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物联网实验室范文10篇

时间：2023-04-06 05:42:27

物联网实验室

物联网实验室范文篇1

关键词:物联网;实验室建设;传感器;RFID芯片;探究

自2009年8月总理提出“感知中国”这一物联网建设议题以来，物联网技术连同其在各个领域的应用受到了人们越来越广泛的关注。物联网，被誉为是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息化产业的浪潮。作为互联网、移动通讯网等应用的增长点，将会大大促进信息化的应用，不仅仅可以提高经济效益，还可以为国家的经济发展提供技术动力，为产业行业开拓了又一潜力无穷的发展机会。随着信息技术和物联网的发展和普及，物联网涉及各类产业和人们生活的方方面面，将大大提升互联和智能方面的特性，使实现智慧地球的梦想成为可能［1－2］。物联网技术在高校实验室管理中的应用，综合运用了现均已趋成熟的RFID、WSN技术、智能技术、纳米技术等知识，将实验室中的所有物品，包括仪器设备、办公用品、实验耗材、实验环境、实验人员等，与网络连接起来、与移动信息网连接起来，真正实现实时的远程控制，物联网技术的新时代必将为人们带来生活上、工作上的全新体验［3］。

1物联网技术概念

“物联网”技术是指通过RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，以有线或无线的方式把任何物品与互联网连接起来，以计算、存储、分析等处理方式构成所关心事物的动态和静态的信息知识网络，用以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络［4］。物联网的用途非常广泛，遍及城市管理、数字家庭、定位导航、现代物流管理、食品安全控制、零售、数字医疗、防入侵系统［5］等诸多的领域。

2高校实验室管理现状

高校实验室管理目标可以分为安全性、高效性、精确性、经济性、便捷性等。目前，高校实验室管理最常用的方法还是主要依赖于相关实验管理人员的定点管理以及实验室制度规章的硬性约束这两大措施，而这需要大量的实验室管理人员并投入巨额的维护经费，通过在实验室管理中应用物联网技术可以大大降低人员费用的开支。

3基于物联网技术的高校实验室管理方案

3.1建立中央处理单元

中央处理单元是整个系统的核心，它要能提供强大的数据分析和处理功能，在以下各个模块间起到桥梁的作用，能将各模块的信息进行实时交换、处理、分析并反馈。通过物联网及其他专业技术将实验室中各仪器设备与中央处理单元相结合，便可实现实验室管理员与仪器设备之间的人机互动:管理员可对仪器设备进行信息更新、维护安检、使用预约以及过程监控等操作;仪器设备也可向实验室管理员报告其实时运作状态、环境安全等。

3.2建立设备管理模块

为有需要的仪器设备安装一个RFID标签，相当于赋予每一台设备一个“身份证”。通过读写装置可以非常方便地读取设备的详细信息，例如，名称、规格、型号、生产厂家、经销商等;还可以通过读写装置写入需要添加的内容，例如，单位、实验室地点、注意事项等。另外，设备的维修保养是相当重要的一个部分，可以随时通过中央控制单元或便携式的读写装置将设备的维修记录详细地标注在RFID标签中，需要时便可十分快捷地获取到维修信息，并且，通过设置中央控制单元，可定期定时地提醒管理人员对仪器设备进行检修。由于每次巡检和维护的结果都记录存储于芯片而且这些信息是不能够随意更改的，这就可以避免如果出现和实验设备相关的责任事故，不能明确人为责任还是设备责任的问题时，使实验设备日常维护工作变得有据可查［6］。设备管理模块大大简化了繁重的入库和检修工作。

3.3建立物资管理模块

实验的进行常常都伴随着实验物资的大量消耗，通过设计相应的物资管理模块，通过传感器等检测装置，一旦实验室中某种物资的存储量低于系统设定的最低值时，该模块将信息传递给中央处理单元，中央处理单元再通过移动网络发送信息至实验室管理员的智能手机、平板等移动终端上，内容包含该种存储物资的剩余数量及所需数量等，以方便实验室管理员及时添加物资或向商家发出补货订单。

3.4建立过程监测模块

实验的顺利进行需要实验人员的正确操作，但实验过程中，往往由于粗心大意等原因造成不可估量的损失，这在电子教学实验室中尤为常见。大量专业知识匮乏的学生经常会因错误的操作造成实验仪器的损坏，例如，过载、欠压等。通过实验监测模块，实验指导者可预置必须要用到的实验元件，如热继电器，通过比较实时操作与预置的情况是否一致，该模块一旦检测到实验人员在实验过程中未接入该元件或连接错误时，会自动断开使电路无法运行避免造成仪器损坏，并将信息反映给实验指导人员，方便找到错误原因且及时更正。这将大大提高仪器设备的使用寿命，省去大量的维修及购买经费。实验过程数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者，实现实验教学的数字化、网络化与智能化［7］。

3.5建立人员监测模块确保进入实验场所人员的安全有序是实验室管理的重要环节。在实验室入口处安装一个固定的RFID射频阅读器，并给相关的师生配备一个电子标签(电子标签可进一步设计与校园一卡通集成)，这样一来，当师生进入实验室时，阅读器便会非常方便地读取该人员的基本信息，例如，姓名、学号、联系电话等，同时相关信息也将通过物联网发送至中央处理单元登记存储。若需要相关考勤的记录，便可通过中央处理单元调用数据库中的记录，非常快捷的导出考勤表等详细内容，省去了大量烦琐的签到工作。而该模块一旦监测到非授权人员擅自进入实验室时，便可立即发出警报并发送信息至实验室管理人员的移动终端，管理员便可第一时间采取应对措施，这对于需要重点保护保密的实验室有非常好的效果。

3.6建立环境监测模块

不少实验室对于实验环境有着不低的要求，而环境监测不光可以帮助实验顺利进行，还可以在出现安全问题，如火灾、漏气等情况时第一时间启动应急措施。环境监测模块可以安装温度、湿度、气体、光电传感器等，并与110联网，通过中央处理单元的反馈，中央处理单元或实验人员即可做出相应的控制。而该模块一旦监测到实验室出现火灾、漏气等险情时，中央处理单元将立即启动消防系统并报警，同时发送信息至实验室管理人员的移动终端，使安全问题在第一时间得到有效控制。

4结束语

本文通过构建一个基于物联网的模块化设计实验室管理平台，来实现高校实验室内的硬件管理、人员检测及安全监测等内容，该系统可以较好地改进高校在实验室管理中存在的信息化程度低、管理工作繁重复杂等问题，对于高校智能实验室建设具有一定的借鉴意义。

作者:徐晓坷陈惠明李玉荣单位:南京林业大学

参考文献:

［1］黄峥，古鹏.物联网实验室建设研究与探讨［J］.实验技术与管理，2012，29(2):191－195.

［2］朱勇，张昕明，王宁.基于射频识别技术的物联网专业综合实验研究［J］.实验技术与管理，2012，29(6):17－19.

［3］ZORAIM.FromToday'sInternetofThingstoaFutureIn-ternetofThings:aWirelessandMobilityRelatedView［J］．IEEEWirelessCommunications，2010，1536－1284:44－51.

［4］杨刚，沈沛意，郑春红，等.物联网:理论与技术［M］.北京:科学出版社，2010，5.

［5］徐迪威，蔡建新.物联网及其应用剖析［J］.计算机工程与应用，2011，47(15):229－231.

