基于物联网的开放式实训室管理系统设计

刘友澈

摘要：针对开放式实训室存在人员管理、设备安全和实训效率等存在的问题，提出了基于物联网技术和校园一卡通平台构建的开放式实训室管理系统，解决传统的开放式实训室存在设备损坏率高、教师负担重和管理不到位等问题，提高了实训室管理效率，促进了开放式实训教学的发展，该文还介绍了该管理系统的核心技术实现的方法。

关键词：物联网；开放式；实训室；管理系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）35-8414-02

1 概述

实训教学是高职院校教学中的重要环节，它不仅能巩固所学的理论知识，还能增强学生的学习兴趣、提高学生的动手能力，通过长时间的实训还能激发学生的创新能力。因此，我校的实训资源包括设备仪器、器材、场地等对学生实行了全天开放。经过一年多的实践证明，实训室开放后学生的学习兴趣增强了，学习的积极性、主动性也有了很大的提高，特别是学生的动手能力和创新意识有了极大的提高。但是开放实训室的同时，也对实训室的管理带来了难题。实训室开放后，由于进出实训室人员不定，特别是实训仪器的安全性，都给实训教学和资产安全管理增加了很大的困难，同时也增加了教师的值班工作量和工作强度。在某种程度上，制约了开放型实训室的建设与发展。针对以上问题，特提出基于物联网技术和校园一卡通平台构建开放式实训室管理系统，解决传统管理模式下的开放式实训室存在的主要问题，提高开放式实训室管理的安全性和效率，促进学生动手能力的提高。

2 基于物联网技术的实验设备、实训器材管理

实训室的资产主要为实训设备和实训器材，在以前的开放式管理中，实训器材由仓库管理员发放，实训设备由实训管理员管理，当学生在实训中出现改变实训方案时，会出现实训器材不够用或者没有的情况。为此，我们在每一个实训室中不仅有实训设备，还有实训器材的小仓库，实训设备和实训器材使用RFlD技术进行管理，每一台设备和每一种器材都有一个电子标签，建立一个设备、器材数据库。数据库中记录了设备的型号、生产厂家、使用人、使用时间、使用状况和维修记录等信息，也记录了器材的名称、领用人、单价、已使用数量、可使用数量等基本信息。学生只需要在设备上和器材仓库中刷校园一卡通即可使用实训设备和领取实训器材，同时对电子标签的内容进行更新，数据库中就记录该学生的使用信息。管理员只需要登录数据库就可以知道设备使用和器材消耗情况，可及时补充易耗器材。补充易耗器材后只需要用手持机刷新电子标签即可，这样不仅节省了人力，同时提高了管理的效率。

3 开放式实训室终端管理控制系统

开放式实训室管理终端控制系统由门禁模块、设备管理、器材管理、语音模块、通讯模块和视频监控模块等几个部分组成，它们在32位嵌入式处理器STM32F10X的控制下工作，系统组成如图1所示。

1） 门禁控制模块。主要由读卡器、人体红外感应器、报警器、单片机、液晶显示屏、通信口和电子门锁等几部分组成，如图2所示，主要完成刷卡开门、分配并显示座位号、防盗报警等功能。学生刷卡后，学生信息由门禁控制器送到开放式实训室管理终端控制器，终端控制器确认该学生合法后，发出开门指令，并分配实训座位号，同时接通该座位号的电源。

2） 设备管理模块。该模块由电流检测、过流保护、电源控制、读卡器和单片机组成，如图3所示。每一个实训工位有一个设备管理器，所有设备管理器通过485总线相连后与终端控制器相连，构成一个分布式的控制系统。设备管理器有远程控制的功能，当管理员在后台监控学生实训，发现设备不符合使用规程时，则可控制该设备使用。

3） 器材管理模块。主要由读卡器、液晶显示屏、单片机和器材门锁等组成。当学生需要器材时，首先在读卡器上刷校园一卡通，输入元器件名称代号、数量后，相应的器材门锁开启，取走元器件，并把器材领取数量重新写入电子标签中。

