试论物联网技术在高校实验室信息化管理中的研究与实现

刘京骅　孙崇鲁

【摘 要】随着科学技术的发展，物联网在人们日常生活中的应用越来越广泛，高校利用物联网技术实现教育的数字化与信息化发展，由此可见，物联网在现代教育中发挥的重要作用。本文将对物联网技术在高校实验室信息化管理中的研究与实现进行分析，以期促进我国高校教学工作的科学发展。

【关键词】物联网技术；高校实验室；信息化管理

中图分类号： G647；TP391.44；TN929.5 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）04-0179-002

Research and Realization of Internet of Things Technology in University Laboratory Information Management

LIU Jing-hua Sun Chong-lu

（Zhejiang Medical College，Ningbo 315100， China）

【Abstract】With the development of science and technology，the use of Internet of Things （IoT） in people's daily life is becoming more and more widespread.Colleges and universities use IoT technology to realize the digitalization and informatization development of education.Thus it can be seen that IoT plays an important role in modern education Important role. This article analyzes the research and realization of Internet of Things technology in university laboratory information management， with a view to promoting the scientific development of teaching in colleges and universities in our country.

【Key words】Internet of Things technology；College laboratory；Information management

0 前言

近年來，我国互联网的信息化规模不断扩大，多媒体、互联网等技术不断的应用于课堂教学活动中，作为素质教育的重要教学基地，实验室在高校信息化教育中的作用不言而喻，如何有效的利用物联网技术加强对高校实验室的信息化管理也成为了高校教学改革的重点工作之一。

1 物联网技术相关内容综述

1.1 概念

物联网是指在互联网的基础上，利用传感器、红外感应器、GPS等，将物品进行连接，并实现对物品的智能化识别的一种网络。日常生活中，物联网的应用十分广泛，例如将传感器、无线通信模块等嵌入到桥梁、公路等物体中，通过网络的连接构成物联网，进而实现对具体物体的跟踪、定位等。

1.2 基本原理

物联网的出现使人们从繁重的控制物体的工作中解脱出来，利用现代高新技术实现对物体的无人化操控，它是一项技术，更是一门综合性的学科。它结合数据库技术、互联网技术等，形成一个巨大的物体互联体系，再通过云计算实现对物体的控制。它的工作原理主要包含以下几个方面：

首先，物联网对需要被控制的物体进行标识，设置电子标签，并分析出物体的动态属性。其次，物联网中的传感设备读取物体属性，并将属性信息转换成为适合网络传输的网络语言，即数据格式。最后，物联网的处理中心对获取到的物品属性信息进行处理。

1.3 关键技术

1.3.1 射频识别技术

近年来，随着科技的发展，人们对于物联网的关注度越来越高，射频识别作为物联网的关键技术之一，更是受到专业人士的广泛关注，并投入了大量的人力、物力进行研究。它是一种非接触式的自动识别技术，利用射频信号识别目标，形成的电子标签具有防水、耐高温等特点，且数据储存量大，安全性能也高。射频识别无需人为操作，极大的减轻了人的压力，但由于生产费用较高，因此到目前为止仍在进行大量的研究[1]。

1.3.2 传感网技术

该技术的简称为WSN，它是利用传感器，通过互联网连接形成的一种技术，利用它能够实现对物体的感知与信息的获取等。传感器的种类丰富，包括温度传感器、湿度传感器、力学传感器等等。

1.3.3 无线通信网络技术

它是物联网信息传输的主要渠道，包括远、近距离两种通信技术，其中近距离通信技术有无线宽带接入、无限传感网络等，利用近距离通信技术时，信息与接受器间的距离不能超出有效范围，且方向也不能偏，中间不可有墙壁等障碍物。而远距离通信技术的使用较为广泛，例如移动通信技术、卫星通信技术等，它涵盖的领域广，且可以实现智能化的操作，受到距离、位置等因素的影响较小。

2 物联网在实验室信息化管理中的运用

2.1 实验资源共享

近年来，虽然高校的信息管理技术有了显著的提高，但高校间的信息流通量并不多。利用互联网建立起新的校园管理网络，可以极大的丰富校园的共享资源，促进高校间的信息交流与学习。基于物联网的实验室信息化管理，首先要利用传感器对资源进行远程控制，并对实验数据进行分析，形成在线数据分析系统，如此一来，既可以节省实验成本，又能够促进学生间的经验分享；其次，校园管理网络需要载入大量的学生信息，因此常会造成设备卡顿，教职工需要花费大量的资金购买杀毒软件，但结果并没有想象中的好。物联网具有超大的储存功能，为校园网提供安全可靠的存储中心，使信息档案免受病毒干扰。