物联网实验室范文篇2

关键词:物联网技术；实验室管理；开放共享；安全管理

“双一流”大学的建设过程中,强化实践教学,努力提高学生的实践创新能力是人才培养的重要目标之一,而加快构建高水平实践教学平台,完善质量管理体系,不断提高实践教学水平是其基本保障［1-2］。高校实验室作为培养学生实践创新能力的重要场所,在高校的教学过程中发挥着举足轻重的作用,新形势下,实验室必须逐步提高开放资源的利用率与共享率,充分发挥其在创新创业教育环节中的重要作用。然而,当前现状表明高校实验室硬件条件建设得到快速发展的同时,实验室管理水平却未能与之获得相应的提升,传统的实验室管理运行模式与逐年增长的实验实践教学需求之间存在的矛盾日渐凸显,使得实验室运行过程中出现了各种各样的问题亟待解决。伴随着互联网+时代的到来,物联网、无线传感网、移动互联、大数据、云计算等具有智能化的信息技术不断发展成熟,为实验室管理提供了新的方法和视角［3-5］。物联网(InternetofThings,IoT)是由美国麻省理工学院(MIT)Auto-ID实验室于1999年提出,它是通过红外线传感器、射频识别(RFID)、激光扫描器、定位系统等信息传感设备,按照约定协议把物品和网络连接起来进行信息交换以及通信,从而实现智能化跟踪、识别、监控、定位与管理的一种物物相连网络。“物联网”的出现打破了数据管理和物理设施间相互独立的模式,其应用领域非常广泛。现阶段,物联网在“智慧校园”建设中的应用范围和应用规模都在不断地扩大［6-8］。南京农业大学植物生产部级实验教学中心近年来逐步尝试通过网络化、智能化的手段积极改革传统的管理运行模式,解决以往实验室管理过程中存在的问题,以缓解实验室运行和安全管理带来的压力,并不断提高中心平台的开放共享效率。

1传统实验室管理模式的问题与挑战

为了满足逐年增加的教学、科研活动需求,我校实验实践课程的数量及规模都在持续扩大,各实验教学中心的管理变得更加复杂,传统的以人工为主的实验室管理模式已不能满足目前实验实践教学的高要求,实验室运行管理过程中面临着各种各样的问题,具体表现在以下几个方面:(1)随着实验实践课程、各类“双创”项目及学科竞赛活动的大幅度增加、实验项目范围和质量的逐步提高,实验室运行管理的压力随之而来;(2)由于受到时间、空间、人力以及安全性等管理因素的限制,实验室的开放共享程度未能达到预期的效果,从而使得一方面优质实验资源未能得到充分利用,另一方面影响了大学生课外开放性实验项目及学科竞赛、活动的开展;(3)管理人员不能及时掌握实验室仪器设备的使用状态,导致维护、保养不及时,尤其是开放共享的大型仪器设备更是故障频发,维修周期长,严重影响了教学和科研的正常进行;(4)实验室安全管理压力大,近些年高校实验室安全事故时有发生,实验室安全管理中面临着许多安全隐患,如水电安全、危化品管理、仪器设备使用、实验室开放使用等。虽然目前大部分高校实验室都配备了摄像头,但是摄像设备往往具有较大的盲区,所采集的数据比较单一,也无法实现远程实时监控,一旦有危险情况发生,不能及时获得信息和采取相应的措施。尽管目前中心实验室已经建立或引进了一系列信息化管理系统,如实验教学管理系统、门禁系统、监控系统和实验设备综合管理系统等,但是各个系统仍处于孤立状态,未能达到理想的效果,而且引入的此类系统侧重于课内实验课程的安排、调度和运行等传统管理功能。总之,现有的管理模式在管理的时效性上是滞后的,无法实时反映实验室的工作状态。实验室管理必须突破时间、空间、人力等因素限制,积极探索一套更为科学和行之有效地开放共享管理模式,打造基于信息化环境的开放实验室,使实验室能够安全、高效运转,切实为师生服务。

2物联网实验室建设初探

物联网实验室是利用物联网技术实现一种智能化的实验室管理系统,借助各种传感器通过互联网和继电器实现物与物、物与人的泛在链接,其技术能给整个实验室环境带来革命性的改变［9-10］。在物联网实验室中各种仪器设备可以通过数据采集器实时采集动力、环境、安防、消防等信息,如市电、UPS电源、配电开关、温湿度、精密空调、漏水、烟雾、门磁等实时信息,然后直接传输给物联网平台,实现对设备的智慧化识别、跟踪、实时监控及远程管理等功能,实验室管理人员可通过浏览Web页面或者移动设备随时随地查看实验室工作状态,如遇紧急状况可立即在手机短信或APP上收到报警事件信息,便于及时排查解决突发问题。基于中心目前已经建设使用的信息化管理系统,包括实验教学管理系统、门禁系统、监控系统以及实验设备综合管理系统等,以公共平台大型仪器室作为试点,引入物联网技术,初步建设物联网实验室。如图1所示,首先,中心整体需要搭建一个物联平台,即中央信息系统,用于信息的收集和相关数据处理,采用无线传输方式,有良好的可扩展性,后期可根据需求随时在此物联平台上添加拓展更多的应用,如智慧消防、环境检测、远程水电表等。其次,需要给与管理的仪器设备安装上采集器或者传感器,用于信息的读取和解码,然后快速传输给物联平台。最后,终端用户要在Web页面或者移动设备中安装相应的软件或APP,完成注册和登陆。当加入物联网的仪器设备在运行过程中,其参数发生了变化,设备传感器就会立刻向物联平台发射信号,使系统响应并报警,同时通过网络通知到实验室管理人员,使进行相应处理,由此达到对仪器设备进行实时监测的目的。本次建设大型仪器室进入物联网管控的设备主要有实验室门禁和监控电源、UPS电源、墙面配电开关、空调、投影仪、烟雾报警器、水表等。

3物联网技术助力实验室开放管理

植物生产部级实验教学中心是我校重要的实践教学平台之一,承担着全校植物生产类专业本科生及研究生的实验实践教学任务,并对本科生毕业论文实习、各级各类创新创业项目和课外实践竞赛、活动等提供开放共享平台。近年来,随着学校对人才培养实践环节的不断重视,中心18个功能实验室所承担实践课程和“双创”项目等大幅增加,涉及的专业多,学生规模大,实验项目范围和质量逐年提高,这些都给中心的开放运行管理带来了不少压力,主要表现在实验室环境管理、安全管理、设备管理、人员管理等方面。因此,中心实验室的开放共享程度未能达到预期的效果,现有的实验室管理运行模式已不能适应当前人才培养过程中对实践教学环节的高要求,中心需要亟待探索并采用先进的管理理念和管理技术,以提高公共资源的开放共享效率。以中心大型仪器室为试点引入物联网技术,并将物联网管控系统与大型仪器平台现有管理系统交叉融合,实现仪器设备预约、门禁授权、异地远程监控、设备状态管理、环境监测、数据上报等功能的集约化、智能化管理。具体包括以下几个子系统:(1)实验室预约系统:查询实验室占用情况,实现实验室、仪器设备的预约及核准,查询预约状态和反馈信息等;(2)门禁系统:门卡授权管理,并记录刷卡开门情况;(3)监控系统:实时监控实验室工作状态,移动终端或电脑端实时查看实验室视频及历史录像;(4)物联网管控系统:实现异地远程控制,掌握实验室和仪器设备的运行状态、安防报警、定时开关设备电源等;(5)实验教学管理系统:实验室课程安排,实验室及仪器设备利用率统计,仪器设备维护申请、审批,相关数据上报等。物联网实验室的建设使中心大型仪器室的管理突破了时间、空间、人力等因素的限制,管理人员可随时随地掌握实验室环境、仪器设备、公共设施等的状态及使用情况,可实现实验室全天候、全空间面向学生开放,为大学生完成自主实验、自主创新提供平台条件,为改善实验室开放管理水平提供了有力保障。中心将逐步使物联网管控系统推广应用于其他功能实验室,以点带面,全面改革中心现行管理模式,从而有效提升中心整体公共实验资源的开放共享效率。

