“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的高校實驗室管理系統(tǒng)研究

引 言

為了適應(yīng)學(xué)生規(guī)模的擴大，高校在硬件基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)上不斷加大投入，高校實驗室是開展教學(xué)活動最重要的場所， 也是教師開展科研活動必不可少的平臺。隨著實驗室、實驗儀器設(shè)備的不斷增加，實驗室管理人員的數(shù)量也隨之增長。如何有效地使用實驗室資源、管理實驗室、管理實驗室人員， 使實驗室資源更好地服務(wù)教學(xué)、學(xué)習(xí)和科研活動成為越來越重要的課題。因此，在今后的研究中，如何讓實驗室更好地發(fā)揮其在高校教學(xué)中的核心作用，成為高校實驗室管理的重[1]同時功能包圖也展現(xiàn)出了對于基本流程和系統(tǒng)內(nèi)用例之間的各種關(guān)系。要改進與發(fā)展方向 。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和其他信息化技術(shù)的發(fā)展，與教育事業(yè)相配套的實驗室管理也加入了現(xiàn)代化的元素，這對于充分利用實驗室資源、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高實驗室的使用效率具有重要意義 [2]。因此，在系統(tǒng)設(shè)計中搭建 互聯(lián)網(wǎng)+ 技術(shù)平臺，引入信息化手段為實驗室的管理服務(wù)，基于此，建設(shè) 互聯(lián)網(wǎng)+ 背景下高校實驗室管理系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。

1 實驗室管理系統(tǒng)總體設(shè)計

在對高校實驗室管理系統(tǒng)進行設(shè)計之前，首先對各高校的實驗室管理現(xiàn)狀和所使用的管理系統(tǒng)進行調(diào)研與分析，學(xué)習(xí)各院校的先進管理理念、借鑒相關(guān)管理系統(tǒng)的管理功能實現(xiàn)方式，同時貫徹上級在實驗教學(xué)方面的戰(zhàn)略意圖，降低人工管理存在的問題對學(xué)院管理產(chǎn)生的影響，為實現(xiàn)整體智慧校園、實現(xiàn)整體管理提供助力[3]。

高校實驗室智能化管理系統(tǒng)功能包如圖 1 所示，每個功能包中均顯示了不同功能圖所實現(xiàn)的功能及應(yīng)實現(xiàn)的事項。整個功能包圖是軟件的基本框架，軟件可以以此為基礎(chǔ)進行開發(fā)。

同時功能包圖也展現(xiàn)出了對于基本流程和系統(tǒng)內(nèi)用例之間的各 種關(guān)系。

系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)進行設(shè)計，只要用戶計算機上有瀏覽 器或移動互聯(lián)終端就可以訪問系統(tǒng) [4]。采用“互聯(lián)網(wǎng) +”技術(shù) 和 RFID 標簽對儀器設(shè)備進行管理，既豐富了儀器設(shè)備標簽中 保存的信息，也簡化了儀器設(shè)備的使用管理 ；同時，采用物聯(lián) 網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了對實驗室安全的自動監(jiān)控，充分利用現(xiàn)代化的技 術(shù)手段取代了實驗管理人員的部分工作。系統(tǒng)主要實現(xiàn)了如下 三方面功能 ：

（1）實驗室儀器設(shè)備管理

主要實現(xiàn)儀器設(shè)備從申請、審批到采購、入庫登記，以 及使用過程中借、還、丟失和報廢全過程管理的相關(guān)功能。

（2）實驗室人員管理

實現(xiàn)實驗室人員的添加、修改、查詢和刪除，以及管理 人員的密碼維護和權(quán)限分配。

（3）實驗室安全管理

實驗室管理人員通過系統(tǒng)檢測實驗室門鎖開關(guān)狀態(tài)，并統(tǒng)計與查看，監(jiān)測實驗室窗戶是否被入侵，一鍵操作實現(xiàn)燈與 窗簾的自動開關(guān)，監(jiān)控實驗室的實時狀況。

