物联网实验室范例

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物联网实验室

物联网实验室范文1

开放式物理实验教学是当前物理实验教学改革的必然趋势。为适用开放式实验教学,将物联网技术应用于开放实验室系统建设,实现了物理实验室全天候安全开放,提高了实验室的智能化管理水平。

【关键词】

开放式实验室;物联网;实验室建设

0引言

为了适用开放式实验教学,很多高校都开放物理实验室,早期采用人工进行实验室开放,或采用单机版的管理软件进行开放管理,这些管理方式存在工作烦琐,效率低下等弊端。例如,学生不能及时了解开放性实验内容以及实验时间的信息;学生必须到实验室去预约,由实验室教师登记等。近年来,随着网络信息技术的发展,针对开放实验室智能化管理需求,从不同角度出发,也提出了许多开放实验室信息管理系统方案,如机房自动管理系统等,这些方案在实验室信息管理、人员管理、设备管理、实验项目管理、预约管理、系统管理、统计报表等方面,不同程度实现了实验室的信息化管理,尽管如此,但除了计算机机房以外,其它开放普通实验室,由于没有计算机及网络设备,大多存在自动化管理程度不高的问题。针对这种情况,我们将物联网技术应用于开放实验室的管理,利用门禁、触屏派位、视频监控、平板电脑终端、设备控制器与智能电源插座等,结合基于B/S结构的开放式实验室web管理系统软件,实现了物理实验室全天候安全开放,提高了开放实验室的智能化管理水平。

1物联网技术

物联网是指通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,获取各种应用需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。物联网的体系架构由感知层、网络层和应用层组成。感知层由各种传感器以及传感器网关构成,它的主要作用是识别物体、采集信息。网络层主要作用是进行信息和数据的传输,主要利用现有的比较成熟的计算机网络技术及移动通信技术。应用层主要作用是将感知层采集到的信息和数据进行分析处理,在实际的环境中进行应用,是物联网和用户(人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求相结合,实现物联网的智能应用,如智能电网、智能交通、智能医疗等应用。硬件系统主要集中在感知层和网络层、软件系统主要集中在应用层,其中可能用到一些中间件技术、系统集成技术等。从物联网的体系架构可看出,物联网从感知信息,传输信息,到处理应用信息用到了若干技术,也涉及到许多硬件和软件,物联网是一个综合性的概念和提法。

2硬件建设

其中,开放式物理实验室系统的服务器是根基,所有的硬件连接和很多软件系统都集中在这个服务器上,服务器接入校园网。视频监控系统、门禁系统、短信猫和触屏派位系统直接与服务器连接,平板电脑终端通过校园无线网络与服务器连接,所有的数据存储在磁盘阵列中。实验室中的各个设备的电源通过电源控制器经过集线器、转换器与触摸屏的串口连接。硬件建设首先要对原有实验室基础设施(主要为强电、弱电、网络改造)进行基本改造,然后增加监控、门禁、物联网终端等硬件设备,整合原有教学系统软件,进行软硬件系统集成。具体建设内容有:(1)基础设施改造:对实验室进行弱电、网络改造。要在门、实验台、监控点布设弱电及网络线路,为开放式实验室的建设提供基本的网络环境。(2)可视对讲监控系统:在实验室安装监控摄像头和对讲终端。同时建设对讲监控服务设备,包含网络硬盘录像机、交换机、监控专用硬盘,保障监控系统的高效、安全、稳定运行。(3)门禁:在实验室和楼层的走廊端安装门禁。(4)触控派位机:安装触控派位机。在实验楼每层的走廊口安装一台派位机,配合开放式实验室web管理系统软件用于学生刷卡、信息查询等。(5)触控控制器:安装触控控制器。每台触控派位机配置1台触控控制器,用于触控派位机与设备控制器的通信。(6)设备运行控制器:安装设备运行控制器。每个实验台配置1台设备控制器,作为开放式实验室管理系统的物联网控制终端,用于实验台电源远程控制、数据传输。(7)短信猫:配置1台短信猫,安装在服务器上。用于开放式实验室预警信息、提示信息等。(8)PAD客户端:建设pad客户端。Pad客户端的建设将实现整个开放式实验室管理系统跨平台使用,支持移动终端服务。使学生、教师能随时随地,方便快捷的使用系统。

3软件系统组成

基于物联网技术的开放式物理实验室管理软件平台由实验室WEB管理系统、触摸屏系统、视频监控系统和平板电脑系统组成。WEB管理系统是开放式实验室管理软件系统的重要组成部分,是整个系统的基础。结合实验室开放实际需要,具有各种功能,包括:学生预约实验、实验室拓扑管理、预约信息管理、通知公告管理、预约规则管理、校园卡挂失管理、数据统计。本系统采用物联网技术,通过刷卡启动电源控制器控制实验台电源从而达到开放使用的目的。系统细化各项管理,进一步提高了实验教学的开放性和交互性;为学生提供了一个自主的学习环境,为教师的开放教学提供了有力的基础支持;为提高实验仪器设备的利用率提供了更安全和便捷的保障。触摸屏系统又称为“电源控制子系统”,是开放式实验室管理软件系统的核心组成部分。开放式实验室管理面临的重大挑战是安全的问题,这其中首当其冲的就是用电的安全。通过电源控制子系统的学生座位电源控制模块实现对学生用电的管理,是保证开放式实验室安全的重要手段。电源控制子系统是通过管理柜员机(触摸屏)和座位电源控制单元等硬件设施,实现实验室座位的电源管理。触控系统配置微型摄像头,实现学生派位时照相功能,可有效的防止学生替代刷卡派位的现象发生。大屏幕触控显示屏可高清晰的显示学生的彩色照片。整个电源控制系统主要面向两个角色:学生和教师(管理员)。学生通过所持校园卡,请求使用实验室座位,系统根据教师(管理员)定义的规则(排位规则),为学生分配座位,并自动启动电源。在完成实验后,通过刷卡关闭相应的电源。教师(管理员)用户通过系统登录,在权限允许的条件下,远程单独或批量控制实验室所有电源。教师通过视频监控系统可在远端查看实验室情况,了解就位学生的信息,通过视频观察学生实验状态与视频答疑。学生通过座位对讲实时与教师就实验问题进行讨论。平板电脑系统是一套给实验室管理者使用的便捷的APP客户端系统(PAD),旨在提高开放式系统的使用便捷性,使管理层工作效率更加高效,从而更好的为本单位的开放实验教学服务。平板电脑系统最重要的是统计功能。很多学校每年都要进行一次实验室自评工作,工作量较大而且数据无依据,很多数据都是临时“造”出来的。此统计功能可以根据实验室或设备在过去一年或多年的使用记录自动汇总成统计报表,省时省力且数据真实。

4建设取得的成效

我校从2013年开始进行开放式物理实验教学改革和配套实验室的建设,目前实验室实现了全天候开放、远程控制和智能化管理,学生通过网上预约,刷卡(支持校园卡)进入实验室,在派位成功的实验台实验。基于物联网技术的开放式实验室建设已取得了一些成效,如:(1)全面开放实验教学资源,提高实验室、实验仪器的利用率;(2)打破上课开门、下课关门的模式,为学生提供开放式教学服务,给学生提供自主学习环境;(3)保障实验室安全的同时,提高教学质量;(4)提高实验室管理水平,为领导进行实验室建设规划时提供真实数据作为决策依据。

作者:吴萍 高兴茹 单位:北京联合大学基础部

【参考文献】

[1]孙其博,刘杰.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(3):1-9.