4物联网技术助力实验室安全管理

随着实验室开放程度和使用频率的增加,实验室安全管理面临的形势也越来越严峻,一系列安全管理问题逐渐显现。实验室安全涉及方方面面,一旦发生危险事故,后果十分严重。中心实验室的日常安全管理中都面临着一些安全隐患,如水电安全、危化品管理、仪器设备使用、开放使用等。传统的监控系统漏洞很多,摄像设备通常会留下很多盲区,而且监控录像不能实时应对异常情况,需要事后人为判断。另外,其采集信息单一,提供有效信息不够全面,而且没有有效的分析工具,不能异地远程监控。运用物联网技术可以强化实验室安全管理,并有效提高安全管控的及时性和高效性。通过物联网感知系统、环境监测系统、用电安全系统、烟雾报警系统等,实时监测危化品柜、空调、投影仪、光照培养箱、超低温冰箱、门禁监控等设备的使用安全和环境安全,如遇异常情况,可立刻启动自动报警功能,将实时信息反馈到实验室管理员的实时通信设备上(如图1),使其远程控制开关,关闭具有危险的电力系统,将险情控制在第一时间,从而大大缓解实验室安全管理的压力。因此,在物联网技术的支持下,实验室的环境安全监控会有很大改观,安全管理效率会大幅提升,对于中心实验室整体的安全管理工作具有重要的现实意义。

5结语

物联网实验室范文篇3

[关键词]物联网；高校实验室

一、物联网技术及其关键技术

物联网是在互联网的基础上，利用无线数据等多种通信技术，构造了一个能够覆盖世界上万物的网络。实现了物与物相联，在这个大网络中，物与物之间能够彼此进行“沟通交流”，并且无需人的操作及干预。物联网的实质是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物与物的自动识别及信息的共享与互联。1.射频识别技术。该技术具有显著的便捷性、保密性和可靠性特点，主要应用于信息采集系统的非接触式自动识别技术，可以处于恶劣的环境保持正常工作，借助射频信号可以对目标对象进行自动识别并获取数据信息。同时该技术还可有效识别快速运动的物体并能同时获取多个标签，从而实现对物体的跟踪和管理。射频识别技术与互联网技术和通信技术相结合能有效追踪全球范围内产品以及实现信息共享。一般射频识别技术从高到低分为微波、超高频、高频、低频等几种类型。当前射频识别技术主要应用于存储物品数据信息的电子标签和用于读取以及写入标签信息等读写器等。2.无线传感器网络。该技术是指集分布式信息采集、传输、处理等于一体的网络信息系统，偏向于组网，有利于实现数据快速传递，具有显著的成本低廉和部署简单等显著优势。正是因灵活性高、低功耗、低成本和微型化的铺设和组网方式等受到广泛重视和应用。传统网络节点由电源、通信单元、传感单位以及处理单元组成，而无线传感器网络和国民经济发展以及安全有着紧密联系，物联网也是通过遍及在世界各地的传感器才能实现更好地感知整个物质世界。3.智能技术。该技术指将智能系统植入事物物体内，促使物体具有智能性，最主要在于促使物体主动和被动地实现和物体、用户之间沟通对话目的。智能技术也是物联网技术不可缺少的组成，主要涵盖智能信号处理、智能控制技术与系统、人机交互技术与系统等多种类型。

二、物联网技术在高校实验室管理中的应用

物联网的发展代表了整个社会信息化的发展方向。物联网正逐渐走向实用阶段，它在高等学校教学领域的应用正方兴未艾。在高等学校校园网的基础上搭建校园物联网平台，可以有效实现实时物联网教学反馈、远程采集实验数据、开发智能化校园建设、高等学校智能设备管理、对学生远程健康管理和智能校园安保等诸多应用。传统实验室管理都是通过纸质版和电子版创建账目并采取标签粘贴式管理设备，然而随着不断增多的实验室设备和实训项目，自然而然就暴露了实验室管理弊端，影响实验室发挥应有作用。物联网技术作为互联网、计算机、移动通信等信息产物，以无线传感网技术、射频识别技术、纳米技术以及智能技术等知识实现全方位的定位、识别、跟踪、监控、管理等多方面功能，促使实验室管理人员从传统繁琐复杂的实验室管理工作中解放出来，不仅改变实验室管理模式，最重要的是提高实验室管理信息化程度和管理效率，加快各个实验室之间的信息沟通，有效消除信息孤岛现状，进一步提高实验室设备使用效率和管理水平。（一）物联网技术在实验室设备管理中的应用。借助物联网技术可以实现对实验室仪器设备管理智能化，通过建立仪器设备采集控制中心将中央处理系统和各仪器设备，较好地实现和实验室管理员之间的远程互动，即实验室管理员在采集控制中心可以及时更新仪器设备信息，通过使用维护安检、预约和过程控制等操作及时关注实验室情况。高校传统实验室设备管理中会采取固定资产标签形式，使用者从标签上可以读出每台实验设备仪器名称、购置日期、固定资产号等。然而这种标签较易丢失或没有任何可写性，如果为每台实验室仪器设备安装射频识电子标签可以作为信息采集和识别的纽带，将读写器安装在实验室出入口便能自动识别仪器设备，在通过物联网技术获得实验设备固定资产编号、型号、规格、名称、生产厂家、国别、使用单位、生产日期、经销商、使用说明等并自动生成入库清单，可以完成自动化入库管理。（二）物联网技术在实验室人员管理中的应用。实验室除了有技术人员和管理、清扫人员进入外，还有教师和学生进入实验室开展操作。可以在实验室入口安装固定阅读器，当外来教师和学生或其他人员进入后就需要佩戴电子标签后再进入实验室区域，可以较好地保证实验场所安全有序。该阅读器可以职工姓名、工种、院系、职称、联系方式等基本信息进行自动识别，与此同时获取信息也可以借助互联网自动传输到中央处理系统相对应模块当中做好登记储存记录，如果来访者信息和预约授权系统数据信息相一致后则可以进入实验室，反之如果和预约授权信息有出入，那么固定阅读器则会第一时间收到信号后发出报警提示，目的在于告知实验室管理人员该人员是非法进入，请快速采取处理措施。此外实验人员开展单独实验操作时需要在手腕佩戴连接安全控制中心的传感器，如果该传感器长时间处于静止状态则会向控制中心发出警报信号，大幅度提高使用者安全系数。（三）物联网技术在实验室安防管理中的应用。实验室安防是其管理重要组成，借助物联网技术作为支撑能打破传统监测终端在环境、空间、时间等方面限制，实现灵活性信息采集和可靠性高传输以及易于维护等优势，也逐渐成为实验室安全防范系统未来发展和研究方向。对此在实验室安防管理应用物联网技术主要有以下方面：1.前端监测模块。数据在实验室安防监测应用中是整个系统不可缺少的元素，该模块更是获取最原始数据的环节。然而在对前端监测模块进行安装时不得不考虑成本因素，对此可以将每一套传感器和同一MCU相连接且共同使用一块通信模块，从而更好地降低成本和功耗等。其中MCU运用性价比较高的是STC12C5A60S2单机片为主要核心控制器，可以提供如两路外部中断、两路UART、SPI、GPIO等外部资源，可以较好地满足系统资源需求。前端监测模块任务在于各个传感器信号进行定时采集和处理，通过分类和判断监测数据并将其转给通信模块后再直接转发给中转站。通信模块可以和MCU相连接，功耗不足0.1W，在可视环境下能传输近百米数据，完全满足传输距离要求或数据采集需求。2.中转站。该站是连接采集前端和后台之间数据传输的重要桥梁，更是系统中心节点。通过虚拟UART和ZigBee模块相连接，再通过两路RS22接口和GSM模块、电力载波模块相连接模块，中转站只要将数据发送到相应的地方即可。其中电力载波和ZigBee两条传输路径相互备份，对提高系统运行效率有着积极的促进作用。如果出现紧急险情即外来人员试图打开门或传感器监测遇到异常状况时，系统则会第一时间通过GSM短信模块向实验室人员发送报警信息，当实验室管理人员收到信息后则会判断故障类型和采取处理措施，避免造成不良影响。3.后台管理系统。实验室安防管理系统在监测模块的基础上采集和处理数据，根据模块化设计思想可以将其分为系统管理、用户管理、数据管理三个主要模块，从而更好地实现实验室安防状态信息存储、监测、查询以及无人管理时布防等多种功能。

