土木工程實驗中心綜合管理系統的研究與實踐

摘要：針對目前高校土木工程實驗中心在管理方面存在的諸多問題，基于Web技術開發了土木工程實驗中心綜合管理系統。該系統可以高效、靈活的進行實驗中心的常規管理，實現了實驗室對校內外的開放共享，提高了管理質量和管理效率。對該系統的總體規劃和模塊功能分析作了詳細闡述。

關鍵詞：土木工程；實驗中心；管理系統

作者簡介：張志增（1980-），男，河南安陽人，中原工學院建筑工程學院，副教授；李劉蓓（1983-），女，河南洛陽人，中原工學院建筑工程學院，助教。（河南 鄭州 450007）

基金項目：本文系中原工學院教學改革項目（項目編號：2011-16）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0094-02

高校實驗室管理在實驗教學、科學研究和資產管理等工作中扮演重要的角色。[1]目前，我國高校實驗室一般按照教學項目和班級進行設置，具有分散、封閉、規模小、缺乏現代化管理等特點，隨著高等教育事業的發展，其弊端日益暴露出來。

土木工程實驗中心是力學、結構、巖土等學科的實驗教學和科學研究的實體，[2]是辦好土木工程專業的重要支柱，對于培養學生的實驗技能和動手能力具有重要作用。

當今世界已經進入了信息時代，信息化建設是實現國家現代化建設的基礎，而教育信息化更是國家信息化建設的重點，但是實驗室信息管理系統的建設卻仍然是教育信息化的薄弱環節。實驗室管理系統的建立，對于進一步提高我國高校實驗室的現代化管理水平具有積極的推動作用。[3]

目前，中原工學院已建成了覆蓋全校的高速校園網，并通過100M光纖實現了與中國教育科研網的互聯，具備了通過信息技術管理實驗教學的硬件環境。因此，以中原工學院土木工程實驗中心為背景，開發了基于Web技術的土木工程實驗中心綜合管理系統，顯著提高了實驗中心的科學化管理水平，為探索新型實驗中心管理模式奠定了基礎。

本文旨在對該系統的總體規劃和模塊功能分析作詳細的闡述。

一、實驗中心管理中存在的問題

結合中原工學院土木工程實驗中心的實際情況，列舉實驗室管理中存在的問題：

第一，實驗中心下設八個實驗室，分別在中原工學院的南區2#實驗樓的一樓、五樓和地下室，北苑的原豆奶車間的一樓以及粉塔樓的二、三、四層樓。實驗室空間位置的分散很不利于實驗教學工作的開展以及實驗中心人員的管理。

第二，實驗教學過程中需要管理員根據實驗課程時間來進行手工排課，且很難對教學過程形成監管，工作量不僅巨大而且復雜。

第三，難以對實驗室的對外開放共享形成有效的過程監督，收集各種數據。

第四，低值品、易耗品的管理監督不到位，造成了較大的資源浪費，并且很難統計設備利用率。

第五，由于實驗室管理人員的工作日志不規范或者缺失，導致對設備監管不夠，工作量難以量化統計。

第六，大批實驗設備高值低用，甚至不用，造成實驗設備利用率不均衡，難以形成教學和科研的整體優勢。

第七，學校的教務管理系統、科研管理系統、人事管理系統和資產管理系統沒有建立聯系，各種格式的數據上報均需手工繪制，增加了很大的工作量，且管理者無法真正校核數據的真實性。

第八，在開展一年一次的畢業論文和設計工作時，有許多學生使用實驗室的時間有近半年之久。實驗中心人員和指導教師沒有時間長期在實驗室指導學生做實驗，這就會出現設備使用不當、易耗品丟失和安全隱患等問題。

上述情況表明了土木工程實驗中心管理工作的復雜性和重要性，而現代化的實驗中心管理系統在處理上述問題時發揮了明顯的優勢。

二、綜合管理系統的總體規劃

土木工程實驗中心綜合管理系統主要是針對中原工學院建筑工程學院的教師和學生，實現實驗中心的日常工作管理，以及發布實驗中心通告、網上預約實驗、師生互動交流等要求設計的，為土木工程實驗教學管理工作提供了解決方案。

實驗中心綜合管理系統可以分為五大功能模塊，[4]分別為實驗中心綜合管理系統平臺、實驗中心網站、智能數據采集系統、分布式電源集中控制管理系統和視頻監控管理系統。

學校和系部可通過土木工程實驗中心綜合管理系統，同時結合智能IC卡、實驗中心網站、門禁數據采集系統、分布式電源集中控制管理系統和視頻監控系統，實現實驗教學全過程的信息化管理，減輕土木工程實驗中心管理人員的工作壓力；便于學校資產管理部門對設備、材料的采購進行宏觀控制，從而節約成本；強化管理，打破校內、外界限，加強實驗室的對外開放，實現資源充分的共享；可以對土木工程實驗中心的所有實驗室進行管理、監督、調控等，提供各種格式的詳細數據。

