調(diào)課時，授權(quán)名單可以進行自動變更。

在出現(xiàn)意外情況需要大范圍撤離的情況下，也能夠通過人工打開，使所有門禁不再受控制，完全打開，保證意外情況下的疏散不受到影響。

3.2? 琴房管理系統(tǒng)使用流程

用戶通過終端預(yù)約琴房后，預(yù)約信息下發(fā)至終端，終端上可對上琴前、上琴后、空閑等多種狀態(tài)進行查詢，例如，上琴前可查看當(dāng)前預(yù)約人的預(yù)約時間、預(yù)約時長、預(yù)約琴房類型等信息，同時可查看今日該琴房的預(yù)約情況;上琴后終端顯示為使用中，并可查看預(yù)約人的上琴時間和本次預(yù)約剩余時長;練琴過程中如鎖門外出，返回后可刷臉、刷卡、掃碼開門，繼續(xù)練琴。整體預(yù)約使用流程如圖2所示。

在認證識別方面，能夠進行離線識別，上下琴與門禁聯(lián)動，預(yù)約上琴并聯(lián)動開門，能夠在系統(tǒng)中實時監(jiān)控不同琴房的門禁開關(guān)狀態(tài)和琴房使用狀態(tài)，方便管理員進行管理，并支持遠程開門。

3.3? 基礎(chǔ)功能

琴房管理系統(tǒng)主要包括前臺界面、后臺管理界面和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，前臺界面主要是面向師生，通過終端進行使用，預(yù)約琴房、查看琴房狀態(tài)、查看琴房使用情況或者查看琴房課程信息;后臺管理界面主要是針對該?，F(xiàn)代教育技術(shù)中心的老師管理使用，管理琴房信息，錄入師生信息，監(jiān)控琴房狀態(tài)等功能時使用。所含功能如圖3所示。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要是針對用戶提供三種不同的開門認證方式，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇認證方式，在每次需要進入琴房門禁的時候進行選擇，三種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括人臉數(shù)據(jù)庫、一卡通數(shù)據(jù)庫、微信數(shù)據(jù)庫。

3.3.1? 前臺界面

前臺界面是面向師生預(yù)約琴房使用的功能模塊，主要包含以下8個模塊：

（1）琴房查詢。用戶登錄到系統(tǒng)后，可以通過界面查詢到當(dāng)前琴房的數(shù)量和狀態(tài)，是否有課程，琴房的課程安排，然后通過琴房狀態(tài)的展示，選中可預(yù)約的琴房，預(yù)約自己心儀的琴房。

（2）預(yù)約琴房。在展示的琴房界面里面，點擊尚未有人使用的琴房，或者是沒有課程的琴房，點擊預(yù)約按鈕，把琴房加入預(yù)約訂單里面進行琴房的預(yù)約，預(yù)約信息上傳至服務(wù)器，成功后，系統(tǒng)自動下發(fā)預(yù)約成功的信息。

（3）上琴登記。預(yù)約用戶在預(yù)約的時間到達琴房，并點擊終端系統(tǒng)上面的上琴登記，然后進行刷臉、一卡通或者是刷微信的操作進入琴房，系統(tǒng)自動連接服務(wù)器，驗證成功后，系統(tǒng)遠程開門，預(yù)約用戶進入琴房，同時系統(tǒng)開始記錄琴房已經(jīng)有人使用，并且開始計時。

（4）下琴簽退。用戶使用完琴房以后，或者中途需要暫時離開琴房時，可以點擊下琴簽退/暫停使用，系統(tǒng)里面會記錄琴房處于空閑狀態(tài)/暫停狀態(tài)，并且遠程把琴房的屋門進行關(guān)閉，如果使用完畢，關(guān)閉屋門，不點擊下琴簽退，在10小時后，系統(tǒng)則會把該用戶記錄到名單里，當(dāng)名單次數(shù)達到三次以上，則會記錄到黑名單中，在解除之前暫時不可預(yù)約琴房。

（5）賬號管理。用戶可以登錄系統(tǒng)里面的賬號管理界面，進行密碼的修改，微信號的修改等操作。

（6）授權(quán)查詢。用戶預(yù)約琴房以后，可以通過授權(quán)查詢，查詢琴房的預(yù)約權(quán)限，預(yù)約成功標(biāo)志，琴房的使用時間等信息，根據(jù)授權(quán)信息，進行琴房的使用，在使用過程中也可以查詢上琴時間和剩余時間。

（7）預(yù)約訂單查詢。查詢過往已經(jīng)預(yù)約成功的訂單和未成功的訂單，系統(tǒng)自動統(tǒng)計成表和圖，用戶可借此統(tǒng)計生成自己的鋼琴練習(xí)周期計劃或者未來練琴規(guī)劃。

（8）課程查詢?？梢圆樵兦俜繉?yīng)的課程信息，同時系統(tǒng)根據(jù)用戶的班級和姓名，也能夠查詢出相對應(yīng)的該用戶的上課時間和上課琴房的房間號。