[参考文献]

[1]钟建国.基于物联网技术实验室管理的探讨[J].中国现代教育装备，2016，（17）：36-38.

物联网实验室范文篇4

【关键词】开放式实验室；物联网；实验室建设

为了适用开放式实验教学，很多高校都开放物理实验室，早期采用人工进行实验室开放，或采用单机版的管理软件进行开放管理，这些管理方式存在工作烦琐，效率低下等弊端。例如，学生不能及时了解开放性实验内容以及实验时间的信息；学生必须到实验室去预约，由实验室教师登记等。近年来，随着网络信息技术的发展，针对开放实验室智能化管理需求，从不同角度出发，也提出了许多开放实验室信息管理系统方案，如机房自动管理系统等，这些方案在实验室信息管理、人员管理、设备管理、实验项目管理、预约管理、系统管理、统计报表等方面，不同程度实现了实验室的信息化管理，尽管如此，但除了计算机机房以外，其它开放普通实验室，由于没有计算机及网络设备，大多存在自动化管理程度不高的问题。针对这种情况，我们将物联网技术应用于开放实验室的管理，利用门禁、触屏派位、视频监控、平板电脑终端、设备控制器与智能电源插座等，结合基于B/S结构的开放式实验室web管理系统软件，实现了物理实验室全天候安全开放，提高了开放实验室的智能化管理水平。

1物联网技术

物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，获取各种应用需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网的体系架构由感知层、网络层和应用层组成。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，它的主要作用是识别物体、采集信息。网络层主要作用是进行信息和数据的传输，主要利用现有的比较成熟的计算机网络技术及移动通信技术。应用层主要作用是将感知层采集到的信息和数据进行分析处理，在实际的环境中进行应用，是物联网和用户（人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求相结合，实现物联网的智能应用，如智能电网、智能交通、智能医疗等应用。硬件系统主要集中在感知层和网络层、软件系统主要集中在应用层，其中可能用到一些中间件技术、系统集成技术等。从物联网的体系架构可看出，物联网从感知信息，传输信息，到处理应用信息用到了若干技术，也涉及到许多硬件和软件，物联网是一个综合性的概念和提法。

2硬件建设

基于物联网技术的开放式物理实验室管理系统硬件支撑平台如图1所示。其中，开放式物理实验室系统的服务器是根基，所有的硬件连接和很多软件系统都集中在这个服务器上，服务器接入校园网。视频监控系统、门禁系统、短信猫和触屏派位系统直接与服务器连接，平板电脑终端通过校园无线网络与服务器连接，所有的数据存储在磁盘阵列中。实验室中的各个设备的电源通过电源控制器经过集线器、转换器与触摸屏的串口连接。硬件建设首先要对原有实验室基础设施（主要为强电、弱电、网络改造）进行基本改造，然后增加监控、门禁、物联网终端等硬件设备，整合原有教学系统软件，进行软硬件系统集成。具体建设内容有：（1）基础设施改造：对实验室进行弱电、网络改造。要在门、实验台、监控点布设弱电及网络线路，为开放式实验室的建设提供基本的网络环境。（2）可视对讲监控系统：在实验室安装监控摄像头和对讲终端。同时建设对讲监控服务设备，包含网络硬盘录像机、交换机、监控专用硬盘，保障监控系统的高效、安全、稳定运行。（3）门禁：在实验室和楼层的走廊端安装门禁。（4）触控派位机：安装触控派位机。在实验楼每层的走廊口安装一台派位机，配合开放式实验室web管理系统软件用于学生刷卡、信息查询等。（5）触控控制器：安装触控控制器。每台触控派位机配置1台触控控制器，用于触控派位机与设备控制器的通信。（6）设备运行控制器：安装设备运行控制器。每个实验台配置1台设备控制器，作为开放式实验室管理系统的物联网控制终端，用于实验台电源远程控制、数据传输。（7）短信猫：配置1台短信猫，安装在服务器上。用于开放式实验室预警信息、提示信息等。（8）PAD客户端：建设pad客户端。Pad客户端的建设将实现整个开放式实验室管理系统跨平台使用，支持移动终端服务。使学生、教师能随时随地，方便快捷的使用系统。

3软件系统组成

基于物联网技术的开放式物理实验室管理软件平台由实验室WEB管理系统、触摸屏系统、视频监控系统和平板电脑系统组成。WEB管理系统是开放式实验室管理软件系统的重要组成部分，是整个系统的基础。结合实验室开放实际需要，具有各种功能，包括：学生预约实验、实验室拓扑管理、预约信息管理、通知公告管理、预约规则管理、校园卡挂失管理、数据统计。本系统采用物联网技术，通过刷卡启动电源控制器控制实验台电源从而达到开放使用的目的。系统细化各项管理，进一步提高了实验教学的开放性和交互性；为学生提供了一个自主的学习环境，为教师的开放教学提供了有力的基础支持；为提高实验仪器设备的利用率提供了更安全和便捷的保障。触摸屏系统又称为“电源控制子系统”，是开放式实验室管理软件系统的核心组成部分。开放式实验室管理面临的重大挑战是安全的问题，这其中首当其冲的就是用电的安全。通过电源控制子系统的学生座位电源控制模块实现对学生用电的管理，是保证开放式实验室安全的重要手段。电源控制子系统是通过管理柜员机（触摸屏）和座位电源控制单元等硬件设施，实现实验室座位的电源管理。触控系统配置微型摄像头，实现学生派位时照相功能，可有效的防止学生替代刷卡派位的现象发生。大屏幕触控显示屏可高清晰的显示学生的彩色照片。整个电源控制系统主要面向两个角色：学生和教师（管理员）。学生通过所持校园卡，请求使用实验室座位，系统根据教师（管理员）定义的规则（排位规则），为学生分配座位，并自动启动电源。在完成实验后，通过刷卡关闭相应的电源。教师（管理员）用户通过系统登录，在权限允许的条件下，远程单独或批量控制实验室所有电源。教师通过视频监控系统可在远端查看实验室情况，了解就位学生的信息，通过视频观察学生实验状态与视频答疑。学生通过座位对讲实时与教师就实验问题进行讨论。平板电脑系统是一套给实验室管理者使用的便捷的APP客户端系统（PAD），旨在提高开放式系统的使用便捷性，使管理层工作效率更加高效，从而更好的为本单位的开放实验教学服务。平板电脑系统最重要的是统计功能。很多学校每年都要进行一次实验室自评工作，工作量较大而且数据无依据，很多数据都是临时“造”出来的。此统计功能可以根据实验室或设备在过去一年或多年的使用记录自动汇总成统计报表，省时省力且数据真实。

4建设取得的成效

我校从2013年开始进行开放式物理实验教学改革和配套实验室的建设，目前实验室实现了全天候开放、远程控制和智能化管理，学生通过网上预约，刷卡（支持校园卡）进入实验室，在派位成功的实验台实验。基于物联网技术的开放式实验室建设已取得了一些成效，如：（1）全面开放实验教学资源，提高实验室、实验仪器的利用率；（2）打破上课开门、下课关门的模式，为学生提供开放式教学服务，给学生提供自主学习环境；（3）保障实验室安全的同时，提高教学质量；（4）提高实验室管理水平，为领导进行实验室建设规划时提供真实数据作为决策依据。

作者:吴萍高兴茹单位:北京联合大学基础部

【参考文献】

［1］孙其博,刘杰.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(3):1-9.