物联网实验室范文2

为了提高实验室的开放水平、管理的精细化水平和有效利用实验室空间、设备以及支持的能源、网络等资源,提出了采用微信、微博等学生喜闻乐见且使用方便的网络新媒体来实现学生的实验室签到和使用预约;设计了基于智能能耗传感器等物联网设备对计算机系统、空调系统和其他实验室支持环境的能耗进行采集与优化控制的新型监测和管理方式;基于新媒体和物联网技术的新型智能化、精细化的开放平台实验室管理机制使得实验室的开放管理机制更适应双/多校区的教学及科研活动管理,并且实现资源高效利用和节能减排。

关键词:

微信;物联网;精细化管理;双校区;绿色校园

近年来随着高校教学改革的深化,各高校不断地探究新的实验教学方法,高校实验室管理和运作模式从传统的课程教学型实验室逐渐转变成开放型实验室。开放型实验室不仅能满足不同水平和能力的学生需求,而且提供了一个发挥个人潜能的实验环境,从而使学生可以自主地到实验室进行实验研究和探索性学习,这不仅有利于发挥学生做实验的积极性、主动性,也有利于培养学生的个性,激发学生的思维,引发他们创造的欲望,点燃他们创新火花[1]。开放型实验室能更好地适应当前新的实验教学模式,例如课题研究实验教学模式,项目化实验教学模式,竞赛培养实验教学,为学生搭建一个多元化的创新平台,培养了学生的科研精神和团结合作精神,从而提升学生的综合素质[2-4]。开放型实验室建设是一个系统工程,它需要多方面的建设。实验室开放不是时间、空间的简单开放,也不是教学内容和仪器设备的简单开放,实验室开放必须有先进的管理理念和管理制度作保障[5]。在为实验室开放提供必备经费、设备和人员保障的前提下,探索基于新媒体和物联网的开放实验室管理新机制,设计开放实验室管理系统是至关重要的[6]。它可以进一步提高教学资源和设备的利用率,更能够保障高校实验室开放管理的顺利运行,使开放型实验室真正成为培养创新型人才的摇篮。

1当前实验室开放和管理中的突出问题

1.1学生无法及时获得实验室详细的开放信息

目前高校实验室一般采用课程实验预约开放时间,开放自主使用的网上预约管理方式[7]。由于网上系统信息需要及时更新和实时录入,尤其是课程实验时间的临时调整变化无法及时上传,学生无法方便地获得实验室的实时开放状态和具体的空余(设备)资源情况。以天津大学为例,2015年进入双校区运行状态后此问题将会变得更加突出。例如,学生从实验安排表查询,发现某实验室无实验教学课程,当他从卫津路校区到津南校区,需要的设备已经被其他自主使用的同学占用了。这样导致一方面学生白跑冤枉路,另一方面没有预约的其他实验室空间以及设备白白闲置。因此,需要精确的个体化的设备和资源使用情况,以及提前进行预约个体的实验设备的信息管理和服务平台[8]。

1.2管理者无法准确掌握具体使用情况

值班人员和实验室管理人员仅仅能看到学生在或者不在,大致了解学生人数。但是他们缺乏对具体每个学生使用具体设备情况的信息化统计手段,缺乏对于学生的上网、使用实验设备等情况的有效管理和统计。指导教师也无法时时获知在开放时间段内来实验室作实验的学生情况。学院基本上只是按照实验学生人数、经费情况来配置实验室面积、设备数量和支持资源等。统计的实验时数等是实验室人员手工填写的,缺乏客观依据。通过对设备资源使用的监测和信息化统计,将大大提高实验室管理的精细化水平,为实验室规划、投资效益分析等提供客观、翔实的数据基础。

1.3实验室相关资源浪费严重,管理粗放

实验室开放必然会加大实验室的人员、电力、能源和设备开支。但是仅仅是粗放型开放,就会导致成本大量提升,导致资源浪费,而没有取得相应的学生实践能力的培养效果。以当前周一至周日全开放的某大学计算机实验教学中心平台实验室为例,该实验室有2层,使用面积300余平方米,采用了集中空调系统。从近几年的具体使用情况看,周末或者晚上来实验室做实验的学生很少。但是仍然需要实验室同时开启几十个无线网络接入点等网络设备、大量的中央空调和视频监控等辅助设备,并且增加聘用员工,安排实验人员长期值班,这带来了不必要的大量能源消耗和人员经费开支。这样的粗放型实验室资源开放情况对于建设绿色校园、实现节能减排是非常不利的。

2物联网和新媒体的精细化管理新机制

针对以上问题,我们提出精细化管理实验资源,合理配置实验设备,及时对信息收集和的新的开放实验室管理机制[9]。研发基于能耗和其他物联网装置的实验室环境能耗和设备使用管理软件;研发及时实验室精细化使用情况的新媒体交互系统;研发通过微博等新媒体签到来获得实验室实验设备及网络等资源使用许可的认证和管理软件。

2.1学生需求的精细化和实验预约机制

目前的学生需要的信息比较单一化,往往只是简单使用实验室的时间信息,而且没有对学生是否按时来使用实验室资源进行确认和管理。新机制将学生的实验室使用需求细化为:使用时间、使用的设备、使用的实验室支撑资源(网络、空调、其他辅助设备等)、需要指导人员、使用的优先级等。其中使用时间就是计划开始使用实验室的时刻和计划的时间长度;使用的设备是指进行实验的主要设备;支撑资源是为了进行该实验需要的辅助设备和支撑环境;指导人员指是否需要特定的教师指导实验过程;使用的优先级由新机制自动生成。学生使用的优先级主要依据的因素包括:学生的预约信誉(即以往预约的正确性、按时使用实验室的概率);实验室空闲设备的匹配率;实验室支撑资源的利用率等。如果某同学预约信誉高、空闲设备和他的需要匹配,并且对实验室辅助资源的占用少,他的使用优先级就比较高,可以有效预约到实验室开放时间段。反之,预约信誉低、使用的设备不空闲、占用的辅助资源多的预约的优先级低。

2.2实验室使用监测和精细化管理机制

以往实验室只是通过门禁系统来对学生进行基本的是否进入实验室进行管理;通过视频监控系统来粗略地观察实验室是否有学生和是否安全。新机制将精细化管理学生的预约、预约的到位率、设备的具体使用情况,生成设备和实验室的精细化监测信息。将新媒体预约与实验室签到系统和门禁系统结合,实现对学生是否按时使用预约资源的监测和统计,并且为上面的学生信誉机制提供签到数据。将计算机类设备的登录系统增加二维码,学生即可在具体设备上签到,和下面的能耗等传感器配合,可以获得准确的使用状态信息和进行精细化设备使用率、完好率等统计,避免了后期的人工操作,提高了统计监测的实时性。

2.3实验室支撑环境的物联网监测和开放机制

将空调、网络系统、视频监控系统和高耗能的实验设备分别增加具有网络接口的能耗传感器,即可实时获得设备的能耗信息。通过非侵入式负荷分解与识别技术还可以进一步分析设备的工作状况(空闲、低负荷、高负荷)。将实时获得的设备能耗等信息进行分析,并且和学生签到以及设备利用率管理系统配合,就得到了实时的开放效益评价。根据实验室开放规则,依据设备、辅助资源的利用率和能耗等情况,来确定是否接收学生的个性化实验室预约。这样就可以避免为了极少数的学生,实验室大量资源全部开放导致的浪费情况的发生。从而引导学生自主实验预约时间集中,提高实验室运行效率。通过学生实验需求的精细化预约,加上门禁和新媒体签到系统对设备和预约情况的确认与精细化管理,配合实验室支撑环境的监测系统,就形成了灵活、高效的开放实验室基于物联网和新媒体的管理新机制。该机制可以有效地响应学生需求,高效利用实验室资源,减少实验室支撑环境和人力的浪费,促进节能减排,并且提高管理的效率和实时性。

3管理系统设计

为了实现上述管理机制,将计划预约、及时和申请结合的新机制,并且需要考虑设备和实验室环境的能耗、人员开销等,建立及时收集设备、支持环境、学生使用情况的制度、方法;提出优化的开放目标,以学生使用和能耗为综合约束条件,引导学生利用开放实验室平台[10]。我们设计了下面的主要管理系统。

3.1基于微信等新媒体的学生预约和签到系统

分析微信、微博等新媒体的开发平台、进行移动应用的学生签到、信息交互等软件需求分析、模型设计和快速原型开发。考虑到学生的使用习惯,并且针对学生到其他校区不方便使用电脑进行实验预约和签到的实际问题,开发了基于微信等新媒体的实验室预约和签到软件。

3.2基于能耗传感器的设备使用情况监测系统

对于典型设备和支持环境,增加具有网络数据传输功能的能耗传感器。对实验室的电脑、视频监控设备、空调、实验台等进行分类监测统计。通过及时的网络监测和负荷分析模型,可以获取设备使用情况和能耗的关系。得到不同设备的工作状态(正常工作、待机、低功率等状态)。为管理人员判断开放实验室的范围提供基于能耗的设备有效使用率的客观依据。

3.3实验室资源使用授权和设备利用率统计系统

研发基于签到的实验室网络等资源的授权系统,只有通过预约和有效签到的学生才可以在指定时间内使用实验室资源,避免学生滥用和相关人员私自对外开放。综合签到数据、结合分析相关类型的设备能耗数据,可以精细化地对设备的利用率进行及时统计,并且可以对实验室整体开放效益进行及时分析。

4结语

分析了物联网技术和新媒体技术条件下的高校实验室开放管理机制,针对学生预约实验和教师与管理机构管理实验室开放过程中的突出问题,提出了基于新媒体的实验室开放新机制。开放型实验室采用适应双校区的基于新媒体和物联网的开放实验室管理机制是实验室开放建设的需要,更是深化高校教育改革、促进实验教学模式改革的需要。开放实验室管理新机制可以进一步提升实验室的内涵式开放性,使实验室成为创新型人才成长的沃土。

作者:罗咏梅 单位:天津大学计算机科学与技术学院

参考文献(References):

[1]卿大咏,严思明.加强高校实验室开放努力培养学生创新精神[J].实验室科学,2010(3):125-127.

