基于智能移動終端開發的高校實驗室管理系統設計

徐維遠

摘要： 高校實驗室作為人才培養和科學研發的重要基地，目前存在著管理混亂、效率低、方式較為落后等問題。因此，為解決傳統高校實驗室管理方面存在的相關問題，在智能移動終端開發的基礎上，提出一種高校實驗室管理系統。基于智能移動終端開發的高校實驗室管理系統的數據庫服務器設計和閱讀識別器設計，實現其硬件設計;以閱讀掃描識別過程和決策樹算法完成了其軟件設計，實現了高校實驗室管理系統的設計，試驗數據表明，提出的管理系統較傳統管理系統，設備故障率計算準確率達99.7%，適合高校實驗室各項復雜工作的管理。

關鍵詞：智能移動終端;高校實驗室;管理系統

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）25-0231-02

高校實驗室是實踐教學的場所。高等院校尤其是應用型院校發展的重點是實驗室建設與管理。但是，隨著實驗室任務的加強，實驗室管理中的信息不流通、效率低等問題逐漸凸顯出來，而且越來越嚴重。因此，為解決傳統高校實驗室管理方面存在的相關問題，在智能移動終端開發的基礎上，提出一種高校實驗室管理系統。基于智能移動終端開發的高校實驗室管理系統的數據庫服務器設計和閱讀識別器設計，實現其硬件設計;以閱讀掃描識別過程和決策樹算法完成了其軟件設計，實現了高校實驗室管理系統的設計，為了保證設計的高校實驗室管理系統的準確性，進行仿真試驗驗證，試驗結果表明，提出的高校實驗室管理系統具有較高的有效性，能夠提高實驗室的管理水平和管理工作的效率。

1基于智能移動終端的高校實驗室管理系統硬件設計

實驗室管理系統，是以計算機技術為核心，依據相關理論，搭建計算機控制中心、數據庫服務器、感應器以及嵌入型顯示器，通過網絡通信技術建立連接的實驗室管理系統。高校實驗室管理系統能夠實現信息化、智能化的實驗室管理。智能移動終端具有接入互聯網能力，通常搭載各種操作系統，可以根據用戶需求定制化各種功能[1]。基于智能移動終端開發從高校實驗室管理系統整體上看，硬件結構可分為三個部分，即主控中心、數據庫服務器、RFID閱讀識別器。

主控中心存放控制算法、識別算法等，通過數據的調取與分析，判斷實驗室設備的狀態，并發出實驗室操作設備是否運行的命令，實現對高校實驗室的集中管控和維護，是高校實驗室管理系統的中央管理機構。

數據庫服務器由處理器、芯片組以及總線這三部分組成。處理器是整個數據庫服務器的大腦，操控著數據庫服務器的運行;芯片組就像是骨架，能夠為分析處理高校實驗室數據信息提供支撐;總線則相當于分布在整個數據庫服務器的“神經”，主要工作是把從各方面接收到的數據信息傳輸到處理器。而數據庫服務器作為一個整體結構，主要是通過無線網絡對收集到的實驗室數據的結構和功能進行歸納和抽象化，抽象成某種模型可以直觀地體現出數據和數據之間的聯系，為師生或者實驗室管理人員獲取實驗室相關數據信息提供數據基礎。高校實驗室管理系統的數據庫服務器中，主要有三種數據模型實體，分別為實驗室數據實體、設備數據實體和故障設備數據實體[2]。這些歸納與抽象化后的數據實體通過處理嵌入到二維碼中，通過閱讀識別器將信息顯示出來。

RFID閱讀識別器主要是通過對無線載波發送模塊的控制來實現對數據庫服務器中數據信息的發送和讀取，而且能夠針對接受的數據進行解碼，并對其數據信息進行反饋。RFID閱讀識別器的構成主要有射頻接口、邏輯控制單元模塊、攝像頭、天線四部分[3]。其中邏輯控制單元模塊又分為儲存單元、微控制器兩部分，其主要功能是解碼相關數據信號，實驗與數據庫服務器以及主控中心的通信并且執行接收到的命令。射頻接口主要由電壓調節片、時鐘發生元件、發射器和接收器這幾部分組成。這些元件在實現閱讀識別器與計算機數據庫服務器連接的基礎上，還能實現信號的發射、接受和調控等。攝像頭則是能將二維碼中的數據信息轉換成直觀的文本信息。RFID閱讀識別器的構造圖如圖1所示。

