琴房智能管理系统的设计

宋耕 陈倩

摘  要：当前许多学校的琴房管理方式还是以人工为主，需要投入大量的人力、财力、物力，师生上琴操作麻烦、准确性低，人工管理的方式也带来效率低下等问题。对此文章以开封文化艺术职业学院为例，提出一种琴房智能管理系统的设计方案，运用信息化的手段，依托智慧校园的建设成果，科学高效地利用、分配琴房，保障教学服务顺利进行，提升学校教学管理水平。

关键词：琴房管理;智能管理;人脸识别

中图分类号：TP391.4           文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）02-0029-04

Abstract： At present， the management mode of piano room in many schools is still manual， which needs to invest a lot of human， financial and material resources. The operation of teachers and students on the piano is troublesome and the accuracy is low， and the manual management mode also brings problems such as low efficiency. In this regard， taking Kaifeng Vocational College of culture and arts as an example， this paper puts forward a design scheme of piano room intelligent management system， uses informatization means， relying on the construction achievements of Wisdom Campus， scientifically and efficiently uses and distributes piano rooms， ensures the smooth progress of teaching services， and improves the level of school teaching management.

Keywords： piano room management; intelligent management; face recognition

0  引  言

随着高校教育信息化水平的不断发展，信息技术和智能技术深度融入教育教学和管理服务，智慧校园的建设不断完善，消除信息孤岛，保证信息安全，综合运用大数据、人工智能等手段推进学校管理方式变革，提升管理效能和水平迫在眉睫。

开封文化艺术职业学院作为一所艺术院校，琴房数量众多，且音乐专业在学校专业中占据十分重要的地位，而琴房使用的满意度和使用率的提升也是该校音乐专业教学质量评价的重要指标，对该校教学质量的提升也有着重要的推进作用，琴房管理智能化、信息化的需求便显得尤为重要。

本文提出一种针对该校实际情况的琴房智能管理系统，并且从琴房管理方面的需求入手，分析其现阶段管理运行中存在的问题，在保证基础琴房数量不变，学生人数不断增多的情况下，运用信息化手段，实现科学高效地分配和利用琴房，保障教学服务顺利进行，以提升学校教学管理水平。

1  琴房管理现状

开封文化艺术职业学院目前总计有170间开放式琴房，分布在该校艺术楼上，艺术楼总共有四个楼层，所有琴房在每个楼层均匀分布，每间琴房放置一台专业钢琴，个别琴房放置数台钢琴，学生可以通过每个楼层的琴房管理员处进行登记、上琴，使用完毕后再去琴房管理员处登记下琴，在多年使用过程中存在以下问题。

1.1  学生和琴房数量不匹配

随着该校学生队伍的不断壮大，对于专业的琴房练习要求更高，该校琴房长期出现用琴紧张、分配不均的现象，现阶段的琴房管理状态存在诸多缺陷，已无法满足学生专业技能的学习需求。

1.2  信息化程度低

当前该校的琴房管理方式还是以人工为主，需要投入大量的人力管理，每层楼的琴房管理处都需要设置至少一个琴房管理员，浪费财力物力，学生上琴时手动登记，操作麻烦、速度慢、准确性低，并且无法通过人工的统计数据快速统计学生的练琴情况，给学校的教学管理工作带来很大麻烦。

1.3  维护不便

人工管理的方式非但不能实现琴房资源的合理分配及价值最大化，同时需要使用钢琴的师生也无法及时获取琴房的空闲情况，需要通过手工登記的琴房列表进行查看，或者实地去每间琴房进行查看，而查看过程中，也有可能干扰到其他练琴的同学，这就导致琴房资源分配存在滞后性、偏差性，并且学生在报修琴房设备的过程中，也凸显出来不方便，学生还需要通过琴房管理员处进行登记，比较麻烦;而且报修后，通过纸质档案，也很难再联系报修同学，询问损坏情况。

1.4  安全性差

目前使用机械锁具和钥匙，存在学生私配钥匙的风险，给学校的财产安全带来隐患，同时在使用过程中，如果钢琴或者门锁出现损坏的情况，因为纸质档案登记的信息相对分散，单纯地依靠纸质档案的记载很难找到使用过该琴房的学生，难以定责。

2  系统概述

本文所设计系统是一套专门针对开封文化艺术职业学院的琴房智能管理系统，可以系统有效地将学生信息（人脸、一卡通、微信）和琴房管理结合起来。学生凭借多种方式可以自助进出琴房，琴房门口电子班牌实时显示琴房信息，智能门禁控制，实现学校琴房智能化控制。

学校在机房部署琴房智能管理系统、数据库服务器、应用服务器和人脸认证服务平台。学生在手机端或者PC端预约琴房成功后，可通过人脸、刷卡、扫码三种方式上下琴，如果采用人脸识别系统，预约人在琴房门口部署的人脸识别平板上刷脸，琴房智能管理系统接入人脸以后，可实现刷脸上琴同时联动开门。

