基于智能移动终端开发的高校实验室管理系统设计

徐维远

摘要： 高校实验室作为人才培养和科学研发的重要基地，目前存在着管理混乱、效率低、方式较为落后等问题。因此，为解决传统高校实验室管理方面存在的相关问题，在智能移动终端开发的基础上，提出一种高校实验室管理系统。基于智能移动终端开发的高校实验室管理系统的数据库服务器设计和阅读识别器设计，实现其硬件设计;以阅读扫描识别过程和决策树算法完成了其软件设计，实现了高校实验室管理系统的设计，试验数据表明，提出的管理系统较传统管理系统，设备故障率计算准确率达99.7%，适合高校实验室各项复杂工作的管理。

关键词：智能移动终端;高校实验室;管理系统

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）25-0231-02

高校实验室是实践教学的场所。高等院校尤其是应用型院校发展的重点是实验室建设与管理。但是，随着实验室任务的加强，实验室管理中的信息不流通、效率低等问题逐渐凸显出来，而且越来越严重。因此，为解决传统高校实验室管理方面存在的相关问题，在智能移动终端开发的基础上，提出一种高校实验室管理系统。基于智能移动终端开发的高校实验室管理系统的数据库服务器设计和阅读识别器设计，实现其硬件设计;以阅读扫描识别过程和决策树算法完成了其软件设计，实现了高校实验室管理系统的设计，为了保证设计的高校实验室管理系统的准确性，进行仿真试验验证，试验结果表明，提出的高校实验室管理系统具有较高的有效性，能够提高实验室的管理水平和管理工作的效率。

1基于智能移动终端的高校实验室管理系统硬件设计

实验室管理系统，是以计算机技术为核心，依据相关理论，搭建计算机控制中心、数据库服务器、感应器以及嵌入型显示器，通过网络通信技术建立连接的实验室管理系统。高校实验室管理系统能够实现信息化、智能化的实验室管理。智能移动终端具有接入互联网能力，通常搭载各种操作系统，可以根据用户需求定制化各种功能[1]。基于智能移动终端开发从高校实验室管理系统整体上看，硬件结构可分为三个部分，即主控中心、数据库服务器、RFID阅读识别器。

主控中心存放控制算法、识别算法等，通过数据的调取与分析，判断实验室设备的状态，并发出实验室操作设备是否运行的命令，实现对高校实验室的集中管控和维护，是高校实验室管理系统的中央管理机构。

数据库服务器由处理器、芯片组以及总线这三部分组成。处理器是整个数据库服务器的大脑，操控着数据库服务器的运行;芯片组就像是骨架，能够为分析处理高校实验室数据信息提供支撑;总线则相当于分布在整个数据库服务器的“神经”，主要工作是把从各方面接收到的数据信息传输到处理器。而数据库服务器作为一个整体结构，主要是通过无线网络对收集到的实验室数据的结构和功能进行归纳和抽象化，抽象成某种模型可以直观地体现出数据和数据之间的联系，为师生或者实验室管理人员获取实验室相关数据信息提供数据基础。高校实验室管理系统的数据库服务器中，主要有三种数據模型实体，分别为实验室数据实体、设备数据实体和故障设备数据实体[2]。这些归纳与抽象化后的数据实体通过处理嵌入到二维码中，通过阅读识别器将信息显示出来。

RFID阅读识别器主要是通过对无线载波发送模块的控制来实现对数据库服务器中数据信息的发送和读取，而且能够针对接受的数据进行解码，并对其数据信息进行反馈。RFID阅读识别器的构成主要有射频接口、逻辑控制单元模块、摄像头、天线四部分[3]。其中逻辑控制单元模块又分为储存单元、微控制器两部分，其主要功能是解码相关数据信号，实验与数据库服务器以及主控中心的通信并且执行接收到的命令。射频接口主要由电压调节片、时钟发生元件、发射器和接收器这几部分组成。这些元件在实现阅读识别器与计算机数据库服务器连接的基础上，还能实现信号的发射、接受和调控等。摄像头则是能将二维码中的数据信息转换成直观的文本信息。RFID阅读识别器的构造图如图1所示。

