基于物联网的智慧化实训室管理平台设计

王雪峰 鲁磊 刘成 杨磊 周宁

摘  要：实训室是高职院校重要的实践教学场所，作为承担实训项目教学的重要载体，实训室在实现高职教育人才培养目标的过程中占有极其重要的地位。结合当前热门的物联网技术，基于安徽职业技术学院实训室管理特点设计并开发一套结合采用B/S结构和C/S结构的智慧化实训室管理平台。该平台可实现对实训的基础数据、开放预约、智能门禁考勤、实训信息大数据挖掘与统计分析等全方位的信息化管理。提供更为便捷的智慧化管理，为教师及在校学生提供更好的教育教学和智能可控的学习环境。

关键词：实训室;智慧化管理;物联网

中文分类号：TP277        文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）05-0175-05

Design of Management Platform for Intelligent Training Room Based on the Internet of Things

WANG Xuefeng， LU Lei， LIU Cheng， YANG Lei， ZHOU Ning

（Anhui Vocational and Technical College， Hefei  230011， China）

Abstract： Training room is an important practical teaching place in higher vocational colleges. As an important carrier of practical training project teaching， training room plays an extremely important role in the process of realizing the talent training goal of higher vocational education. Combined with the current popular Internet of things technology and based on the management characteristics of the training room of Anhui Vocational and Technical College， a set of intelligent training room management platform combining B/S structure and C/S structure is designed and developed. The platform can realize all-round informatization management of training basic data， open reservation， intelligent access control and attendance， training information big data mining and statistical analysis. Provide more convenient intelligent management， and provide better education and teaching and intelligent and controllable learning environment for teachers and students.

Keywords： training room; intelligent management; Internet of things

0  引  言

實训室作为实践教学中的重要场地，在实践教学中扮演着重要的角色。随着高校实训室规模的不断扩大，实训室管理工作也变得越来越繁重和复杂。

为提高实训室信息化管理水平，拟建设基于物联网的智慧化实训室管理平台。物联网通过各种信息传感设备，实时采集需要监控、连接、互动的物体或过程等各种所需的信息，与互联网结合形成一个巨大网络[1]。其目的是实现物与物、物与人，所有物品与网络的连接，方便识别、管理和控制[2]。整个建设将依照“统一规划、分步实施、突出重点、资源共享”的原则[3]，紧密结合学院实际情况及发展规划，提高业务管理监控效率，以实训教学统一管理与互动为宗旨，提高实训室资源利用效率，加强实训开放等信息化建设，服务于师生，进一步满足实训室使用者和管理者的需求。

1  当前实训室管理存在的问题

实训室是高职院校重要的教学和实训场地。目前我院的实训室共有20余间，现有的实训室尚未完全采用信息化管理，在管理上缺乏科学合理的方案和举措，实训室的利用率和维护管理均存在较大的提升空间。新的高校实训室管理内容应该更全面，如对实训室建设规划的管理、对实训室教学资源配置的管理、对项目开放政策的应用、对实训规格定位的研究、对实训教学改革的探讨等多方面的内容，这些内容也会影响实训教学的质量[4]。以下是我院实训室管理现状的问题汇总：实训教学排课工作量大、烦琐无序、灵活性差，开放实训难以管理，缺乏有效监督，管理模式落后，管理效率低下，仪器设备和耗材统计困难，数据上报流程复杂，档案资料管理落后，实训室信息相互独立，数据共享交换困难，实训室缺乏规范化、流程化、系统化的管理。

2  具体技术目标

2.1  实训室管理

实现院系专业、多个实训教学中心以及多个实训室的一体化管理，主要包括教学实训、开放实训、创新实训、实训室开放和实训成绩统计。

2.2  实训室预约

通过电脑、手机、平板电脑等途径进行开放实训预约。具体包含开放实训预约、创新实训预约、实训室开放预约、仪器预约、创新基地预约等。

2.3  实训课表显示

实现在大厅LED大屏、触摸查询一体机、门户网站、手机终端等多个信息发布媒体上输出查询课表安排。包含实训课表、教师课表、用房课表、开放课表、机房课表等。

2.4  门禁管理系统

实现实训室刷卡、指纹、人脸识别等多种方式的实时动态认证、身份识别、学生签到、考勤。具体包括智能门禁、实训开门、身份识别、上课签到、进出考勤等。

2.5  視频监控管理

实现实训室门禁、视频监控、物联网电控一体化联动，实现对实训过程监控、对实训仪器使用安全监控。具体包含楼道监控、实训室监控、实训仪器监控、实训过程监控、实训行为监控。

2.6  物联网电控

实现实训室整体电源控制和分路电源控制、仪器预约、刷卡开启实训仪器电源、与门禁联动。具体包含仪器预约、刷卡电控、远程通电、远程断电等。

2.7  设备耗材管理

实现实训室资产、设备、低值耗材一体化管理。具体包括大型仪器共享管理、资产设备管理、低值易耗品管理等。

2.8  数据报表管理

实现实训室一体化数据查询、汇总、上报。具体包括资产报表、耗材报表、实训室使用报表、数据上报等。

2.9  计算机机房管理

实现计算机机房的上机一体化管理、监控。具体包括上机课表、上机预约、设备管理、网络监控、行为监控等。

2.10  信息发布管理

实现实训室信息发布、信息交流和查询。具体包括管理门户网站、多媒体触摸查询、LED大屏输出、可视化电子地图等。

2.11  资源管理

实现实训室资源的发布、共享、交流。具体包括新闻发布、邮件管理、教学资源管理、论坛管理、互动交流等。

2.12  辅助教学管理

利用新兴的辅助教学手段辅助教学工作开展。具体包括建设录播实训室和微格实训室等新兴辅助教学设施，对于实训教学、课程记录、资源保存及再学习均有很大的帮助。

2.13  智慧化实训室建设方案

智慧化实训室建设方案应遵循以下原则：先进性和适用性、开放性和拓展性、兼容性、智能性、交互性。

3  总体的建设要求

实现进入实训室的身份识别、实训室门禁考勤、实训教学、开放预约管理、实训室管理、耗材管理、实训信息大数据挖掘以及统计分析等，从而推进实训室信息化等全方位立体管理和监控，让实训室的管理更加规范化、流程化、信息化、科学性[5]，实现以下目标。

