基于IOT的开放实验室信息管理系统的研究与探索

胡钢

摘 要：随着“互联网+”时代的到来，传统的实验室管理模式已无法满足高等学院对实验室的管理。利用现代信息技术手段，结合IOT技术、PHP技术及SQL Server技术，设计一套科学化、网络化管理的开放式实验室信息管理系统。

关键词：IOT；实验室；开放；管理；系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）04-00-02

0 引 言

高校实验室是高等学校的重要组成部分，是开展实验教学和科研的主要场地。现有的实验室管理系统大部分只针对实验室、实验设备、人员等方面的信息管理，而对实验教学的管理很少涉及。随着IOT技术[1]的发展以及高校校园网建设的成熟，运用先进的信息化管理系统对高校实验室进行科学化、网络化管理，已成为高校实验室管理发展的必然趋势。

PHP是较为流行的B/S软件开发技术，是一种服务端脚本语言，具有良好的安全性、跨平台性，占用系统资源少，代码执行速度快等优势。因此基于B/S架构，运用PHP语言和SQL Server数据库设计实验室信息管理系统。

1 功能介绍

1.1 教学日志

管理人员可根据需求，添加、修改和删除实验（训）室教学日志，在教学日志列表窗口设定实验（训）室、班级、课程名称、任课老师等信息，查看相关教学日志。在教学日志列表中，可以查看相应课的应到人数、实到人数、出勤率等信息。

1.2 考勤管理

可以通过考勤管理模块查看考勤信息，包括学期、实验室、班级、课程名称、授课教师、教师考勤、上课日期、周次、节次、学时、总人数、请假人数、应到人数、上课签到、下课签到、学生照片和全勤率等信息。该模块设置了学期时间、上课周数、实验室房间号、班级、课程名称和授课教师等，可通过输入条件查看考勤信息，也可通过关键字搜索查看考勤信息，如搜索关键字课程名称、周次和学时等。

1.3 开放管理

实验室开放是新时期高校实验室教学改革的要求，教师或学生可通过平台申请使用实训室。相关负责人根据实验室的使用情况及时审核，也可查看实验室申请记录。实验室开放式管理可大大提高实验室的使用效率，对学校来说可充分利用教学资源，避免资源浪费。

实验室申请人根据部门、实验室、使用日期、时间段和学时等条件选择实验室，充分利用实验室资源。

1.4 门禁管理

门禁系统[2]是整个开放实验室管理的关键。传统实验室由实验室管理员通过钥匙开门，如果管理员不在学校或者管理员忘记带钥匙了，那就无法开门，而且这样的管理模式对学生十分不利。实验室是学生锻炼动手能力和创新能力的重要场所，在传统模式下，学生只能利用实验课时间去实验室进行实际操作，休息时间或周末因没有钥匙开门，无法利用课余时间动手练习。

开放式实验室信息管理系统采用刷卡或指纹控制方式开门，并通过视频监控实时记錄实验室的使用情况，以方便对实验室的管理。学生只要在系统里提出进入实验室的申请，等待管理员审核之后，系统就会自动授权给申请人，让他进入实验室进行实验。通过监控视频，老师、管理员可随时查看学生的实验情况。此举可最大限度利用实验室，解决了实验室空闲不能充分利用的问题。

安装门禁设备后，实验室管理无需人工手动开门并登记实验室人员进出信息。门禁管理包括门禁授权、指纹管理、历史记录查询、远程开门、电磁锁状态等几大模块。

2 系统设计

系统采用三层架构技术，从上到下分别是表示层、业务逻辑层和数据访问层，这种模型使系统结构更清楚，分工更明确，有利于后期维护和升级。表示层（USL）为客户端提供对应用程序的访问，主要负责与用户直接交流。业务逻辑层实现应用程序的业务功能，主要负责业务规则的验证和业务逻辑的处理。数据访问层为业务逻辑层或表示层提供数据服务，负责数据库的存取。开放式实验室信息管理系统组成如图1所示，开放式实验室信息管理系统的平面图如2所示。

3 系统优势

系统基于“互联网+”设计理念，将移动互联网、物联网、云计算、大数据等先进技术完美融合。以云计算[3]为依托，实现数据的智能分析，做出决策。本系统采用B/S架构，通过简单操作界面，用户可通过终端（PC、智能手机等）随时随地访问存储在云端[4]的数据信息。

此系统以面向数据为核心，实现从实时数据到实时应用；

人性化交互设计[5]。通过IC卡或指纹开门，方便简单，通过指纹进行考勤，避免考勤代考；

可靠的数据解决方案。通过对平时数据的收集处理，最后可以生成不同用户需求的不同数据统计报表。

高效的管理手段，通过刷卡或者指纹开门，考勤。提高了学生和老师的出勤率，提升了学校的学风建设。

较低的运行环境。只需简单的几台硬件设备和一个功能强大的管理系统，用户就可以在任何能够连接网络的浏览器上进行管理操作。

先进的技术手段。本系统结合先进的物联网技术，运用服务器云端存储处理数据。支持智能手机，iPad，电脑终端访问管理；支持手机短信，电子邮件提醒，开放接口，可以提供二次开发，可扩展性强，支持跨平台运行。

4 结 语

实践证明，该系统解决了实验室传统管理方式存在的问题，资源可最大化利用，节约管理成本，且具有很强的实用价值。

参考文献

[1] W Stallings.Foundations of Modern Networking： SDN， NFV， QoE， IoT， and Cloud[M].2015.

[2]孙萍，孙伟，张亮.基于指纹识别技术的智能小区门禁系统的设计[J].2010（1）：24-26.

[3]（美国）埃尔（Thomas Erl），（英国）Zaigham Mahmood，（巴西）Ricardo Puttini.云计算：概念、技术与架构[M].北京：机械工业出版社，2014.

[4] [美]乔·韦曼（Joe Weinman）.Cloudonomics：the Business Value of Cloud Computing[M].北京：人民邮电出版社，2014.

[5]董建明，傅利民，饶培伦.人机交互：以用户为中心的设计和评估（第4版）[M].北京： 清华大学出版社，2013.

[6]周开利，黎娟，刘江豪.基于物联网的开放实验室信息管理系统[J].物联网技术，2014，4（7）：85-87.

[7]周开利，刘江豪，黎娟.开放实验室门禁系统与智能电源插座设计[J].物联网技术，2014，4（6）：34-37.

[8]陈红叶.开放实验室信息管理系统的设计与实现[J].实验室研究与探索，2011，30（60）：185-187.