4） 视频监控模块。主要由摄像头、硬盘录像机等组成。实现远程监督、远程指导和防盗监控等功能。

5） 通讯模块。主要完成终端控制器与院级服务器之间的通讯。

6） 语音提示模块。当实训室的门打开后，提示使用者要注意用电安全，要按实训规程操作设备，离开时提醒使用者清理好现场，保持工位清洁。

4 开放式实训室管理系统

开放式实训室管理系统由用户管理、实训教学管理、设备管理、器材管理和查询等部分组成，组成框图如图4所示。界面采用Visual C#编写，数据库采用SQL 2005编写。

1） 用户管理。用户管理主要由用户登录、用户注册和教师学生管理等组成。

2） 实训教学管理。实训教学管理是该管理系统重点之一，主要由正常教学实训和预约开放实训两部分组成，如图5所示。正常教学实训包括实训课题、实训报告和实训时间等。预约开放实训包括预约时间地点、课题申请、预约解除、使用设备审批、使用器材审批等。

3） 设备管理。设备管理也是该系统的主要功能之一，如图6所示。主要包括设备使用者、使用时间、维修记录和故障登记等。

4） 器材管理。器材管理如图7所示，主要包括器材使用者、使用数量、剩余数量和补充记录厅局等。

5） 查询功能。查询功能如图8所示，主要包括课题查询、实训时间查询、设备查询、器材查询和预约查询。

5 结束语

构建基于物联网技术和校园一卡通平台为基础的开放式实训室管理系统，通过使用该平台，克服了人工开放式实训室管理模式的弊端，实现了正常实训教学安排与管理 、开放式实训室管理与使用、校园一卡通进入实训室、使用实训设备、领取实训器材和远程监控等全过程管理。

参考文献：

[1] 鲍日元.地方高校开放实验室建设的重要意义与难点探讨[J].牡丹江大学学报，2007（11）：110-112.

[2] 刘强，崔莉，等.物联网关键技术与应用[J].计算机科学，2010（6）：37.

[3] 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（3）：1-9.

[4] 甘小红.高校开放式实验室管理系统的设计与实现[J].中国教育信息化（高教职教），2010（3）：47-49.

[5] 闫春娟，陈琦.基于I C 卡的高校实验室智能管理系统的设计[J].实验技术与管理，2008，25（6）：97-100.

[6] 张敏.基于ASP. NET 的预约型开放实验室管理系统[J].实验技术与管理，2007，24（7）： 73-76.

[7] 吴文华.智能实验室管理系统下的实验室开放管理[J].实验技术与管理，2011，28（2）：172-176.

[8] 吴良，邹志宏，吴文华，等.能实验室管理系统的开发与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（5）：169-172.endprint

摘要：针对开放式实训室存在人员管理、设备安全和实训效率等存在的问题，提出了基于物联网技术和校园一卡通平台构建的开放式实训室管理系统，解决传统的开放式实训室存在设备损坏率高、教师负担重和管理不到位等问题，提高了实训室管理效率，促进了开放式实训教学的发展，该文还介绍了该管理系统的核心技术实现的方法。

关键词：物联网；开放式；实训室；管理系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）35-8414-02

1 概述

实训教学是高职院校教学中的重要环节，它不仅能巩固所学的理论知识，还能增强学生的学习兴趣、提高学生的动手能力，通过长时间的实训还能激发学生的创新能力。因此，我校的实训资源包括设备仪器、器材、场地等对学生实行了全天开放。经过一年多的实践证明，实训室开放后学生的学习兴趣增强了，学习的积极性、主动性也有了很大的提高，特别是学生的动手能力和创新意识有了极大的提高。但是开放实训室的同时，也对实训室的管理带来了难题。实训室开放后，由于进出实训室人员不定，特别是实训仪器的安全性，都给实训教学和资产安全管理增加了很大的困难，同时也增加了教师的值班工作量和工作强度。在某种程度上，制约了开放型实训室的建设与发展。针对以上问题，特提出基于物联网技术和校园一卡通平台构建开放式实训室管理系统，解决传统管理模式下的开放式实训室存在的主要问题，提高开放式实训室管理的安全性和效率，促进学生动手能力的提高。

