高校实验室智慧管理系统开发探讨

【摘 要】本文认为高校实验室信息化建设面临着实验室信息化管理平台建设有待加强、实验室现有的软硬件无法满足信息化建设要求、实验室管理人员对信息化管理的认识有待提升等问题，有必要开发和应用实验室智慧管理系统，并从管理系统开发设计框架及具体管理模块功能开发两方面论述实验室智慧管理系统的开发路径。

【关键词】高校 实验室 智慧管理系统 信息化管理

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2021）47-0115-03

在高校办学规模快速扩大的今天，高校实验室、实训基地及仪器设备等实践教学资源出现倍增式的增长，由此带来管理和使用上的问题，迫切需要改革相应的管理方式以适应高校实验室的管理与发展。如何高效利用信息化、智能化等现代化手段对实验室进行有效管理，提高资源利用率，是各高校亟待解决的问题。以信息化、互联网技术为基础，以智慧化管理为主，辅以相应的管理模块以兼容或替换现有的实验室信息化管理系统，是实验室管理方式的创新，是实现实验室规范化、科学化、智能化管理的必由之路。

一、目前高校实验室信息化建设面临的问题

（一）实验室信息化管理平台建设有待加强

近年来，随着5G技术、大数据、人工智能等信息化技术的发展与应用，高等学校的部分实验室建成了信息化管理平台，这对实现实训室的信息化建设与管理至关重要。但由于受到网络技术、管理模式等多方面因素的影响，建成的各信息化管理平台仍处于相互独立状态，尚未实现资源共享，因而各实验室变成了“信息孤岛”，导致管理混乱等现象层出不穷。在实验室日常管理中，多数学校还是采用传统的人工管理模式对实验室的使用、设备登记、耗材进行管理，这已不适应信息化建设的要求。

（二）实验室现有的软硬件无法满足信息化建设要求

目前，大部分高校对实验室的硬件进行了信息化改造与建设，但忽视了软件的应用，导致信息数据的共享出现问题。实验室的硬件往往只采购一些基础的设备，如电脑、实验设备、网络服务器等;软件也往往只采購一些管理网络系统、数据库、实验课程等，软硬件的管理处于分散状态，未能统一，从而导致在实验教学中产生的信息数据不能形成系统化资源。要满足实验室的信息化建设，实现信息化管理，应加大软硬件的采购力度，注重软硬件的配套与兼容性。

（三）实验室管理人员对信息化管理的认识有待提升

当前，实验室信息化管理制度尚未健全，管理人员对信息化管理的认识还处于浅层次，在工作中未能充分利用现有的信息化管理平台进行数据采集、管理、登记，造成实验室信息化管理水平整体偏低。有的管理人员甚至对信息化管理存在抵触和排斥心理，在完成本职工作之外，也不主动学习信息化管理知识，处于被动工作状态。在信息化技术快速发展的今天，传统落后的管理模式已不能满足实验室的发展，也阻碍了教学和科研工作的顺利开展。

二、开发和应用实验室智慧管理系统的必要性

目前，大部分高校的实验室都进行了信息化建设、规划、改造，这对实验室实现信息化管理至关重要。但由于学校及教师应用已建成的信息化管理平台的水平不高，许多实验室尚未实现信息化资源的共享。要改变目前的管理状况，做到少投入、高效率，必须依托现有的信息化平台、实训设备、校园网和5G技术开发一套集管理、应用、服务为一体的实验室智慧管理系统。这样一来，实验室的使用、管理、设备报修、清查、开课情况、耗材等方面都可以通过智慧管理系统进行管理、调配、分析。因此，实验室智慧管理系统的开发和应用是实现实验室信息化、智能化管理的有效手段，是管理规范化、系统化的重要保证。总之，要使实验室更好地为理论、科研、实践教学服务，实现学校智慧校园的建设目标，从而使高校在教育教学改革、科研竞争中处于有利地位，实验室的管理向信息化、智能化管理的方向发展是大势所趋。