3.1  总体建设框架

3.1.1  架构规划设计图

根据总体建设要求实现相关功能，设计如图1所示的架构规划图。

图1  架构规划设计图

3.1.2  基础数据架构拓扑图

根据前期建设要求，各子模块数据汇总，实现如图2所示的基础数据架构拓扑图。

图2  基础数据架构拓扑图

3.2  具体实施方案

实训室智慧化综合管理系统平台采用.net技术和SQL Server数据库技术，B/S结构和C/S结构相结合，实现对实训中心的基础数据、实训教学、开放预约、资产设备、耗材、智能门禁考勤、视频监控管理、信息互动展示以及实训信息大数据挖掘与统计分析等全方位信息化管理，如图3所示。

图3  实训室智慧化管理系统平台视图模式

3.2.1  系统数据基础管理

做好系统运行所需基本数据的设置，包含基本设置：院系设置、课程设置、班级设置、教师设置、学生设置、数据导入等;系统参数：学年学期、参数设置、门禁权限设置、视频监控、公共查询设置、快捷通道等;用户管理：用户管理、学生/教师注册审核;实训设置：实训报告、实训日志、实训指导书。基本用户数据可以直接导入系统或直接从一卡通系统获取，如图4所示。

3.2.2  实训室信息管理

管理实训室、实训人员、安全和评估、实训耗材、实训室建设等基本实训室事务。主要包括：实训室管理、实训人员管理、实训耗材管理、实训室建设。

3.2.3  实训教学管理

对实训教学进行统一管理，根据教学大纲统一安排实训教学进度。包括实训教学设置、实训教学管理、实训教学统计、考勤管理等。实训教学计划管理模式可实现灵活分批分组排课和考勤管理，多实训室统一安排调度。

3.2.4  开放预约管理

实训室开放安排以及实训室的开放预约管理，由实训室管理人员制定，也可以由任课老师申请，管理员审核。实现学生使用校园一卡通在预约允许时间段刷卡进入实训室。充分利用房间与仪器设备，在实践教学课程安排之余的空闲时段对学生全面开放，从而使学生获得更多的实训时间，更好地提高实训教学的质量，培养学生的实训实践能力。充分利用实训室资源，有效提高设备使用率。开放预约管理界面如图5所示。

图4  门禁系统流程图

图5  开放预约管理界面

3.2.5  耗材管理

主要管理资产设备、耗材的日常业务流程（包括设备的变更、维修、入库、出库等）数据。各项申请审批在整个平台的网络互动管理中就可以完成，提高了实训室耗材管理、设备维护水平。耗材管理拓扑图如图6所示。

图6  耗材管理拓扑图

3.2.6  资源管理

管理员、教师上传实训教学资源，包括课件资源、讲义资源、报告资源、视频资源、管理表格、文件管理等，支持视频及常用格式文件。

3.2.7  数据显示监测系统

實训室运行数据监控分析实现对实训室运行情况、运行数据的有效分析与监控，通过系统实时查看了解当前各个院系实训室在用情况、实训教学情况、实训开放情况等，系统应具备实时状态数据采集及查看、实时状态数据存储以及数据统计分析、远程状态监测等功能。同时可通过LED大屏实施输出显示当天实训教学、实训开放情况。该平台主要检测实训室的运行和使用效率情况，更好地提高校实训室的资源利用效率。智慧校园管理平台如图7所示。

图7  智慧校园管理平台

4  结  论

根据我院实训室的管理现状，从系统功能实现的角度出发对本系统进行需求分析，根据实训室日常管理需求对系统进行总体设计。对日常实训耗材、国有资产的科学化管理可减轻实训管理人员的工作量，使管理人员可以把更多的时间和精力投放到实训资源的开发和实训室管理水平的提升上。创新实训室管理模式，健全完善大型设备物联网安全管理体系，提升学院安全管理水平。优化实训教学资源配置与科学分配机制，为每位学生提供充足的实训室设备使用时间。实训室智慧化管理系统可以借助大数据平台实现数据资源的收集整理与深度分析，完善实训教学数据资源库，为智慧化实训室建设带来新的生机与活力，实现所有实训资源共享，提供舒适、健康、安全的实训教学和管理工作环境。

参考文献：

[1] 李光雷，潘庆阳，徐坚，等.基于物联网技术的高职院校实训室智能管理平台设计[J].实训室研究与探索，2016，35（5）：249-252+260.

[2] 张楠.基于物联网技术的智能实训室的设计与实现 [D].秦皇岛：燕山大学，2017.

[3] 樊超.基于物联网的高职物流实训系统的设计 [J].现代信息科技，2020，4（12）：163-165.

[4] 唐臣，陈雄善.基于智慧物流发展的现代物流实训室建设应用研究 [J].物流商论，2021（2）：20-21+25.

[5] 刘建明，徐莉莉，梁淑娟，等.医学智慧信息化实验实训教学平台构建与实践 [J].实训技术与管理，2020，37（2）：245-248.

作者简介：王雪峰（1988—）男，汉族，安徽合肥人，助教，硕士研究生，研究方向：实训室管理、汽车检测与维修的教学与研究。