淺析基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高職院校實(shí)驗(yàn)室智能管理平臺(tái)設(shè)計(jì)論文
0 引言
高職教育區(qū)別于本科教育的一個(gè)重要方面就在于其職業(yè)導(dǎo)向性。高職教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)為生產(chǎn)第一線(xiàn)服務(wù)，高職教育定位的特殊性決定了其教學(xué)活動(dòng)更加重視實(shí)踐動(dòng)手能力，理論知識(shí)則以夠用為度。因此，實(shí)踐教學(xué)是高職院校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，旨在突出職業(yè)崗位技能模擬訓(xùn)練，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)運(yùn)用能力。
實(shí)驗(yàn)( 實(shí)訓(xùn)) 室作為承擔(dān)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的重要載體，在實(shí)現(xiàn)高職教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的過(guò)程中占有重要地位和作用。但是目前的高職院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理主要存在信息化程度較低、管理制度監(jiān)督力度不夠、大型儀器設(shè)備開(kāi)放共享程度不夠等問(wèn)題。大多數(shù)高職院校仍然采用管理人員手工統(tǒng)計(jì)、手動(dòng)操作的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的收集與管理，一線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室工作人員疲于應(yīng)付各類(lèi)繁瑣的日常事務(wù)，無(wú)從考慮實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理的更深層次問(wèn)題。
部分本科高校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理、使用過(guò)程中采用信息化管理。但高職教育的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)是專(zhuān)業(yè)建設(shè)的重要組成部分，其人才培養(yǎng)特點(diǎn)注定高職教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)不僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察某種現(xiàn)象、驗(yàn)證某個(gè)定律、學(xué)習(xí)某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方法。還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)盡可能多的感受相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工作現(xiàn)場(chǎng)氛圍，練習(xí)某些專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備的使用，培養(yǎng)學(xué)生某一單項(xiàng)的專(zhuān)業(yè)技能�？傊鼈�(cè)重實(shí)訓(xùn)，高職院校的實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地大多屬于綜合性的，貼近生產(chǎn)實(shí)際，實(shí)驗(yàn)過(guò)程更接近于生產(chǎn)實(shí)際，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)具有一定的現(xiàn)場(chǎng)感，與今后的工作實(shí)際相符，而本科高校的實(shí)驗(yàn)室則側(cè)重科研實(shí)驗(yàn)，這種差異造成管理模式也有差異，因此，高職院校實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地的信息化管理不能完全照搬本科高校。
長(zhǎng)期以來(lái)，大部分高職院校實(shí)驗(yàn)室管理工作都是依靠手工建立臺(tái)帳、標(biāo)簽等措施對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行管理，這樣不僅效率低下，錯(cuò)誤頻出，更新困難，而且隨著學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室投入的增加造成實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)更新不斷增加，使得一線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理人員長(zhǎng)期處于應(yīng)付大量繁瑣、重復(fù)的勞動(dòng)，沒(méi)有時(shí)間及精力去思考更好的使用、管理實(shí)驗(yàn)室。面對(duì)出現(xiàn)的這一問(wèn)題，通過(guò)走訪(fǎng)其他高校，結(jié)合本校實(shí)際，提出利用信息技術(shù)提高學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理工作水平，提高學(xué)校實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地使用效率及績(jī)效，提高學(xué)校實(shí)驗(yàn)( 實(shí)訓(xùn)) 室信息公開(kāi)程度及大型儀器設(shè)備共享等。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的可行性分析
物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，以有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，以計(jì)算、存儲(chǔ)、分析等處理方式構(gòu)成所關(guān)心事物的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的信息知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，用以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)從本質(zhì)上來(lái)看，是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后的成果，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用。