2基于智能移动终端的高校实验室管理系统软件设计

基于智能移动终端开发的高校实验室管理系统软件设计，主要包括阅读扫描识别设计，实验室设备故障决策树算法设计两部分。

2.1阅读扫描识别过程设计

二维码是一种特别的图形标记，主要是由一定宽度的多个黑白条形图按照一定的规律平行排列并组成。二维码的作用主要是表示一定的数字、字母或者是两者组合的信息[4]。RFID阅读识别器识别二维码的过程如图2所示。

当阅读识别器或者的摄像头扫描二维码，摄像头焦点捕捉到二维码时，能够取得一组明暗相间的反射光信号，光信号通过光电转换后会变成一组与条形码中的黑条和白条相对应的电子信号，再经过RFID的程序解码后，译为相应的字符信息。实验室课程表以日期和教室两个维度的二维表格的形式、移动设备查看某一课时、某一实验室课程情况包括课程名称、授课老师、听课班级以及人数、实验室设备信息等都能通过阅读器扫描二维码显示出来。

2.2实验室设备故障决策树算法

高校实验室设备的安全问题是实验室管理工作的重中之重。结合数据库的设备信息，以决策树算法进行实验室设备故障信息的处理，为实验员进行安全检查与管理提供数据支持。决策树算法的基本思想是从顶向下构造决策树，然后以根节点、分枝节点和叶子结点三个层面进行设备数据的分类。对于出现不同的设备问题而建构不同的分支结构。首先是以基尼指数公式进行数据过滤[5]，公式如下：

3仿真实验

为了保证设计的高校实验室管理系统的有效性，进行仿真试验，试验过程中选择传统的高校实验室管理系统，作为对比对象，验证基于智能移动终端开发的高校实验室管理系统的准确性。

3.1实验运行指令

进行模拟实验，进行计算机指令设定，模拟两种管理系统的工作环境，具体指令如下：

Char pcread （unsigned char）

char status;

unsigned char i，snr_check=0

unsigned int unlen

PcdcomMF522（PCD_TRANSCEIVE，uccom）

If （statues==MI_OK）

For （i=0;i<4;i++）

Status =MI_ERR;

Return  status

3.2 实验结果

根据实验过程的设定，进行仿真实验，得出两种实验室管理系统进行实验设备故障计算的准确率数据表，如表1所示：

从上表中可以看出，提出的高校實验室管理系统，受实验室设备数量的影响小，在设备数量较多时也能够较快速的计算出设备故障率，并实时通过阅读器扫描二维码显示出来。而传统高校实验室管理系统，在实验设备达到一定数量时，设备故障率的准确率就会受到影响，同时显示的故障设备信息存在一定的时间差。试验证明，提出的基于智能移动终端开发的高校实验室管理系统具有一定的有效性。

4 结束语

基于智能移动终端开发的高校实验室管理系统的硬件设计，与软件设计，实现了对高校实验室设备故障率以及相关信息的准确提供，试验数据表明，设计的管理系统具有较高的准确性，希望本文的研究，能够高校实验室管理系统的设计提供理论参考。

参考文献：

[1] 彭晓波， 唐璐， 张红涛， 等. 基于Android平台的实验室智能管理系统[J]. 继续医学教育， 2017， 31（10）：68-69.

[2] 胡伟， 郭龙， 李启贵，等. 基于传感网的高校实验室智能管理的设计[J]. 物联网技术， 2017， 7（4）：117-120.

[3] 杨远新， 崔忠伟， 刘卓，等. 基于Java Web的高校实验室智能管理系统的设计与实现[J]. 电脑知识与技术， 2017， 13（31）：74-75.

[4] 邹亮， 赖众燿， 庞钰驹，等. 基于移动智能终端的道路交通参数人工调查系统设计[J]. 实验室研究与探索， 2017， 36（4）：49-51.

[5] 苏东伟， 梁志坚， 贺秋丽，等. 基于微信平台的高校开放实验室预约系统的设计与实现[J]. 信息通信， 2018（1）：160-161.

【通联编辑：光文玲】