物联网实验室范文篇5

关键词:物联网技术；实验室管理；开放共享；安全管理

1传统实验室管理模式的问题与挑战

2物联网实验室建设初探

3物联网技术助力实验室开放管理

4物联网技术助力实验室安全管理

5结语

中国教育科学研究院倡导的深入贯彻落实“互联网+教育”国家战略、促进信息技术与教育教学的全面深度融合,为学校整体创新提供理论引领和实践指导的系统性建设方案。智慧校园、智慧实验室、虚拟仿真平台等的构建不断涌现,“智慧教育”已经成为高校教育发展的新方向。高校实验室不仅是实践教学环节的主要阵地,也是反映学校教学、科研和管理水平的窗口,是学科建设、科研活动的坚实基础,是高校整体建设和发展的重要环节[11-12]。现阶段,在实验室环境和硬件条件不断改善的同时,建立基于现代信息技术的,更为科学和行之有效的实验室管理运行模式是当务之急。“以人为本”的创新人才培养模式更加需要资源开放共享的实验室,智能化的实验室管理模式才能使实验室高效率运转,切实为师生服务。

参考文献

[1]赖婷,卢少然.农业院校公共基础教学中心实验室智能化管理的设计与实践[J].实验技术与管理,2019(6):289-292+296.

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物联网实验室范文篇6

关键词：物联网；高校实验室；安全智能化；管理

随着高等教育教学改革的深入，高校越来越重视培养学生的实践能力和创新能力，所以建立开放型实验室很有必要，这就需要做好实验室的安全管理。很多高校实验室的人员和时间不确定，实验仪器使用的安全性得不到保障，所以实验教学管理、安全管理和资产安全管理有很大难度，要做好物联网下实验室的安全智能化管理。

一、物联网在高校实验室安全智能化管理中的运用

（一）实验资源共享。虽然高校的信息管理技术水平显著提高，但是高校间的信息流通量比较少，物联网下建立的校园管理网络丰富了校园的共享资源，有利于高校间进行信息交流学习。物联网环境下的实验室信息化管理远程控制可以通过传感器，分析实验数据可以形成在线数据分析系统，有效节省了实验成本，促进了学生间的经验分享。在校园管理网络中载入大量学生信息，所以经常出现设备卡顿，需要教职工购买杀毒软件，这就会影响其效果[1]。目前物联网的储存功能非常强大，使得校园网的存储中心更加安全可靠，防止信息档案受到病毒的干扰。（二）优化信息管理。目前校园网中运用物联网技术有了更多的服务模块，可以便捷的进行设备信息的查询预约，满足管理人员的管理需求。云计算的海量数据运算功能使得实验室信息管理更加安全，构建资源存储中心规模比较大，实验室管理开支被节约，学生可以更加快捷的运用。而且物联网有效结合了现实实验平台与虚拟平台，推动了实验室资源的一体化管理，异地也可以进行信息资源的实时获取，校园管理更加智能。（三）稳固实验室安防系统。作为学生重要的科研场所，一旦高校实验室研发的新科技成果被不法分子盗取，高校的发展就会受到严重影响。而且高校的实验室设备昂贵，常规的安防措施难以满足其需求，实验室周围安装的监控设备存在死角，还需要人工判断，遇到突发情况像素影响只能记载一部分片段，使得信息不连贯、镜头模糊。物联网的安防系统可以解决传统监控中的弊端，传感器网络覆盖整个实验室区域，加快了信息的传递与分析效率，人为判断的失误大大减少，提高了实验室的安全管理。

二、物联网视域下的高校实验室安全智能化管理

（一）设备管理。在仪器设备中可以安装RFID标签，赋予每一台设备“身份证”，在读写装置中读取设备的名称、规格、型号、生产厂家、经销商等信息，通过读写装置写入单位、实验室地点、注意事项等需要添加的内容。而且也要做好设备的维修保养，在RFID标签中通过中央控制单元或便携式的读写装置详细标注设备的维修记录，快捷地获取维修信息[2]。中央控制单元的设置为管理人员检修仪器设备提供定期提醒，但是每次的巡检和维护的结果都存储在芯片中，不能随意更改，所以不容易出现实验设备的责任事故。设备管理使得繁重的入库和检修工作被大大简化，为实验设备日常维护工作提供了依据。通过RFID技术，学生可以在实验完成后学上传实物实验报告、作业或实验结果到系统进行储存，这样管理员、教师批改作业、统计分析学生实验成绩更加方便。在课程结束后，学生也可以随时查看自己的作业成绩和该门课程的总评成绩。（二）物资管理。实验室需要消耗大量的实验物资，设计的物资管理模块可以通过传感器等检测装置为中央处理单元传递信息。在实验室中物资的存储量低于系统设定最低值时，移动网络就可以通过中央处理单元为实验室管理员的智能手机、平板等移动终端发送信息。其中该种存储物资的剩余数量、所需数量等都有详细记录，这样实验室管理员就可以及时添加物资补货[3]。（三）过程监测。在高校实验室中经常会出现学生因专业知识匮乏而犯错的情况，造成实验仪器过载、欠压等损坏。在实验监测中，学生要预置可能用到的热继电器等实验元件，并对实时操作与预置的情况进行比较，对实验人员实验过程中未接入该元件或连接错误情况进行检测，这样就不会因为自动断开使得电路无法运行，仪器也不容易损坏，实验指导人员可以及时得到反馈信息，并找到错误的原因更正。通过这样的监测，仪器设备的使用寿命大大提高，维修及购买经费大幅度减少。同时可以实时采集实验过程数据，并通过适当的方式提供给实验者，这样实验教学才可以实现数字化智能化。实验室管理中要保证进入实验场所人员的安全有序，所以可以在实验室入口处安装固定的RFID射频阅读器，为师生配备电子标签。这样在进入实验室后，阅读器就可以快速读取人员的姓名、学号、联系电话等基本信息，并向中央处理单元发送通过物联网获取的信息，进行登记存储。相关考勤记录也可以通过中央处理单元调用，将考勤表等详细内容快速导出，签到工作大幅度简化。对于非授权人员擅自进入实验室，系统可以立即发出警报，实验室管理人员的移动终端会接到信息提醒，管理员第一时间就可以采取应对措施，这是需要重点保护保密的实验室的有效安全保护措施。

三、结语

高校层次提高的关键所在就是高校实验室，其为高校提供了科学研究、实践教学、学术交流、技术开发等的场所，为人才创新思维和实践能力培养提供了重要条件。目前物联网视域下高校实验室建设已经成为必然，这是高校综合实力的一个重要反映，实验室有效管理必须要推动其安全智能化发展，这样才可以为高校持续、健康的发展提供动力。