將物聯(lián)網(wǎng)與電子門(mén)禁系統(tǒng)相結(jié)合，可以替代傳統(tǒng)的“手工登記薄”，不僅大大方便對(duì)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所人員的統(tǒng)計(jì)，減輕了管理人員的工作量，而且可以有利于實(shí)驗(yàn)( 實(shí)訓(xùn)) 室開(kāi)放共享。出入實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)所的人員主要有實(shí)驗(yàn)室管理人員、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員及師生。當(dāng)前各高�；径及l(fā)行了校園一卡通系統(tǒng)，基本可以做到人手一卡。利用現(xiàn)有的一卡通系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的讀卡器，在實(shí)驗(yàn)( 實(shí)訓(xùn)) 室門(mén)口進(jìn)行身份識(shí)別，獲取相應(yīng)的個(gè)人編碼，同時(shí)將信息通過(guò)因特網(wǎng)傳輸?shù)椒⻊?wù)器端，與遠(yuǎn)程服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)相比對(duì)，若服務(wù)器有授權(quán)信息，則電磁鎖通電開(kāi)門(mén)，反之只會(huì)記錄下本次刷卡，下課后刷卡鎖門(mén)，同時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)記錄下本次使用信息，統(tǒng)計(jì)出該實(shí)驗(yàn)( 實(shí)訓(xùn)) 室利用率情況�？紤]到部分教師因?yàn)榭▉G失、損壞或者校外兼職教師無(wú)一卡通等特殊情況，為每院系設(shè)置若干張超級(jí)卡，可以在出現(xiàn)緊急情況時(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)。因此，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于高職院校的實(shí)驗(yàn)( 實(shí)訓(xùn)) 室建設(shè)、管理工作中，具有切實(shí)可行性。
2 實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐
2. 1 平臺(tái)的設(shè)計(jì)
考慮到我校實(shí)驗(yàn)室管理、運(yùn)行實(shí)際情況，采用校、院二級(jí)業(yè)務(wù)管理和信息展示平臺(tái)。主要應(yīng)用模塊有:實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理、校級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理、校級(jí)實(shí)驗(yàn)室管理效益評(píng)估等模塊組成; 智能系統(tǒng)配套硬件終端主要的應(yīng)用有: 智能門(mén)禁控制系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)采集管理、遠(yuǎn)程電源控制管理。系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)校、院獨(dú)立管理以及數(shù)據(jù)互通，利用網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，通過(guò)B /S 為主的軟件架構(gòu)，通過(guò)全校一卡通統(tǒng)一身份認(rèn)證，與學(xué)校其他應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享與同步，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的方便接入與數(shù)據(jù)的快捷維護(hù)。
根據(jù)我校的實(shí)驗(yàn)室管理、運(yùn)行特點(diǎn)和組織結(jié)構(gòu)的特殊性，還考慮到同時(shí)部署眾多模塊的信息管理平臺(tái)，涉及職能管理部門(mén)比較多等特點(diǎn)，建設(shè)的平臺(tái)應(yīng)具有如下功能。
( 1) 搭建校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室效益評(píng)估管理、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)，為師生、管理人員訪(fǎng)問(wèn)、信息發(fā)布提供統(tǒng)一入口;
( 2) 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的統(tǒng)一管理，通過(guò)平臺(tái)可以統(tǒng)計(jì)出各公共、基礎(chǔ)機(jī)房的實(shí)時(shí)使用率和開(kāi)機(jī)率，對(duì)教學(xué)以外的公共機(jī)房的開(kāi)放情況進(jìn)行宏觀的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì);
( 3) 能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校、學(xué)院、實(shí)驗(yàn)室( 實(shí)驗(yàn)中心) 的分層次結(jié)構(gòu)管理，按校級(jí)、院級(jí)的管理角色設(shè)置權(quán)限，對(duì)各類(lèi)用戶(hù)的使用能進(jìn)行個(gè)別或批量管理;
( 4) 系統(tǒng)應(yīng)具有開(kāi)放的接口，可以與學(xué)校的一卡通系統(tǒng)、國(guó)有資產(chǎn)管理系統(tǒng)等學(xué)�，F(xiàn)有第三方系統(tǒng)對(duì)接，能夠?qū)崿F(xiàn)部分信息共享流通;
( 5) 系統(tǒng)涵蓋學(xué)校所有實(shí)驗(yàn)室門(mén)禁的控制和智能管理，對(duì)學(xué)生預(yù)約、考勤等自動(dòng)生成數(shù)據(jù)，并生成統(tǒng)一格式報(bào)表;
( 6) 系統(tǒng)涵蓋實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行經(jīng)費(fèi)管理、項(xiàng)目實(shí)施管理、效益評(píng)價(jià)等完整管理流程，自動(dòng)匯總結(jié)果和查看實(shí)驗(yàn)室各環(huán)節(jié)的流程;
各子系統(tǒng)及模塊具有友好的人機(jī)界面，能夠兼顧一些特殊情況，如: 數(shù)據(jù)卡丟失后的授權(quán)、斷電后能夠?qū)崿F(xiàn)離線(xiàn)數(shù)據(jù)存取、實(shí)訓(xùn)課程調(diào)整能夠及時(shí)反饋到刷卡器等。
2. 2 系統(tǒng)的搭建
系統(tǒng)包括三個(gè)結(jié)構(gòu)層。①底層由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀取; ②網(wǎng)絡(luò)層: 包括刷卡器、電磁門(mén)禁系統(tǒng)組成。通過(guò)刷卡器實(shí)現(xiàn)對(duì)一卡通數(shù)據(jù)的讀取，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)刷卡者的身份識(shí)別，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)是否有授權(quán)，進(jìn)而控制門(mén)禁系統(tǒng)開(kāi)閉; ③交互層: 通過(guò)Web 頁(yè)面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
遠(yuǎn)程電源控制系統(tǒng)及門(mén)禁系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有源儀器設(shè)備的電源開(kāi)啟和閉合的管理。在電源控制器的前端通過(guò)以太網(wǎng)TCP /IP 通訊遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)有源實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的授權(quán)使用，即: 用戶(hù)在通過(guò)門(mén)禁控制系統(tǒng)身份認(rèn)證后，方可對(duì)指定的某臺(tái)儀器設(shè)備通電使用，同時(shí)記錄使用時(shí)長(zhǎng)及人員信息。
