高等院校智慧实验室建设研究与应用

第１８卷第５期　辽宁省交　２　０　１　６年１　Ｏ月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＬＩＡＯＮＩＮＧ　通高等专科学校学报　

ＰＲＯＶＩＮＣＩＡＬ　ＣＯＬＬＥＧＥ　ＯＦ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＶＯ１．１８　ＮＯ．５　

０ｃｔ．　２　０　１　６　

文章编号：１００８—３８１２（２０１６）０５—０５８—０３　

高等院校智慧实验室建设研究与应用　毪　（辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳１１０１２２）　

摘要　随着我国社会经济的快速发展和人民群众教育需求的不断增长，我国高等职业教育迎　来了快速发展的机遇期，而实验室建设是职业教育的核心基础设施，也是培养学生动手能力硬件环　境的关键之所在，智慧实验室是根据实验室管理的实际需求．结合现代信息化技术和实验室信息化　建设的特点，构建平等高效的实验室信息化支持环境。以人为本的学校教育教学服务体系．不断提　高信息技术在学校教育各个领域有效、创新应用的水平，实现现代科技与现代教育的融合、人与技　术的和谐、实践教育与社会发展的同步，服务师生的发展　关键词智慧实验室；实验室管理：信息化技术；现代教育　中图分类号：Ｇ４８２　文献标识码：Ｂ　

１　引言　智慧实验室是融合了智能传感器、Ｚｉｇｂｅｅ技　术、ＲＦＩＤ技术、嵌入式技术、软件开发技术等　物联网相关技术，兼具实验室管理的实际应用和　物联网教学的双重价值，是学生学以致用的理想　平台。　智慧实验室涵盖了实验室预约、设备申请、　借阅、消耗品等管理，实现对教师、学生的考勤　管理及实验过程数据记录。实现对实验室远程视　频监控、智能感知和智能控制等．对实现实验室　的智能化管理，提高了实验室利用率、简化管理　流程等具有重要意义。　２建设意义　（１）实现实验室管理信息化，提升管理水　平。智慧实验室项目就是通过搭建多维一体的信　息化平台，做到以信息化手段促进实践教学的现　代化，实现实践教学管理的自动化、实践教学内　容的数字化以及实践教学软硬件资源的共享化，　最大限度地提升全校电基础课程相关专业的实　验、实践教学的质量。最终实现学校全面提高服　务社会经济能力的目标。　（２）提升实验室开放水平，提升实践教学质　量。采用成熟的物联互联的技术和设备，辅以定　制的专用管理系统。构建工程训练中心多维信息　化软硬件平台，在使用信息技术手段确保场地、　设备和人员安全的前提下，将实验室、仪器设　备、元器件、学生和老师以及工程训练项目等工　程素质培养的多个核心要素有机地衔接起来，实　现２４小时不间断运行，从而全方位提高实验室　开放水平、最大程度地挖掘实验室开放水准、最　大限度地提升我校工科专业的实验实践教学的质　量。　（３）创新创业，学以致用，开放的学习平　台。系统融合了智能传感器、Ｚｉｇｂｅｅ技术、ＲＦＩＤ　技术、嵌入式技术、软件开发技术等物联网相关　技术，涵盖了众多智能硬件和软件模块，兼具实　验室管理的实际应用和物联网教学的双重价值，　提供二次开发包及开发教程，是学生学以致用的　理想平台，为学生创新创业实践提供了设备和环　境。　３可行性分析　（１）顺应时代发展形势，理实结合，培养创　新人才　随着我国经济发展从“制造大围”向　“创造大国”的转型，同时随着国家经济对高新　技术产业的重视和扶持，企业对毕业生素质和技　能的要求也越来越高，特别是实践动手能力和创　新能力。实验和实践动手能力是学生必须具备的　