2 基于物联网技术的实验设备、实训器材管理

实训室的资产主要为实训设备和实训器材，在以前的开放式管理中，实训器材由仓库管理员发放，实训设备由实训管理员管理，当学生在实训中出现改变实训方案时，会出现实训器材不够用或者没有的情况。为此，我们在每一个实训室中不仅有实训设备，还有实训器材的小仓库，实训设备和实训器材使用RFlD技术进行管理，每一台设备和每一种器材都有一个电子标签，建立一个设备、器材数据库。数据库中记录了设备的型号、生产厂家、使用人、使用时间、使用状况和维修记录等信息，也记录了器材的名称、领用人、单价、已使用数量、可使用数量等基本信息。学生只需要在设备上和器材仓库中刷校园一卡通即可使用实训设备和领取实训器材，同时对电子标签的内容进行更新，数据库中就记录该学生的使用信息。管理员只需要登录数据库就可以知道设备使用和器材消耗情况，可及时补充易耗器材。补充易耗器材后只需要用手持机刷新电子标签即可，这样不仅节省了人力，同时提高了管理的效率。

3 开放式实训室终端管理控制系统

开放式实训室管理终端控制系统由门禁模块、设备管理、器材管理、语音模块、通讯模块和视频监控模块等几个部分组成，它们在32位嵌入式处理器STM32F10X的控制下工作，系统组成如图1所示。

1） 门禁控制模块。主要由读卡器、人体红外感应器、报警器、单片机、液晶显示屏、通信口和电子门锁等几部分组成，如图2所示，主要完成刷卡开门、分配并显示座位号、防盗报警等功能。学生刷卡后，学生信息由门禁控制器送到开放式实训室管理终端控制器，终端控制器确认该学生合法后，发出开门指令，并分配实训座位号，同时接通该座位号的电源。

2） 设备管理模块。该模块由电流检测、过流保护、电源控制、读卡器和单片机组成，如图3所示。每一个实训工位有一个设备管理器，所有设备管理器通过485总线相连后与终端控制器相连，构成一个分布式的控制系统。设备管理器有远程控制的功能，当管理员在后台监控学生实训，发现设备不符合使用规程时，则可控制该设备使用。

3） 器材管理模块。主要由读卡器、液晶显示屏、单片机和器材门锁等组成。当学生需要器材时，首先在读卡器上刷校园一卡通，输入元器件名称代号、数量后，相应的器材门锁开启，取走元器件，并把器材领取数量重新写入电子标签中。

4） 视频监控模块。主要由摄像头、硬盘录像机等组成。实现远程监督、远程指导和防盗监控等功能。

5） 通讯模块。主要完成终端控制器与院级服务器之间的通讯。

6） 语音提示模块。当实训室的门打开后，提示使用者要注意用电安全，要按实训规程操作设备，离开时提醒使用者清理好现场，保持工位清洁。

4 开放式实训室管理系统

开放式实训室管理系统由用户管理、实训教学管理、设备管理、器材管理和查询等部分组成，组成框图如图4所示。界面采用Visual C#编写，数据库采用SQL 2005编写。

1） 用户管理。用户管理主要由用户登录、用户注册和教师学生管理等组成。

2） 实训教学管理。实训教学管理是该管理系统重点之一，主要由正常教学实训和预约开放实训两部分组成，如图5所示。正常教学实训包括实训课题、实训报告和实训时间等。预约开放实训包括预约时间地点、课题申请、预约解除、使用设备审批、使用器材审批等。

3） 设备管理。设备管理也是该系统的主要功能之一，如图6所示。主要包括设备使用者、使用时间、维修记录和故障登记等。

4） 器材管理。器材管理如图7所示，主要包括器材使用者、使用数量、剩余数量和补充记录厅局等。

5） 查询功能。查询功能如图8所示，主要包括课题查询、实训时间查询、设备查询、器材查询和预约查询。

5 结束语

构建基于物联网技术和校园一卡通平台为基础的开放式实训室管理系统，通过使用该平台，克服了人工开放式实训室管理模式的弊端，实现了正常实训教学安排与管理 、开放式实训室管理与使用、校园一卡通进入实训室、使用实训设备、领取实训器材和远程监控等全过程管理。

参考文献：

[1] 鲍日元.地方高校开放实验室建设的重要意义与难点探讨[J].牡丹江大学学报，2007（11）：110-112.

