琴房智能管理系統的設計

宋耕?陳倩

摘? 要：當前許多學校的琴房管理方式還是以人工為主，需要投入大量的人力、財力、物力，師生上琴操作麻煩、準確性低，人工管理的方式也帶來效率低下等問題。對此文章以開封文化藝術職業學院為例，提出一種琴房智能管理系統的設計方案，運用信息化的手段，依托智慧校園的建設成果，科學高效地利用、分配琴房，保障教學服務順利進行，提升學校教學管理水平。

關鍵詞：琴房管理;智能管理;人臉識別

中圖分類號：TP391.4? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2022）02-0029-04

Abstract： At present， the management mode of piano room in many schools is still manual， which needs to invest a lot of human， financial and material resources. The operation of teachers and students on the piano is troublesome and the accuracy is low， and the manual management mode also brings problems such as low efficiency. In this regard， taking Kaifeng Vocational College of culture and arts as an example， this paper puts forward a design scheme of piano room intelligent management system， uses informatization means， relying on the construction achievements of Wisdom Campus， scientifically and efficiently uses and distributes piano rooms， ensures the smooth progress of teaching services， and improves the level of school teaching management.

Keywords： piano room management; intelligent management; face recognition

0? 引? 言

隨著高校教育信息化水平的不斷發展，信息技術和智能技術深度融入教育教學和管理服務，智慧校園的建設不斷完善，消除信息孤島，保證信息安全，綜合運用大數據、人工智能等手段推進學校管理方式變革，提升管理效能和水平迫在眉睫。

開封文化藝術職業學院作為一所藝術院校，琴房數量眾多，且音樂專業在學校專業中占據十分重要的地位，而琴房使用的滿意度和使用率的提升也是該校音樂專業教學質量評價的重要指標，對該校教學質量的提升也有著重要的推進作用，琴房管理智能化、信息化的需求便顯得尤為重要。

本文提出一種針對該校實際情況的琴房智能管理系統，并且從琴房管理方面的需求入手，分析其現階段管理運行中存在的問題，在保證基礎琴房數量不變，學生人數不斷增多的情況下，運用信息化手段，實現科學高效地分配和利用琴房，保障教學服務順利進行，以提升學校教學管理水平。

1? 琴房管理現狀

開封文化藝術職業學院目前總計有170間開放式琴房，分布在該校藝術樓上，藝術樓總共有四個樓層，所有琴房在每個樓層均勻分布，每間琴房放置一臺專業鋼琴，個別琴房放置數臺鋼琴，學生可以通過每個樓層的琴房管理員處進行登記、上琴，使用完畢后再去琴房管理員處登記下琴，在多年使用過程中存在以下問題。

1.1? 學生和琴房數量不匹配

隨著該校學生隊伍的不斷壯大，對于專業的琴房練習要求更高，該校琴房長期出現用琴緊張、分配不均的現象，現階段的琴房管理狀態存在諸多缺陷，已無法滿足學生專業技能的學習需求。

1.2? 信息化程度低

當前該校的琴房管理方式還是以人工為主，需要投入大量的人力管理，每層樓的琴房管理處都需要設置至少一個琴房管理員，浪費財力物力，學生上琴時手動登記，操作麻煩、速度慢、準確性低，并且無法通過人工的統計數據快速統計學生的練琴情況，給學校的教學管理工作帶來很大麻煩。

1.3? 維護不便

人工管理的方式非但不能實現琴房資源的合理分配及價值最大化，同時需要使用鋼琴的師生也無法及時獲取琴房的空閑情況，需要通過手工登記的琴房列表進行查看，或者實地去每間琴房進行查看，而查看過程中，也有可能干擾到其他練琴的同學，這就導致琴房資源分配存在滯后性、偏差性，并且學生在報修琴房設備的過程中，也凸顯出來不方便，學生還需要通過琴房管理員處進行登記，比較麻煩;而且報修后，通過紙質檔案，也很難再聯系報修同學，詢問損壞情況。

