高校自主運(yùn)行開放性實(shí)驗(yàn)室管理的研究與實(shí)踐

彭衛(wèi)韶+姜霞+劉曼玲

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)改革的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要陣地。本文以本校電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為依托，從實(shí)驗(yàn)室開放模式、存在問題和自主運(yùn)行開放管理平臺(tái)及實(shí)施與成果等方面進(jìn)行探討，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室管理制度建設(shè)，更好地為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才服務(wù)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新型人才；自主運(yùn)行；開放性；實(shí)驗(yàn)室管理

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）05-0013-02

目前，國內(nèi)外有著各種實(shí)驗(yàn)室開放管理平臺(tái)產(chǎn)品，雖然各有特色，但是大多數(shù)與高校的實(shí)際運(yùn)行情況有一定距離，難以完全符合管理的要求。本文緊密結(jié)合中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，以中南大學(xué)電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為依托開展設(shè)計(jì)研究，打造一套滿足現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)中心硬件條件，并預(yù)留擴(kuò)展功能的軟平臺(tái)，以及相關(guān)硬件配套設(shè)施，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的自主開放運(yùn)行。

一、實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室自主開放運(yùn)行需要解決的問題

1.實(shí)驗(yàn)室資源協(xié)調(diào)管理。本實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)各種計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)任務(wù)，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐、實(shí)習(xí)、學(xué)科競(jìng)賽等工作，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的自主開放運(yùn)行，設(shè)備、空間、管理人員等各項(xiàng)資源需要合理協(xié)調(diào)與配置。這可以通過使用信息化技術(shù)對(duì)各類資源進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建模，并對(duì)這些資源進(jìn)行合理的圖形化展示，并通過指定對(duì)資源的使用規(guī)則實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的自主預(yù)約，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的自主學(xué)習(xí)，并能到實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn)。教師可以在系統(tǒng)自主預(yù)約實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，到實(shí)驗(yàn)中心指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)室自主開放運(yùn)行規(guī)則。每個(gè)學(xué)校、每個(gè)院系、每個(gè)實(shí)驗(yàn)中心都有著自己獨(dú)特的實(shí)際情況，運(yùn)行的規(guī)則應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，減輕簡(jiǎn)單重復(fù)性工作。這不但需要打破常規(guī)的思維方式，也需要實(shí)踐的考驗(yàn)。規(guī)則需要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等多方面的要求，也要考慮計(jì)劃外的各種需求。

3.實(shí)驗(yàn)室自主運(yùn)行的各類配套硬件設(shè)施。自主運(yùn)行首先要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，實(shí)現(xiàn)流程的全程可跟蹤。使用支持校園卡的閘機(jī)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簽到、簽出管理，并記錄于實(shí)驗(yàn)中心信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

4.實(shí)驗(yàn)室自主運(yùn)行的安全機(jī)制。（1）支持校園卡的門禁作為第一道安全防護(hù)，門禁的管理信息、操作信息將記錄于實(shí)驗(yàn)中心信息化數(shù)據(jù)庫中。（2）實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源管理，做到合法用戶有電，人離、非法用戶斷電。（3）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建設(shè)視頻監(jiān)控確保24小時(shí)全程錄像，確保實(shí)驗(yàn)室處于監(jiān)管之中。（4）實(shí)驗(yàn)室管理APP，實(shí)現(xiàn)各類信息報(bào)警的實(shí)時(shí)通知，并可對(duì)各類實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，如門禁、監(jiān)控等等。

5.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的大數(shù)據(jù)支持。信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中記錄全部實(shí)驗(yàn)相關(guān)的信息，將來可對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展時(shí)間、評(píng)分、受歡迎程度等內(nèi)容進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)（課程設(shè)計(jì)等）內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)難度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，全面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

二、自主開放管理平臺(tái)

系統(tǒng)由管理服務(wù)器、實(shí)驗(yàn)室部分共同組成，其中，實(shí)驗(yàn)室主要由網(wǎng)絡(luò)門禁控制器、網(wǎng)絡(luò)攝像頭組成。網(wǎng)絡(luò)門禁控制器自主開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭支持業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的onvif協(xié)議設(shè)備。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

