基于物联网的智慧实验管理平台设计及实现

彭忠全

摘   要：为解决高校实验室目前存在的管理效率低下和使用不方便的现状，提出并设计了基于物联网技术的智慧实验管理系统，采用物联网技术进行智能化的实验管理系统设计，提出了可行的详细的设计方案，最后采用采用Java语言实现该智慧实验管理平台，并对管理系统的功能进行测试和验证，通过实地测试，该智慧实验管理系统基本达到了预期的功能，符合高校智慧实验管理平台的需求。

关键词：物联网  智慧云实验室  管理系统

中图分类号：TP391.4                              文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0141-02

高校实验室则是培养学生实践能力、创新能力、科研能力等实践教学的关键环节和实施场所，高校的实验室规模逐步扩大，实验室仪器设备的数量和种类越来越多，实验室建设成本上升，实验室管理效率下降，管理难度加大，影响了学生实验的积极性，造成了实验室资源的严重浪费[1]。

而建设具有物联网技术的的智慧实验室也成为当前实验室建设的重要方向，在大数据和人工智能飞速发展的时代，如何充分利用物联网技术、云平台、大数据计算等资源建设新型智慧实验管理平台，对各实验室的教学和管理进行智能化管理，已经成为各高校智慧实验室的主要发展趋势。

1  系统的技术需求

结合了物联网技术、云平台计算的智慧云智能实验管理系统，不仅可以减轻实验室管理人员工作时间延长工作任务加大的负担，提高实验室的利用效率，也有助于优化实验教学与管理，完善实验体系，按需分配资源，提升高校实践教学综合管理水平，为师生提供多层次的服务体系，营造一个多元化、开放性的实验教学环境[2]。

2  系统总体设计

基于物联网技术的智慧智能实验管理平台，具有智慧感知、智能服务、智能管理的新一代教学和环境管理系统，系统功能如图1所示。

3  智慧实验管理系统实现

本系统采用B/S结构，并且可以与学校的门户网站和教务教学管理系统等进行无缝对接和数据集成。整个系统采用JAVA程序语言构建，并采用了数据库耳机缓存技术，支持大并发请求，支持大数量级用户访问[3]。具体设计如下。

3.1 系统主页

主页是能充分展示学院实验室特色的门户首页，实现新闻公告动态显示，实验中心介绍，规章制度，教学成果，动态信息管理，共享资源，师资队伍等信息展示。

3.2 智能感知实验室子系统

新一代智能感知实验室，利用ZigBee自组网的智能硬件设备，智能化控制基础设施系统，是整个系统的核心之一，实现了移动端对整间实验室的智能物联网设备进行远程管控[4]。

3.3 网络课堂教学子系统

网络课堂教学子系统能进行专业的教学管理，提供丰富的学员管理、教室管理、课件管理，方便分级分权管理用户。具体包括：（1）课程管理;（2）单元管理;（3）项目管理课程[5]。

3.4 实验教学子系统

实验教学子系统主要包括：（1）实验管理;（2）实验课程管理;（3）实验成绩管理。学生完成实验之后，会有实验结果反馈给教师，教师需要对学生的实验结果进行批阅，确保了实验教学的质量和秩序[6]。

3.5 开放实验在线管理子系统

开放实验在线管理子系统能为高校师生提供一个开放在线的实验环境，支持各门课程开放实验项目的日常管理，对学生实验行为和过程进行在线监控与指导，支持实验报告在线撰写、指导、提交、教师批阅、成绩评定等功能。

3.6 实验设备管理子系统

实验设备管理子系统主要管理维护设备，它主要包括（1）设备信息记录;（2）设备维护信息记录[7]。

4  总结及展望

基于智慧物联网技术的新一代智慧云智能实验管理系统在开放服务、资源共享、便捷管理和节省人力资源等诸多方面也具有重要意义，可以进一步扩展到更多的应用领域。

参考文献

[1] 袁广林，李富民，舒前进，等.综合实验室管理系统的构建与实践[J].实验技术与管理，2018，35（6）：235-237，270.

[2] 禹玺，董蕴华.基于RFID技术的开放型实验室管理系统的设计[J].甘肃科技，2009，25（12）：95-96，79.

[3] 杜朋. 基于“互联网+”的高校开放实验室管理系统研究[D].安徽理工大学，2018.

[4] 郭盛，黄刚，王峰.校园卡门禁系统在高校实验室中的应用研究[J].中国现代教育装备，2013（19）：8-10.

[5] 李志刚.ZigBee技术在智慧教室中的应用[J].无线互联科技，2018，15（18）：161-162.

[6] 吴旭，陈仁安，魏德志.基于云计算的实验室综合管理系统的设计和应用[J].实验室研究与探索，2015，34（10）：226-229.

[7] 周春月，闫子淇.基于物联网技术的智慧实验室架构研究[J].实验室研究与探索，2014，33（5）：239-243.

[8] 王妍，孙德兵.高校智能实验室管理系统开发与实践[J].实验技术与管理，2010，27（6）：105-108.

[9] 沈璇，殷智浩，张浩.基于RFID的智能课堂考勤系统[J].电脑知识与技术，2014，10（16）：3888-3890.

[10]李偉，杨伟进，孙二杰，等.基于物联网技术的室内环境智能控制系统设计[J].信息技术与信息化，2015（2）：176-179.