1.4? 安全性差

目前使用機械鎖具和鑰匙，存在學生私配鑰匙的風險，給學校的財產安全帶來隱患，同時在使用過程中，如果鋼琴或者門鎖出現損壞的情況，因為紙質檔案登記的信息相對分散，單純地依靠紙質檔案的記載很難找到使用過該琴房的學生，難以定責。

2? 系統概述

本文所設計系統是一套專門針對開封文化藝術職業學院的琴房智能管理系統，可以系統有效地將學生信息（人臉、一卡通、微信）和琴房管理結合起來。學生憑借多種方式可以自助進出琴房，琴房門口電子班牌實時顯示琴房信息，智能門禁控制，實現學校琴房智能化控制。

學校在機房部署琴房智能管理系統、數據庫服務器、應用服務器和人臉認證服務平臺。學生在手機端或者PC端預約琴房成功后，可通過人臉、刷卡、掃碼三種方式上下琴，如果采用人臉識別系統，預約人在琴房門口部署的人臉識別平板上刷臉，琴房智能管理系統接入人臉以后，可實現刷臉上琴同時聯動開門。

琴房智能管理系統建成后可根據教務系統排課信息和預約信息，精細化到個人的琴房使用權限管理;多種途徑進行琴房預約，如瀏覽器、手機客戶端、觸摸屏，均可預約琴房;在預約時長即將結束時，支持通過語音提醒師生及時處理學習任務，避免長時間占用琴房資源;對琴房空閑狀態進行實時監控，并支持視頻聯動，實時監控琴房內部情況，如圖1所示。

3? 詳細功能

根據琴房智能管理系統的使用需求把該系統分為硬件和軟件2大模塊，硬件模塊主要包括琴房管理系統使用到的必要硬件設備，包括大屏、電子班牌、門禁控制、電鎖等;軟件功能模塊主要包括系統后臺、系統前臺、人臉數據庫、一卡通數據庫、微信數據庫。

3.1? 硬件功能

3.1.1? 大屏顯示器

在藝術樓的一樓入口處放置一臺大屏顯示器，連接琴房管理系統，展示琴房實時大數據，學生可以通過大屏幕了解琴房預約和使用的實時狀態，對于沒有用手機端預約的學生提供現場預約的功能，為他們提供便利。

3.1.2? 電子班牌

掛載在琴房門口的一個集課程信息展示、公告信息展示、課程考勤為一體的多媒體終端設備。支持課程模式、考試模式、自習模式、多媒體資源播放、掃碼考勤、課程指引、課節響鈴等多種模式切換。

支持聯動教室門禁，平臺根據師生課表信息，可實現按照課程表對師生進行門禁授權的智能化，教師/學生可在終端刷臉、刷卡、掃碼開門。有課程時自動切換到課程模式，顯示課程信息、實時出勤情況、出勤統計、待進行課程、課程表等信息;有考試安排時自動切換到考試模式，顯示考場和考試等信息;教室無課程和考試時，顯示為自習模式;當教室空閑時支持圖片、視頻等多媒體資源的全屏播放;支持上下課或者考試時自動響鈴、語音播報等，響鈴規則可在管理平臺課程管理中進行統一管理;支持對接該校站群系統的信息模塊，實現公告、通知、新聞等信息在終端展示。

3.1.3? 門禁控制

隨著技術的不斷進步，尤其是人臉識別技術的成熟，人臉識別技術作為一種遠距離、非接觸的身份認證方式，正逐步向越來越多的場合覆蓋，也越來越得到大家的認可。

該校在每個琴房門口處安裝統一的門禁，按授權名單可設定在規定時間段出入琴房，遠距離也可以進行人臉識別，人員通過時，可在電子班牌上實時顯示學生的姓名、班級、學號等信息，當無權限人員多次識別試圖通過時，門禁系統會自動報告學校保衛處并抓拍無權限通過人員的影像資料。如果不想使用人臉的同學，也可以通過一卡通或者微信客戶端進行刷卡/掃碼通過。