琴房智能管理系统建成后可根据教务系统排课信息和预约信息，精细化到个人的琴房使用权限管理;多种途径进行琴房预约，如浏览器、手机客户端、触摸屏，均可预约琴房;在预约时长即将结束时，支持通过语音提醒师生及时处理学习任务，避免长时间占用琴房资源;对琴房空闲状态进行实时监控，并支持视频联动，实时监控琴房内部情况，如图1所示。

3  详细功能

根据琴房智能管理系统的使用需求把该系统分为硬件和软件2大模块，硬件模块主要包括琴房管理系统使用到的必要硬件设备，包括大屏、电子班牌、门禁控制、电锁等;软件功能模块主要包括系统后台、系统前台、人脸数据库、一卡通数据库、微信数据库。

3.1  硬件功能

3.1.1  大屏顯示器

在艺术楼的一楼入口处放置一台大屏显示器，连接琴房管理系统，展示琴房实时大数据，学生可以通过大屏幕了解琴房预约和使用的实时状态，对于没有用手机端预约的学生提供现场预约的功能，为他们提供便利。

3.1.2  电子班牌

挂载在琴房门口的一个集课程信息展示、公告信息展示、课程考勤为一体的多媒体终端设备。支持课程模式、考试模式、自习模式、多媒体资源播放、扫码考勤、课程指引、课节响铃等多种模式切换。

支持联动教室门禁，平台根据师生课表信息，可实现按照课程表对师生进行门禁授权的智能化，教师/学生可在终端刷脸、刷卡、扫码开门。有课程时自动切换到课程模式，显示课程信息、实时出勤情况、出勤统计、待进行课程、课程表等信息;有考试安排时自动切换到考试模式，显示考场和考试等信息;教室无课程和考试时，显示为自习模式;当教室空闲时支持图片、视频等多媒体资源的全屏播放;支持上下课或者考试时自动响铃、语音播报等，响铃规则可在管理平台课程管理中进行统一管理;支持对接该校站群系统的信息模块，实现公告、通知、新闻等信息在终端展示。

3.1.3  门禁控制

随着技术的不断进步，尤其是人脸识别技术的成熟，人脸识别技术作为一种远距离、非接触的身份认证方式，正逐步向越来越多的场合覆盖，也越来越得到大家的认可。

该校在每个琴房门口处安装统一的门禁，按授权名单可设定在规定时间段出入琴房，远距离也可以进行人脸识别，人员通过时，可在电子班牌上实时显示学生的姓名、班级、学号等信息，当无权限人员多次识别试图通过时，门禁系统会自动报告学校保卫处并抓拍无权限通过人员的影像资料。如果不想使用人脸的同学，也可以通过一卡通或者微信客户端进行刷卡/扫码通过。

系统根据师生课表信息，可实现按照课程表对师生进行智能化门禁授权，师生仅在课程期间可打开对应的琴房门禁，课程结束后名单自动失效，当发生调课时，授权名单可以进行自动变更。

在出现意外情况需要大范围撤离的情况下，也能够通过人工打开，使所有门禁不再受控制，完全打开，保证意外情况下的疏散不受到影响。

3.2  琴房管理系统使用流程

用户通过终端预约琴房后，预约信息下发至终端，终端上可对上琴前、上琴后、空闲等多种状态进行查询，例如，上琴前可查看当前预约人的预约时间、预约时长、预约琴房类型等信息，同时可查看今日该琴房的预约情况;上琴后终端显示为使用中，并可查看预约人的上琴时间和本次预约剩余时长;练琴过程中如锁门外出，返回后可刷脸、刷卡、扫码开门，继续练琴。整体预约使用流程如图2所示。

在认证识别方面，能够进行离线识别，上下琴与门禁联动，预约上琴并联动开门，能够在系统中实时监控不同琴房的门禁开关状态和琴房使用状态，方便管理员进行管理，并支持远程开门。

3.3  基础功能

琴房管理系统主要包括前台界面、后台管理界面和数据库系统，前台界面主要是面向师生，通过终端进行使用，预约琴房、查看琴房状态、查看琴房使用情况或者查看琴房课程信息;后台管理界面主要是针对该校现代教育技术中心的老师管理使用，管理琴房信息，录入师生信息，监控琴房状态等功能时使用。所含功能如图3所示。

数据库系统主要是针对用户提供三种不同的开门认证方式，用户可以根据自己的需要选择认证方式，在每次需要进入琴房门禁的时候进行选择，三种数据库系统包括人脸数据库、一卡通数据库、微信数据库。

3.3.1  前台界面

前台界面是面向师生预约琴房使用的功能模块，主要包含以下8个模块：

（1）琴房查询。用户登录到系统后，可以通过界面查询到当前琴房的数量和状态，是否有课程，琴房的课程安排，然后通过琴房状态的展示，选中可预约的琴房，预约自己心仪的琴房。

（2）预约琴房。在展示的琴房界面里面，点击尚未有人使用的琴房，或者是没有课程的琴房，点击预约按钮，把琴房加入预约订单里面进行琴房的预约，预约信息上传至服务器，成功后，系统自动下发预约成功的信息。