三、实验室智慧管理系统的开发路径

随着云计算、互联网技术、5G技术的发展，现代信息技术在高校管理中的应用越来越广泛，实验室智慧管理系统是利用现代信息化技术，设计相应的模块管理功能，结合自身需求开发的信息化管理系统。实验室智慧管理系统功能开发即以信息化手段为主，进行模块化设计，对实验室的教学实验、设备管理、耗材管理、智能控制等方面实行信息化管理、操作。

（一）智慧管理系统开发设计框架

智慧管理系统以5G技术、物联网、人工智能技术为基础，并结合数字校园建设平台进行开发设计。从开发设计框架来看，智慧管理系统在功能应用上分为四层，如图1所示。其中，感知层是物联网的基础，由智能控制器、智能传感器、HFID等电子元件构成，根据功能辅以相应的网关，接入互联网。对实验室的环境、设备和耗材使用等方面的管理通过感知层的设备功能来实现。网络层的功能是通过有线和无线网络传输，在服务器、网络结构之间开设一条信息传送通道，经过数据信息的传输转换，将实验室计算机设备所产生的数据信息映射到网络中，以实现智慧管理系统用户、管理、安全等信息数据的交换与传送。数据层的作用是实现对智慧管理系统信息数据的存储、交换、采集和修改。应用层则是信息化管理平台的重要载体，由管理系统的各个功能模块构成，通过路径将传感器、控制器、存储器等链接起来，利用数据库语言，通过文本传输等方式传输数据，其作用是实现智慧管理系统的接入端口与互联网入口的对接，实现管理系统的网络化管理。

（二）智慧管理系统平台架构

管理系统平台的运行是实现实验室信息化管理的重要手段。在互联网技术、信息技术、5G技术的共同应用下搭建的管理系统平台，可有效提高实验室信息化系统的建设水平，最大限度地降低管理成本、简化管理流程、提高管理效率，实现实验室资源的共享。系统平台的建设可以实现三个目标：一是服务实践教学管理工作，帮助教师完成实践教学任务;二是实现独立式链接结构，为数据接入制订统一标准;三是对数据库中的信息进行分类标记、分析、描述。

实验室的管理主要包括日常的开关门、通断电、安全检查与保障、设备维修维护、耗材监管等。管理系统的设计开发要遵循研究、分析、调查、规划的理念，以信息化管理为设计核心，按照实验室的功能、特点，设计、开发信息化、智慧化管理平台。然后，将实验室的日常使用、管理、用户信息等数据接入管理系统，实现管理工作的科学化、规范化、信息化。根据日常的管理和使用需要，智慧管理系统平台分为用户层、应用层。其中用户层包括系统管理员、教师、学生等用户信息模块;应用层包括使用管理、资产管理、安全管理、耗材管理等模块，如图 2所示。根据学生、教师、院系管理员、学校管理员等不同的用户身份设置不同的登录方式，根据不同的用户群体设置不同的访问权限，用户可根据自己的权限访问、设置不同的信息资源。院系管理人员、学校管理员通过远程网络对实验室实行常规管理，包括门禁系统、开放申请、使用预约、资产管理、设备报修等。管理系统的投入使用不仅可以降低实验室管理人员的工作强度，还可以促进实验室教学资源的共享，有利于实现实验室管理的科学化、规范化、信息化。

1.用户管理

用户管理模块主要包含用户角色定义、角色权限的功能，分为学生、教师、管理员的身份。其作用是按权限划分使用管理系统的用户身份，根据不同的用户身份分配不同的管理权限。管理员不仅能管理用户信息，如用户信息的添加、修改、删除，密码的初始化、修改加密等，还可以查看用户信息列表，了解用户的操作过程信息。学生、教师这类用户在权限范围内进行相关操作，仅有修改本人密码、信息的权限。

