計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室人性化自助式管理系統(tǒng)的建設(shè)和實(shí)現(xiàn)

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)上呈現(xiàn)的問(wèn)題日益增多，如何對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有效地、自助式的、人性化的日常管理和維護(hù)已成為實(shí)驗(yàn)人員、管理人員和技術(shù)人員所關(guān)心的問(wèn)題。本文在充分考慮計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，研制了一套由網(wǎng)上預(yù)約、門禁管理、過(guò)程管理、信息管理、在線交流和系統(tǒng)維護(hù)等六個(gè)模塊構(gòu)成的人性化自助式管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 實(shí)驗(yàn)性 人性化 自助式

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的不斷擴(kuò)張，在此背景下傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室人工管理模式已經(jīng)很難適應(yīng)這種發(fā)展變化的速度。信息技術(shù)及計(jì)算機(jī)教育是現(xiàn)在我國(guó)高等教育中的一個(gè)重要基礎(chǔ)課程，大量的課程實(shí)習(xí)和課外上機(jī)不久要求實(shí)驗(yàn)室能夠配備足夠數(shù)量的計(jì)算機(jī)設(shè)備，更得實(shí)驗(yàn)室資源的合理分配和管理提出了更高的要求。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室人工管理系統(tǒng)功能過(guò)于單一，且往往局限于類似網(wǎng)吧的收費(fèi)管理系統(tǒng)上，無(wú)法滿足學(xué)生上機(jī)的多樣化需求。本文所設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了較為有效地解決。[1]

一、人工計(jì)算機(jī)管理模式及其弊端

過(guò)去高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室通常都是使用人工方式進(jìn)行管理，學(xué)生上機(jī)需要排隊(duì)購(gòu)票，然后憑票上機(jī)。在實(shí)驗(yàn)室開放期間，值班員還得根據(jù)情況巡查實(shí)驗(yàn)室，以防止有的學(xué)生亂上機(jī)、非法上機(jī)或者一次開多臺(tái)機(jī)器。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室出售機(jī)票的管理員雖都是專業(yè)出身，但還是存在5%左右的少收、亂收和錯(cuò)收上機(jī)費(fèi)用的情況。總結(jié)起來(lái)，人工計(jì)算機(jī)管理模式存在以下兩大突出問(wèn)題：[2]

1.計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理的難度越來(lái)越大

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模也在呈指數(shù)的擴(kuò)張。同時(shí)伴隨著我國(guó)高校逐年招生比例的增長(zhǎng)，高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室所承擔(dān)的實(shí)習(xí)任務(wù)也愈發(fā)沉重。計(jì)算機(jī)硬件和軟件數(shù)量的急劇上升，使計(jì)算機(jī)日常管理和維護(hù)工作變得更加復(fù)雜，管理和維護(hù)工作的成倍增加，使過(guò)去人工管理方式的弊端愈發(fā)明顯。這種背景下對(duì)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行更加高效的智能化、人性化、自助式的管理就成為大勢(shì)所趨。

2.資源浪費(fèi)現(xiàn)象日益突出

所前所述，高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在不斷擴(kuò)大，造成管理人員的工作量倍增。但是限于各種客觀原因，實(shí)驗(yàn)室管理人員的數(shù)量不可能與計(jì)算機(jī)的數(shù)量同步增長(zhǎng)，并且本身就數(shù)量有限的管理人員還要分出相當(dāng)一部分精力用在對(duì)學(xué)生的管理上，因此對(duì)機(jī)器的管理和維護(hù)就顯得更加捉襟見肘。計(jì)算機(jī)設(shè)備因?yàn)槿鄙僮銐蚣皶r(shí)的維護(hù)，造成大多數(shù)設(shè)備通常的運(yùn)轉(zhuǎn)率只能維持在85%左右。同時(shí)因?yàn)閾?dān)心遭到病毒感染或其他原因，很多可開放資源無(wú)法開放給學(xué)生用戶使用，有的實(shí)驗(yàn)室甚至關(guān)閉硬盤讀寫操作或斷開網(wǎng)絡(luò)連接防止病毒侵入。

二、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室人性化自助式管理模式

本文以科學(xué)化、規(guī)范化、智能化、人性化為出發(fā)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多方驗(yàn)證，優(yōu)化設(shè)計(jì)了一套計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室人性化自助式管理模式。網(wǎng)上預(yù)約、門禁管理、過(guò)程管理、信息管理、在線交流和系統(tǒng)維護(hù)等六個(gè)模塊構(gòu)成，其中管理和控制系統(tǒng)主要由管理層、監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層組成，同時(shí)還加入了多媒體輔助和CCD監(jiān)控系統(tǒng)。管理層包括了網(wǎng)頁(yè)和上位機(jī)管理子系統(tǒng)，監(jiān)控層包括上位機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)，控制層主要是下位機(jī)系統(tǒng)，而設(shè)備層主要包括實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、電源、風(fēng)扇管理等。學(xué)生只要在網(wǎng)上查看實(shí)驗(yàn)室安排信息，并完成實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)上預(yù)約后，便可來(lái)實(shí)驗(yàn)室打卡上機(jī)實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行實(shí)習(xí)操作。