3.3.2? 后臺管理

后臺管理界面是面向管理的老師用來管理琴房狀態(tài)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的功能模塊，主要包含以下5個模塊：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，主要包括系統(tǒng)的使用參數(shù)設(shè)置;用戶的角色，用來區(qū)分不同角色用戶的使用時長限制，老師可預(yù)約時長較長，學(xué)生相對較短;琴房數(shù)據(jù)，都包括所有琴房的房間號，琴房的所處樓層和位置等信息。

（2）課程設(shè)置。琴房課程的設(shè)置主要跟學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)進行對接，教務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口，然后琴房課程從接口處調(diào)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，包括學(xué)校的學(xué)期設(shè)置，排課的查詢管理，授課教師，課程調(diào)整及課程查詢等。

（3）人員管理。人員管理的數(shù)據(jù)跟學(xué)校的學(xué)工系統(tǒng)進行對接，從學(xué)工系統(tǒng)提供的接口里面獲取學(xué)生數(shù)據(jù)，包括學(xué)生的姓名，班級，一卡通號等信息，微信號，人臉信息等信息從其他數(shù)據(jù)庫獲取;老師的數(shù)據(jù)，包括老師的姓名，工號，微信號，人臉信息等;琴房管理員的用戶管理及權(quán)限設(shè)置;師生用戶的分組管理，和角色管理，權(quán)限設(shè)置等。

（4）琴房狀態(tài)監(jiān)控。根據(jù)使用人員的設(shè)置情況，可以按人員、預(yù)約名單進行琴房門禁的授權(quán)，并可以查詢授權(quán)記錄;琴房狀態(tài)的監(jiān)控、查看琴房是否有人使用和琴房剩余數(shù)量;門禁設(shè)備管理，主要包含所有門禁的開關(guān)門狀態(tài)，遠程控制等。

（5）琴房使用參數(shù)。對琴房的預(yù)約和使用情況進行管理，包括已預(yù)約人員的名單、使用琴時、琴房的開放時間、預(yù)約權(quán)限分配、預(yù)約訂單管理、使用訂單的管理、使用記錄明細等。

3.3.3? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是用來存儲不同認證方式所需的數(shù)據(jù)信息，主要包含以下3種數(shù)據(jù)庫：

（1）人臉數(shù)據(jù)庫。用戶在首次登記琴房管理系統(tǒng)的時候，會提示是否進行人臉信息的錄入，用戶可以自由選擇是否錄入，如不選擇，后期在用戶管理界面還可以再進行錄入，用戶錄入的人臉信息，直接保存到人臉數(shù)據(jù)庫里面，在用戶后續(xù)使用琴房系統(tǒng)，進入琴房準(zhǔn)備開門的時候，選擇人臉識別認證方式，系統(tǒng)自動連接到人臉數(shù)據(jù)庫，進行校驗，校驗通過則琴房屋門打開。

（2）一卡通數(shù)據(jù)庫。一卡通數(shù)據(jù)庫跟該校學(xué)工系統(tǒng)進行對接，從學(xué)工系統(tǒng)提供的接口讀取的信息，自動保存到一卡通數(shù)據(jù)庫定義好的字段里面，如用戶使用琴房系統(tǒng)，進入琴房時，選擇一卡通的方式進行開門，用戶拿出自己的一卡通進行掃卡操作，則系統(tǒng)會自動連接到一卡通數(shù)據(jù)庫進行校驗，校驗通過則琴房屋門打開。

（3）微信數(shù)據(jù)庫。微信數(shù)據(jù)庫是用戶自己在琴房管理系統(tǒng)的用戶管理界面自行錄入的，系統(tǒng)自動讀取每個用戶的學(xué)號，姓名，微信號等信息保存到微信數(shù)據(jù)庫里面，如用戶使用琴房管理系統(tǒng)，進入琴房時，選擇微信數(shù)據(jù)庫的方式進行開門，用戶拿出微信的二維碼進行掃描，則系統(tǒng)會自動連接到微信數(shù)據(jù)庫，進行二維碼的判斷，校驗通過則琴房屋門打開。

4? 結(jié)? 論

琴房智能管理系統(tǒng)能夠解決開封文化藝術(shù)職業(yè)學(xué)院當(dāng)前管理運行中存在的問題，實現(xiàn)琴房自動化開放式的管理，能夠極大地方便學(xué)生，解決用琴的資源限制;用戶可隨時、自由地選擇使用時間，由此發(fā)揮每個琴房的最大使用效率;及時反饋設(shè)備環(huán)境信息，利于管理員及時維護維修，解放管理人員的管理時間成本，提高工作效率，提升穩(wěn)定有序、安全高效的運行環(huán)境。

在后續(xù)使用過程中，也有可能出現(xiàn)一些管理系統(tǒng)不合理的地方，該校也將根據(jù)后續(xù)使用需求再進一步地進行完善，為該校師生提供更為優(yōu)化和便利的琴房使用環(huán)境。

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作者簡介：宋耕（1985—），男，漢族，河南新鄉(xiāng)人，助教，碩士研究生，研究方向：云計算、計算機網(wǎng)絡(luò)。