基于物联网的计算机实验室管理模式探究

朱 莉

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

随着高职院校教育体制的不断改革和信息技术的高速发展，各高职院校更加注重培养学生的动手实践能力和思维创新能力，促进学生知识和能力协调发展。但由于高职院校计算机实验室多采用人工管理模式，管理技术和安防系统相对落后，已不适应当前校园信息化发展的要求，也难以满足不断增长的实践需求。对此，基于物联网的“智慧”应用，将物联网技术应用到计算机实验室管理当中，提出一种先进的计算机实验室管理模式，即集网络化、智能化、自动化于一体的开放式管理模式。

1 物联网技术

1.1 物联网的技术特点

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它在原有互联网技术的基础上进行了延伸。按联合国国际电信联盟制订的总体产业标准，通过各种信息传感设备和应用技术，如各类传感器、激光扫描系统、ZigBee无线组网技术、蓝牙BLE技术、全球定位GPS系统、射频识别RFID技术等，在严格的信息安全保密系统的规范下，采集设备返回的各种实时信号和信息，进行定位、识别、跟踪、监控，实现人、物、网的全面连接和自动处理，以更加智能的方式来管理生产和生活。物联网具有连通性、物物相联、智能化的特点，为各个领域的实际应用提供服务，如智能公交、智能校园等。[1]

1.2 物联网的体系架构

物联网的体系结构沿用了互联网的分层体系结构，从功能和技术上进行了多方位的扩展。从技术架构上，通常把物联网分为3个层次：感知层、网络层和应用层。感知层处于体系的最底层，主要是通过硬件感知设备识别目标物体并采集相关信息；网络层则起到了感知层和应用层联接纽带的作用，负责为应用层传递感知层采集的信息，包括有线和无线通信网络、私有网络、云计算等；最上层的应用层是与用户交互的接口，与各领域的具体需求相结合，从而实现用户对整个物联网的操作和控制。

1.3 物联网的安全防护

物联网的安全属于信息安全的一个子集，主要分为物理安全、运行安全、数据安全及内容安全4个层次，因此安全要素主要体现在传感器、传输系统及处理系统等方面，包括可用性、可控性、可识别性与安全性。其中可用性是从根本上保障设计出来的物联网是可以使用的，且有一定的容错性，对于规则之外的操作能判别出错误，并有合理的处理方法；可控性指采取措施来保证物联网不会因为发生错误而带来不可预计的风险；可识别性是指构建完整的信任体系，保证使用的所有数据、信息、操作都是值得信赖的，完整可用，真实有效；安全性不仅是指网络系统安全可靠，数据和信息可以准确地送达，还需要构建完整的加密体系来保证机密数据和个人隐私的安全。[2]

2 物联网技术在计算机实验室管理中的应用

2.1 环境监测与管理系统

应用物联网技术，可以在计算机实验室中安装多种传感器组成环境感知系统，实现对实验室环境状态的感知与监测。其中常见的有温湿度传感器、可燃气体传感器等，还可以根据实验室的功能特点和环境特点进行有针对性的设置。

温湿度传感器可以对实验室内温度和湿度实时监测，计算机设备对温度和湿度有严格的要求，尤其是服务器和交换机。可以采用定时器中断的方法，每隔一段时间进行一次数据的采集，时间越短实时性越好。通过应用程序设定相应的安全值范围，当温湿度超过或低于一定值的范围时，则启动相应的温湿度控制设备（如空调、风扇等）进行调节，避免设备在不合适的温湿度环境下长时间运行，缩短使用寿命或增加损坏率。

可燃气体传感器可对实验室内烟雾浓度和可燃性气体实时监测，包括烟雾、甲烷、液化气、氢气等，当浓度超过设定值时，传感器的电导率随空气中烟雾和有害气体浓度的增加而增大，利用电路将电导率的变化转换为相对应的输出信号，同时发出声音或光线警报，通知管理人员及时处理，减少突发事故造成的损失。

2.2 门禁管理系统

门禁主要安装在实验室门户上，通过对人员权限设定智能控制开关门，实现对实验室进出人员数据的自动采集、统计以及数据的查询过程，这样管理人员可以方便地统计人员进出情况，无需人工干预。主要硬件设备包括主控芯片、电源板、读卡器、射频卡、门控器、电子锁等。当持卡人进入读卡器的范围内时，读卡器读取射频卡的信息，并将信息发给主控芯片与数据库中预存内容对比，判断卡片是否有效，包括时间范围、地点范围、人员权限的判定等，认证完成后门控器进行相关操作，如满足条件打开电子锁、如无效则出现错误提示，电子锁继续保持锁定状态，同时保存事件信息并上传到服务器，以便统计查询。[3]

2.3 智能监控系统

随着信息技术的发展，监控系统已经在各个领域得到了广泛应用。面向计算机实验室的智能视频监控系统是监控系统的重要应用，主要实现数字化、分布化、智慧化实时控制的监控网络，其核心技术是通信方式。现阶段主要通信方式有：电话固网传输、互联网传输、红外线数据通信、蓝牙、WI-FI、ZigBee无线网络以及NFC近场通信等。目前已经有很多基于这些技术的远程监控产品，它们都有各自的优缺点，可根据实验室的实际情况选择。不论选用哪种技术，都需要满足采集画面精度高、全时段监控、可上传备份数据、可远程操控等条件。

2.4 设备管理系统

设备管理系统主要采用RFID无线射频识别技术实现计算机实验室内设备的统一化、自动化、智能化管理。与传统的条形码识别方式相比，RFID技术无需直接物理接触、无需管理人员手工操作，便能够实现信息的自动输入和处理。RFID技术同时还具有操作方便、存储量大、识别速度快、抗污损能力强、抗干扰性强、可重复使用、安全性高等优点，为管理人员高效快捷地管理实验设备提供了解决方案。

计算机实验室设备管理项目主要包括设备的添加、维修、外借、报废等。首先需要为实验室中每台设备配上电子标签，电子标签分为有源和无源两种，有源电子标签识别距离远，无源电子标签在价格和体积上更具优势。[4]

首先将设备的基本信息储存到对应的RFID芯片中，如时间、型号、维护记录、生产厂家等，并确定唯一的设备编号和RFID编码，管理人员根据具体情况将实验室的设备分配到不同的实验室中去，当电子标签处于读写器感应范围内时，读写器通过电磁波激活电子标签并读取其中的信息，将信息通过网络发送到应用系统进行处理，被处理后的信息再传给相关数据库，完成数据信息的重新写入，通过数据报表可以从不同角度进行统计，这样管理人员随时都可以知道实验设备改变位置后的去向、使用情况、故障发生的原因和维修情况。

3 结语

高职院校计算机实验室管理中存在制约实验室建设和发展的问题，要结合多项物联网技术的实验室管理模式，加强对实验室内部环境、实验设备管理及人员的实时监控，简化管理人员操作，提高设备使用效率，减少数据错误，加强设备安全性，提高实验教学质量，使实验室管理更为规范。