試論物聯網技術在高校實驗室信息化管理中的研究與實現

劉京驊　孫崇魯

【摘 要】隨著科學技術的發展，物聯網在人們日常生活中的應用越來越廣泛，高校利用物聯網技術實現教育的數字化與信息化發展，由此可見，物聯網在現代教育中發揮的重要作用。本文將對物聯網技術在高校實驗室信息化管理中的研究與實現進行分析，以期促進我國高校教學工作的科學發展。

【關鍵詞】物聯網技術；高校實驗室；信息化管理

中圖分類號： G647；TP391.44；TN929.5 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）04-0179-002

Research and Realization of Internet of Things Technology in University Laboratory Information Management

LIU Jing-hua Sun Chong-lu

（Zhejiang Medical College，Ningbo 315100， China）

【Abstract】With the development of science and technology，the use of Internet of Things （IoT） in people's daily life is becoming more and more widespread.Colleges and universities use IoT technology to realize the digitalization and informatization development of education.Thus it can be seen that IoT plays an important role in modern education Important role. This article analyzes the research and realization of Internet of Things technology in university laboratory information management， with a view to promoting the scientific development of teaching in colleges and universities in our country.

【Key words】Internet of Things technology；College laboratory；Information management

0 前言

近年來，我國互聯網的信息化規模不斷擴大，多媒體、互聯網等技術不斷的應用于課堂教學活動中，作為素質教育的重要教學基地，實驗室在高校信息化教育中的作用不言而喻，如何有效的利用物聯網技術加強對高校實驗室的信息化管理也成為了高校教學改革的重點工作之一。

1 物聯網技術相關內容綜述

1.1 概念

物聯網是指在互聯網的基礎上，利用傳感器、紅外感應器、GPS等，將物品進行連接，并實現對物品的智能化識別的一種網絡。日常生活中，物聯網的應用十分廣泛，例如將傳感器、無線通信模塊等嵌入到橋梁、公路等物體中，通過網絡的連接構成物聯網，進而實現對具體物體的跟蹤、定位等。

1.2 基本原理

物聯網的出現使人們從繁重的控制物體的工作中解脫出來，利用現代高新技術實現對物體的無人化操控，它是一項技術，更是一門綜合性的學科。它結合數據庫技術、互聯網技術等，形成一個巨大的物體互聯體系，再通過云計算實現對物體的控制。它的工作原理主要包含以下幾個方面：

首先，物聯網對需要被控制的物體進行標識，設置電子標簽，并分析出物體的動態屬性。其次，物聯網中的傳感設備讀取物體屬性，并將屬性信息轉換成為適合網絡傳輸的網絡語言，即數據格式。最后，物聯網的處理中心對獲取到的物品屬性信息進行處理。

1.3 關鍵技術

1.3.1 射頻識別技術

近年來，隨著科技的發展，人們對于物聯網的關注度越來越高，射頻識別作為物聯網的關鍵技術之一，更是受到專業人士的廣泛關注，并投入了大量的人力、物力進行研究。它是一種非接觸式的自動識別技術，利用射頻信號識別目標，形成的電子標簽具有防水、耐高溫等特點，且數據儲存量大，安全性能也高。射頻識別無需人為操作，極大的減輕了人的壓力，但由于生產費用較高，因此到目前為止仍在進行大量的研究[1]。

1.3.2 傳感網技術

該技術的簡稱為WSN，它是利用傳感器，通過互聯網連接形成的一種技術，利用它能夠實現對物體的感知與信息的獲取等。傳感器的種類豐富，包括溫度傳感器、濕度傳感器、力學傳感器等等。

1.3.3 無線通信網絡技術

它是物聯網信息傳輸的主要渠道，包括遠、近距離兩種通信技術，其中近距離通信技術有無線寬帶接入、無限傳感網絡等，利用近距離通信技術時，信息與接受器間的距離不能超出有效范圍，且方向也不能偏，中間不可有墻壁等障礙物。而遠距離通信技術的使用較為廣泛，例如移動通信技術、衛星通信技術等，它涵蓋的領域廣，且可以實現智能化的操作，受到距離、位置等因素的影響較小。

2 物聯網在實驗室信息化管理中的運用

2.1 實驗資源共享

近年來，雖然高校的信息管理技術有了顯著的提高，但高校間的信息流通量并不多。利用互聯網建立起新的校園管理網絡，可以極大的豐富校園的共享資源，促進高校間的信息交流與學習。基于物聯網的實驗室信息化管理，首先要利用傳感器對資源進行遠程控制，并對實驗數據進行分析，形成在線數據分析系統，如此一來，既可以節省實驗成本，又能夠促進學生間的經驗分享；其次，校園管理網絡需要載入大量的學生信息，因此常會造成設備卡頓，教職工需要花費大量的資金購買殺毒軟件，但結果并沒有想象中的好。物聯網具有超大的儲存功能，為校園網提供安全可靠的存儲中心，使信息檔案免受病毒干擾。