[2]樊玉清,洪波,赵越.课题研究教学模式在环境类专业实验课中的实践[J].实验室科学,2014(3):22-24,29.

[3]李妍.项目化教学在嵌入式系统实践课程中的探索[J].实验室科学,2012(5):27-29.

[4]李从举.搭建创新平台提高学生的综合素质[J].实验室科学,2014(4):9-11.

[5]吴文华,杨庆,沈新元,等.智能实验室管理系统下的实验室开放管理[J].实验技术与管理,2011(2):172-176,197.

[6]伍扬.高校实验室开放管理机制的研究[J].实验技术与管理,2012(8):178-181.

[7]邢丽波,桂馨,康九红.实验室开放与管理[J].实验室研究与探索,2014(9):252-255.

[8]易黎.加强实验室开放管理培养学生实践创新能力[J].实验技术与管理,2014(7):223-225.

物联网实验室范文3

[关键词]高校实验室;互联网技术;实验室管理

互联网技术如雨后春笋般迅猛发展,它使信息之间的传递变得更便捷、更快速、更自动化。它是大众创新的工具,能够促进中国社会发展提质增效。它在教育行业或其他行业的发展进程中发挥着重要的作用[1],同样也被广泛运用于高校实验室管理。高校实验室是高校发展建设过程中不可或缺的一部分,它肩负着培养学生自主性和研究性学习能力、创新能力、创造能力、工程素质能力等重要任务。[2]随着高校对实验室管理的重视、互联网的快速发展,利用互联网技术对实验室进行管理成为未来实验室管理发展的必然趋势。本文针对高校实验室的发展现状、存在问题进行分析,并对互联网技术应用于实验室管理的方法进行探索。

一、高校实验室的发展

高校实验室是高等学校教育教学设施建设过程中的重要一环,是创新人才培养的源头和载体,是教学与科研的重要基地,是社会服务的重要场所。[3]学校的发展、教学科研水平的提高、人才的培养都离不开实验室的发展。国家也非常重视高校实验室建设,教育部在2005年启动了全国高等学校实验教学示范建设工作,并在全国范围内选择了84个实验室作为国家级实验教学示范中心。2007年,教育部、财政部在《高等学校本科教学质量与教学改革工程》文件中指出:“加强实验建设,需首先重点加强500个左右实验教学示范中心的建设,从教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新等方面推进高校实验建设”。[4]国家对实验室发展的大力支持与鼓励措施,增加了学校对实验室建设的重视程度,对高校实验室的发展起了重要的推动作用。伴随着高校对实验室建设投入的增加,高校实验室建设已初具规模,有宽敞的实验用房和充足的实验器材。高校实验室仪器设备不断增多,特别是大型重点仪器、精密仪器设备的配备,为实验室的管理带来了新的挑战。

二、高校实验室管理存在的主要问题

实验室管理是学校办学的基础性工作,它具体指对实验室的各种仪器设备、实验环境条件、实验所需的各种物质、实验室人员等进行管理的一系列活动。[5]目前,高校往往忙于实验室的建设但对其日常管理的重视程度不足,同时无法正确认识其日常管理的重要性。[6]

(一)高校实验室各种仪器设备的基本情况高

校实验室的仪器设备大致可分为大型贵重仪器、精密仪器、常规普通仪器。随着高校实验室建设的推进,实验室的仪器设备不断增多,以下问题变得越来越突出:一是大型贵重仪器是科研必不可少的重要工具,但这些设备都价格昂贵,所需的占地面积大,使用频率低,维修和维护成本高。二是精密仪器易受环境中的温度、湿度、灰尘、振动、空气流动的影响,且极易损坏。三是常规普通仪器使用率、借出率高,以及可能存在的不规范操作,使其损坏速度不断加快和损害程度也不断加深。四是仍然使用纸质版的实验记录本对进出实验室人员、借还仪器进行登记,借还的过程较为繁琐,也造成大量纸张的浪费,且给实验管理者对实验室的使用情况进行统计分析造成困难。

(二)高校实验的环境条件

实验室的开放是高校实验室建设的目的之一。随着实验室的开放以及实验设备的增多,实验室使用人数也不断增多,使得以下问题变得更加亟待解决:一是实验过程产生的废弃物、废液增多。二是实验者在实验完毕后,未将仪器进行正确归置,使得之后的实验者需花费大量的时间来寻找相关的仪器,造成实验室凌乱不堪。三是科研人员以及学生的实验安全意识薄弱,对大型仪器的用电安全没有足够的重视,而且防火设施还不够完善。

(三)高校实验所需的易耗品

高校实验所需各种易耗品的不断增多导致以下问题的出现:一是易耗品使用频繁、用量大、消耗快。二是易耗品因具有携带方便的特点,有时候会出现被实验者带到其他实验室却没有进行登记的情况,甚至出现遗失的情况,看管起来较困难。三是药勺混乱的情况在称量药品的过程中频频出现,使得药品之间相互污染,造成大量的浪费。四是有毒有害物质使用频率增加、处理困难,有时出现处理费用远远高于药品本身价值的情况,有时甚至不知道该如何处理。

(四)高校实验室人员

高校实验室人员是实验室建设与管理中最为关键的一环。从实验技术队伍地位角度来看,高校对实验员不够重视,实验员在学校教学活动中处于“辅助之辅助”的地位。[7]其主要体现在以下几个方面:一是实验专职人员数量严重不足。二是实验员的职称结构不合理。三是实验员的绩效工资待遇低。四是实验员培训与进修的计划缺乏,其管理与维护实验室的水平得不到提升。这些实验员不被重视与认可的现状,导致实验员的工作积极性受到一定程度的打击,这也使得高校实验室的进一步发展受到了严重影响。

三、将互联网技术应用于高校实验室管理的探索

(一)移动互联网

移动互联网通常指手机、平板电脑等可移动电子产品。它们的出现使得时间与空间的距离明显缩小。对于实验室使用者来说,将移动互联网技术应用于实验室管理,可使其预约、查询、提醒服务变得更方便快捷。比如可通过手机APP或微信公众号搭建实验室管理的支架,下面以微信公众号为例进一步说明。实验室微信公众号的使用功能包括以下几个板块:个人中心、服务窗口、实验室概况。个人中心需实验室使用者实名填写个人信息,实验室使用者可查询自己预约的实验室以及何时何地使用过何种仪器的记录。服务窗口主要负责预约使用实验室、药品、仪器等一系列预约服务;正确使用药品、仪器等物资的说明查询服务;同时还包括实验室安全工作提醒,实验仪器安全使用提醒等旨在提高实验室使用者的实验安全意识。实验室概况板块主要负责介绍实验室的规章制度以及每间实验室所存放的仪器设备,以及实验室主办的各类关于实验室使用、仪器使用的讲座通知,同时还有关于最新最前沿的科研动态介绍,以丰富学生的知识,增加学生对科研的热爱之情。实验室微信公众号的设立,使得需要使用实验室、实验仪器的科研人员与学生都能够进行预约、查询、被提醒。随着高校实验室的规模越来越大,移动互联网设备存储和处理数据的功能有限,功能更强大的实验室管理系统便应运而生。

(二)云计算

云计算是一种虚拟化的网络技术,它以互联网技术为核心,以基础架构、平台、软件等服务为主要表现形式。云计算的基础架构根据云计算的实际应用和研究结果可分为核心服务层、服务管理层、用户访问接口三大部分。[8]而云平台可被分为存储型、计算型、综合型云平台,其主要作用分别为存储数据、数据处理、存储与处理数据并存。[8]而实验室需要构建的是综合性云平台,同时兼具存储和处理大量数据的功能。云计算的功能还包括以下两个方面:一是可以帮助实现实验信息与数据的存储与查询,云群件和保修等功能。它们可使实验日程更透明,实验日程自主安排与预约服务变得更加有序,同时可快速地开展共享文件以及仪器保修的服务。二是提供云通讯服务能构建师生共同的学习交流平台,使学生在实验中遇到疑惑能够及时得到指导老师的指导。云计算实验室管理系统的设计核心是实验室,根据登录人员的不同身份进行设计,分为学生、科研人员、管理层。学生可通过“云端”获得以下信息:预约实验室、药品、仪器;查询实验室课程安排、他人预约记录,避开实验室使用高峰期;及时反馈已损坏的设备;查询已损坏的设备的维修状态;查询实验仪器使用操作说明等。对于科研人员,除了获得学生以上使用服务外,还可通过“云端”管理自己的实验团队,查看自己实验团队的实验进度和实验结果。对于管理者,可进行人员管理的权限分配、设备管理、实验预约和查询统计服务[9],最终使实验教学环节和管理流程得到优化,实现资源的充分利用。[10]