2.使用管理

使用管理模块的主要作用是查询定位、统计分析、数据库管理、数据的导入导出。包括实验室的门禁系统、开放申请、使用预约、资产管理、设备报修等。在各实验室入口处安装人面识别器，根据刷脸读入的信息自动校对数据库信息从而作出判断，确定是否开放实训室、开放时间以及时间的长短、使用设备的种类等。该模块的开发应用是改变实验室传统管理模式的重要途徑，是实现实验室开放共享、合作共赢，推动高校实践教学改革，促进教学研究成果诞生的重要保障。

3.资产管理

资产管理模块主要是对硬件设备进行管理，通过对资产从采购、安装、运用、调配、维修、报废全生命周期过程的监管，对资产实行动态管理。即通过感知层的传感器、控制器、HFID记录条码（资产类型、名称、时间、价格、使用部门等）的识别进行设备资产的清查、调配、登记等管理，快速检索出资产的当前状态，实现资产的全过程管理。在资产数据库可以查询到设备的资产标签，资产标签的信息来自学校设备管理处资产管理系统。依托资产管理模块，还可以随时更新报表，实现账物匹配;根据设备的使用年限、报废年限的实际情况和惯例，采用平均年限法对固定资产计提折旧。该模块的开发应用是对实验室设备进行维护、管理的有效手段。

4.安全管理

安全监控体系是实验室信息化建设的重要组成部分，而开发应用安全管理模块是实现实验室安全监控的重点，也是实现实验室可视化管理的关键，其功能包括授权、鉴权、数据管理和网络传输安全监控等。借助安全管理模块，可随时监控、查看安装有摄像头布点的实验室，授权用户也可以通过移动终端远程登录管理系统，连接到安全管理模块。监控画面可以单列显示，也可以组合显示，以便全方位掌握实验室实时状况。安全管理模块的开发应用实现了对实验室的远程监控，在管理上突破了时间、地点的限制，真正实现了对实验室安全的信息化管理。

5.耗材管理

耗材管理包括易耗品出入库、实验材料统计等管理。实训耗材的管理与使用，一直以来是实验室管理员面临的难点问题。在旧的管理机制下，实训耗材进来多少、使用多少、剩余多少都很难确定，而在智慧管理系统下，可以对耗材遴选、采购、验收、入库、储存、盘点、申领、出库等工作进行全流程管理，可查询每次实践教学课程中耗材的用量、时间、班级的使用情况，做到实时更新耗材的总量、剩余量，并能做到进出有账，从而提高实训耗材的使用率。耗材管理模块可以有效地对实训耗材进行分类管理，如分为常规耗材、普通化学药品、有毒有害耗材等，对耗材的领用、使用、回收进行详细的跟踪记录，确保账目清晰、安全可靠。

在信息化时代背景下，传统人工管理模式已不能适应现代高校实验室管理需要，推动实验室的信息化、智能化建设是实现实验室信息化建设的重要组成部分。打破技术堡垒，突破管理局限，创新管理模式，把实验室管理系统、教务系统、智慧校园平台等信息化系统整合到统一平台，充分挖掘管理潜力，实现管理系统的互联互通、数据共享，是实现实验室科学化、规范化、信息化管理的有力保障。

【参考文献】

[1]崔德山.高职院校实验室信息化建设[J].经济技术协作信息，2017（36）.

[2]王立辉，陈雷.基于移动互联网的高校实验室信息管理系统的设计[J].宁波教育学院学报，2016（6）.

[3]翟永军.高职院校实训室信息化管理问题及对策研究[J].教育现代化，2018（9）.

[4]李赫贺.高校实训室建设与管理的问题分析及对策研究[J].科教文汇，2019（26）.

[5]志坤.高职院校实训室建设改造研究[J].广东农工商职业 技术学院学报，2004（4）.

注：2021年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“实训室智能化管理平台的研究与实践”（2021KY1166）

【作者简介】李波林（1980—），男，广西玉林人，广西建设职业技术学院副教授、工程师，研究方向为高等职业教育。

（责编 苏 洋）