（3）上琴登记。预约用户在预约的时间到达琴房，并点击终端系统上面的上琴登记，然后进行刷脸、一卡通或者是刷微信的操作进入琴房，系统自动连接服务器，验证成功后，系统远程开门，预约用户进入琴房，同时系统开始记录琴房已经有人使用，并且开始计时。

（4）下琴签退。用户使用完琴房以后，或者中途需要暂时离开琴房时，可以点击下琴签退/暂停使用，系统里面会记录琴房处于空闲状态/暂停状态，并且远程把琴房的屋门进行关闭，如果使用完毕，关闭屋门，不点击下琴签退，在10小时后，系统则会把该用户记录到名单里，当名单次数达到三次以上，则会记录到黑名单中，在解除之前暂时不可预约琴房。

（5）账号管理。用户可以登录系统里面的账号管理界面，进行密码的修改，微信号的修改等操作。

（6）授权查询。用户预约琴房以后，可以通过授权查询，查询琴房的预约权限，预约成功标志，琴房的使用时间等信息，根据授权信息，进行琴房的使用，在使用过程中也可以查询上琴时间和剩余时间。

（7）预约订单查询。查询过往已经预约成功的订单和未成功的订单，系统自动统计成表和图，用户可借此统计生成自己的钢琴练习周期计划或者未来练琴规划。

（8）课程查询。可以查询琴房对应的课程信息，同时系统根据用户的班级和姓名，也能够查询出相对应的该用户的上课时间和上课琴房的房间号。

3.3.2  后台管理

后台管理界面是面向管理的老师用来管理琴房状态和基础数据的功能模块，主要包含以下5个模块：

（1）基础数据。系统的一些基础数据的管理，主要包括系統的使用参数设置;用户的角色，用来区分不同角色用户的使用时长限制，老师可预约时长较长，学生相对较短;琴房数据，都包括所有琴房的房间号，琴房的所处楼层和位置等信息。

（2）课程设置。琴房课程的设置主要跟学校的教务系统进行对接，教务系统提供数据接口，然后琴房课程从接口处调入相应的数据，包括学校的学期设置，排课的查询管理，授课教师，课程调整及课程查询等。

（3）人员管理。人员管理的数据跟学校的学工系统进行对接，从学工系统提供的接口里面获取学生数据，包括学生的姓名，班级，一卡通号等信息，微信号，人脸信息等信息从其他数据库获取;老师的数据，包括老师的姓名，工号，微信号，人脸信息等;琴房管理员的用户管理及权限设置;师生用户的分组管理，和角色管理，权限设置等。

（4）琴房状态监控。根据使用人员的设置情况，可以按人员、预约名单进行琴房门禁的授权，并可以查询授权记录;琴房状态的监控、查看琴房是否有人使用和琴房剩余数量;门禁设备管理，主要包含所有门禁的开关门状态，远程控制等。

（5）琴房使用参数。对琴房的预约和使用情况进行管理，包括已预约人员的名单、使用琴时、琴房的开放时间、预约权限分配、预约订单管理、使用订单的管理、使用记录明细等。

3.3.3  数据库系统

数据库系统是用来存储不同认证方式所需的数据信息，主要包含以下3种数据库：

（1）人脸数据库。用户在首次登记琴房管理系统的时候，会提示是否进行人脸信息的录入，用户可以自由选择是否录入，如不选择，后期在用户管理界面还可以再进行录入，用户录入的人脸信息，直接保存到人脸数据库里面，在用户后续使用琴房系统，进入琴房准备开门的时候，选择人脸识别认证方式，系统自动连接到人脸数据库，进行校验，校验通过则琴房屋门打开。

（2）一卡通数据库。一卡通数据库跟该校学工系统进行对接，从学工系统提供的接口读取的信息，自动保存到一卡通数据库定义好的字段里面，如用户使用琴房系统，进入琴房时，选择一卡通的方式进行开门，用户拿出自己的一卡通进行扫卡操作，则系统会自动连接到一卡通数据库进行校验，校验通过则琴房屋门打开。

（3）微信数据库。微信数据库是用户自己在琴房管理系统的用户管理界面自行录入的，系统自动读取每个用户的学号，姓名，微信号等信息保存到微信数据库里面，如用户使用琴房管理系统，进入琴房时，选择微信数据库的方式进行开门，用户拿出微信的二维码进行扫描，则系统会自动连接到微信数据库，进行二维码的判断，校验通过则琴房屋门打开。

4  结  论

琴房智能管理系统能够解决开封文化艺术职业学院当前管理运行中存在的问题，实现琴房自动化开放式的管理，能够极大地方便学生，解决用琴的资源限制;用户可随时、自由地选择使用时间，由此发挥每个琴房的最大使用效率;及时反馈设备环境信息，利于管理员及时维护维修，解放管理人员的管理时间成本，提高工作效率，提升稳定有序、安全高效的运行环境。

在后续使用过程中，也有可能出现一些管理系统不合理的地方，该校也将根据后续使用需求再进一步地进行完善，为该校师生提供更为优化和便利的琴房使用环境。

参考文献：

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作者简介：宋耕（1985—），男，汉族，河南新乡人，助教，硕士研究生，研究方向：云计算、计算机网络。