(三)物联网

物联网指借助RFID、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等高新机械设备,按照制定好的信息协议,通过无线或者有线的方式将任意物品与网络进行有效的连接,使相关事物在受到合适的分析、存储、计算等处理后能够形成静态和动态的信息网络,从而实现智能化的识别定位、跟踪监控和管理等功能。[5][10]它包括三个系统即智能感应设备、传输网络和应用控制网络,形成物物之间、物人之间的信息传递处理。物联网的应用使得实验设备的管理更加智能,每台设备都有相应的RFID电子标签,RFID标签中记录着该设备的相关信息、使用情况、设备进出实验室的记录。手持式读写器可读写RFID中的相关信息,并通过无线网络进行传输。无线设备接受相关信息,再将数据传送到数据处理服务器中进行相关的整理分析或加密等。中央处理系统具有强大的数据分析与数据处理能力,可将实验物资、环境监测、人员管理这三个系统和其他开放子系统进行连接,实现数据共享。物联网的使用使每间实验室、每台仪器的状态、使用情况都能够得到实时了解和跟进。

四、高校实验室管理展望

高校实验室的管理少不了便捷的移动设备,但需要存储和处理数据功能更强大的云计算,同时需要精细化到每台仪器的物联网技术。移动设备、云计算和物联网这三种技术的联合使用将使实验室的管理变得随时随地,最大限度地缩短时间与空间距离。这将使实验室的管理能够跟上规模日益宏大的实验室建设步伐。但移动设备、云计算和物联网等高新科技的出现,最终都需要管理人员去维护,所以高校实验室管理的根本还是在于人。而高校实验室管理人员的素质目前却没有达标,这严重阻碍了实验室的发展,也影响到实验室管理系统的有效运行。基于此我们需要做到以下几点:首先,搭建实验技术交流平台,毕竟没有学校领导、师生之间的沟通、交流、对问题的反馈,实验室的管理进步是缓慢的。其次,对于实验技术人员,应提高其待遇,组织他们参加相关的进修培训[11],建立奖励机制,多方面激发他们的工作积极性,增强他们的业务素质以及对自身工作的认同感。最后,对实验室仪器实施“谁管理,谁负责”责任制与“谁损害,谁负责”责任制。实验室管理机构要经常组织相关的仪器使用讲座,增强使用者对实验室仪器设备的保护意识以及维护实验室安全的意识。而实验室管理最重要的是建设实验室文化,实验室文化是软实力的重要内容。统一的实验室形象标识、合理布局,良好的实验室氛围、科研氛围都可以提升实验室的文化及人文环境。[12]

五、总结

高校实验室的管理,不仅需要实验员的努力,更需要高校上下团结一致的努力,上至领导下至学生都应该爱惜仪器设备,认识到实验室安全的重要性,共同推动实验室朝良性方向发展。对于高校实验室管理方式,我们需要将互联网技术引进来。移动互联网、云计算、物联网大为缩短时间与空间距离,使实验室管理系统功能更强大、更全面。除了移动互联网、云计算、物联网等先进的技术,实验员素质的提高也是至关重要的,需两方面同时抓,以实现高校实验室的管理轻松、快捷、高效。

[参考文献]

[1]常维亚,邢鹏,刘迎春,等.“互联网+”时代高校实验室信息系统建设论析[J].煤炭高等教育,2016(2):73-77.

[2]周春月,闫子淇.基于物联网技术的智慧实验室架构研究[J].实验室研究与探索,2014(5):239-243.

[3]冯英忠,卢泽楷,李志光.地方高校实验室建设与创新人才培养的研究和实践———以广州大学为例[J].实验技术与管理,2012(11):26-28.

[4]杨宇科,杨开明.加强高校实验室建设与管理的思考[J].实验技术与管理,2012(10):204-206+209.

[5]盛加林.高校实验室管理对物联网技术的应用探索[J].数字技术与应用,2012(12):175.

[6]许冰,徐顺清.高校实验室管理现状及对策探讨[J].实验科学与技术,2015(3):185-186.

[7]徐来祥,燕艳.高师院校实验室管理人员状况研究[J].实验科学与技术,2011(5):150-151+171.

[8]季霞.探讨基于云计算技术的高校实验室资源的优化应用[J].软件工程师,2015(11):35-36+5.

[9]吴旭,陈仁安,魏德志.基于云计算的实验室综合管理系统的设计和应用[J].实验室研究与探索,2015(10):226-229.

[10]王国霞,徐银梅,鲁亿方.云计算在实验室建设及管理中的应用探究[J].中国教育技术装备,2011(15):115-117.

[11]韦丽娃,魏鹤鸣,高兴军.高等院校实验技术团队建设途径的创新与探索[J].大学教育,2014(18):77-78.

物联网实验室范文4

关键词:智能实验室;智能控制;物联网感知;监测;智能化;可控化

0引言

以往传统实验室需要人工管理和操作,并且缺乏一套完整的管理制度与整体规划。随着科研人员实验需求的不断增加,传统实验室可能会对实验工作产生一定的制约,相关信息的滞后、管理效率相对较低的问题也就随之而来。如果全部依靠人工来管理实验室,那么在实验室的设备使用情况、实验室的安全保障管理、人员的参与程度与实验室的开放程度等方面都会耗费很大的精力[1-8]。国家对于教育事业与科研事业的重视程度逐渐加大,信息技术的发展也为实验室智能化提供了强大的动力与支持,逐渐形成了“物联网实验室”这一新兴的实验室模式。“物联网实验室”将传感器技术、物联网网关技术、通信技术、无线传感网络技术等发展迅速的信息技术相结合,在这种实验室运行模式下,实验室中传感器可以实时采集实验室环境数据,这些数据通过物联网网关上传,服务器对接收的数据进行分析、处理、保存,实验室管理员可以直观地看到实验室的环境数据[9-12]。在这样的管理方式下实验室管理员可以根据数据来判断是否需要进行一些必要的操作,如果需要对实验室相关设备进行操作,就可以直接通过服务器端进行远程操控,同时可以控制相关设备进行自动调节,实现了实验室环境的可视化与操作远程可控化。这样的工作模式对于实验室管理与建设都有着十分重要的意义。实验室的智能化能够使实验室的环境得到很好的改善,更加有利于实验人员进行实验研究,从而提高实验的效率。在一定程度上也能够减少能耗,提高环保效果[13-15]。本课题构建的基于物联网感知的智能实验室控制系统,将传感器、无线数据传输、WiFi等技术与实验室相关设备相结合,采集实验室中的环境参数,例如温度、湿度、烟雾浓度等信息,连接到WiFi的传感器将数据发送到手机端APP,服务器端对上传的数据进行接收和存储,以直观的方式展示给实验室管理员,实验室管理员能够实时看到实验室内环境参数,并控制实验室设备。学生在进入实验室之前需要进行门禁刷卡;在工作的状态下可以对烟雾浓度的数据进行分析,存在危险因素时可以及时报警。在这样的模式下,能够提高实验室管理员的管理效率,减轻管理员的管理压力;也能够在加大实验室开放程度的同时保障安全。

1系统整体框架

1.1硬件框架

本次系统的硬件部分可以分为6个模块,分别是为各个工作模块进行供电的供电模块、能够实时采集实验室环境数据的传感器模块、收集数据并向服务器端发送数据的网关模块、数据显示模块、报警模块以及门禁模块。硬件框架的模块如图1所示。

1.2服务器框架

网关模块作为智能实验室控制系统硬件的一部分,可以通过无线通信技术中的WiFi技术连接网络,然后将传感器采集的实验室环境的实时数据上传到服务器中,服务器端有相对应的显示界面,实验室管理员可以在显示界面中看到相关的参数数据,并能够在界面控制灯光的开关,实现了对实验室环境参数的实时查看。服务器框架流程如图2所示。

