计算机工程应用技术
本栏目责任编辑：梁
书
电阻加热炉
黄超
（广西医科大学，广西南宁530021）
摘要：现在物联网技术已经开始广泛应用，逐步融入生活中的多个场景，特别是在智慧城市、智慧物流、智能家居等方面。
探讨将物联网技术应用于高校实验室管理，融合物联网、互联网、移动端、大数据分析等技术，实现实验室的智能化、可视化管理与监控，建设线上实验教学、实验室设备智能管理、环境安全的实验室，有效提升实验室的管理和教学。关键词：物联；互联；智慧实验室中图分类号：TP311 文献标识码:A
文章编号：1009-3044(2021)13-0215-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID ）:
Research on the Construction of Intelligent Laboratory Based on the Integration of IOT and Internet Technology HUANG Chao
(Guangxi Medical University,Nanning 530021,China)
Abstract:Now,the Internet of things technology has been widely used and gradually integrated into many scenes of life,especially in smart city,smart logistics,smart home and so on.This paper discusses the application of Internet of things technology in labora⁃tory management of colleges and universities,integrating Internet of things,Internet,mobile terminal,big data analysis and other technologies to realize intelligent and visual management and monitoring of laboratory,build online experimental teaching,intelli⁃gent management of laboratory equipment and environmental safety laboratory,and effectively improve the management and teach⁃ing of laboratory.
Key words:IOT;internet;intelligent laboratory
电脑针织机
随着我国创新驱动发展战略的实施，高等教育事业实现跨越式发展，根据教育部《关于加快高校建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》（教高[2018]2号）和《教育信息化2.0行动计划》（教技[2018]6号）文件精神，智慧实验室的建设提上日程，在智慧教室发展之后也将会得到大力推进。
随着互联网的普及，高校实验室设备的固定资产管理、虚拟仿真实验、实验室开放、在线教学平台、教学资源库等环节基本实现了信息化，高校实验室管理的信息化应用有了较大提高。但在智慧实验室建设方面仍处于探索阶段，一方面，实验室信息化中，教学现场的互动、体验与过程记录的能力存在不足，只注重单一方面的建设，不能以提高教学质量为目标形成体系化的建设，也没有形成成熟的应用模式。另一方面，在实验室的管理上，实验设备的远程管理，预约共享，安全监测预警等方面不完善，由于没有使用数据作为科学决策依据，存在实
验资源重复购置、利用率低、开放共享差等问题[1]
。
智慧教学实验室是数字校园发展中重要的一部分，是数字化校园发展到一定阶段所必须面对和解决的问题，智慧教学实验室是在综合运用物联网、大数据、移动互联网、虚拟仿真等新技术，不断改善和提升高校教学信息化建设水平，提供给师生网络化、数字化、个性化的教育教学环境，推动新技术在
教育教学中的深度广泛应用，实现信息共享、数据融通、业务协同、智能服务，促进信息技术与高校教学、科研上的融合创新。
1智慧实验室研究现状分析
智慧实验室为实验教学全方位的提升提供了各方面的保
障。有以往的实验条件下，实验室只提供给教师和学生教学的空间，教学过程和实验室的管理与实验室本身没有深度的融合。目前，高校的实验室的信息化还存在一些需要解决的问题[2]。
1）信息系统未实现一体化。教学实验室信息化系统没有统一的设计，只有功能单一、不成体系的一些小系统。没有完善的实验智能管理系统，不支持系统的考评、实验过程记录、实验开放等工作。
互联技术规范无统一的会话通道协议、流媒体通道协议、互联信息数据转换、网络传输协议转换、设备地址转换、媒体传输协议及数据编码格式的转换。
2）设备管理未实现信息化。教学仪器设备主要靠人工管理，虽然有固定资产管理系统，但多停留在账面的管理，不能获取和及时更新设备的使用情况，存放的真实位置和变动也没办法掌握，更谈不上对其进行远程的控制，对使用情况及时并真实地进行记录，设备的维护保养也难以有计划并合理地开展，更难实现对其开放共享。
3）安全管理未能实现智能化。实验室安全管理没有形成全方位的监测管理体系，对一些潜在的危险并不能及时发现，
收稿日期：2020-12-21
基金项目：广西研究生教育创新计划项目JGY2015035；广西医科大学教育教学改革立项重点项目2019XJGZ06作者简介：黄超（1975—），男，广西横县人，任职于广西医科大学，工程硕士研究生，高级工程师，研究方向：计算机技术。
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计算机工程应用技术Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术第17卷第13期(2021年5月)