参考文献

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物联网实验室范文篇7

1当前阶段高校实验室管理基本情况

随着科技的不断进步以及时代的不断发展，物联网等具有典型特点的新兴技术开始进入人们的生活并且与不同的行业以及领域进行深入融合。而在当前互联网以及计算机等相关技术飞速发展的时代背景下，国家对于教育的重视水平也在不断地提升，这导致教育信息化的范围不断扩大。在高校的实际教学过程中，实验室作为相关教师以及学生的技术研究与教学安排中的关键对象，有着不可替代的重要作用。与此同时，随着物联网技术在高校实验室管理过程中的不断应用，管理方法得到了进一步的优化，管理信息之间的交流以及通信也得到了进一步地加快，智能化水平不断提升。在目前的新兴时代背景下，存在着很大一部分的高校实验室仍然利用传统的人工管理方式进行实验设备的管理，但利用这种方式存在着管理效率低以及设备故障率高的缺点，同时相关信息数据的更新速度也十分缓慢。一般情况下，高校实验室的实验设备数量都比较多，这主要是因为伴随着时代的发展，高校的办学规模以及范围不断加大，与此带来的是高校实验项目数量的不断增加。在这种情况下，传统的人工管理模式下的纸质记录方法已经无法与目前的设备更新速度所匹配。在高校实验室的实际管理过程中，往往需要相关人员对于实验室设备的编号以及相关位置摆放进行不断的核对以及检验，这个过程需要耗费大量的人力以及物力，同时伴以较高的错误率。这就需要相关的管理人员在实验室的相关工作开展过程中进行监督以及检查，进一步促进高校实验资源的合理利用。但是对于实际的高校实验室管理进行分析，可以发现很多学校并没有对实验室的正常管理工作赋予足够的重视程度，有些学校机构可能意识到了这一问题，但却并未采取有效措施，甚至为了降低相关运营费用，并未针对高校实验室的实际情况以及客观需求进行相关人员的合理安排。

2高校实验室相关信息化管理技术在物联网时代背景下的进一步应用

2.1实验设备的相关管理。在高校实验室中，实验设备的数量以及种类都呈现多样化的基本特点，而要想针对性地提升高校实验室的管理质量以及水平，要求相关的高校管理人员要充分分析物联网相关信息技术的基本特点，同时结合实验室的实际情况进一步对相关的设备进行全面管理。主要可以分以下的几个方面进行：首先，相关技术人员可以借助信息化的相关管理技术以及手段，对高校实验室中所存在的设备配备电子化标记，除此以外，可以将实验设备的型号、使用情况、生产地址以及厂家情况等基本信息在电子标识中进行存储。在这种情况下，相关人员在进行高校实验设备的管理过程中，可以通过事先存储的相关信息对实验设备的运行实现高效管理，这可以有效节省工作时间。其次，相关设备管理人员可以借助相关的信息化管理技术实现相关设备信息到无线终端设备的实时传输，并进一步进行分类管理。通过运用此种方法，工作人员在进行设备的实际管理时，可以通过相关设备对于设备信息进行搜索查找，结合设备中所存在的基本问题进行有效解决。这在一定程度上可以提升高校实验室设备管理工作效率以及质量水平，减轻相关工作人员的实际工作压力以及任务量。2.2实验设备外借相关管理。根据高校在教学过程中的实际情况以及需要，往往会存在着高校老师或者学生到实验室中借用相关实验设备的情况，这就要求相关工作人员对于外借的实验设备进行数量以及使用人员的记录，并且跟踪性的核对以及进行事后的检查，否则会对高校实验室设备管理工作的顺利开展产生阻碍。因此，为了提升实验室设备在外借过程中的管理水平，相关管理人员可以结合物联网相关技术手段对于外借的实验室设备进行深入的跟踪以及记录。首先，高校中的相关管理人员可以在相关人员的外借实验设备上进行射频识别体系安装，除此以外还要在高校实验室的出入口进行芯片的实际安装。在这种情况下，一旦实验设备在实验室经过出入口，外借设备的基本属性以及相关信息就会被识别，进一步传送到电脑中的管理系统以及具体的控制设备中。这在一定程度上可以有效地节省相关工作人员的记录时间，同时还可以降低相关信息记录过程中的错误率，最大程度地避免实验设备因外界所导致的损坏。其次，实验室设备管理的相关人员可以借助物联网技术有效掌握相关实验设备的去向以及具体的使用状态，这可以有效地避免使用者将学校的相关实验设备不当使用或是私自带出学校的情况，同时管理系统会对于相关设备进行准确跟踪定位，提升实验设备的安全水平。但是，在当前阶段，很多高校的实验设备管理水平以及相关体系的完善程度都不是特别令人满意，还需要相关技术的进一步深入融合应用。2.3实验设备维护以及检修相关管理。在高校实验室的具体管理工作过程中，对于实验设备的日常维护以及检修工作是基础性以及重点性的内容。如果实验室的相关管理人员并未对实验设备进行深入地维护以及日常检查工作，会直接影响到正常教学活动的顺利开展，甚至会危害教师以及学生在实验过程中的人身安全。因此，需要相关人员充分利用物联网的信息管理技术对于实验中的设备进行日常维护以及检修。对于传统的检修方式来说，由于未能及时处理实验设备中的细小隐患，实验设备在实验环节中的效果并不是十分理想，而通过结合物联网相关的信息化管理技术可以实现实验设备的全面检查。同时，通过实验设备上的电子标识，相关人员可以通过查询具体的设备信息掌握设备的日常维护情况，进一步针对性的制定检修具体方案。另一方面，相关工作人员可以结合物联网技术中的射频识别技术对实验设备进行检修，有效简化检修流程，有利于提升相关人员开展检修工作的顺利程度。2.4实验室环境相关管理。针对当前高校相关实验课程的实际开展情况分析可知，一些基本实验课程开展往往要求高校教师以及同学一同参与到实验操作中，这可以有效促进学生对于相关实验知识的正确理解，进一步提升实验教学的质量水平。因此，这就需要相关实验管理人员结合具体的物联网相关信息技术对于教学中所涉及的具体实验环境进行有效管理，主要从以下几个方面入手：首先，相关管理人员要针对实验的具体环境要求进行分析，进一步对于实验室环境周围的关键性因素进行有效处理，最大程度上降低不良因素影响的可能性。第二，相关实验管理人员还要对于具体的实验教学进行分析，进一步制定出符合实际情况的实验流程，清点实验设备数量，除此以外，对于实验的时间以及实验室开关要进行精确控制，严格控制进出实验室人员。此外，实验室相关管理人员还应该针对具体实验环境进行定期的清扫，这可以有效地避免实验设备因环境因素导致损坏。同时还应该注意利用物联网的相关技术对于实验的具体环境进行必要的调节以及控制，进一步提升实验室的环境水平。2.5实验室安防方面基本管理。在目前的大部分高校中，按照相关部门的要求往往配备摄像头，安装的位置都处于比较重要的场所，但是摄像设备往往具有较大的盲区，一旦有不法分子进行入侵，都要等到事情发生之后相关人员才能了解具体情况。除此以外，摄像装置所采集到的数据往往呈现单一的特点，在为相关设备管理人员提供信息时缺乏多样性，同时也无法实现远程的实时监控。通过利用物联网技术中的射频读写板，可以根据标签的具体位置，采集温度以及周围湿度等具体的数据，借助于无线网络，发送给相关负责管理人员。同时，如果贴有标签的设备仪器已经不在实验室中，射频读写板还具有自动报警功能，一旦发现相关实验设备不在实验室，通过无线模块反映给相关的管理人员，可以有效避免实验设备的丢失。

