人工智能技术在高职院校实训室安全管理系统中的应用研究

摘要：该文对人工智能技术在高职院校实训室安全管理系统中的应用展开研究。采用B/S结构设计由数据代码层、逻辑处理层、应用层以及用户显示层组成的系统架构，硬件方面对数据采集器和报警器进行选型与设计，系统软件方面对实训室安全信息数据库进行设计，并采用人工智能技术对实训室安全信息进行分析，以此实现基于人工智能技术的高职院校实训室安全管理系统设计。经实验证明，设计系统安全风险应急管理决策响应未超过1 s，人工智能技术在安全管理系统开发与设计领域具有良好的应用前景。

关键词：人工智能技术；高职院校实训室；安全管理系统；数据采集器

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.058

中图分类号：TM 93；TP 18；TP 3 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）07-0-03

Research on the Application of Artificial Intelligence Technology in the Security Management System of Vocational College Training Rooms

WANG Yunliang

（Shaanxi Vocational and Technical College of Finance and Economics， Xianyang 712000， China）

Abstract： This article conducts research on the application of artificial intelligence technology in the security management system of vocational training rooms. A system architecture consisting of a data code layer， logic processing layer， application layer， and user display layer is designed using a B/S structure. In terms of hardware， data collectors and alarms are selected and designed. In terms of system software， the security information database of the training room is designed， and artificial intelligence technology is used to analyze the security information of the training room， in order to achieve the design of a security management system for vocational college training rooms based on artificial intelligence technology. Through experiments， it has been proven that the emergency management decision response for security risks in the design system does not exceed 1 second， and artificial intelligence technology has good application prospects in the development and design of security management systems.

Keywords： artificial intelligence technology; vocational college training room; security management system; data collector

0 引言

当前，高职院校实训室面临着多种安全风险，传统的安全管理模式主要依赖人工检查和维护，存在很多问题，这些问题影响实训室的安全和稳定运行。目前，国内外对于实训室安全管理系统的研究还比较少。已有的研究主要集中在智能监控和预警方面，缺乏系统的、全面的解决方案。同时，现有的系统还存在一些问题。例如，对于环境监测方面，现有的系统往往只能监测单一的指标，无法做到全面、准确的监测；对于学生操作行为的识别方面，现有的系统主要依赖视频监控和图像处理技术，无法做到对所有学生的操作行为进行实时监测和预警；对于设备维护和管理方面，现有的系统缺乏对设备性能的深度分析和预测，无法做到智能维护和管理。随着科技的飞速发展，人工智能技术在各行各业中的应用越来越广泛。作为一种能够处理海量数据、进行深度学习和自我优化的技术，人工智能在高职院校实训室安全管理方面也能发挥重要的作用。

1 高职院校实训室安全管理系统架构

与硬件设计

1.1 基于B/S的架构设计

基于实训室安全管理系统设计需求，采用B/S结构进行架构设计，主要由数据代码层、逻辑处理层、应用层以及用户显示层四部分组成[1]。在系统上进行实训室安全信息传输、分析、管理以及监控督导等，使用代码管理模块作为系统的基础平台，由逻辑处理层、应用层以及用户显示层实现系统的数据采集、通信、处理以及统计分析等一体化综合安全管理功能[2]。数据代码层主要是对实训室外部环境信息的识别与感知，系统采用物联网技术中的RFID技术，采用数据采集器关联实训室活动人员以及电气设备，对实训室外部环境信息识别与采集，并以数据代码形式对系统中所有的实训室安全数据信息进行处理与维护。

用户显示层为系统用户的操作界面，根据系统设计需求，在该层设置系统操作用户、系统普通浏览用户以及系统最高权限用户三种角色[3]。其中系统操作用户是系统各项安全管理功能模块的主要操作者，根据高校实训室安全管理工作任务量以及实际情况确定系统操作用户数量；系统最高权限用户是系统开发者，可以对系统进行设置，包括设置用户权限、对系统维护与更新、增加或者删除系统用户等。

1.2 系统硬件选型与设计

结合系统架构对系统硬件进行设计，系统硬件结构主要由数据采集器与报警器组成，数据采集器采用RFID，是一种非接触式识别技术，通过射频信号识别与感知对象数据，设备组成如图1所示。