[2] 刘强，崔莉，等.物联网关键技术与应用[J].计算机科学，2010（6）：37.

[3] 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（3）：1-9.

[4] 甘小红.高校开放式实验室管理系统的设计与实现[J].中国教育信息化（高教职教），2010（3）：47-49.

[5] 闫春娟，陈琦.基于I C 卡的高校实验室智能管理系统的设计[J].实验技术与管理，2008，25（6）：97-100.

[6] 张敏.基于ASP. NET 的预约型开放实验室管理系统[J].实验技术与管理，2007，24（7）： 73-76.

[7] 吴文华.智能实验室管理系统下的实验室开放管理[J].实验技术与管理，2011，28（2）：172-176.

[8] 吴良，邹志宏，吴文华，等.能实验室管理系统的开发与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（5）：169-172.endprint

摘要：针对开放式实训室存在人员管理、设备安全和实训效率等存在的问题，提出了基于物联网技术和校园一卡通平台构建的开放式实训室管理系统，解决传统的开放式实训室存在设备损坏率高、教师负担重和管理不到位等问题，提高了实训室管理效率，促进了开放式实训教学的发展，该文还介绍了该管理系统的核心技术实现的方法。

关键词：物联网；开放式；实训室；管理系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）35-8414-02

1 概述

实训教学是高职院校教学中的重要环节，它不仅能巩固所学的理论知识，还能增强学生的学习兴趣、提高学生的动手能力，通过长时间的实训还能激发学生的创新能力。因此，我校的实训资源包括设备仪器、器材、场地等对学生实行了全天开放。经过一年多的实践证明，实训室开放后学生的学习兴趣增强了，学习的积极性、主动性也有了很大的提高，特别是学生的动手能力和创新意识有了极大的提高。但是开放实训室的同时，也对实训室的管理带来了难题。实训室开放后，由于进出实训室人员不定，特别是实训仪器的安全性，都给实训教学和资产安全管理增加了很大的困难，同时也增加了教师的值班工作量和工作强度。在某种程度上，制约了开放型实训室的建设与发展。针对以上问题，特提出基于物联网技术和校园一卡通平台构建开放式实训室管理系统，解决传统管理模式下的开放式实训室存在的主要问题，提高开放式实训室管理的安全性和效率，促进学生动手能力的提高。

2 基于物联网技术的实验设备、实训器材管理

实训室的资产主要为实训设备和实训器材，在以前的开放式管理中，实训器材由仓库管理员发放，实训设备由实训管理员管理，当学生在实训中出现改变实训方案时，会出现实训器材不够用或者没有的情况。为此，我们在每一个实训室中不仅有实训设备，还有实训器材的小仓库，实训设备和实训器材使用RFlD技术进行管理，每一台设备和每一种器材都有一个电子标签，建立一个设备、器材数据库。数据库中记录了设备的型号、生产厂家、使用人、使用时间、使用状况和维修记录等信息，也记录了器材的名称、领用人、单价、已使用数量、可使用数量等基本信息。学生只需要在设备上和器材仓库中刷校园一卡通即可使用实训设备和领取实训器材，同时对电子标签的内容进行更新，数据库中就记录该学生的使用信息。管理员只需要登录数据库就可以知道设备使用和器材消耗情况，可及时补充易耗器材。补充易耗器材后只需要用手持机刷新电子标签即可，这样不仅节省了人力，同时提高了管理的效率。