一项主要能力，从学校到院系都高度重视。与理　论知识的学习相比，工程实践能力的培养和提高　除了依托训练项目，还要有大量的场地、设备、　

收稿日期：２０１６—０９—０８　作者简介：崔升广（１９８０一），男，辽宁普兰　人，高级实验师、讲师。研究方向：计算机网络应用技术。　

・５８・　第５期　崔升广：高等院校智慧实验室建设研究与应用　耗材和精力的投入，实验室承担着学生工程实践　能力培养”主战场”的角色．　虽然近些年高等院　校在学生实践能力培养方面取得很多可喜的成　绩．但是和企、ｌ　对学生实践素质的要求相比、和　广大学生的实践需求相比、和实验室实验没备的　运转效率可提升的潜力相比，都还有很大的距离　卡¨可挖掘的空问。　（２）稳定的系统架构，可靠的技术支撑　．智　慧实验室系统采　接口标准化、管理分布化的耦　合方式　相天部门应川系统集成。通过制定统一　的应川系统平台、结构、数据以及接ｎ等规范，　方便应Ｈｊ系统在学院信息化门户平台【ｆ１的集成。　既保证现有的应川系统具有适应变化的能力，确　保应川系统可以适应实验室信息化的发展、改革　或变化的需要，义不影响到整个系统的有效运行。　４实验室功能与特点　（１）设备管理流程的电子化　，运片ｊ计算机软　件技术、智能卡技术等先进技术，以先进的管理　理念为指导，实现对实验室、仪器设备使用的全　过程电子化管理，减轻对实验室管理的　作负　担，提供丁　作效率和对外服务水平；加强实验室　主管部门对没备绩效、信息收集、物资管理、项　¨建设的宏观控制．以节约管理成本，提管理效率。　（２）实验室感矢¨与控制的远程化。被授权的　主管领导能　线食看全校所有实验室或仪器设备　前状态，及时、全而的了解全校实验室或仪器　、Ｌ殳备在实验教学与开放实验的使ＪｕＨ安排，为制定　切实可行的实验ｉ卜戈０提供参考依据：通过系统的　智能硬件可以远程感知和控制实验．　（３）实验教学过程管理的数据化。为各级领　导、相天管理员、教师、学生提供各种业务，操　作服务、查询、报表、统计分析、决策等，还可　以根据系统数据得到数据』二报报表白动生成的信　息服务：智能实验室系统为实验室的评估提供原　始资料和基本数据，　符合教育部信息管理标　准，满足学校上报数据的需求。　（４）兼具实际应用和教学实训功能。融合了　智能传感器、Ｚｉｇｂｅｅ技术、ＲＦＩＤ技术、嵌入式　技术、软件开发技术等物联网相关技术，涵盖了　众多智能硬件和软件模块．兼具实验室管理的实　际应用和物联网教学的双重价值，提供二次开发　包及开发教程，是学生学以致用的理想平台，为　学生创新创业实践提供了设备和环境　（５）歼放性设计、可拓展性强。系统标准化　接口设计，具有很强的扩展性，网络层主要采用　无线Ｚｉｇｂｅｅ自组网技术实现终端感知和控制，可　以方便增加终端设备以实现相应功能　。　５建设方案　（１）软件架构　

面向对象　豳｛　ｌ。—　鳓『　

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Ｉ习ｌ　智慧实验摩系统软件架构　实验室管理系统校级平台Ｆｈ数据交互中心、　基础数据中心、数据报表中心ｉ个中心模块组　成，如图１所示，通过中心模块的组合应用及与　物联网硬件第　方接口的无缝埘接以实现对全校　实验室的宏观统一ｊ　管。　系统面向管理员、院领导、老师、学生等不　同角色身份没汁．提供智慧实验室系统的人机交　互界面。　根据实验室的管理流程和规范，系统具有门　户网站、设备管理、开发设置、学生预约、设备　申购、数据丁具、查询统计、个人中心、视频监　控、感知控制的功能。　系统与物联网没备无缝对接，足物联网系统　数据的分析和处理中心。　（２）硬件架构　智慧实验室系统根据物联网系统架构设计．　涵盖服务／应用层、网络层、感知／控制层　层架　构，如图２所示　服务／应刚层：系统数据处理、存储ｒ１１心。关　键技术包括：云计算、信息安全、数据库技术　等。　网络层：信息的传输管道，实现数据的传　输和中转。关键技术包括：网络技术、传感器网　关、智能网关（网络自组织、自恢复、低功耗、　网状路Ｆ｝１技术等）。　感知／控制层：信息采集和智能控制的终端。　关键技术包括：智能图像感知、智能声音感知、　ＲＦＩＤ信息识别、各种设备的智能控制。　

・５９・　

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参考文献　［１］袁清清，徐晓锦，冯轲亮．教室智能管理系统［Ｊ］．科技信　息，２Ｏ１２（２７）：４５—４７．　［２］胡铮．物联网［Ｍ］．北京：科学｝Ｈ版社，２０１３．　［３］郭振华．实验窒智能监控系统的设计与实现［Ｊ］，尔北大学，　２００９（７）：７８—７９．　［４］赵健，肖云，王瑞．物联网概述［Ｍ］．北京：清华大学ｆｉ｛版　牡．２０１３．　［５］孙逊．宋雪林，杨玮．高校实验室管理改革［Ｊ］．　圈市场．　２ｏｏ７（２２）：６卜６３．　［６］韩毅刚．物联网慨论［Ｍ］．北京：机械１：业出版社，２０１２．　

Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅｓ　ａｎｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ　

ＣＵＩ　Ｓｈｅｎｇ—ｇｕａｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｗ　ｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｒａｐｉｄ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ’Ｓ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ａｎｄ　ｓｏｃｉａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｕｓｈｅｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ　ｏｆ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌ—　ｏｐｍｅｎｔ　ｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒａｉｎ—　ｉｎｇ　ｏｆ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｗｉｓｄｏｍ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｎｅｅｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｄｅｒｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌ—　ｏｇｙ　ａｎｄ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ｔｈｅ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌ—　ｏｇｙ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｆｉｅｌｄｓ　ｏｆ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｃｈｏｏｌ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ，ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａ－　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｄｅｒｎ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ　ｍｏｄｅｍ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｏｃｉａｌ　ｈａｒｍｏｎｙ，ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｅａｃｈｅｒｓ　ａｎｄ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｒｖｉｃｅ．　［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｏｄｅｍ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