三、模塊的功能分析

1.實驗中心綜合管理系統平臺

實驗中心綜合管理系統平臺的具體功能包括：能與教務管理、資產管理等系統實現數據信息共享；對學生實驗項目申請進行審批和考核；實現實驗室和實驗設備的開放共享，并通過先進的現場監控手段實現收費和管理；儀器設備的購置計劃、入庫、申請、審批、出庫、歸還、維修、驗收和報廢的流程化管理及儀器設備使用率統計分析管理；可按實驗項目進行預約排課、實驗分批，解決實驗室資源短缺和學生空閑時間不確定的矛盾；教師可上傳實驗教學課件或實驗指導書等電子資料，供課堂教學使用或學生課余點播學習；實驗教學上課時，視頻監控系統將自動保存該時段視頻作為教學課件資源；教師可通過添加試題資料，自動生成試卷供學生預習考核、課余練習、網上考試使用；實現對各專業的實驗教學計劃、實驗教學大綱的提交和審核；可對實驗所需低值易耗品的品名、規格、計量單位、特性等基礎信息及領用申請、出入庫記錄、剩料退庫流程化進行管理；添加實驗室操作準則與安全規范，進行系統發布；建立教師個人信息庫，實驗室管理員可添加工作日志，以便于信息搜索和工作量查詢統計；學生可下載評教模板對與實驗相關教師的教學、工作進行評價打分和自動統計匯總；可按各種字段（如實驗室、設備、時間等）對實驗室各種信息進行查詢統計；可提供符合指定格式的基本報表且報表能導出以供打印或上報，同時提供開放的數據導入導出接口，能與其他系統有機結合。

2.實驗中心網站

實驗中心網站掛靠在中原工學院校園網上，可用于發布實驗室資源等各種動態數據信息。力爭在網站的版面布局、美術設計、瀏覽方式和交互性等方面精心設計，給予網站瀏覽者一種簡潔、適用的體會。實驗中心的具體功能包括：發布實驗室資源信息，如實驗室空間位置分布、實驗室資源現狀、排課預約信息、儀器設備使用收費狀況等動態數據信息；發布實驗儀器設備共享信息，各級用戶可通過網頁瀏覽并在線預約所需實驗室及設備；實驗室規章制度信息發布；提供實驗教學成果、教學課件、精品課程展示窗口；提供校外用戶注冊及已注冊用戶后臺登陸入口；在網站上開設師生討論專區，并發布電子郵箱，學生可以提出問題、發表見解，教師可以輔導答疑、介紹有關知識。

3.智能數據采集系統

通過智能數據采集系統可以實現考勤登記、預習報警、實時計費及授權開門等功能。由于高校管理一般采用IC卡系統，因此本系統提供對IC卡的卡片專用扇區讀寫控制；支持實驗中心管理員使用手機、電腦等移動設備遠程查看門禁信息且可遠程開關門禁；[5]智能數據采集終端采用ARM系統構架，集成CPU、IO、存儲、屏顯、網絡模塊、內建操作系統，無需連接計算機進行通訊控制；可分配開門權限，支持脫機密碼開門；支持遠程開關門，并監控開關狀態；實驗教學考勤、開放身份識別、數據統計功能。

4.分布式電源集中控制管理系統

分布式電源集中控制管理系統的主要功能包括：可以通過互聯網或者移動電話遠程開關電源，而無需連接計算機進行通訊控制；可將學生預約使用時間統計信息下載至電源控制器中，實現脫機后的定時開關設備電源；與門禁刷卡系統聯合使用可以實現刷卡進入時供電，刷卡退出時斷電，從而保證設備和實驗室的安全；可實時獲取設備電源開關及工作狀態，可計算設備開機后的運行時間；支持授權管理員使用手機等移動設備遠程實時監測設備使用情況。

5.視頻監控管理系統

視頻監控管理系統的主要功能包括：與智能數據采集系統聯動，實現刷卡進門視頻記錄功能，當學生刷卡進入實驗室后，視頻攝像機自動拍攝記錄學生進入視頻；可自動將監控視頻保存到視頻服務器中，供查詢實驗室使用記錄時查看；通過視頻監控可實現實驗室的無人化管理，降低人工管理成本；支持通過互聯網遠程查看實驗室實時動態和在線聽課功能；所有實驗課的視頻都將被保存，供學生和教師日后回顧。

四、結論

基于Web技術開發的土木工程實驗中心綜合管理系統，可以有效降低管理人員的工作強度和提高設備的使用率。本系統經歷了反復調試和測試，為中原工學院土木工程實驗中心申報成為省級實驗教學示范中心做出了卓越的貢獻。目前，正在進一步完善該系統功能，努力做好推廣和示范工作，爭取在其他實驗中心普及。

參考文獻：

[1]段振娟，王碩.淺述高校實驗室的現狀與發展[J].實驗室科學，2008，（5）：186-189.

[2]劉寶臣，趙艷林.建設具有地方特色土木工程實驗中心的探討[J].高等建筑教育，2007，16（4）：136-138.

[3]王鳳華.開放式實驗室的建設與管理[J].電氣電子教學學報，2002，（3）：56-57.

[4]萬利梅.基于B/S的實驗室管理信息系統的研究與設計[J].新西部，2008，（6）：197-199.

[5]房向榮，楊樂.實驗中心管理信息系統與門禁系統開發[J].西安郵電學院學報，2009，14（5）：121-124.

（責任編輯：孫晴）