图1 数据采集器组成图

图1中，系统用户经由电脑对RFID发送实训室环境安全信息感知指令，RFID接收指令后，经由天线将无线射频讯号发射出去[4]。RFID读写器在工作状态下，通过接收到的标签回传的信息，解调、译码标签上的特定信息，并将译码结果发送到后台控制端，实现对具有电子标签的实训室人员与设备信息读取。

实训室环境安全信息经过人工智能技术处理与分析后，对实训室安全危险进行量化与识别，将识别结果发送到报警器，报警器对实训室安全风险进行报警响应[5]。根据需求此次选择型号为IYFA-A4F87报警器，将报警器安装在实训室墙上，当识别到实训室存在安全风险时，报警器自动亮起红色信号灯。

2 基于人工智能技术的高职院校实训室

安全管理系统软件设计

2.1 实训室安全信息数据库设计

数据库模型采用数据表格，对于实训室安全信息存储对象包括实训室编号，名称、设备、人数、面积以及危险源和危险等级，采用表格的方式对以上几类数据加以存储，如表1所示。

2.2 基于人工智能技术的安全风险识别及应

急管理

实训室安全风险主要由实训室设施安全、电气安全、设备安全、人员安全等因素组成，因此将以上四个指标作为实训室安全风险量化指标，从数据库中抽取相应的指标数据信息，考虑到原始数据类别、数值范围等方面存在差异，为保证实训室安全风险智能识别精度，采用标准化方法对原始信息进行处理，公式为：

（1）

式中，表示标准化处理后的实训室安全数据；表示原始数据；表示实训室安全数据最小值；表示实训室安全数据最大值[6]。对标准化处理后的综合分析，智能量化实训室安全风险系数，其计算公式为：

（2）

式中，表示实训室安全风险系数；表示第个指标权重系数[7]。根据实训室安全风险智能量化结果，确定危险等级与管理对策。

3 实验论证

3.1 实验准备与设计

以某高职院校实训室为实验环境，该实训室包含5台电气设备、10台训练设备，实训室面积为156.24 m²，容纳实训人员共50人。采用SQL Server数据库，系统Web端采用MOD平台开发，采用Net Framework开发平台。实训室内安装1台RFID以及1台报警器，共采集1.26 GB实训室环境安全数据。

3.2 实验结果与讨论

将系统与基于无线传感网络的管理系统和基于物联网的管理系统对比。随机选取8个危险样本，测算针对每个危险样本系统应急管理决策响应时间，结果如表2所示。

由表2数据可以看出，本文设计系统对于实验室安全管理决策响应时间未超过1 s，可实现对安全风险应急管理决策实时响应；而两种主流系统应急管理决策平均响应时间分别为6.35 s、11.24 s。通过与主流系统对比，证明了设计系统在响应性能方面具有绝对的优势，具有良好的实训室安全管理效果。

4 结束语

在人工智能技术不断发展和应用的背景下，高职院校实训室安全管理系统设计具有重要的意义。通过引入人工智能技术，实训室可以更有效地进行安全管理，提高实训室的使用效率，保障师生的安全。该系统能够实现自动化监控、预警和报警等功能，提高实训室的安全性和可靠性。同时，该系统还可以根据不同的需求进行定制和扩展，满足不同实训室的需求。总之，基于人工智能技术的高职院校实训室安全管理系统具有较大的应用价值和市场前景。

参考文献

[1] 范剑明，武新岗．基于双重预防机制的高校化学化工类实验实训室安全管理实施路径[J]．化学教育（中英文），2023，44（6）：47-52．

[2] 冯白茹，莫颖华，林嘉丽．后疫情时期下职业院校实训室安全管理模式的研究——以惠州卫生职业技术学院为例[J]．山东化工，2022，51（22）：183-185．

[3] 王巨龙，彭常安，张冬冬，等．“双高”建设院校食检类化学药品实训室安全管理与实践——以芜湖职业技术学院食品检测专业为例[J]．食品安全导刊，2022（3）：33-36．

[4] 杨延波，杨建民．高职院校机械类专业实验实训安全管理系统开发与实践[J]．杨凌职业技术学院学报，2021，20（4）：54-56，73．

[5] 田红英，王沛元，李腾辉，等．基于网络技术的高职院校实训室智能化管理方法研究[J]．中国教育技术装备，2021（10）：22-24．

[6] 周明君，张巍．中职学校机械实训安全管理评价指标体系构建[J]．农机使用与维修，2021（1）：101-102．

[7] 吴晶．高职院校化学实训室综合管理的信息化建设[J]．化工设计通讯，2020，46（12）：109-110．