物联网的高校智能化实验室管理系统研究

1研究意义

高校实验室是培养理论与实践相结合的。符合当今社会发展需要的高级人才的基地。如何提高实验教学水平。加强实验室管理。突出创新教育是当前高校实验室管理面临的一个重要课题。

目前高校实验室多采用封闭式管理模式,各院系论文网独立建设。管理本学科的实验室。实验室过于分散,管理工作繁琐,实验设备和物品的储存。维护。安全得不到保障。各实验室之间缺少资源共享。信息互通,既不利于学生进行综合设计型实验,也不利于科研协作和学科渗透,阻碍了学生创新能力的培养。为此,本文设计了一种物联网的高校智能化实验室管理系统。

2物联网技术概述

从智慧地球“理念到感知中国“概念的提出,随着全球一体化。工业自动化和信息化进程的不断深入,物联网时代悄然来临[1]。物联网(InternetofThings)是通过运用射频识别(RFID)。红外感应器。全球定位系统。激光扫描器等信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别。定位。跟踪。监控和管理的一种网络[2]。通俗地说,物联网就是物物相连的互联网。

目前,物联网的关键技术主要有射频识别技术。传感器技术。ZigBee技术等。

RFID(RadioFrequencyIdentifaction)即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术,可识别高速运动物体并可同时识别多个标签。RFID系统由读写器。电子标签和天线组成。读写器包括固定式读写器与手持式阅读器。

ZigBee技术是一种新兴的低功耗。低成本。高容错性的短距离通信技术。

3物联网的智能化实验室管理系统的设计

3。1系统整体设计方案

该系统是一个无线传感网络。硬件方面,预先在每间实验室安装门禁控制器。ZigBee无线节点。温度传感器。湿度传感器和光照传感器。每件实验设备。物品,实物实验报告。作业贴有RFID标签。每个实验操作平台配备手持阅读器。软件方面,需要在物联网的终端安装管理系统的软件。

3。2系统各模块功能

该系统由七大功能模块组成。

3。2。1管理员登录

该系统软件只允许管理员登录后才能使用,如果不是管理员则需要先注册。

3。2。2网络管理

实现网络连接状态的查看和设置。

3。2。3使用人员管理

所有人员必须使用身份卡进出实验室,门禁控制器利用射频识别技术识别进出实验室的人员身份,数据库里能够检测到的人员能够直接进入实验,而临时人员需要进行系统登记后才能进入。

3。2。4实验室设置

远程控制ZigBee无线节点,对实验室的基本信息进行日常管理,显示实验室的动态使用状况。为了能给学生提供宽松的实验条件,通过开放实验室,学生能够预约课余时间来做实验。如图1所示,根据开放日期,查看学生提交的预约申请。

3。2。5实验教学管理

(1)教师和学生考勤管理。当教师。学生进入实验室,门禁控制器识别身份卡,将进入。离开的时间记录在软件上,实现教师。学生的自动考勤。

(2)实验项目管理。为了规范实验教学内容,需要教师预先录入每门实验课程的教学计划。实验大纲。多媒体教案。基础实验项目。综合实训项目。操作规程以及实验示例等教学资源。学生随时可以下载相关教学资源进行阅读和操作练习,有助于提高学生自主学习的能力。

(3)实验过程实时监控。对所有实验室设备。物品的状况进行监控,比如实验过程中,哪些设备能正常使用,哪些发生故障。同时还可监控学生的实验过程,及时发现学生学习中存在的问题,教师进行集中讲解,提高学习效率。

(4)实验作业和成绩管理。实验完成后学生可以通过该RFID技术将实物实验报告。作业或实验结果上传到系统进行储存,便于管理员。教师批改作业。统计分析学生实验成绩,当课程结束时学生能够查看自己每次的作业成绩,以及该门课程的总评成绩。

(5)交流讨论。实验前,教师可以通过该模块向学生发布实验管理规章制度,布置实验任务,与学生进行实验方法的讨论,增加学生与教师。学生之间的互动。

3。2。6实验设备和物品管理

每件实验设备。物品贴的标签上载有对应的编号。名称。状态。购置日期。维修记录等信息,实现了信息智能储存功能。使用人员通过手持阅读器识别领用的设备。物品上标签,将它们的基本信息反馈到如图3所示的界面上,有利于实验人员提前了解设备。物品的基本资料,还可以对它们进行定位。跟踪,显示使用人员身份,有效地监管了实验设备。物品的使用状态,防止有人将它们任意拿出实验室。另外RFID标签还能实现相同或不同实验室的设备。物品间进行通信,高效地利用了资源。

3。2。7环境监测

实验室的环境决定了实验物品的保存情况,比如有些实验物品必须存放在阴凉。防潮。避光的环境中。实验物品保存完好时,才能使实验正常进行,获得预期的实验结果。因此,利用已安装的各类传感器进行动态实时监测,将每间实验室的温度。湿度以及光照情况发送到如图3所示的系统软件。当发现环境异常时,对空调。吊灯以及多媒体进行远程控制。比如检测到某间实验室湿度不足,则自动控制空调进行湿度调整,使环境达到舒适状态。当某间实验室处于空闲状态,空调。吊灯。多媒体仍然运行时,能远程关闭,实现节能减耗。

4结语

将物联网技术应用于高校实验室管理系统中,在实现智能化管理的同时,也能实现物与物。人与物的相互通信,既有助于提高管理效率,又能保障实验室的安全。

物联网的高校智能化实验室管理系统研究