只能靠管理人员人工巡查，但由于实验教学和科研的发展，管理人员所需承担的任务越来越多，加上开放实验室的增加，监控管理风险越来越高。
4）实验设备未能实现共享。由于没有信息化的实验室共享平台，使用人没有渠道去别的院系、实验室使用设备，不同使用单位出于自己使用的需要，只能去重新购置新的设备，造成大量的重复购置。
物联网等技术给实验室的发展带来美好的前景，但同时也面临诸多问题，怎么样才能更有效推动智慧实验室的建设，更有利于实验室的管理，让技术更好地为教学科研服务，所要解决的不仅是技术问题，还需要技术应用的落实和创新，创造性
地探索出行之有效的应用模式[2]
。
阻燃橡胶2智慧实验室系统建设方案
智慧实验室整体的系统建设中应包含有智能实验管理系统、实验过程记录系统及终端、智能仪器管理终端系统、分布式移动储存服务系统、实验室环境检测系统、互联互通中间件系统等部分。具体如下：
1）智能实验管理系统应支持下发实验报告模板、获取实验过程记录数据；支持教师对实验原始数据报告进行线上批改与查阅；支持统一下发实验批次和学生自主选择时间进行实验；支持实验室开放管理；支持课程总成绩，分项目成绩数据统计、实验现场数据智能审核、课前预习、课后报告与习题测试智能
统计及处理[3]
。
2）实验过程记录系统及终端支持学生在线签到认证（与教务系统进行数据对接）、实验考核模板网联推送、实验过程数据记录（图像、仪器接口数据等）、实验内容输入、实验审核结果在线反馈、实验报告上传、审核报告下载。
3）智能仪器管理终端系统应满足直流低压设备及大功率仪器设备检测与控制；支持网络接入认证和使用人进行离线认证；支持一对多输出电源控制管理；支持主流RFID 读卡功能。
4）分布式移动储存服务系统支持以教室为单位进行数据高效存取与处理。支持全网时钟同步和主从双向、从从双向、混合双向数据同步；支持网联、计算、电源管理一体化。
5）实验室环境检测系统包括实验室环境监测终端、门禁及视频监控系统等部分。支持湿度、温度监测、有毒气体、可燃气体检测、烟雾报警、光电烟感应报警；支持受控仪器非法带出实验室在线报警；支持环境监测数据在线接入智能实验管理系统。
6）智慧实验室互联互通中间件系统。支持与全校乃至全区本科高校智慧教学系统进行数据对接，支持在线开放实验课程选修，学分互认与转换等。
3智慧实验室建设的目标与效果
智慧实验室是在互联网+的基础上利用物联网技术、人工
智能技术、图像识别技术等技术对实验室进行全面的管理。用户之间，实验室之间，用户与实验室之间的互通均由智慧实验室系统完成，使教师、学生和管理人员能实现各自的需求，在一个智能的实验室环境中完成教学、科研、管理、创新等工作，形成一个综合性的智能平台[4-6]。
1）在教学现场的互动、体验与过程记录方面改变以往单一的功能，形成课前、课中、课后完整的实验教学体系。课前有观看教学视频、平台交流、课前练习等，课中有课堂互动、实验考核、实验原始数据记录。课后在线学习、有实
验室开放管理、支持课程总成绩，分项目成绩数据统计、支持教
师对实验原始数据报告进行线上批改与查阅。
通过实验室智慧化建设，提高教学现场的互动性，改善体验感，加强实验数据的记录能力，进而提高教学质量。
2）在实验仪器管理方面
①能实现对实验室仪器设备的动态管理，实时掌握仪器设备的在线状态（是否开关机、电流、电压、
使用时间、使用人等）。能掌握仪器设备的使用率，通过预约系统加强共享共用，系统还能对仪器设备精准定位，还具有位移报警等功能，能确保实验室资产的安全完整。
②能实现对实验室仪器设备进行远程的查看和控制。③能实现对实验室仪器设备维修保养管理，能记录维修记录、保养记录、计量较正、维修单位人员信息，并能线上维保和。自动融雪设备
3）在实验室安全方面
实验室安全是实验室管理的重要内容，智慧实验室通过对实验室环境的有效监测和预警，有效提高教学实验室的安全建设。环境监测通过安装在实验室内的温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器等各种传感器对实验室内的不同环境参数进行实时监测，智慧视频监控报警系统为实验室的安全提供保障，当有非法入侵或者发生紧急故障时，系统会报警，并可远程查看现场情况。还可通过远程可控设备第一时间进行管理，尽快
解决问题，保障实验室安全[6]
。
迎宾机器人4）在实验室实现绩效评价方面
通过实验室仪器设备的使用监测数据，为管理者提供全局性的资料管理信息展示，为采购决策及效能评估提供数据支撑。通过智慧技术的应用，实现对实验室进行使用效率等绩效方面的评价，解决目前存在的重复购置问题，共享共用问题[7]。
4结束语
物联网技术正在不断的发展，应用的深度和广度也在进一步拓展，成熟度也会得到提高，这肯定是一个长期的过程，但智慧实验室是将来实验室发展的必然趋势。本文探讨在实验现场教学、实验室开放、实验室环境监测、实验室安全、远程控制、仪器维护、绩效评价等方面实现一体化建设，促进智慧实验室的发展。
参考文献：
[1]刘昌鑫，陈慧娟，欧阳春娟，等.物联网技术支持下的高校智慧实验室构建探析[J].中国教育信息化,2016(7):54-56.
[2]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.
[3]张凯，宋慧宁，杨再明.高校智慧实验室的构建路径研究[J].数字教育,2019,5(6):30-35.
[4]徐守萍，温聪源，范剑文.基于物联、互联的智慧化经管类实验室建设[J].电脑迷,2016(4):165.晾衣叉
[5]陈丽萍，陈惠滨.基于物联网的智慧实验室架构设计与实现[J].韶关学院学报,2017,38(9):27-30.
[6]林鲁春，邵根富，姜周曙，等.智慧实验室系统的研究与构建[J].实验科学与技术,2020,18(1):151-154.
[7]刘昌鑫，陈慧娟，欧阳春娟，等.物联网技术支持下的高校智慧实验室构建探析[J].中国教育信息化,2016(7):54-56.
【通联编辑：梁书】
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