用戶只需要通過瀏覽器訪問管理服務(wù)器即可以對(duì)所有門禁進(jìn)行管理、控制，門禁控制器實(shí)現(xiàn)與攝像頭的聯(lián)動(dòng)，在刷卡之后自動(dòng)拍攝照片記錄刷卡時(shí)的影像。實(shí)驗(yàn)室管理教師可以對(duì)自己負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)室門禁進(jìn)行全權(quán)管理，包括準(zhǔn)入人員、遠(yuǎn)程控制、查看門禁訪問日志等。

系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)無縫接軌，實(shí)現(xiàn)人員、數(shù)據(jù)的共享，提高管理效率。

1.管理系統(tǒng)。（1）管理系統(tǒng)主要軟件環(huán)境如下：

●Linux操作系統(tǒng)：CentOS 7

●Web服務(wù)：nginx 1.11.6

●應(yīng)用服務(wù)：tomcat 6.0.48

●數(shù)據(jù)庫：Oracle11g 11.2.0.4

●流媒體服務(wù)：ngix+ffmpeg

●JDK：1.7

（2）管理系統(tǒng)開發(fā)內(nèi)容主要有：

●Web服務(wù)：人機(jī)交互，采用HTML、CSS、Javascript語言開發(fā)。

●應(yīng)用服務(wù)：管理邏輯，采用Java語言開發(fā)。

●門禁服務(wù)：門禁控制器管理、攝像頭拍照觸發(fā)與圖像存儲(chǔ)，采用Python語言開發(fā)。

●數(shù)據(jù)庫服務(wù)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，采用SQL語言開發(fā)。

2.軟件系統(tǒng)。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)Web交互前端、門禁服務(wù)程序以及配套的應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了如下功能：

●實(shí)驗(yàn)室管理：實(shí)驗(yàn)室所在校區(qū)、樓棟、樓層、實(shí)驗(yàn)室管理員（一個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以安排多個(gè)實(shí)驗(yàn)室管理員）。

●人員管理：教師、學(xué)生分別管理。

●門禁設(shè)備管理：自動(dòng)搜索門禁網(wǎng)絡(luò)控制器、攝像頭關(guān)聯(lián)。

●門禁設(shè)備遠(yuǎn)程控制：長時(shí)開鎖、短時(shí)開鎖、上鎖、教師準(zhǔn)入管理、學(xué)生準(zhǔn)入管理。

●視頻設(shè)備管理：網(wǎng)絡(luò)攝像頭管理。

●拍照觸發(fā)：刷卡后自動(dòng)觸發(fā)攝像頭拍照。

●門禁日志管理：用戶操作日志、用戶訪問日志。

三、實(shí)施與成果

項(xiàng)目針對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)樓309、310開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施。主要目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的全區(qū)域24小時(shí)監(jiān)控錄像，使用校園卡對(duì)人員出入進(jìn)行管理。管理員通過軟件可以進(jìn)行遠(yuǎn)程門、關(guān)門、短時(shí)開門，并可以遠(yuǎn)程對(duì)門禁人員進(jìn)行添加、刪除，可以通過日志查看門禁使用情況，也可以添加多個(gè)管理員參與門禁管理。

1.實(shí)施方案詳情。方案如圖2所示。

●310關(guān)聯(lián)最左側(cè)攝像頭。

●309關(guān)聯(lián)最右側(cè)攝像頭。

●網(wǎng)絡(luò)采用1000M網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

●原服務(wù)器172內(nèi)網(wǎng)IP：192.168.1.1，并作為內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，提供內(nèi)網(wǎng)DHCP服務(wù)IP地址范圍192.168.1.70-99。

●原服務(wù)器173內(nèi)網(wǎng)IP：192.168.1.2，作為門禁服務(wù)器。

具體主要硬件信息如表1所示。

為門禁、監(jiān)控設(shè)備獨(dú)立組網(wǎng)，并連接314機(jī)房服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與管理平臺(tái)互聯(lián)。

2.實(shí)施成果。項(xiàng)目完成了上述實(shí)施目標(biāo)，建設(shè)了試驗(yàn)系統(tǒng)，開發(fā)了相關(guān)的軟硬件設(shè)備。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，可以逐步向其他實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)展。

綜上所述，建設(shè)一個(gè)適合中南大學(xué)電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的自主運(yùn)行開放實(shí)驗(yàn)室需要運(yùn)行機(jī)制建設(shè)、軟件平臺(tái)建設(shè)、配套硬件設(shè)備建設(shè)，以及試點(diǎn)運(yùn)行的檢驗(yàn)，并非單一的實(shí)驗(yàn)室管理軟件所能實(shí)現(xiàn)。

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