1.網(wǎng)上預(yù)約平臺(tái)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理網(wǎng)頁(yè)采用ASP技術(shù)，運(yùn)用專業(yè)網(wǎng)頁(yè)制作軟件Dreamweaver進(jìn)行設(shè)計(jì)。預(yù)約基本流程為：學(xué)生登陸預(yù)約網(wǎng)頁(yè)，并在線瀏覽實(shí)驗(yàn)室相關(guān)規(guī)定和實(shí)驗(yàn)室資料。同時(shí)網(wǎng)頁(yè)會(huì)對(duì)預(yù)約者進(jìn)行一個(gè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室操作的在線測(cè)試，以考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)基本原理的掌握程度。學(xué)生在線測(cè)試合格后，便可按照規(guī)定填寫預(yù)約信息。如果預(yù)約時(shí)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室已滿員或者實(shí)驗(yàn)室機(jī)器檢修的情況，則無(wú)法進(jìn)行預(yù)約。同時(shí)預(yù)約網(wǎng)頁(yè)還設(shè)計(jì)有多媒體教學(xué)指導(dǎo)中心和論壇兩個(gè)板塊。教學(xué)指導(dǎo)中心可以代替教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方面的指導(dǎo)和培訓(xùn)，而論壇主要供學(xué)生和教師進(jìn)行交流、溝通使用。另外管理人員還可以在預(yù)約網(wǎng)頁(yè)的公共窗口發(fā)布一些實(shí)驗(yàn)室公告，將實(shí)驗(yàn)室的一些基本信息變化及時(shí)通知給師生。

2.上位機(jī)管理技術(shù)描述

為了使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理工作更加簡(jiǎn)潔、高效、方便，本模式憑借Delphi應(yīng)用程序開發(fā)了一套上位機(jī)管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)通過(guò)連接打卡器和管理卡號(hào)來(lái)管理持卡人，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的打卡開門和開、關(guān)實(shí)驗(yàn)臺(tái)等自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)門禁和實(shí)驗(yàn)室的自助式管理。在上位機(jī)管理系統(tǒng)中，管理員、教師和學(xué)生分別擁有不同的登陸級(jí)別和操作權(quán)限，管理員只需通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊便可手動(dòng)、自動(dòng)實(shí)現(xiàn)登陸權(quán)限分配。同時(shí)，上位機(jī)管理系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)有對(duì)整個(gè)管理系統(tǒng)的巡檢職能，一旦下位機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，主機(jī)箱內(nèi)的蜂鳴器便會(huì)鳴響預(yù)警，并在提示欄中顯示異常信息，這樣便可以保證下位機(jī)的正常信息輸出。另外上位機(jī)還可以通過(guò)操作界面強(qiáng)制開啟或關(guān)閉實(shí)驗(yàn)室的電源、空調(diào)、風(fēng)扇、照明設(shè)備和實(shí)驗(yàn)臺(tái)等機(jī)器設(shè)備，保證實(shí)驗(yàn)室在相對(duì)安全的環(huán)境下正常工作。[3]

3.下位機(jī)管理程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的下位機(jī)設(shè)計(jì)采用光耦合器TLP521-4和八同相三態(tài)總線收發(fā)器74LS245實(shí)現(xiàn)多路開關(guān)量采集。使用溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集，用A/D轉(zhuǎn)化器TLC2543進(jìn)行模擬量采集。采集到的信息的判斷、處理等使用單片機(jī)AT89C55實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用EEPROM存儲(chǔ)器AT24C256實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行故障的實(shí)時(shí)外部寫入。通過(guò)水浸透RJ-11的中兩根線與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)銅線，一端接上位機(jī)的485端口，另一端接下位機(jī)的MAX1487端口。另外還使用屏蔽線傳輸音頻，一端接上位機(jī)輸出音頻的耳機(jī)插孔，另一端接下位機(jī)的4004錄音電路。本裝置使用的是獨(dú)立電源供電，與實(shí)驗(yàn)室設(shè)備層電器供電電路相隔離，以防止因?qū)嶒?yàn)室電器設(shè)備故障而連累下位機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行的情況出現(xiàn)。同時(shí)，系統(tǒng)開機(jī)后以動(dòng)畫方式進(jìn)入開機(jī)界面，通過(guò)按鍵和液晶屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，最大程度體現(xiàn)人性化操作。系統(tǒng)程序用C語(yǔ)言編寫，這樣做的好處是信息的可移植性強(qiáng)，有利于兩個(gè)或多個(gè)程序的綜合。