2系统设计

2.1环境监测

本课题实现的基于物联网感知的智能实验室控制系统,需要将传感器采集到的相关数据上传到服务器页面,让实验室管理员能够直观地对实验室进行监测。在学生或者实验人员进入实验室之前,本人可以使用身份识别卡进行刷卡,解开门禁后进入实验室。这样就可以提高实验室的使用效率与开放程度,实验人员可以在需要的时候自由进入实验室,不用等待实验室管理员的到来。在手机移动端有一个服务器用来接收与存储传感器所传输的相关数据,并且能够保存;实验室管理员能够在手机端的页面中随时查看实验室的相关数据。具体技术路线如图3所示。本次研究课题实现的智能实验室控制系统的硬件框架模块的功能如下:(1)供电模块:给开发板以及系统中工作的各传感器提供电力支持,使用数据线直接连接电源进行工作,工作电压为5V。(2)传感器模块:实时采集实验室环境相关数据,包括空气温湿度传感器、烟雾传感器。(3)显示模块:将传感器所采集到的数据在OLED屏幕显示。(4)WiFi模块:为设备与移动端的连接提供支持。(5)报警模块:采用蜂鸣器对于相关数据参数进行监测报警。(6)门禁模块:进入实验室前需要进行刷卡,经过身份识别后进入实验室。

2.2服务器系统功能设计

服务器系统功能相对比较全面。本课题要实现对实验室相关数据的显示;对实验室温湿度、烟雾浓度的监测;对烟雾浓度超过阈值的报警;对采用门禁卡打开门禁等模块的相关设计。服务器系统功能模块如图4所示。

3系统实现

3.1系统硬件搭建流程

3.1.1搭建外部环境

将模型整体、传感器和开发板等通过串口与电脑连接在一起,准备设置开发板需要连接的WLAN以及程序的烧写。

3.1.2配置开发板的WLAN热点

在连接完成后,配置开发板的WLAN,设置开发板需要连接的无线局域网或者手机热点。

3.1.3通过串口烧写程序

将硬件设备与电脑连接完成后,在电脑端通过串口将已经编写好的程序烧录进开发板,同时观察开发板的响应情况。

3.2系统服务器登录

实验室管理员可以在手机端通过输入账号、密码、验证码登录服务器,查看实验室相关数据。服务器登录页面如图5所示。

3.3手机移动端主要功能

手机移动端的主要功能是对相关传感器所采集并上传的数据进行接收、分析、存储,在服务器界面向实验室管理员显示相关数据,同时还能控制实验室内灯光的开关。

3.3.1数据收集功能

在手机移动端APP页面,服务器可以对传感器采集的数据进行收集、分析、整合和存储。

3.3.2展示功能

实验室管理员可以在手机端APP界面中实时查看实验室环境相关的数据。

4服务器端管理与控制

4.1开关控制

以灯光开关控制为例,在服务器页面点击“ON”按钮开启照明。照明系统开启过程如图6所示。照明系统开启后硬件设备系统上的照明提示灯亮起。

4.2系统服务器界面运行成果

系统服务器界面整体运行效果如图7所示。图中显示了智能实验室控制系统实时采集的室内环境参数数据,如温度、湿度、烟雾浓度以及系统整体电压等相关数据。

5结语

物联网实验室范文5

关键词:智能实验室;智能控制;物联网感知;监测;智能化;可控化

0引言

以往传统实验室需要人工管理和操作,并且缺乏一套完整的管理制度与整体规划。随着科研人员实验需求的不断增加,传统实验室可能会对实验工作产生一定的制约,相关信息的滞后、管理效率相对较低的问题也就随之而来。如果全部依靠人工来管理实验室,那么在实验室的设备使用情况、实验室的安全保障管理、人员的参与程度与实验室的开放程度等方面都会耗费很大的精力[1-8]。国家对于教育事业与科研事业的重视程度逐渐加大,信息技术的发展也为实验室智能化提供了强大的动力与支持,逐渐形成了“物联网实验室”这一新兴的实验室模式。“物联网实验室”将传感器技术、物联网网关技术、通信技术、无线传感网络技术等发展迅速的信息技术相结合,在这种实验室运行模式下,实验室中传感器可以实时采集实验室环境数据,这些数据通过物联网网关上传,服务器对接收的数据进行分析、处理、保存,实验室管理员可以直观地看到实验室的环境数据[9-12]。在这样的管理方式下实验室管理员可以根据数据来判断是否需要进行一些必要的操作,如果需要对实验室相关设备进行操作,就可以直接通过服务器端进行远程操控,同时可以控制相关设备进行自动调节,实现了实验室环境的可视化与操作远程可控化。这样的工作模式对于实验室管理与建设都有着十分重要的意义。实验室的智能化能够使实验室的环境得到很好的改善,更加有利于实验人员进行实验研究,从而提高实验的效率。在一定程度上也能够减少能耗,提高环保效果[13-15]。本课题构建的基于物联网感知的智能实验室控制系统,将传感器、无线数据传输、WiFi等技术与实验室相关设备相结合,采集实验室中的环境参数,例如温度、湿度、烟雾浓度等信息,连接到WiFi的传感器将数据发送到手机端APP,服务器端对上传的数据进行接收和存储,以直观的方式展示给实验室管理员,实验室管理员能够实时看到实验室内环境参数,并控制实验室设备。学生在进入实验室之前需要进行门禁刷卡;在工作的状态下可以对烟雾浓度的数据进行分析,存在危险因素时可以及时报警。在这样的模式下,能够提高实验室管理员的管理效率,减轻管理员的管理压力;也能够在加大实验室开放程度的同时保障安全。

1系统整体框架

1.1硬件框架

本次系统的硬件部分可以分为6个模块,分别是为各个工作模块进行供电的供电模块、能够实时采集实验室环境数据的传感器模块、收集数据并向服务器端发送数据的网关模块、数据显示模块、报警模块以及门禁模块。硬件框架的模块如图1所示。

1.2服务器框架

网关模块作为智能实验室控制系统硬件的一部分,可以通过无线通信技术中的WiFi技术连接网络,然后将传感器采集的实验室环境的实时数据上传到服务器中,服务器端有相对应的显示界面,实验室管理员可以在显示界面中看到相关的参数数据,并能够在界面控制灯光的开关,实现了对实验室环境参数的实时查看。服务器框架流程如图2所示。

2系统设计

2.1环境监测

本课题实现的基于物联网感知的智能实验室控制系统,需要将传感器采集到的相关数据上传到服务器页面,让实验室管理员能够直观地对实验室进行监测。在学生或者实验人员进入实验室之前,本人可以使用身份识别卡进行刷卡,解开门禁后进入实验室。这样就可以提高实验室的使用效率与开放程度,实验人员可以在需要的时候自由进入实验室,不用等待实验室管理员的到来。在手机移动端有一个服务器用来接收与存储传感器所传输的相关数据,并且能够保存;实验室管理员能够在手机端的页面中随时查看实验室的相关数据。具体技术路线如图3所示。本次研究课题实现的智能实验室控制系统的硬件框架模块的功能如下:(1)供电模块:给开发板以及系统中工作的各传感器提供电力支持,使用数据线直接连接电源进行工作,工作电压为5V。(2)传感器模块:实时采集实验室环境相关数据,包括空气温湿度传感器、烟雾传感器。(3)显示模块:将传感器所采集到的数据在OLED屏幕显示(4)WiFi模块:为设备与移动端的连接提供支持。(5)报警模块:采用蜂鸣器对于相关数据参数进行监测报警。(6)门禁模块:进入实验室前需要进行刷卡,经过身份识别后进入实验室。

2.2服务器系统功能设计

服务器系统功能相对比较全面。本课题要实现对实验室相关数据的显示;对实验室温湿度、烟雾浓度的监测;对烟雾浓度超过阈值的报警;对采用门禁卡打开门禁等模块的相关设计。服务器系统功能模块如图4所示。