2基于智能移動終端的高校實驗室管理系統軟件設計

基于智能移動終端開發的高校實驗室管理系統軟件設計，主要包括閱讀掃描識別設計，實驗室設備故障決策樹算法設計兩部分。

2.1閱讀掃描識別過程設計

二維碼是一種特別的圖形標記，主要是由一定寬度的多個黑白條形圖按照一定的規律平行排列并組成。二維碼的作用主要是表示一定的數字、字母或者是兩者組合的信息[4]。RFID閱讀識別器識別二維碼的過程如圖2所示。

當閱讀識別器或者的攝像頭掃描二維碼，攝像頭焦點捕捉到二維碼時，能夠取得一組明暗相間的反射光信號，光信號通過光電轉換后會變成一組與條形碼中的黑條和白條相對應的電子信號，再經過RFID的程序解碼后，譯為相應的字符信息。實驗室課程表以日期和教室兩個維度的二維表格的形式、移動設備查看某一課時、某一實驗室課程情況包括課程名稱、授課老師、聽課班級以及人數、實驗室設備信息等都能通過閱讀器掃描二維碼顯示出來。

2.2實驗室設備故障決策樹算法

高校實驗室設備的安全問題是實驗室管理工作的重中之重。結合數據庫的設備信息，以決策樹算法進行實驗室設備故障信息的處理，為實驗員進行安全檢查與管理提供數據支持。決策樹算法的基本思想是從頂向下構造決策樹，然后以根節點、分枝節點和葉子結點三個層面進行設備數據的分類。對于出現不同的設備問題而建構不同的分支結構。首先是以基尼指數公式進行數據過濾[5]，公式如下：

3仿真實驗

為了保證設計的高校實驗室管理系統的有效性，進行仿真試驗，試驗過程中選擇傳統的高校實驗室管理系統，作為對比對象，驗證基于智能移動終端開發的高校實驗室管理系統的準確性。

3.1實驗運行指令

進行模擬實驗，進行計算機指令設定，模擬兩種管理系統的工作環境，具體指令如下：

Char pcread （unsigned char）

char status;

unsigned char i，snr_check=0

unsigned int unlen

PcdcomMF522（PCD_TRANSCEIVE，uccom）

If （statues==MI_OK）

For （i=0;i<4;i++）

Status =MI_ERR;

Return? status

3.2 實驗結果

根據實驗過程的設定，進行仿真實驗，得出兩種實驗室管理系統進行實驗設備故障計算的準確率數據表，如表1所示：

從上表中可以看出，提出的高校實驗室管理系統，受實驗室設備數量的影響小，在設備數量較多時也能夠較快速的計算出設備故障率，并實時通過閱讀器掃描二維碼顯示出來。而傳統高校實驗室管理系統，在實驗設備達到一定數量時，設備故障率的準確率就會受到影響，同時顯示的故障設備信息存在一定的時間差。試驗證明，提出的基于智能移動終端開發的高校實驗室管理系統具有一定的有效性。

4 結束語

基于智能移動終端開發的高校實驗室管理系統的硬件設計，與軟件設計，實現了對高校實驗室設備故障率以及相關信息的準確提供，試驗數據表明，設計的管理系統具有較高的準確性，希望本文的研究，能夠高校實驗室管理系統的設計提供理論參考。

參考文獻：

[1] 彭曉波， 唐璐， 張紅濤， 等. 基于Android平臺的實驗室智能管理系統[J]. 繼續醫學教育， 2017， 31（10）：68-69.

[2] 胡偉， 郭龍， 李啟貴，等. 基于傳感網的高校實驗室智能管理的設計[J]. 物聯網技術， 2017， 7（4）：117-120.

[3] 楊遠新， 崔忠偉， 劉卓，等. 基于Java Web的高校實驗室智能管理系統的設計與實現[J]. 電腦知識與技術， 2017， 13（31）：74-75.

[4] 鄒亮， 賴眾燿， 龐鈺駒，等. 基于移動智能終端的道路交通參數人工調查系統設計[J]. 實驗室研究與探索， 2017， 36（4）：49-51.

[5] 蘇東偉， 梁志堅， 賀秋麗，等. 基于微信平臺的高校開放實驗室預約系統的設計與實現[J]. 信息通信， 2018（1）：160-161.

【通聯編輯：光文玲】