基于IOT的開放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的研究與探索

0 引 言

高校實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校的重要組成部分，是開展實(shí)驗(yàn)教 學(xué)和科研的主要場(chǎng)地?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)大部分只針對(duì) 實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、人員等方面的信息管理，而對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的 管理很少涉及。隨著 IOT 技術(shù) [1] 的發(fā)展以及高校校園網(wǎng)建設(shè) 的成熟，運(yùn)用先進(jìn)的信息化管理系統(tǒng)對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué) 化、網(wǎng)絡(luò)化管理，已成為高校實(shí)驗(yàn)室管理發(fā)展的必然趨勢(shì)。 PHP 是較為流行的 B/S 軟件開發(fā)技術(shù)，是一種服務(wù)端腳 本語言，具有良好的安全性、跨平臺(tái)性，占用系統(tǒng)資源少，代 碼執(zhí)行速度快等優(yōu)勢(shì)。因此基于 B/S 架構(gòu)，運(yùn)用 PHP 語言和 SQL Server 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。 

1 功能介紹 

1.1 教學(xué)日志 

管理人員可根據(jù)需求，添加、修改和刪除實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）室 教學(xué)日志，在教學(xué)日志列表窗口設(shè)定實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）室、班級(jí)、課 程名稱、任課老師等信息，查看相關(guān)教學(xué)日志。在教學(xué)日志列 表中，可以查看相應(yīng)課的應(yīng)到人數(shù)、實(shí)到人數(shù)、出勤率等信息。 

1.2 考勤管理

可以通過考勤管理模塊查看考勤信息，包括學(xué)期、實(shí)驗(yàn) 室、班級(jí)、課程名稱、授課教師、教師考勤、上課日期、周 次、節(jié)次、學(xué)時(shí)、總?cè)藬?shù)、請(qǐng)假人數(shù)、應(yīng)到人數(shù)、上課簽到、 下課簽到、學(xué)生照片和全勤率等信息。該模塊設(shè)置了學(xué)期時(shí) 間、上課周數(shù)、實(shí)驗(yàn)室房間號(hào)、班級(jí)、課程名稱和授課教師等， 可通過輸入條件查看考勤信息，也可通過關(guān)鍵字搜索查看考 勤信息，如搜索關(guān)鍵字課程名稱、周次和學(xué)時(shí)等。 

1.3 開放管理 

實(shí)驗(yàn)室開放是新時(shí)期高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革的要求，教師 或?qū)W生可通過平臺(tái)申請(qǐng)使用實(shí)訓(xùn)室。相關(guān)負(fù)責(zé)人根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的 使用情況及時(shí)審核，也可查看實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)記錄。實(shí)驗(yàn)室開放 式管理可大大提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率，對(duì)學(xué)校來說可充分利 用教學(xué)資源，避免資源浪費(fèi)。 

實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)人根據(jù)部門、實(shí)驗(yàn)室、使用日期、時(shí)間段和 學(xué)時(shí)等條件選擇實(shí)驗(yàn)室，充分利用實(shí)驗(yàn)室資源。

 1.4 門禁管理

 門禁系統(tǒng) [2] 是整個(gè)開放實(shí)驗(yàn)室管理的關(guān)鍵。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室 由實(shí)驗(yàn)室管理員通過鑰匙開門，如果管理員不在學(xué)?；蛘吖?理員忘記帶鑰匙了，那就無法開門，而且這樣的管理模式對(duì)學(xué) 生十分不利。實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生鍛煉動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要場(chǎng) 所，在傳統(tǒng)模式下，學(xué)生只能利用實(shí)驗(yàn)課時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí) 際操作，休息時(shí)間或周末因沒有鑰匙開門，無法利用課余時(shí)間 動(dòng)手練習(xí)。 

開放式實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)采用刷卡或指紋控制方式開 門，并通過視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室的使用情況，以方便對(duì) 實(shí)驗(yàn)室的管理。學(xué)生只要在系統(tǒng)里提出進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的申請(qǐng)， 等待管理員審核之后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)授權(quán)給申請(qǐng)人，讓他進(jìn)入 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過監(jiān)控視頻，老師、管理員可隨時(shí)查看 學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況。此舉可最大限度利用實(shí)驗(yàn)室，解決了實(shí)驗(yàn)室 空閑不能充分利用的問題。 安裝門禁設(shè)備后，實(shí)驗(yàn)室管理無需人工手動(dòng)開門并登記 實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)出信息。

門禁管理包括門禁授權(quán)、指紋管理、 歷史記錄查詢、遠(yuǎn)程開門、電磁鎖狀態(tài)等幾大模塊。

 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

系統(tǒng)采用三層架構(gòu)技術(shù)，從上到下分別是表示層、業(yè)務(wù) 邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，這種模型使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更清楚，分工更明 確，有利于后期維護(hù)和升級(jí)。表示層（USL）為客戶端提供對(duì) 應(yīng)用程序的訪問，主要負(fù)責(zé)與用戶直接交流。業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn) 應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)功能，主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)規(guī)則的驗(yàn)證和業(yè)務(wù)邏輯的 處理。數(shù)據(jù)訪問層為業(yè)務(wù)邏輯層或表示層提供數(shù)據(jù)服務(wù)，負(fù) 責(zé)數(shù)據(jù)庫的存取。開放式實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)組成如圖1所示， 開放式實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的平面圖如 2 所示。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì) 

系統(tǒng)基于“互聯(lián)網(wǎng) +”設(shè)計(jì)理念，將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián) 網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)完美融合。以云計(jì)算 [3] 為依 托，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能分析，做出決策。本系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)， 通過簡(jiǎn)單操作界面，用戶可通過終端（PC、智能手機(jī)等）隨時(shí) 隨地訪問存儲(chǔ)在云端 [4] 的數(shù)據(jù)信息。 

此系統(tǒng)以面向數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到實(shí)時(shí)應(yīng)用； 

人性化交互設(shè)計(jì) [5]。通過 IC 卡或指紋開門，方便簡(jiǎn)單， 通過指紋進(jìn)行考勤，避免考勤代考； 

可靠的數(shù)據(jù)解決方案。通過對(duì)平時(shí)數(shù)據(jù)的收集處理，最 后可以生成不同用戶需求的不同數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 

高效的管理手段，通過刷卡或者指紋開門，考勤。提高 了學(xué)生和老師的出勤率，提升了學(xué)校的學(xué)風(fēng)建設(shè)。

 較低的運(yùn)行環(huán)境。只需簡(jiǎn)單的幾臺(tái)硬件設(shè)備和一個(gè)功能 強(qiáng)大的管理系統(tǒng)，用戶就可以在任何能夠連接網(wǎng)絡(luò)的瀏覽器 上進(jìn)行管理操作。 

先進(jìn)的技術(shù)手段。本系統(tǒng)結(jié)合先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用 服務(wù)器云端存儲(chǔ)處理數(shù)據(jù)。支持智能手機(jī)，iPad，電腦終端 訪問管理 ；支持手機(jī)短信，電子郵件提醒，開放接口，可以提 供二次開發(fā)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，支持跨平臺(tái)運(yùn)行。

 4 結(jié) 語

實(shí)踐證明，該系統(tǒng)解決了實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理方式存在的問 題，資源可最大化利用，節(jié)約管理成本，且具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。