2.2 優化信息管理

物聯網技術能夠在現有的校園網基礎上增設更多的服務模塊，實現設備信息的查詢、預約，學生考勤查詢與管理等一系列功能，滿足管理人員的管理需要。再加入云計算的海量數據運算功能，可以實現更加安全的實驗室信息管理，構建超大規模的資源存儲中心，其快速分析的能力也極大的節約了實驗室管理的開支，為學生提供更快捷的服務。此外，該系統還能夠實現現實實驗平臺與虛擬平臺的有效結合，促進實驗室資源的一體化管理，使學生在異地也可實時獲取信息資源，促進校園管理的智能化發展[2]。

2.3 穩固實驗室安防系統

高校實驗室是學生科研的重要場所，其研發出的新科技成果備受其他院校的矚目，一些不法分子因為種種原因投機取巧，盜取學校的科研成果，嚴重的影響到高校的發展。因此加強對實驗室安全的把控是十分重要的，此外，高校的設備都較為昂貴，因此不能夠只采取常規的安防措施。雖然目前大部分高校都在實驗室的周圍安裝了監控設備，但仍然無法避免存在死角，且監控器需要全天候不間斷的連接電源，還要人工進行判斷，受到像素的影響，遇到突發情況也只能夠記載一些片段，信息不連貫，鏡頭模糊，影響到人們的判斷。給予物聯網的安防系統能夠有效的解決傳統監控的弊端，它利用傳感器網絡覆蓋實驗室整個區域，而處理方式的多樣化也能夠加快信息傳遞與分析的效率，避免了人為判斷的失誤，更加促進了對實驗室的安全管理。

3 基于物聯網的實驗室信息化管理系統的設計

3.1 數據庫設計

數據庫對于系統的運作起著舉足輕重的作用，它的設計是否成功直接影響到整個系統的效率。高校實驗室對于數據庫的要求為結構簡單、操作簡便。因此筆者將My SQL數據庫作為設計的基礎，保證大型系統對數據庫的大容量要求。My SQL能夠提供更加全面的保護，它可以有效的控制系統的后臺運作，防止因問題堆積而造成的系統被崩潰等。

3.2 用戶管理設計

用戶管理應建立在安全的基礎上，用戶在進行系統操作前，首先要進行登錄，系統完成身份識別后才能夠確保信息的安全。系統可設置學生、教師、管理員三個身份，針對不同主體，制定不同級別信息加密，并賦予用戶一定的權限等。此外，還需要添加注冊、密碼修改等服務，為用戶提供更加便利的服務，實現對系統的分層化管理。

3.3 實驗室儀器設備管理設計

儀器、設備是學生與教師進行試驗的主要設施，與傳統的管理方法不同，物聯網可以建立起設備儀器管理模塊，在儀器設備上貼上電子標簽，利用傳感器激發電子標簽的能量，使其能夠將數據發送至系統中，并通過無線網絡對系統數據進行分類、儲存等。除了電子標簽外，二維碼也是信息識別的重要工具，它對于不同的信息具有自動識別的功能，常用的碼制包括Date Matrix、QR Code等。此外，手持設備具有距離遠、識別度高等特點，將手持設備與服務器相連接，就能夠完成資源的共享[3]。

3.4 環境管理設計

通過物聯網的傳感器，實現對實驗室濕度、溫度等的檢測與調解，幫助實驗工作者全天候的了解實驗室的環境變化情況，管理人員在計算機中輸入溫度的合理范圍，一旦溫度變化超出設定范圍，將自動的發出警報，進而實現對實驗室的無人化管理。該系統由微處理器模塊、溫度數據采集模塊以及通信傳輸模塊構成，自動化監控與感應實驗室環境變化，實現對實驗室管理的智能化發展。

結語：綜上所述，實驗室是高校重要的學習與研究場所，實驗室內陳設大量的昂貴器材，單單依靠傳統的管理與監控技術無法保證實驗室的安全。因此高校需要利用物聯網技術，建立起完善的實驗室管理系統，設置學生信息管理、設備與儀器管理、信息數據管理與環境管理等多個模塊，在此基礎上重視安防系統的建設，達到節能降耗的效果，提高高校實驗室智能化管理水平。

【參考文獻】

[1]李春光，張曉飛.物聯網在高校實驗室設備管理的應用分析[J].中國管理信息化，2017，20（05）：151-153.

[2]鐘建國.基于物聯網技術實驗室管理的探討[J].中國現代教育裝備，2016，（17）：36-38.

[3]王麗華，陶潤喆，陳煒峰.物聯網下的高校實驗室信息化管理技術分析[J].數字技術與應用，2016，（01）：227-228.