3系统实现

3.1系统硬件搭建流程

3.1.1搭建外部环境

将模型整体、传感器和开发板等通过串口与电脑连接在一起,准备设置开发板需要连接的WLAN以及程序的烧写。

3.1.2配置开发板的WLAN热点

在连接完成后,配置开发板的WLAN,设置开发板需要连接的无线局域网或者手机热点。

3.1.3通过串口烧写程序

将硬件设备与电脑连接完成后,在电脑端通过串口将已经编写好的程序烧录进开发板,同时观察开发板的响应情况。

3.2系统服务器登录

实验室管理员可以在手机端通过输入账号、密码、验证码登录服务器,查看实验室相关数据。服务器登录页面如图5所示。

3.3手机移动端主要功能

手机移动端的主要功能是对相关传感器所采集并上传的数据进行接收、分析、存储,在服务器界面向实验室管理员显示相关数据,同时还能控制实验室内灯光的开关。

3.3.1数据收集功能

在手机移动端APP页面,服务器可以对传感器采集的数据进行收集、分析、整合和存储。

3.3.2展示功能

实验室管理员可以在手机端APP界面中实时查看实验室环境相关的数据。

4服务器端管理与控制

4.1开关控制

以灯光开关控制为例,在服务器页面点击“ON”按钮开启照明。照明系统开启过程如图6所示。照明系统开启后硬件设备系统上的照明提示灯亮起。

4.2系统服务器界面运行成果

系统服务器界面整体运行效果如图7所示。图中显示了智能实验室控制系统实时采集的室内环境参数数据,如温度、湿度、烟雾浓度以及系统整体电压等相关数据。

5结语

物联网实验室范文6

关键词:物联网;实验室;计算机

0引言

高校计算机的实验室其自身的职责就是担负着进行计算机实验的教学,其自身就是对学生计算机水平和教学水平教学水平给予提升,并且对于学生在计算机动手和实际操作能力以及创造性思维给予提升的一个非常必要的场所[1]。因此,当前我们国家在计算机实验室上的建设与管理已经成为了大众所关注的重点问题,并且也对高效自身教学水平和教学能力加以长相的一种筹码。可以说,当前我国高校计算机实验室其自身担负着非常繁重的教学任务,因此其对于计算机使用的主体也并不是十分的固定,学生和教师在使用计算机上的习惯也不一致,用机的操作并不是十分的标准规范[2]。在加上以往对实验室进行管理的方式主要是由专人去进行管理,这种情况使得计算机经常会产生各种各样的故障问题,这些问题的产生,使得高效计算机够实验教学的目标无法快速的完成并且很难对教学质量给予充分的保障。但是伴随着物联网技术的产生,计算机实验室的这种管理问题也获得了非常好的处理效果。

1物联网含义

美国是第一个提出物联网这一个物联网的发展概念的国家,并且同年美国指出传感网在日后就成为下一个网络计算机发展的机遇。物联网主要是人们所需要的物品同和互联网彼此之间的一种网络上的联系,其主要是对信息交换和通信的需要给予执行,同时还能够智能的去分辨物品,使其能够精准的定位并且对于所提出的要求给予实施达成活对其进行监控的一种网络[3]。同时我们还可以将物联网理解成为能够使得物和物之间保持相互联系的一种互联网。因此能够看出,物联网主要是将互联网作为发展所需要的基础,然后对于互联网自身的功能和实用性进行延伸从而衍生出来的一种网络体系,物联网其中心和进行发展的基础总的来说还是把互联网当成主要依托的,物联网将其用户端进行了非常合理的并且快速的延伸,同时还使得互联网具有了一定的特性,其已经发展到了不论是什么样的物品与物品之间,主要使用了互联网就能实现彼此信息上的互换和彼此之间的通信。

2传统计算机实验室的管理形式

在对于计算机进行教学的方式上,教师则会在进行教学的时候运用到教学的相关软件,这样能够使得教学获得事半功倍的效果并且也可以给学生进行电脑的操作给予一定的指点,同时还能够对于学生自身的学习情况给予记录。开始实验教学后,一名实验教师指导60名学生,学生如果对于所学习的知识有一些疑问,就需要教师能够为自己去答疑解惑,可是毕竟课堂上的时间是十分有限的,其无法对于全部学习解答的需求给予满足。在基本计算机信息管理中,纸质记录用于记录每批软硬件的购买时间和具体的损坏时间,每台计算机都需要自己的维护时间,还有每次授课的时候每台计算机所需要进行使用的使用记录,因为一些学生并不能够主动的对其进行填写经常会使得相关的记录并不是十分的完整,实验室的管理人员也就不能够去按照计算机的使用情况去完成所需要的记录从而使其能够对于计算机当前实际的运行情况和存在的问题进行有效的排查,这给实验室管理员在工作上增加了非常大的难度,并在对计算机进行维护的过程中也产生了很大的阻碍[4]。并且使用纸质保管资料的方式经常会产生丢失,并且在保管上也并不是十分方便。计算机其自身定期的检测上,实验室的相关管理人员可能经常是一个人或者是两个人需要对众多的计算机进行维护,可是因为计算机每天进行使用的频率是非常快速的,这种情况也就使得每一台计算机所产生的故障都各不相同,比如,计算机自身的硬件被损坏,计算机就无法去保持一种正常的启动情况,还有就是计算机自身很可能会病毒带来的破坏等。实验室的管理员在对计算机进行维护和修理的时也都是使用实验室不被使用的空闲时间,然后去将每一台计算机都进行打开并完成相关的检测,从而找出出现故障的具体原因、制定修理计划完成修理、同时对其进行维修的情况完成记录,这种方式不仅仅极大的浪费了教学时间,同时还会对日常教学产生影响[5]。实验室环境的管理上,因为教学的需要所以实验室在使用的时候其被用到的频次可以说是非常多的,因此实验室本身存在的环境情况就变得非常的主要,因此如果相关的管理人员并未对其存在的问题给予有效处理的话,那么就会使得实验室自身的硬件设备产生很大的问题,例如电源以及主板可能会受到损坏,同时主机则可能会产生蓝屏的问题,这些情况都没有办法去对教学的顺利进行给予有效的保证[6]。关于实验室自身的安全性,当前实验室为了满足教学的要求都,几乎每天都需要被开启。所以,就会出现很多无法被避免的问题,同时这些问题也会对实验室物品以及学生物品的安全与管理产生影响,主要是需要预防因为不规则去电而引起的火灾,或者是隐藏的一些危险,以及实验室中一些物品的丢失。

3基于物联网的计算机实验室管理

物联网对于实验室进行的管理能够对实现人和人,物和物,以及人和物之间的彼此通信给予实现,同时还能够有效的去对的系统中的人和事以及物实现信息采集以及信息控制。实时的去对其进行识别,并且还能够定位与系统跟踪的一种行为[7]。使用物联网技术去对计算机实验室进行管理去替代以往的人工管理计算机实验室管理方式令计算机实验室在管理上上的要求得到了有效的满足。

3.1教学管理

保障日常教学的有效进行是对实验室进行管理的主要问题,使用物联网技术管理计算机实验室可以使实验室的管理更加智能和联网。

3.1.1学生每天登录

在这种情况下,有必要在每个实验室的入口处设置访问控制,并分发每个学生自己的独立RFID标签。没有持有RFID标签的学生不能进入实验室,教师可以使用它。系统获取每个学生自己的出勤率和学习内容以及其他相关的监控信息。

3.1.2教学质量监控

利用物联网技术,利用各种数据获取终端数据,还可以监控课堂教师的所有信息,包括教学内容和教学方法,以及学生的教学态度和教学风格。对所获得的数据系统进行全方位的分析和测试,评估其教学质量及其存在的问题,使其能够有效地提高自身的不足,并对教学质量进行监控可以说是一个非常重要的是当前教学过程的一部分,也是所有有效教学和成功教学发展的基础[8]。

3.1.3学习的过程

学生课堂进行学习的过程会被物联网给予事实的记录。这种情况下一旦学生在上机进行操作的过程中其对于其中一个比较单一个知识点在掌握上并未有全面的认识或者是出现遗忘的情况,那么则能够去对自身的学习过程进行记录便于再次学习,使其能够对学习过程中的漏洞给予补充,同时还能够对于已经学习过的知识进行复习,使其能够试想查缺补漏的目标[9]。使得学习过程里的重点以及难点得到有效并且快速的记忆。

3.2计算机的维护

利用物联网技术对计算机实验室设备进行维护,实现了计算机自身管理形式的跨越式发展。

3.2.1基本计算机信息

在每台计算机上安装RFID标签,以记录基本信息,例如购买日期和计算机使用说明,以及硬件配置和维护记录。这样,在更换和更换计算机硬件和软件的过程中,可以使用手持式读写设备将变化的信息记录在安装在计算机上的RFID标签中,并且更新后的标签信息可以也是手工举行的。设备会自动发送到设备管理服务器以更新自己的数据,并且可以长时间存储[10]。也可以使用手持式读写设备对实验室中常存的各种物品进行清查,预防出现漏查和错查等,这种情况极大的降低了相关管理人员对于多种所需信息进行统计所消耗的时间。

3.2.2对计算机自身的使用过程的跟踪

计算机实验室肩负的教学任务可以说是非常繁重的,每天对计算机进行实验的人数非常的多并且其所在的年纪和班级也有一定的差异,因此一旦这个时候计算机自身产生了故障,管理员没有办法去在第一时间会的故障出现的具体原因以及是谁使得计算机产生了故障,计算机也不能够获得及时的维修[11]。因此相关的管理人员也不能够采取性质有效的惩罚措施,这种情况对于校内教学的有序进行也产生了很大的影响。但是。还有RFID技术可以根据安装在每台计算机上的射频芯片中记录的信息来监控每台计算机的实际应用,并记录维护和维护以及硬件和软件的变化,并使计算机去对出现的问题给予有效的记录。并且使得其自身的问题可以的真正实现实现可控可查[12]。