3 實(shí)施成效及反思
經(jīng)過(guò)將近1 年的建設(shè)、調(diào)試、試運(yùn)行，我校的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)已經(jīng)日趨完善。目前來(lái)看，本平臺(tái)主要取得了以下方面的成效:
( 1) 減輕了實(shí)驗(yàn)室工作人員管理。引入本系統(tǒng)后，大大減輕了各級(jí)實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作量，使得他們有更多的時(shí)間思考所從事的工作而非疲于應(yīng)付日常繁瑣的事務(wù)性工作。同時(shí)，本平臺(tái)的引進(jìn)也有利于學(xué)校各級(jí)管理部門(mén)更準(zhǔn)確的掌握學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基本情況，有利于做出更準(zhǔn)確的決策。
( 2) 有利于公共實(shí)驗(yàn)室的共建共享。有利于大型儀器設(shè)備的共建各項(xiàng)，提高了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源的使用效益。排課子系統(tǒng)使用使得各類(lèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)更加規(guī)范，每學(xué)期將實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)導(dǎo)入系統(tǒng)后，其他需要使用實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生和老師若要預(yù)約使用該實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)設(shè)備，可以清楚的避開(kāi)有教學(xué)任務(wù)的時(shí)間段。大型儀器設(shè)備通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)，不僅可以在校內(nèi)實(shí)現(xiàn)大型儀器設(shè)備的資源共享，同時(shí)可以開(kāi)展相應(yīng)的社會(huì)服務(wù)。
( 3) 方便師生進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室。開(kāi)放式的`實(shí)驗(yàn)及門(mén)禁系統(tǒng)為學(xué)生、教師的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)提供了極大方便，得到了廣大學(xué)生和教師的一致好評(píng)。開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件為學(xué)生及教師提供了更加靈活的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)條件，學(xué)生可以在線(xiàn)預(yù)約，教師也可以在線(xiàn)審核，對(duì)于參加各類(lèi)大賽及發(fā)明創(chuàng)造的學(xué)生來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于可以自由使用全校的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)資源。
( 4) 有利于對(duì)實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)績(jī)效考核。本平臺(tái)將以往分散的、獨(dú)立的點(diǎn)狀實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化，每學(xué)期開(kāi)始后，教學(xué)秘書(shū)將教學(xué)任務(wù)導(dǎo)入系統(tǒng)，這樣就可以安排專(zhuān)人一次性購(gòu)置所需要的實(shí)驗(yàn)材料，避免以往的盲目采購(gòu)造成的重復(fù)購(gòu)置，有利于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的精細(xì)化分配。同時(shí)，學(xué)期結(jié)束后，該實(shí)驗(yàn)室的利用率可以直接導(dǎo)出，根據(jù)利用率情況，可以對(duì)下年度資金分配情況進(jìn)行相應(yīng)獎(jiǎng)懲，不僅激勵(lì)二級(jí)院系更多使用各類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也有利于避免重建設(shè)，輕使用的情況。
( 5) 加強(qiáng)制度建設(shè)，不斷完善系統(tǒng)。沒(méi)有規(guī)矩，不成方圓，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作來(lái)說(shuō)，尤其如此。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理工作絕非簡(jiǎn)單的建設(shè)一個(gè)平臺(tái)就可以。應(yīng)用新的平臺(tái)后，會(huì)面臨一些新的問(wèn)題，例如除平時(shí)正常的教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)外，還會(huì)有各種臨時(shí)性的預(yù)約實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以及校企合作項(xiàng)目需要使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。因此，要針對(duì)這些不同情況，建立各級(jí)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，同時(shí)不斷完善系統(tǒng)，才能使得實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理工作真正上一個(gè)臺(tái)階。通過(guò)1 年的試運(yùn)行取得了一些成效，但實(shí)驗(yàn)室管理工作是綜合性、多方面的，在高職院校中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用還較為有限。
4 結(jié)語(yǔ)
高職院校的實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)工作是一個(gè)系統(tǒng)工程，現(xiàn)在不少高職院校已經(jīng)結(jié)束大筆資金投入硬件設(shè)備采購(gòu)，進(jìn)入抓內(nèi)涵建設(shè)的階段，此系統(tǒng)也是我校內(nèi)涵建設(shè)工作在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及管理中的一次嘗試。高職院校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中還需要不斷完善與規(guī)范工作流程，更新工作手段，也還有許多新的工作方式需要繼續(xù)研究與探索。同時(shí)，高職院校實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的專(zhuān)業(yè)化、規(guī)范化和科學(xué)化水平還不高，還需要繼續(xù)加強(qiáng)個(gè)人的業(yè)務(wù)能力，不斷提高工作水平和效率。
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