系統根據師生課表信息，可實現按照課程表對師生進行智能化門禁授權，師生僅在課程期間可打開對應的琴房門禁，課程結束后名單自動失效，當發生調課時，授權名單可以進行自動變更。

在出現意外情況需要大范圍撤離的情況下，也能夠通過人工打開，使所有門禁不再受控制，完全打開，保證意外情況下的疏散不受到影響。

3.2? 琴房管理系統使用流程

用戶通過終端預約琴房后，預約信息下發至終端，終端上可對上琴前、上琴后、空閑等多種狀態進行查詢，例如，上琴前可查看當前預約人的預約時間、預約時長、預約琴房類型等信息，同時可查看今日該琴房的預約情況;上琴后終端顯示為使用中，并可查看預約人的上琴時間和本次預約剩余時長;練琴過程中如鎖門外出，返回后可刷臉、刷卡、掃碼開門，繼續練琴。整體預約使用流程如圖2所示。

在認證識別方面，能夠進行離線識別，上下琴與門禁聯動，預約上琴并聯動開門，能夠在系統中實時監控不同琴房的門禁開關狀態和琴房使用狀態，方便管理員進行管理，并支持遠程開門。

3.3? 基礎功能

琴房管理系統主要包括前臺界面、后臺管理界面和數據庫系統，前臺界面主要是面向師生，通過終端進行使用，預約琴房、查看琴房狀態、查看琴房使用情況或者查看琴房課程信息;后臺管理界面主要是針對該校現代教育技術中心的老師管理使用，管理琴房信息，錄入師生信息，監控琴房狀態等功能時使用。所含功能如圖3所示。

數據庫系統主要是針對用戶提供三種不同的開門認證方式，用戶可以根據自己的需要選擇認證方式，在每次需要進入琴房門禁的時候進行選擇，三種數據庫系統包括人臉數據庫、一卡通數據庫、微信數據庫。

3.3.1? 前臺界面

前臺界面是面向師生預約琴房使用的功能模塊，主要包含以下8個模塊：

（1）琴房查詢。用戶登錄到系統后，可以通過界面查詢到當前琴房的數量和狀態，是否有課程，琴房的課程安排，然后通過琴房狀態的展示，選中可預約的琴房，預約自己心儀的琴房。

（2）預約琴房。在展示的琴房界面里面，點擊尚未有人使用的琴房，或者是沒有課程的琴房，點擊預約按鈕，把琴房加入預約訂單里面進行琴房的預約，預約信息上傳至服務器，成功后，系統自動下發預約成功的信息。

（3）上琴登記。預約用戶在預約的時間到達琴房，并點擊終端系統上面的上琴登記，然后進行刷臉、一卡通或者是刷微信的操作進入琴房，系統自動連接服務器，驗證成功后，系統遠程開門，預約用戶進入琴房，同時系統開始記錄琴房已經有人使用，并且開始計時。

（4）下琴簽退。用戶使用完琴房以后，或者中途需要暫時離開琴房時，可以點擊下琴簽退/暫停使用，系統里面會記錄琴房處于空閑狀態/暫停狀態，并且遠程把琴房的屋門進行關閉，如果使用完畢，關閉屋門，不點擊下琴簽退，在10小時后，系統則會把該用戶記錄到名單里，當名單次數達到三次以上，則會記錄到黑名單中，在解除之前暫時不可預約琴房。

（5）賬號管理。用戶可以登錄系統里面的賬號管理界面，進行密碼的修改，微信號的修改等操作。

（6）授權查詢。用戶預約琴房以后，可以通過授權查詢，查詢琴房的預約權限，預約成功標志，琴房的使用時間等信息，根據授權信息，進行琴房的使用，在使用過程中也可以查詢上琴時間和剩余時間。