3结语

综上所述可以知道，随着社会的不断发展，大部分高校开始将物联网的相关信息技术与实际教学相结合，对于学校的相关教学模式与教学方法有了一定程度的改善作用，教学的信息化以及数字化水平得以提升，但仍然存在着一些高校由于实际的环境以及设备等客观因素影响管理质量水平的问题。因此，需要相关的管理工作人员对物联网的信息技术进行充分的认知以及分析，结合具体的实际情况进行实际经验的积累，针对具体的工作问题进行方案的制定，进而提升高校实验室的管理水平以及管理质量。

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物联网实验室范文篇8

1.1实验室建设

因为物联网工程专业是一门多学科交叉的专业，在实验室建设方面应整合校内校外优质资源，大力推进校企联合实验室、企业实训实习基地等的建设，使实验教学和企业生产紧密结合，进一步丰富实验教学体系，改善实验教学环境，锻炼和提升学生的综合实践能力和工程创新能力，充分利用校内实训基地和校外实训基地的一体化平台建设，形成物联网专业人才从校园至企业的无缝对接；依据物联网及其相关专业的实验教学体系，及培养创新型、应用型人才的目标。物联网实验室应该分成四个层次：基础型实验室、专业型实验室、创新型实验室、岗位实验室。1基础实验室包括软件实验室、数据库实验室、组成原理实验室等.2专业实验室包括RFID实验室、无线网络技术实验室、传感网络实验室、单片机实验室、嵌入式实验室等.3创新实验室主要包括智能家居创新应用和地方行业创新应用两大类。4岗位实训室，岗位实训室旨在培养学生从事相关行业所必备的素质和能力。岗位方向物联网系统设计架构师、物联网系统管理员、网络应用系统管理员、物联网应用系统开发工程师等核心职业岗位以及物联网设备技术支持与营销等相关职业岗位。

1.2实验教学方法与手段

从对学生自主学习和多样化发展的适应性和实践能力培养目标出发，各门实验课程的授课教师对本门实验课程中各个实验项目进行认真研究，对综合性、设计性实验进行准确认定。结合物联网工程类实验教学的特征，针对不同专业的学科特点选择实验项目，仍然保留部分传统的手工操作实验技术，如电路理论、电子技术等传统实验和实训项目，让学生通过传统的操作方式完成，便于教师在教学中以手把手的方式进行辅导。同时积极采用现代化信息技术，更新先进的计算机和网络设备，实现先进的计算机仿真模拟操作和网络化管理的实验环境。目前，实验教学中心大多数专业实验项目通过计算机进行仿真或模拟操作，在Internet网络环境下进行，各专业课程的演示实验也均可以多媒体技术、电子幻灯、电子显示屏系统等现代信息技术进行。

1.3实验队伍建设

队伍建设包括课程梯队建设、教师进修与培养建设、教师科研与教学能力培养建设。教学队伍教学建设措施如下：1加强教学梯队的建设，注重提高青年教师的理论素养和实践能力。2以老带新，老教师指导年轻新教师。改善其教学方法，提高其教学技能。3不断引进高级人才和IT企业工程技术人员，提升专业教学师资。4依托校企同盟，建立引进与派出双向培养机制，快速提升校内专职教师的双师素质。

1.4学生创新体系建设

充分利用物联网工程大学生创新实践基地的资源，通过建立完善大学生科技创新实践培养体系，优化大学生科技创新实践开放和激励机制，促进各专业实验室向学生科技创新活动开放，鼓励老师科学研究与项目开发开放，组织大学生参与教师科研项目的研究和各类学科科技竞赛，构筑“参研、立项、创新”一体化的自主性创新实践新平台；充分利用省国际服务外包人才培训基地等中心资源，主动融入地方经济发展，在承担校内本科培养的工程实践教学和综合创新训练的同时，将实现校内外相关专业人才培养的资源共享，并逐步建设成为地方企事业单位物联网人才的实践培训基地，为开展面向社会的物联网技术培训提供综合性、创新性训练支撑；努力开拓和建设适应大学生综合实践和工程创新的新平台，逐渐形成“中心、企业、社会”共建共享的多元化运行机制。

2结论

物联网实验室范文篇9

关键词：工业4.0，互联网+，智慧实验室

1什么是工业

“互联网+制造”就是工业4.0。“工业4.0”是德国推出的概念，美国叫“工业互联网”，我国叫“中国制造2025”，这三者本质内容是一致的，都指向一个核心，就是智能制造。工业4.0的特征包括互联、数据、集成、创新和转型。技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。

2什么是智慧实验室

智慧实验室是指在一个实验室的范围内将多个物品采用计算机网络技术、通信技术以及图形显示技术等将其功能化、网络化和智能化，建立一个由实验室管理中心、信息通信服务以及实验室智能化系统组成的“三合一”智慧实验室集成系统。基于工业4.0的智慧实验室是在现有的实验室基础上，辅以物联网技术和智慧化设备构建起来的，实现了开放共享深入教学需求、即插即用系统极速部署、移动互联打破时空束缚、全面管控舒适高效安全的智慧化实验服务平台。在智慧实验室系统的构建过程中，注重软件管理系统与硬件管理系统的合理配置，教师、学生和管理者全面感知不同的教学资源，获得互动、共享、协作的实验学习和科研工作环境。

3如何构建工业

4.0下的智慧实验室构建工业4.0下的智慧实验室方案包括软件和硬件两大部分。软件技术包括工业物联网、工业大数据、云计算平台、虚拟现实、人工智能等，用以实现实验教学管理系统、实验室预约管理系统、实验室信息管理系统、实验室安全防护系统的构建；硬件技术包括工业机器人、传感器、RFID等，用以实现实验室智能卡RFID、实验室智能门禁终端、实验室摄像头终端、实验室环境监测系统、实验室报警系统、实验室远程控电系统的构建。智慧实验室架构图如图1所示。通过物联网集成实验室内各个智能硬件终端、通信设施等，同时运用云计算等技术构成一个智能网络共享平台。通过这个智能网络平台，使人与人、人与实验设备、实验设备与实验设备、以及实验室开放服务与学生服务之间，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。3.1实验室管理软件系统。实验室软件系统用以实现实验教学管理，教师可进入实验室预约管理系统，科学设置上课时间、上课地点，排课方式灵活，摆脱时间束缚。系统可对教师预约、学生预约、管理员审批等进行科学管理。在实验课进行时间段内，通过实验室门禁对教师和学生进行考勤管理，非上课时间段内，没有预约师生则无法完成考勤与开门动作。同时系统可根据实验课程，完成实验课程管理与实验项目管理。实验课程的学时分配、学分制管理，实验必做项目和选做项目的分配与管理，学生实验后提交实验报告、实验数据等，都通过该系统完成。我校使用的极域电子课堂，对课堂管理包括实时监控、远程命令、学生策略，课堂互动包括分件分发、文件提交等，可方便的完成实验教学的系统管理。实验室信息管理系统主要依托校园网络，以高校实验室建设、实验预约、实验总结、实验通知、实验门禁、实验监控以及设备仪器等构建信息化管理平台。如图2所示。3.2实验室管理硬件系统。实验室管理硬件系统主要用以实现实验室远程控电管理、门禁、安全防护、实验室照明通电、实验台通电、智能光感窗帘、投影仪、摄像头、教师机通电等，都由系统远程智能控制。主要采用了各类传感器、RFID、嵌入式等硬件技术。教师通过刷卡可完成实验室照明、投影仪、教师机的取电，学生刷卡可完成所分配的实验台通电，包括实验设备取电等。实验室环境监测系统用于构建智慧实验室环境，通过采集窗帘上的传感器数据、室内照明光传感器数据，感知环境光照强度，自动调节窗帘的开关与室内光照亮度；通过实时采集室内的温、湿度传感器、PM2.5检测器的数据，自动控制空调等相关设备的运行，以达到节能减排的目的。实验室安全防护系统配套有摄像头终端、烟雾报警传感器等设备，完成智慧实验室内影像的实时采集；智能门禁终端采用目前已经非常成熟的RFID技术和嵌入式系统技术，可对实验室进出人员实施有效控制，避免非法入侵，对非法卡、门磁异常等情况实时上传系统并关闭门锁，具有较好的通信功能和报警功能，可靠性和稳定性极好。

