基于IOT的開放實驗室信息管理系統的研究與探索

胡鋼

摘 要：隨著“互聯網+”時代的到來，傳統的實驗室管理模式已無法滿足高等學院對實驗室的管理。利用現代信息技術手段，結合IOT技術、PHP技術及SQL Server技術，設計一套科學化、網絡化管理的開放式實驗室信息管理系統。

關鍵詞：IOT；實驗室；開放；管理；系統

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）04-00-02

0 引 言

高校實驗室是高等學校的重要組成部分，是開展實驗教學和科研的主要場地?，F有的實驗室管理系統大部分只針對實驗室、實驗設備、人員等方面的信息管理，而對實驗教學的管理很少涉及。隨著IOT技術[1]的發展以及高校校園網建設的成熟，運用先進的信息化管理系統對高校實驗室進行科學化、網絡化管理，已成為高校實驗室管理發展的必然趨勢。

PHP是較為流行的B/S軟件開發技術，是一種服務端腳本語言，具有良好的安全性、跨平臺性，占用系統資源少，代碼執行速度快等優勢。因此基于B/S架構，運用PHP語言和SQL Server數據庫設計實驗室信息管理系統。

1 功能介紹

1.1 教學日志

管理人員可根據需求，添加、修改和刪除實驗（訓）室教學日志，在教學日志列表窗口設定實驗（訓）室、班級、課程名稱、任課老師等信息，查看相關教學日志。在教學日志列表中，可以查看相應課的應到人數、實到人數、出勤率等信息。

1.2 考勤管理

可以通過考勤管理模塊查看考勤信息，包括學期、實驗室、班級、課程名稱、授課教師、教師考勤、上課日期、周次、節次、學時、總人數、請假人數、應到人數、上課簽到、下課簽到、學生照片和全勤率等信息。該模塊設置了學期時間、上課周數、實驗室房間號、班級、課程名稱和授課教師等，可通過輸入條件查看考勤信息，也可通過關鍵字搜索查看考勤信息，如搜索關鍵字課程名稱、周次和學時等。

1.3 開放管理

實驗室開放是新時期高校實驗室教學改革的要求，教師或學生可通過平臺申請使用實訓室。相關負責人根據實驗室的使用情況及時審核，也可查看實驗室申請記錄。實驗室開放式管理可大大提高實驗室的使用效率，對學校來說可充分利用教學資源，避免資源浪費。

實驗室申請人根據部門、實驗室、使用日期、時間段和學時等條件選擇實驗室，充分利用實驗室資源。

1.4 門禁管理

門禁系統[2]是整個開放實驗室管理的關鍵。傳統實驗室由實驗室管理員通過鑰匙開門，如果管理員不在學?；蛘吖芾韱T忘記帶鑰匙了，那就無法開門，而且這樣的管理模式對學生十分不利。實驗室是學生鍛煉動手能力和創新能力的重要場所，在傳統模式下，學生只能利用實驗課時間去實驗室進行實際操作，休息時間或周末因沒有鑰匙開門，無法利用課余時間動手練習。

開放式實驗室信息管理系統采用刷卡或指紋控制方式開門，并通過視頻監控實時記錄實驗室的使用情況，以方便對實驗室的管理。學生只要在系統里提出進入實驗室的申請，等待管理員審核之后，系統就會自動授權給申請人，讓他進入實驗室進行實驗。通過監控視頻，老師、管理員可隨時查看學生的實驗情況。此舉可最大限度利用實驗室，解決了實驗室空閑不能充分利用的問題。

安裝門禁設備后，實驗室管理無需人工手動開門并登記實驗室人員進出信息。門禁管理包括門禁授權、指紋管理、歷史記錄查詢、遠程開門、電磁鎖狀態等幾大模塊。

2 系統設計

系統采用三層架構技術，從上到下分別是表示層、業務邏輯層和數據訪問層，這種模型使系統結構更清楚，分工更明確，有利于后期維護和升級。表示層（USL）為客戶端提供對應用程序的訪問，主要負責與用戶直接交流。業務邏輯層實現應用程序的業務功能，主要負責業務規則的驗證和業務邏輯的處理。數據訪問層為業務邏輯層或表示層提供數據服務，負責數據庫的存取。開放式實驗室信息管理系統組成如圖1所示，開放式實驗室信息管理系統的平面圖如2所示。

3 系統優勢

系統基于“互聯網+”設計理念，將移動互聯網、物聯網、云計算、大數據等先進技術完美融合。以云計算[3]為依托，實現數據的智能分析，做出決策。本系統采用B/S架構，通過簡單操作界面，用戶可通過終端（PC、智能手機等）隨時隨地訪問存儲在云端[4]的數據信息。

此系統以面向數據為核心，實現從實時數據到實時應用；

人性化交互設計[5]。通過IC卡或指紋開門，方便簡單，通過指紋進行考勤，避免考勤代考；

可靠的數據解決方案。通過對平時數據的收集處理，最后可以生成不同用戶需求的不同數據統計報表。

高效的管理手段，通過刷卡或者指紋開門，考勤。提高了學生和老師的出勤率，提升了學校的學風建設。

較低的運行環境。只需簡單的幾臺硬件設備和一個功能強大的管理系統，用戶就可以在任何能夠連接網絡的瀏覽器上進行管理操作。

先進的技術手段。本系統結合先進的物聯網技術，運用服務器云端存儲處理數據。支持智能手機，iPad，電腦終端訪問管理；支持手機短信，電子郵件提醒，開放接口，可以提供二次開發，可擴展性強，支持跨平臺運行。

4 結 語

實踐證明，該系統解決了實驗室傳統管理方式存在的問題，資源可最大化利用，節約管理成本，且具有很強的實用價值。

參考文獻

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

[2]孫萍，孫偉，張亮.基于指紋識別技術的智能小區門禁系統的設計[J].2010（1）：24-26.

[3]（美國）埃爾（Thomas Erl），（英國）Zaigham Mahmood，（巴西）Ricardo Puttini.云計算：概念、技術與架構[M].北京：機械工業出版社，2014.

[4] [美]喬·韋曼（Joe Weinman）.Cloudonomics：the Business Value of Cloud Computing[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[5]董建明，傅利民，饒培倫.人機交互：以用戶為中心的設計和評估（第4版）[M].北京： 清華大學出版社，2013.

[6]周開利，黎娟，劉江豪.基于物聯網的開放實驗室信息管理系統[J].物聯網技術，2014，4（7）：85-87.

[7]周開利，劉江豪，黎娟.開放實驗室門禁系統與智能電源插座設計[J].物聯網技術，2014，4（6）：34-37.

[8]陳紅葉.開放實驗室信息管理系統的設計與實現[J].實驗室研究與探索，2011，30（60）：185-187.