2 實驗室管理系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

對項目系統(tǒng)各功能模塊的實現(xiàn)及操作方式分類實現(xiàn) ：操 作門禁管理的只是實驗室管理人員，采用 C/S 架構(gòu)就能滿足 系統(tǒng)的要求 ；其他模塊采用 B/S 模式，簡單易用，加快了開發(fā) 的速度。因此，項目架構(gòu)采用了 C/S 和 B/S 混合的模式。高校 實驗室智能化管理系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框架如圖 2 所示。

高校實驗室智能化管理系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，引入RFID、數(shù)據(jù)庫、ZigBee 等技術(shù)作為支撐?；?C/S 模式的功能命令通過WiFi 和 ZigBee 通信協(xié)議發(fā)送給控制模塊，監(jiān)測實驗室入侵情況、控制模塊控制燈和窗簾的打開和關(guān)閉；基于B/S 架構(gòu)的實驗室儀器設(shè)備管理采用RFID 標簽標識各類設(shè)備，輕松實現(xiàn)出入庫及借還 [5]。在系統(tǒng)的具體實現(xiàn)中，重點解決以下幾個關(guān)鍵問題：

(1)實驗室儀器設(shè)備與人員管理設(shè)計。對實驗室的儀器設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，把采集到的數(shù)據(jù)以 RFID的方式進行固化，通過統(tǒng)一識別碼對設(shè)備進行日常管理 ；對實驗室人員進行RFID卡和指紋數(shù)據(jù)采集編碼，便于日常人員的管理和考勤。

(2)實驗室設(shè)備信息的讀取、處理和傳輸。通過RFID模塊對進出實驗室的物品進行數(shù)據(jù)采集，客戶端可以實時讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)并提示管理員；通過有線網(wǎng)絡(luò)和 3G、4G 方式進行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)進行分析處理，以提示或報表的方式方便管理員統(tǒng)計使用[6]。

(3)實驗室人員管理，實現(xiàn)實驗室管理人員的添加、刪除、查詢、修改等。

(4)使用磁力鎖，集成已有的門禁系統(tǒng)，實現(xiàn)實驗室的安全管理及學(xué)生和老師的考勤管理。

(5)窗戶入侵監(jiān)測、智能燈控和智能窗簾管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過玻璃破碎或人體紅外技術(shù)監(jiān)測門窗是否遭受入侵，利用ZigBee技術(shù)實現(xiàn)實驗室燈光的自動開關(guān)及實驗室窗簾的自動開閉[7]。

本系統(tǒng)屬于典型的信息管理系統(tǒng)，一方面，可以使系統(tǒng)管理員和教師可靠地管理有關(guān)實驗室儀器設(shè)備和實驗室實驗項目的開設(shè)情況，實時監(jiān)測控制系統(tǒng) ；另一方面，可以使實驗室管理員實時了解實驗室的安全狀況，通過系統(tǒng)發(fā)出控制命令， 實現(xiàn)實驗室燈和窗簾的智能管理，減少人力浪費、節(jié)約用電。

3 結(jié) 語

高校實驗室管理系統(tǒng)覆蓋了實驗室管理監(jiān)督業(yè)務(wù)、縱向貫通了各級管理部門以及各責(zé)任人員的信息化工作平臺，實現(xiàn)了實驗室 監(jiān)管網(wǎng)上走 的工作機制，提高了管理規(guī)范化水平和工作效率 ；利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（移動互聯(lián)網(wǎng)）和信息化手段為實驗室的管理提供了新方法；通過實驗室安全管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對實驗室儀器設(shè)備管理、實驗室人員管理和實驗室的安全管理 ；運用現(xiàn)代化技術(shù)手段解決了長久以來困擾實驗室管理的效率問題，極大地提高了實驗室的科學(xué)管理水平。