2.2 优化信息管理

物联网技术能够在现有的校园网基础上增设更多的服务模块，实现设备信息的查询、预约，学生考勤查询与管理等一系列功能，满足管理人员的管理需要。再加入云计算的海量数据运算功能，可以实现更加安全的实验室信息管理，构建超大规模的资源存储中心，其快速分析的能力也极大的节约了实验室管理的开支，为学生提供更快捷的服务。此外，该系统还能够实现现实实验平台与虚拟平台的有效结合，促进实验室资源的一体化管理，使学生在异地也可实时获取信息资源，促进校园管理的智能化发展[2]。

2.3 稳固实验室安防系统

高校实验室是学生科研的重要场所，其研发出的新科技成果备受其他院校的瞩目，一些不法分子因为种种原因投机取巧，盗取学校的科研成果，严重的影响到高校的發展。因此加强对实验室安全的把控是十分重要的，此外，高校的设备都较为昂贵，因此不能够只采取常规的安防措施。虽然目前大部分高校都在实验室的周围安装了监控设备，但仍然无法避免存在死角，且监控器需要全天候不间断的连接电源，还要人工进行判断，受到像素的影响，遇到突发情况也只能够记载一些片段，信息不连贯，镜头模糊，影响到人们的判断。给予物联网的安防系统能够有效的解决传统监控的弊端，它利用传感器网络覆盖实验室整个区域，而处理方式的多样化也能够加快信息传递与分析的效率，避免了人为判断的失误，更加促进了对实验室的安全管理。

3 基于物联网的实验室信息化管理系统的设计

3.1 数据库设计

数据库对于系统的运作起着举足轻重的作用，它的设计是否成功直接影响到整个系统的效率。高校实验室对于数据库的要求为结构简单、操作简便。因此笔者将My SQL数据库作为设计的基础，保证大型系统对数据库的大容量要求。My SQL能够提供更加全面的保护，它可以有效的控制系统的后台运作，防止因问题堆积而造成的系统被崩溃等。

3.2 用户管理设计

用户管理应建立在安全的基础上，用户在进行系统操作前，首先要进行登录，系统完成身份识别后才能够确保信息的安全。系统可设置学生、教师、管理员三个身份，针对不同主体，制定不同级别信息加密，并赋予用户一定的权限等。此外，还需要添加注册、密码修改等服务，为用户提供更加便利的服务，实现对系统的分层化管理。

3.3 实验室仪器设备管理设计

仪器、设备是学生与教师进行试验的主要设施，与传统的管理方法不同，物联网可以建立起设备仪器管理模块，在仪器设备上贴上电子标签，利用传感器激发电子标签的能量，使其能够将数据发送至系统中，并通过无线网络对系统数据进行分类、储存等。除了电子标签外，二维码也是信息识别的重要工具，它对于不同的信息具有自动识别的功能，常用的码制包括Date Matrix、QR Code等。此外，手持设备具有距离远、识别度高等特点，将手持设备与服务器相连接，就能够完成资源的共享[3]。

3.4 环境管理设计

通过物联网的传感器，实现对实验室湿度、温度等的检测与调解，帮助实验工作者全天候的了解实验室的环境变化情况，管理人员在计算机中输入温度的合理范围，一旦温度变化超出设定范围，将自动的发出警报，进而实现对实验室的无人化管理。该系统由微处理器模块、温度数据采集模块以及通信传输模块构成，自动化监控与感应实验室环境变化，实现对实验室管理的智能化发展。

结语：综上所述，实验室是高校重要的学习与研究场所，实验室内陈设大量的昂贵器材，单单依靠传统的管理与监控技术无法保证实验室的安全。因此高校需要利用物联网技术，建立起完善的实验室管理系统，设置学生信息管理、设备与仪器管理、信息数据管理与环境管理等多个模块，在此基础上重视安防系统的建设，达到节能降耗的效果，提高高校实验室智能化管理水平。

【参考文献】

[1]李春光，张晓飞.物联网在高校实验室设备管理的应用分析[J].中国管理信息化，2017，20（05）：151-153.

[2]钟建国.基于物联网技术实验室管理的探讨[J].中国现代教育装备，2016，（17）：36-38.

[3]王丽华，陶润喆，陈炜峰.物联网下的高校实验室信息化管理技术分析[J].数字技术与应用，2016，（01）：227-228.