3.2.3电脑进行日常测试

计算机需要在日常生活中进行相关测试。检测方法的目的是当前实验室管理中需要强调的关键问题。在目前物联网环境发展迅速的情况下所必须要重视的问题,将计算机中去嵌入一个高灵敏度的传感器,以便能够及时地对计算机本身的运行情况进行监测和测量,假如计算机中的一些非常主要的参数被改动或者是产生了一定的改变,物联网就会受到由计算机中设置传感器所传出的信号,然后将其其送到设备运行状态的评估系统中去对计算机自身的情况进行判断,管理员可以按照评估的结果去快速的进行相关的决策,同时还能够对决策的方案去对设备的维修方式给予确认。除了使用状态评估系统去去对计算机去进行所需要的监控和检测之外,相关的管理人员还需要定期的去对计算机进行有关的巡查和检验,然后将每次对其给予维护所获得的结果录入进入其所持有的读写器里,并且通过读写器将其保存在相关设备中的电子标签,这样其不仅仅能够改变以往浪费人力和物流的目标同时还能够使得当前实验设备在使用的效率获得到快速并且有效的提升[13]。

3.3环境管理

在计算机实验室在进行教学的时候一般都是为了能够去对多媒体演示教学以及学生上机操作练习的需要给予满足,可以说这一两种教学形式去对于实验室的环境所提出的需要也有着一定的差异,在当前物联网快速发展的环境下,能够使用去对感知光线的传感器进行安装满足所提出的相关要求,管理员使用传感器里受到的回馈信息,就可以已超其不同的需求去对光线的明暗程度给予以适当的调整,其主要的目的也是为了使其能够对教学的需求给予有效的满足。通过在计算机实验室安装相关的传感器,管理员可以参考实验室的课程表来确定打开和关闭投影机和教师机器以及计算机中学生机器和空调所需的时间。还需要执行计算机给出的命令,以便执行相关的操作。并根据传感器的反馈信息不时将实验室弄脏,使实验室整洁,

3.4安全管理

实验室的安全主要是为了实验室设备的安全和消防安全。为了确保实验室使用的设备和防火能够达到安全标准,每个实验室需要安装红外报警,视频监控和门禁系统。红外报警器可以检测室内温度的变化以及在没有光线的情况下物体的移动。出现可疑人员的时候,其自身能够快速的发出警报,或在实验室内发生火灾导致温度升高或冒烟的时候也可以发出警报。视频监控系统使用局域网将其与实验室的管理系统连接起来,视频监控视频可以定期保存。访问控制系统使用射频对(RFID)标签进行设备自身权限的识别。假如管理系统无法去提供给予充分的访问设备的去给予授权,它能够运用无线传感设备去对其进行唤醒提醒他们。

4结论

近年来,随着高等教育改革的不断深入,实验教学可以说受到了大众的普遍高关注。培养高等教育的目标是就是需要打造一个拥有全面发展的人才队伍,创新思维可以服务于社会第一线的实用人才,而计算机实验室可以说就是对于社会所需要人才进行培养的沃土。因此,实验室的管理是当前大学为教学评估的非常重点的观察点。以往手工管理实验室所使用的管理方式已经不能够去对现阶段教学的需求给予满足了。使用物联网管理计算机实验室能够在网络化以及智能管理的基础上去进行。并且能够极大的去对管理效率给予提升,节约人力,物力,财力[15]。而这种新的管理形式也给实验室的管理带来了展现的的机遇与挑战。希望物联网的实验室管理模式可以为教学和科研创造一个技术支撑平台,更好的去对服务和教学以及科学研究做出贡献。

参考文献

[1]夏春琴.基于RFID的高校实验室管理系统设计与实现[D].苏州大学,2013.

[2]刘媛媛.基于RFID+Zigbee技术的开放型实验室管理系统设计[D].南京邮电大学,2011.

[3]陈素芹.物联网数据采集系统统计[D].南京邮电大学,2011.

[4]朱洪波,杨龙祥,朱琦.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报(自然科学版),2011,31(9):1-9.

[5]李君.实验室综合管理平台系统的设计与实现[D].中国海洋大学,2010.

[6]王为,王春潮,李小昱,等.关于开放式实验室建设的思考与探索[J].实验室研究与探索,2009,28(4):272-273,276.

[7]盛希宁,顾济华.基于ZigBee无线传感器网络的实验室监控系统设计[J].电子工程师,2007,33(9):67-69,73.

[8]昂志敏,金海红,范之国,等.基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计与通信实现[J].现代电子技术,2007(10):47-49,57.

[9]瞿雷,刘盛德,胡咸斌.ZigBee技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

[10]曾锐,徐朝军.开放实验室管理理念及实现[J].实验室研究与探索,2002,21(3):108-109,112.

[11]毕立祥,杜守旭.加强仪器设备管理,提高设备使用效益[J].实验室研究与探索,2001,20(5):124-126.

[12]石彪,黄福华,邓胜前.以应用为核心的物联网实验室建设探讨——以湖南商学院为例[J].物流工程与管理,2014(7):290-292.

[13]刘丽,谷照燕.高职院校物联网实验室建设研究——以渤海船舶职业学院为例[J].辽宁经济职业技术学院•辽宁经济管理干部学院学报,2013.65(1):64-65.

[14]胡军,赵国军.基于ZigBee的智能家居体验中心系统组网方案[J].实验室研究与探索,2016.5:130-133,235.

物联网实验室范文7

关键词:高职院校;物联网;计算机实验室;管理模式

随着高职院校教育体制的不断改革和信息技术的高速发展,各高职院校更加注重培养学生的动手实践能力和思维创新能力,促进学生知识和能力协调发展。但由于高职院校计算机实验室多采用人工管理模式,管理技术和安防系统相对落后,已不适应当前校园信息化发展的要求,也难以满足不断增长的实践需求。对此,基于物联网的“智慧”应用,将物联网技术应用到计算机实验室管理当中,提出一种先进的计算机实验室管理模式,即集网络化、智能化、自动化于一体的开放式管理模式。

1物联网技术

1.1物联网的技术特点

物联网是新一代信息技术的重要组成部分,它在原有互联网技术的基础上进行了延伸。按联合国国际电信联盟制订的总体产业标准,通过各种信息传感设备和应用技术,如各类传感器、激光扫描系统、ZigBee无线组网技术、蓝牙BLE技术、全球定位GPS系统、射频识别RFID技术等,在严格的信息安全保密系统的规范下,采集设备返回的各种实时信号和信息,进行定位、识别、跟踪、监控,实现人、物、网的全面连接和自动处理,以更加智能的方式来管理生产和生活。物联网具有连通性、物物相联、智能化的特点,为各个领域的实际应用提供服务,如智能公交、智能校园等。

1.2物联网的体系架构

物联网的体系结构沿用了互联网的分层体系结构,从功能和技术上进行了多方位的扩展。从技术架构上,通常把物联网分为3个层次:感知层、网络层和应用层。感知层处于体系的最底层,主要是通过硬件感知设备识别目标物体并采集相关信息;网络层则起到了感知层和应用层联接纽带的作用,负责为应用层传递感知层采集的信息,包括有线和无线通信网络、私有网络、云计算等;最上层的应用层是与用户交互的接口,与各领域的具体需求相结合,从而实现用户对整个物联网的操作和控制。

1.3物联网的安全防护

物联网的安全属于信息安全的一个子集,主要分为物理安全、运行安全、数据安全及内容安全4个层次,因此安全要素主要体现在传感器、传输系统及处理系统等方面,包括可用性、可控性、可识别性与安全性。其中可用性是从根本上保障设计出来的物联网是可以使用的,且有一定的容错性,对于规则之外的操作能判别出错误,并有合理的处理方法;可控性指采取措施来保证物联网不会因为发生错误而带来不可预计的风险;可识别性是指构建完整的信任体系,保证使用的所有数据、信息、操作都是值得信赖的,完整可用,真实有效;安全性不仅是指网络系统安全可靠,数据和信息可以准确地送达,还需要构建完整的加密体系来保证机密数据和个人隐私的安全。

2物联网技术在计算机实验室管理中的应用

2.1环境监测与管理系统

应用物联网技术,可以在计算机实验室中安装多种传感器组成环境感知系统,实现对实验室环境状态的感知与监测。其中常见的有温湿度传感器、可燃气体传感器等,还可以根据实验室的功能特点和环境特点进行有针对性的设置。温湿度传感器可以对实验室内温度和湿度实时监测,计算机设备对温度和湿度有严格的要求,尤其是服务器和交换机。可以采用定时器中断的方法,每隔一段时间进行一次数据的采集,时间越短实时性越好。通过应用程序设定相应的安全值范围,当温湿度超过或低于一定值的范围时,则启动相应的温湿度控制设备(如空调、风扇等)进行调节,避免设备在不合适的温湿度环境下长时间运行,缩短使用寿命或增加损坏率。可燃气体传感器可对实验室内烟雾浓度和可燃性气体实时监测,包括烟雾、甲烷、液化气、氢气等,当浓度超过设定值时,传感器的电导率随空气中烟雾和有害气体浓度的增加而增大,利用电路将电导率的变化转换为相对应的输出信号,同时发出声音或光线警报,通知管理人员及时处理,减少突发事故造成的损失。