4结语

应用型本科院校电子信息工程专业培养的学生最基本要求就是实践应用能力强，所学课程均配有相当多学时的实验内容，通常情况下，该专业的学生实验、实训类课程学时占总授课学时的50%左右，可见对于高校电子信息类专业的智慧实验室建设亟待解决。而基于工业4.0的电子信息工程专业智慧实验室的构建，可以很好的解决了电子信息工程专业实验室传统人工实验教学管理、实验室资源分配耗时又低效的难题，使高校的实验室管理更为科学化、规范化、人性化，很好的实现了以人为本，这也是工业4.0的重要体现。

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物联网实验室范文篇10

关键词:物联网；高校实验室；信息化；管理技术；分析

在新时代下,高校已成为现代化教育创新、实践教学不可或缺的组成部分,扮演着关键性角色。在高校建设过程中,实验室信息化管理是其关键所在,实验室信息化程度是学校教学科研、管理水平的关键性标志,能够折射出学校的综合实力。但高校实验室管理现状,并不乐观,各方面问题日益突显,比如,设备利用率较低,数据查询、传输困难,已成为我国创新人才培养、素质教育发展道路上的障碍物,需要不断引入先进技术,比如,物联网技术,改善高校实验室的管理现状。

1高校实验室管理现状

在新时代下,很多高校实验室仍然采用人工的方式来管理实验设备,管理效率极其低下,错误率较高,信息数据更新非常慢。用于实验的设备数量比较多。主要是因为在新时代下,随着办学规模日益扩大,实验室开设项目随之增加。为了能够更好地进行实践教学,需要增加实验设备,而传统类型纸质记录管理方法已经无法跟上设备不断更新的步伐。学校实验室管理人员较少,不利于相关工作的开展。在实验室管理过程中,设备的编号、放置位置的对照都需要花费大量的时间,又容易出错。足够的管理人员是实验室管理工作开展的首要条件做好日常的监督、管理工作,提高各种实验资源的利用率,避免造成浪费。但实际上,学校并没有对实验室管理工作引起重视,为了减少运营成本,没有根据实验室客观需求,安排足够的工作人员。

2高校实验室信息化管理中物联技术应用

物联网是指借助各种信息传感设备,比如,红外感应器、激光扫描仪器,以约定的协议为基点,使任何物品能够和互联网相融合,进行信息交换、通信,实现一系列操作的一种网络,比如,定位、跟踪。它是以互联网为核心和基础,将用户端延伸和扩展到任何物品,实现物与物之间的互联,由感知层、传输层、应用层组成。下面是物联网具体层次结构示意图1。

2.1实验室设备管理

(1)设备信息管理。在实验室管理过程中,学校可以灵活应用射频识别体系,给实验室中上每台设备配上电子标识,并把设备的一些基本信息储存到对应的电子标识中。以读卡器为载体,把相关数据信息传输到互联网、无线终端设备中。这样可以随时更新信息数据,对其进行动态化管理,管理人员都可以通过相关的系统迅速获取需要的数据资料,对实验设备进行有效的管理,特别是设备的基本信息,比如,实验设备的型号、维护记录、生产厂家。(2)设备外借管理。在管理过程中,可以充分运用物联网射频识别体系,跟踪管理实验设备,在实验室出入口设置们门禁芯片,就能扫描进出的任何实验物品。以无线网络为纽带,还可以把进出时间、房间号等相关信息及时传输到对应的管理系统中,这样有利于管理人员随时知道实验设备的去向,使用情况,还能防止私自挪用设备现象的频繁出现。(3)设备检修管理。在维修过程中,传统型的管理模式并不能及时查明故障发生的原因,管理人员也无法及时制定可行的方案,采取有效的措施加以解决,使故障设备不能及时得到修理,阻碍实践教学工作的顺利开展。而物联网射频识别技术的应用使设备的维护、检修更加简单化。主要是因为实验设备上的电子标识中包含了各种信息、维护情况。

2.2实验室安防、环境管理

(1)实验室安防管理。在高校中,摄像头大都安放在重要的场所,摄像设备会留下很多盲区,一但受到异常外侵,要在发生之后才能进行判断。如果采用专人值守,也容易出现一些漏洞。此外,所采集的数据信息比较单一,不能为设备管理人员提供多样化的信息,无法实现远程监控。物联网射频读写板可以准确感知到标签所在的位置,可以根据标签传递来的温度、湿度等采集所需的信息数据,通过无线网络,发送给管理人员。如果贴有标签的设备仪器已经不在实验室中,射频读写板会迅速发出警报,并借助无线模块的力量,告知管理人员,具有较好的报警作用,可以有效防止实验设备经常丢失。(2)实验室环境管理。在实验教学过程中,主要包含两种教学方法,多媒体演示教学、学生实验操作。但它们对实验室环境提出了不同的要求。借助物联网技术的力量,可以在实验室中安装能够感知光线的传感器。传感器可以迅速把相关信息迅速反馈给管理人员,便于他们及时合理调整实验的光线,满足教学各方面的客观要求。在日常管理中,管理人员要以实验室的课时安排为纽带,把一系列开关时间准确设置在计算机中,比如,空调、实验设备。在计算机操作指令的作用下,传感器能够在最短的时间内完成一系列操作,具有环保节能的作用。此外,不同类型传感器的使用还具有除尘作用。

2.3实现资源共享

在物联网技术作用下,管理人员可以充分利用传感器、互联网的力量,实现实验硬件资源共享,能够对实验室中的一些设备进行远程控制,对各种实验信息数据进行在线分析、检测。需要定期对应用软件进行杀毒、对实验设备硬件配置进行升级换代,解决软件版权与更新问题。物联网云计算技术的应用可以很好地解决这些问题,减轻学校的经济负担。它的应用可以为实验室提供大量安全、可靠的数据储存中心,可以防止系统被病毒入侵,重要的数据信息被破坏,实现资源共享。为实验教学工作顺利开展提供了重要的保障。

2.4优化实验教学、管理

物联网传感技术的应用可以对实验室设备进行网络化、信息化管理,也为操作人员、管理人员提供便利。在管理过程中,可以把云计算技术融入到校园物联网中,为实验室提供更多优质的技术服务。在此基础上,云计算的资源池可以为实验室物联网中心提供各方面的服务,保证实验室的日常运作,能够准确计算、分析一系列复杂的实验数据,为实验教学提供重要的参考数据。在管理过程中,物联网系统的应用可以实现实验平台、虚拟平台的融合,实现校外各种硬软件资源共享,实现实验教学的网络化、智能化。

3结语

总而言之,在高校实验室管理中,物联网技术的应用简化实验室管理人员的操作流程,减少工作量,降低信息数据录入的错误率,在一定程度上提高了管理的效率与质量。它的应用可以减少学校在实验设备器材方面的费用支出,为其它方面的优化完善提供资金保障,提高学校运营的效益。

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