（7）預約訂單查詢。查詢過往已經預約成功的訂單和未成功的訂單，系統自動統計成表和圖，用戶可借此統計生成自己的鋼琴練習周期計劃或者未來練琴規劃。

（8）課程查詢。可以查詢琴房對應的課程信息，同時系統根據用戶的班級和姓名，也能夠查詢出相對應的該用戶的上課時間和上課琴房的房間號。

3.3.2? 后臺管理

后臺管理界面是面向管理的老師用來管理琴房狀態和基礎數據的功能模塊，主要包含以下5個模塊：

（1）基礎數據。系統的一些基礎數據的管理，主要包括系統的使用參數設置;用戶的角色，用來區分不同角色用戶的使用時長限制，老師可預約時長較長，學生相對較短;琴房數據，都包括所有琴房的房間號，琴房的所處樓層和位置等信息。

（2）課程設置。琴房課程的設置主要跟學校的教務系統進行對接，教務系統提供數據接口，然后琴房課程從接口處調入相應的數據，包括學校的學期設置，排課的查詢管理，授課教師，課程調整及課程查詢等。

（3）人員管理。人員管理的數據跟學校的學工系統進行對接，從學工系統提供的接口里面獲取學生數據，包括學生的姓名，班級，一卡通號等信息，微信號，人臉信息等信息從其他數據庫獲取;老師的數據，包括老師的姓名，工號，微信號，人臉信息等;琴房管理員的用戶管理及權限設置;師生用戶的分組管理，和角色管理，權限設置等。

（4）琴房狀態監控。根據使用人員的設置情況，可以按人員、預約名單進行琴房門禁的授權，并可以查詢授權記錄;琴房狀態的監控、查看琴房是否有人使用和琴房剩余數量;門禁設備管理，主要包含所有門禁的開關門狀態，遠程控制等。

（5）琴房使用參數。對琴房的預約和使用情況進行管理，包括已預約人員的名單、使用琴時、琴房的開放時間、預約權限分配、預約訂單管理、使用訂單的管理、使用記錄明細等。

3.3.3? 數據庫系統

數據庫系統是用來存儲不同認證方式所需的數據信息，主要包含以下3種數據庫：

（1）人臉數據庫。用戶在首次登記琴房管理系統的時候，會提示是否進行人臉信息的錄入，用戶可以自由選擇是否錄入，如不選擇，后期在用戶管理界面還可以再進行錄入，用戶錄入的人臉信息，直接保存到人臉數據庫里面，在用戶后續使用琴房系統，進入琴房準備開門的時候，選擇人臉識別認證方式，系統自動連接到人臉數據庫，進行校驗，校驗通過則琴房屋門打開。

（2）一卡通數據庫。一卡通數據庫跟該校學工系統進行對接，從學工系統提供的接口讀取的信息，自動保存到一卡通數據庫定義好的字段里面，如用戶使用琴房系統，進入琴房時，選擇一卡通的方式進行開門，用戶拿出自己的一卡通進行掃卡操作，則系統會自動連接到一卡通數據庫進行校驗，校驗通過則琴房屋門打開。

（3）微信數據庫。微信數據庫是用戶自己在琴房管理系統的用戶管理界面自行錄入的，系統自動讀取每個用戶的學號，姓名，微信號等信息保存到微信數據庫里面，如用戶使用琴房管理系統，進入琴房時，選擇微信數據庫的方式進行開門，用戶拿出微信的二維碼進行掃描，則系統會自動連接到微信數據庫，進行二維碼的判斷，校驗通過則琴房屋門打開。

4? 結? 論

琴房智能管理系統能夠解決開封文化藝術職業學院當前管理運行中存在的問題，實現琴房自動化開放式的管理，能夠極大地方便學生，解決用琴的資源限制;用戶可隨時、自由地選擇使用時間，由此發揮每個琴房的最大使用效率;及時反饋設備環境信息，利于管理員及時維護維修，解放管理人員的管理時間成本，提高工作效率，提升穩定有序、安全高效的運行環境。

在后續使用過程中，也有可能出現一些管理系統不合理的地方，該校也將根據后續使用需求再進一步地進行完善，為該校師生提供更為優化和便利的琴房使用環境。

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作者簡介：宋耕（1985—），男，漢族，河南新鄉人，助教，碩士研究生，研究方向：云計算、計算機網絡。