2.2门禁管理系统

门禁主要安装在实验室门户上,通过对人员权限设定智能控制开关门,实现对实验室进出人员数据的自动采集、统计以及数据的查询过程,这样管理人员可以方便地统计人员进出情况,无需人工干预。主要硬件设备包括主控芯片、电源板、读卡器、射频卡、门控器、电子锁等。当持卡人进入读卡器的范围内时,读卡器读取射频卡的信息,并将信息发给主控芯片与数据库中预存内容对比,判断卡片是否有效,包括时间范围、地点范围、人员权限的判定等,认证完成后门控器进行相关操作,如满足条件打开电子锁、如无效则出现错误提示,电子锁继续保持锁定状态,同时保存事件信息并上传到服务器,以便统计查询。

2.3智能监控系统

随着信息技术的发展,监控系统已经在各个领域得到了广泛应用。面向计算机实验室的智能视频监控系统是监控系统的重要应用,主要实现数字化、分布化、智慧化实时控制的监控网络,其核心技术是通信方式。现阶段主要通信方式有:电话固网传输、互联网传输、红外线数据通信、蓝牙、WI-FI、ZigBee无线网络以及NFC近场通信等。目前已经有很多基于这些技术的远程监控产品,它们都有各自的优缺点,可根据实验室的实际情况选择。不论选用哪种技术,都需要满足采集画面精度高、全时段监控、可上传备份数据、可远程操控等条件。

2.4设备管理系统

设备管理系统主要采用RFID无线射频识别技术实现计算机实验室内设备的统一化、自动化、智能化管理。与传统的条形码识别方式相比,RFID技术无需直接物理接触、无需管理人员手工操作,便能够实现信息的自动输入和处理。RFID技术同时还具有操作方便、存储量大、识别速度快、抗污损能力强、抗干扰性强、可重复使用、安全性高等优点,为管理人员高效快捷地管理实验设备提供了解决方案。计算机实验室设备管理项目主要包括设备的添加、维修、外借、报废等。首先需要为实验室中每台设备配上电子标签,电子标签分为有源和无源两种,有源电子标签识别距离远,无源电子标签在价格和体积上更具优势。[4]首先将设备的基本信息储存到对应的RFID芯片中,如时间、型号、维护记录、生产厂家等,并确定唯一的设备编号和RFID编码,管理人员根据具体情况将实验室的设备分配到不同的实验室中去,当电子标签处于读写器感应范围内时,读写器通过电磁波激活电子标签并读取其中的信息,将信息通过网络发送到应用系统进行处理,被处理后的信息再传给相关数据库,完成数据信息的重新写入,通过数据报表可以从不同角度进行统计,这样管理人员随时都可以知道实验设备改变位置后的去向、使用情况、故障发生的原因和维修情况。

3结语

高职院校计算机实验室管理中存在制约实验室建设和发展的问题,要结合多项物联网技术的实验室管理模式,加强对实验室内部环境、实验设备管理及人员的实时监控,简化管理人员操作,提高设备使用效率,减少数据错误,加强设备安全性,提高实验教学质量,使实验室管理更为规范。

参考文献:

[1]钟建国.基于物联网的实验室管理模式的研究[J].教育教学论坛,2017(10):14-15.

[2]李雪.基于物联网的高职院校实验室建设研究[J].实验科学与技术,2013(6):175-177+186.

[3]卢闫进,刘洪涛.物联网应用开发详解:基于ARMCor-tex-M3处理器的开发设计[M].北京:电子工业出版社,2013.

物联网实验室范文8

【关键词】高校实验室;“互联网+”;经济效益;资产管理

1.研究的意义与发展现状

1.1研究的目的意义。高校的实验室提供科研所需的设备基础,也是转化科研成果的重要基地。部分高校实验室在发展建设中存在经费不足等突出经济问题,与此同时高校实验室的庞大资源并没有得到有效的利用,经济效益没有开发,怎样解决现有的问题,是我们探索的主要目的。1.2互联网+与产学研发展现状。在新的““互联网+””形势下,高校实验室也有新挑战,““互联网+””校园是实验室未来的主要建设方向。““互联网+””校园将互联网与传统教与学、管理与被管理、服务与被服务进行了深度互动。业界认为互联网是信息产业发展的一次重大变革,已经成为中国经济在新常态下调整经济结构的重要方向。而高校产学研是产业、院校与科研机构之间的相互配合协调,充分发挥各自所有的优势,形成一体化的研究、开发、生产科研教育产业系统。

2.“互联网+”与产学研结合中的相关问题

2.1不能有效利用“互联网+”形式的新风口。2015年3月5日总理在十二届全国人大三次会议上首次提出““互联网+””行动计划。“互联网+”是一个新的风口,创造新的产业增长点,为社会产业发展提供智能化智力支持,是新的增强经济动力。“互联网+”的计划提出的时间太短,主要存在几个方面的问题:高校实验室的认识不够,而且对网络的应用不够,相关工作人员的信息化能力不足,对信息化网络化的工具运用手段落后等。2.2产学研应该是学、研、产,高校实验室社会化服务不够。原来的产学研,将产业放在了的第一位,但是实际上我们现有的大部分高校实验室还做不到产业化,符合实际的说法应该是学研产,先学习,后研究,最后配合产业发展。2.3高校实验室国有资产的管理漏洞,知识产权流失。高校实验室仪器设备多且贵,客观存在一部分使用率不高,或者使用率过高而产出不够,这里面存在着一些管理上的漏洞。据一些文献上反映我国的科研机构大多数受到行业,专业等限制,市场和法律等知识的不足造成了一些技术限制,转化受影响等问题。还有一部分问题就是知识产权不明,所有权模糊,造成有部分知识产权流失。

3.新模式的探索

3.1充分利用互联网,加强互联网的建设。高校实验室应该认识自己的不足,利用互联网+建设一个充分展示自身优势的平台,将自己的科研成果的价值充分发挥,提高与社会产业的交流合作。“互联网+”提出的时间短,更应该很好的研究它。3.2深入开展学研产,提高高校实验室效率,为社会服务。高校实验室部分研究和社会需求不相匹配,一方面实验室大量资源没有利用起来,另一方面社会对科研的需求得不到释放,所以必须提高实验室的社会化效率。目前基于高校的产学研互网络+平台可以借助网络技术,各需求方可无限制的沟通交流、全面深入交流而且成本费用很低,这种运营模式可以大面积推广,改变原有模式。3.3利用互联网+大数据实现国有资产管理动态监管。高校实验室应用“互联网+”平台的信息服务功能,实现知识信息、资产设备和人力智能等方面的共享,通过物联网和大数据智能分析,可以更好地监管国有资产。从而在高效利用实验室设备的情况下做到防止国有资产和知识产权的流失。基于互联网+平台开展详细明晰、公开透明、实时监控、有效预判和产权明确的各种科研项目的研究,可以参照目前金融市场较为成熟的运作模式,探索多方利益共赢的全新的高校实验室科研融资平台,改变传统经费单一来源、有限资金制约研究的困局。3.4合理配置利用高校实验室国有资产充分发挥经济效益。高校实验室在合理的监督管理下,充分发挥现有国有资产经济效益。实验室能够正常运转,发挥效益显著,经费是必不可少的重要条件之一。在明确职能、职责的情况下,与上下级单位,保持相对的独立自主性,实验室可以有较大的自主选择决策权。

4.结论

高校实验室要以社会需求为导向,增强自身为社会服务的意识,加强和各单位的交流合作,使高校实验室科研力量转化为生产力,努力做到:1.运用互联网+平台,进行大数据分析,提高工作效率。2.加强产学研将实验室的发挥出社会经济价值。3.利用物联网,大数据技术加强实验室的资产管理。4.通过系统改革,激发实验室的潜力,在我国的经济建设中发挥更大的力量。

参考文献:

[1]葛洪朋.对校企合作过程中高校固定资产核算的思考——以HY大学为例[J].财务与会计,2016,(22):62-64.

[2]尹晓兵.地方高校知识产权流失及其对策研究[J].农村经济与科技,2016,(03):145-147.

[3]范定祥.实验室经济及其模式选择研究[J].科技进步与对策,2014,(22):22-25.