3 开放式实训室终端管理控制系统

开放式实训室管理终端控制系统由门禁模块、设备管理、器材管理、语音模块、通讯模块和视频监控模块等几个部分组成，它们在32位嵌入式处理器STM32F10X的控制下工作，系统组成如图1所示。

1） 门禁控制模块。主要由读卡器、人体红外感应器、报警器、单片机、液晶显示屏、通信口和电子门锁等几部分组成，如图2所示，主要完成刷卡开门、分配并显示座位号、防盗报警等功能。学生刷卡后，学生信息由门禁控制器送到开放式实训室管理终端控制器，终端控制器确认该学生合法后，发出开门指令，并分配实训座位号，同时接通该座位号的电源。

2） 设备管理模块。该模块由电流检测、过流保护、电源控制、读卡器和单片机组成，如图3所示。每一个实训工位有一个设备管理器，所有设备管理器通过485总线相连后与终端控制器相连，构成一个分布式的控制系统。设备管理器有远程控制的功能，当管理员在后台监控学生实训，发现设备不符合使用规程时，则可控制该设备使用。

3） 器材管理模块。主要由读卡器、液晶显示屏、单片机和器材门锁等组成。当学生需要器材时，首先在读卡器上刷校园一卡通，输入元器件名称代号、数量后，相应的器材门锁开启，取走元器件，并把器材领取数量重新写入电子标签中。

4） 视频监控模块。主要由摄像头、硬盘录像机等组成。实现远程监督、远程指导和防盗监控等功能。

5） 通讯模块。主要完成终端控制器与院级服务器之间的通讯。

6） 语音提示模块。当实训室的门打开后，提示使用者要注意用电安全，要按实训规程操作设备，离开时提醒使用者清理好现场，保持工位清洁。

4 开放式实训室管理系统

开放式实训室管理系统由用户管理、实训教学管理、设备管理、器材管理和查询等部分组成，组成框图如图4所示。界面采用Visual C#编写，数据库采用SQL 2005编写。

1） 用户管理。用户管理主要由用户登录、用户注册和教师学生管理等组成。

2） 实训教学管理。实训教学管理是该管理系统重点之一，主要由正常教学实训和预约开放实训两部分组成，如图5所示。正常教学实训包括实训课题、实训报告和实训时间等。预约开放实训包括预约时间地点、课题申请、预约解除、使用设备审批、使用器材审批等。

3） 设备管理。设备管理也是该系统的主要功能之一，如图6所示。主要包括设备使用者、使用时间、维修记录和故障登记等。

4） 器材管理。器材管理如图7所示，主要包括器材使用者、使用数量、剩余数量和补充记录厅局等。

5） 查询功能。查询功能如图8所示，主要包括课题查询、实训时间查询、设备查询、器材查询和预约查询。

5 结束语

构建基于物联网技术和校园一卡通平台为基础的开放式实训室管理系统，通过使用该平台，克服了人工开放式实训室管理模式的弊端，实现了正常实训教学安排与管理 、开放式实训室管理与使用、校园一卡通进入实训室、使用实训设备、领取实训器材和远程监控等全过程管理。

参考文献：

[1] 鲍日元.地方高校开放实验室建设的重要意义与难点探讨[J].牡丹江大学学报，2007（11）：110-112.

[2] 刘强，崔莉，等.物联网关键技术与应用[J].计算机科学，2010（6）：37.

[3] 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（3）：1-9.

[4] 甘小红.高校开放式实验室管理系统的设计与实现[J].中国教育信息化（高教职教），2010（3）：47-49.

[5] 闫春娟，陈琦.基于I C 卡的高校实验室智能管理系统的设计[J].实验技术与管理，2008，25（6）：97-100.

[6] 张敏.基于ASP. NET 的预约型开放实验室管理系统[J].实验技术与管理，2007，24（7）： 73-76.

[7] 吴文华.智能实验室管理系统下的实验室开放管理[J].实验技术与管理，2011，28（2）：172-176.

[8] 吴良，邹志宏，吴文华，等.能实验室管理系统的开发与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（5）：169-172.endprint