基于物聯網技術的高校實驗中心資源管理平臺設計

程冉　牛天勇　侯曉麗

摘要：高校實驗中心作為培養具有扎實專業基礎和實踐技能的高素質人才的重要載體，肩負著重托、承載著希望，同時也在不斷迎接新的挑戰。針對當下高校實驗中心設備種類繁多、更新過快、維護成本逐年提高和管理人員不足等現狀，提出了以物聯網技術為基礎，結合智能照明系統、智能信息發布系統和中央智能控制系統，構建高校實驗中心資源管理平臺。平臺依托智能芯片、計算機和手機等終端與校園網相連，實現資源智能管理和監控，實時發布公告信息，提高資源使用效率。這樣，既實現了節能減排，又提高了管理人員的工作效率，更好地為學生服務、為教師服務、為人才培養服務。

關鍵詞：物聯網；智慧實驗中心；資源管理平臺

中圖分類號：G647 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0008-02

一、現狀

實驗中心作為北京市市級實驗教學示范中心已經在實驗室種類、基礎設備、實踐教學等方面取得了較好發展。隨著時代的發展，實驗室管理方法和手段也在不斷更新進步，云計算、智慧實驗室、物聯網等技術的發展對實驗中心的建設管理工作提出了更高的要求。現階段，實驗中心的發展和管理水平處于瓶頸期，亟待進一步提升。在實驗中心管理方面存在的不足之處可概況為以下三個方面：

1.信息發布處于人工干預階段，包括中心通知公告、實驗室排課、研討室會議室預約占用等信息。

2.設備智能化管理處于初級階段，包括計算機在長時間無學生使用時自動關機、實驗室照明智能調節、計算機長期無學生使用時自動報警提示管理人員進行維護。

3.設備、場地控制監控處于原始階段，無法智能授權。

二、物聯網背景下的機遇與挑戰

全球通信網絡已經基本滿足了人與人隨時隨地溝通的需求，而物與物、物與人的通信及上層應用的基本發展需求正涌現出來，雖然物聯網技術發展存在一些困難，但是物聯網技術的發展是大勢所趨，智慧校園、智慧城市的發展已經進入實質性建設階段。物聯網是讓物“活起來”，能夠“學習”、“交流”、“思考并付諸行動”。實驗中心的計算機、信息屏、照明、門窗、攝像頭、溫濕度、場地資源等均可結合傳感器、芯片、數據服務器實現智能化監視和控制。新技術帶來新的挑戰，實驗中心管理工作應直面新的挑戰，從智慧實驗室開始，逐步實現智慧實驗中心，為智慧校園和智慧城市增光添彩。

三、需求分析

在調研過程中，學生、教師和實驗室管理人員提出了很多需求，主要歸納為：用戶管理，要求記錄用戶的姓名、學號、類型、班級、部門等內容；信息資源管理，新聞公告發布、學生上課課表實時發布、即時查詢空實驗室、會議室研討室預約及占用信息查詢；實驗室硬件場地資源管理，管理員可進行遠程控制、即時控制、智能授權門禁卡權限和設備電源開關狀態；無紙化辦公，所有申請、預約均可在平臺中完成；數據統計與展示功能，所有數據均可在管理后臺導出，并具有自動展示分析功能。除上述需求外，學生特別提出平臺中應集成失物招領信息發布功能，學生經常出現校園一卡通、U盤、手機等物品遺忘實驗室情景，現有的失物招領箱效率較低、可擴散性差。在此基礎上，資源管理平臺應具備對大量數據進行智能管理和挖掘的能力，實驗室每學年上課的課程安排情況基本一致，且平臺每學年都會產生大量教學數據，這些數據中蘊含著設備可用狀態信息、軟件使用頻率信息、特定時間段易出現的問題信息、安全信息等。最后，平臺應在具備數據挖掘能力的基礎進行智能決策，為實驗室管理和發展提供支撐。

四、資源管理平臺功能設計

結合實驗中心發展現狀和物聯網技術現階段產品及發展方向，對中心資源管理平臺進行了功能設計和系統構成示意圖設計。

管理平臺功能設計如圖1所示，主要分為四個層級：資源模塊層、功能模塊層、智能控制管理層、智能決策層。資源層主要是中心現有資源的分類整理，包括硬件、場地、信息資源；功能模塊層是管理平臺應具備的基本八大功能；在實現資源智能控制的基礎上使用人工智能算法對資源的各類數據信息進行數據挖掘，實現智能化監控；在上述層級的基礎上，根據具體需求設定參數達到智能決策的水平，真正實現智慧實驗中心。

管理平臺系統構成示意圖如圖2所示，主要從用戶層面展示平臺的功能和操作技術手段。根據設計思路，平臺可實現設備統一管理和遠程監控、中心信息智能發布和實時查詢預約、實驗室內所有設備根據環境自動智能控制、安全自動報警提示等功能。

五、小結

實驗中心的資源管理平臺的實現需要兩個支撐條件：（1）專項資金的支持；（2）高水平的物聯網產品。技術的更新正在加緊向我們撲來，市場上也出現了一批產品和獨立模塊可滿足中心的平臺建設需求。現階段中心正在積極申請專項資金的支持，在此基礎上中心也在積極挖掘內在研發潛能。新技術帶來實驗中心新的發展，新的發展終將為高素質人才培養服務。

參考文獻：

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