三、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室人性化自助式管理系統(tǒng)的特色

1.網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)從預(yù)約網(wǎng)頁(yè)的登陸，到打卡開門和開、閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作，都使用的是卡號(hào)網(wǎng)絡(luò)化自助式的管理方式，沒(méi)有卡號(hào)則無(wú)法享受以上這些服務(wù)。同時(shí)，學(xué)生登陸網(wǎng)頁(yè)后，還可以自由查閱實(shí)驗(yàn)室教學(xué)視頻，或?qū)⒁曨l下載到手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備上，以供學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)即時(shí)查看，實(shí)時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)情況。另外對(duì)于已經(jīng)開放的實(shí)驗(yàn)，如果實(shí)驗(yàn)室還有空位，學(xué)生則可以馬上預(yù)約，預(yù)約成功后即時(shí)生效。更為特殊的是，該系統(tǒng)是以在線實(shí)驗(yàn)測(cè)試答卷得分來(lái)分配預(yù)約權(quán)限。學(xué)生只有在答卷得分合格的前提下才能接受提前預(yù)約。預(yù)約成功后，允許學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇，實(shí)驗(yàn)時(shí)間可以選定在預(yù)約成功后一周內(nèi)的任何一天的任意一節(jié)課，以便學(xué)生能有更多的選擇機(jī)會(huì)，最大體現(xiàn)人性化管理。[4]

2.上位機(jī)管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)的上位機(jī)管理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的接收、顯示、記錄和處理。在線下載語(yǔ)音時(shí)，只要是下位機(jī)能夠音頻輸出的任意音頻格式都可以下載。在更新或升級(jí)設(shè)備儀器時(shí)，只要通過(guò)上位機(jī)操作界面在線下載語(yǔ)言。將新語(yǔ)音放入下位機(jī)即可，但下位機(jī)無(wú)法自行更改自己的語(yǔ)音。另外在上位機(jī)操作界面中，可以將實(shí)驗(yàn)室的各種運(yùn)行情況，如實(shí)驗(yàn)室需靠、卡號(hào)、學(xué)號(hào)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備故障情況等一一錄入，并按照多種方式和條件檢索設(shè)計(jì)建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的集中控制和科學(xué)化管理，同時(shí)還能方便師生對(duì)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)信息的及時(shí)掌握。

3.下位機(jī)管理系統(tǒng)

下位機(jī)通過(guò)按鍵和液晶屏進(jìn)行菜單操作，多個(gè)開關(guān)量輸入，接受上位機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源、空調(diào)、風(fēng)扇、照明設(shè)備和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開啟、關(guān)閉的自動(dòng)或強(qiáng)制性控制，最大程度保證學(xué)生人身和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的足夠安全。同時(shí)下位機(jī)還能夠向?qū)W生隨時(shí)播放實(shí)驗(yàn)設(shè)備、一起簡(jiǎn)介和操作技能，相當(dāng)于為每個(gè)學(xué)生配備了一個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師，引導(dǎo)學(xué)生正確快速的進(jìn)行一步步的實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)，下位機(jī)雖然連接著上位機(jī)，但脫離上位機(jī)仍能對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行獨(dú)立的控制。除此之外，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備內(nèi)還接入有面向?qū)嶒?yàn)過(guò)程的智能檢測(cè)裝置和故障報(bào)警裝置。智能檢測(cè)裝置的作用在于，學(xué)生可以根據(jù)自己做實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器性能的評(píng)價(jià)，將性能旋鈕調(diào)到相應(yīng)刻度上，以作為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)意見反饋。而故障報(bào)警裝置安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的一側(cè)，內(nèi)裝有紅外傳感器，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)儀器設(shè)備故障時(shí)可以按下故障按鈕，系統(tǒng)就會(huì)停止儀器設(shè)備的運(yùn)行，并觸發(fā)紅外傳感器及時(shí)播放語(yǔ)音報(bào)警，管理人員便可及時(shí)組織學(xué)生安全撤離故障現(xiàn)場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔然. 人性化自助式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].山東科技大學(xué)，2006.

[2]陳椿. 基于校園一卡通的自助式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理模式[J]. 福建金融管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，03：55-59.

[3]朱蕾. 校園自助式實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)研究[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007，05：147-148.

[4]朱陽(yáng)春. 校園自助式實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)研究[J]. 硅谷，2010，20：85.

作者簡(jiǎn)介：

傅建夫（1980—），男，漢族，海南瓊海市人，海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。