基于物联网技术的高职实验实训室管理研究

摘 要：本文在分析目前高职院校实验实训室管理现状的基础上，从物联网的内涵、技术等方面出发，就硬件和软件部分探讨了物联网技术在高职实验实训室管理方面的应用方案。

关键词：物联网 高职 实验实训管理

高职院校是培养高素质技能型专门人才的基地，因此，实践教学是高职教学的重中之重，与高职人才培养的可持续发展密切相关。实验实训室是高职学生进行实践操作的主要场所，实验实训室的管理水平很大程度上体现了该高职院校的总体管理水平，在高职院校的教学管理中具有至关重要的意义。

一、高职实验实训室的管理现状

当前，我国高职实验实训室的管理主要存在监督管理力度不够、信息系统自动化程度低、仪器设备闲置率较高、小型设备仪器较易遗失、大型仪器设备维护较难、实验环境存在安全隐患、资源开放共享程度不够等问题。为了提高管理效率，各院校采取了各种方法，例如制定相应的规章制度和人工监督评估方案、对各类仪器设备实行“标签化”、投入大量运营经费、安排实验室管理员进行日常维护等。总之，这些常用的方法主要依赖于“人”或“制度”，即依赖管理人员的手动操作或依靠规章制度的硬性约束，没有从根本上实现管理的自动化、智能化和实时化。

二、物联网的内涵及关键技术

物联网，即物与物相连的互联网，是指将射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备与互联网联合起来形成的一个巨大网络。通过信息交换和传输，实现实体物品间的物物通讯和实时共享等功能。

2005年，国际电联（ITU）在《物联网》的报告中指出，物联网的关键技术主要有4项，即RFID技术、智能技术、纳米技术和WSN。RFID技术主要用来标识物体，智能技术主要是针对事物的智能化，纳米技术主要是实现事物的微缩，WSN技术主要用于感知事物。

物联网被誉为是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息化产业的浪潮，它具有全面感知、可靠传递、智能处理和无处不在的特点，受到了各国政府、企业界和学术界的高度重视，欧盟、美国、日本等国甚至都己将其列入国家和区域型的信息化战略。

三、物联网技术在高职实验实训室管理中的应用方案

任何一种管理方法的使用都是为了能更好地实现管理的目标。对绝大部分高职院校实验实训室来说，最关键的管理目标是提高管理效率、确保实验环境的安全及强化管理的实时化和智能化这几个方面。基于物联网技术的高职院校实验实训室管理基本上能实现这些目标。

1.硬件方面

硬件方面主要包括RFID电子标签、自动读写器、数据处理服务器和无线设备接入点等。通过自动读写器读取RFID标签信息，利用无线链路传输到无线设备接入点，数据处理服务器将输入的信息进行整理、分析、加密等处理以获得实验室设备数据。

2.软件方面

（1）中央处理系统。中央处理系统是整个实验实训室软件系统的核心部分，因此本方案中首先要建立的就是中央处理系统。它能提供强大的数据处理和分析功能，在高职实验实训室的众多子系统，例如，仪器设备管理子系统、实验实训物品管理子系统、环境监测管理子系统、人员管理子系统等这些子系统中起到桥梁的作用，为数据交换、处理、沟通开辟了渠道，并能将这些信息进行实时分析和及时反馈。

（2）仪器设备的智能管理。目前，绝大多数高职院校一般会给每台大型仪器设备手动贴上“固定资产” 标签，标签上标明了该台仪器设备的名称、购置日期以及固定资产编号等。但是，这些纸质标签不具备任何的可写性，且非常容易污损或遗失。倘若把这些标签都换成RFID电子标签的话，情况就大不一样了。可在实验实训室的出入口安装固定读写器，对每一台设备仪器进行自动读写，此时，置于仪器设备上的RFID标签将发挥信息采集和产品识别的作用，通过物联网技术获得包括产品名称、规格、型号、固定资产号、生产厂家、生产日期、使用单位、使用地点、使用说明等在内的所有详细信息，并自动生成入库清单，完成自动入库。

另外，对仪器设备来说，定期的保养维护至关重要。但在很多高职院校的实验实训室内，这项工作往往被忽视，等到仪器设备出了问题，管理员才会进行维修检查。这样的维护安检方式不利于设备的可持续运转。利用RFID系统后，根据仪器设备的使用频率和以往的故障率，管理员可以计算并推测出可能出故障的时间节点。按照这些节点，中央处理系统就会定期提醒相关人员进行安检维护，然后将每次保养维护的信息存储到电子标签中。这样的做法，既可以保证安检维护工作的及时性，又能激发管理员的工作积极性，督促他们对相应仪器设备的维护保养工作负责到底。

（3）实验环境的实时监控。实验实训室环境条件的好坏关系到实验实训能否顺利开展，因此，实验实训室的环境管理也非常重要。通过环境监测管理子系统，实验室内的温度、湿度、光线、空气质量等环境条件都可以及时地传送到中央处理系统。当室内温度高于系统设定的最高温时，中央处理系统通过控制开关来自动开启制冷空调；当室内空气干燥，湿度低于系统设定的最低值时，加湿器的开关将自动开启。当实验室采光不足，光线暗于最低值时，中央处理系统也可通过传感器自动打开照明灯光或窗帘等。当实验室出现漏水、漏气、火险等安全问题时，中央处理系统会在第一时间启动消防系统的自动报警功能，将存在危险的电力、水力等系统及时关闭，第一时间控制险情，并迅速将实时信息传递到实验室管理人员的通信设备上。

（4）实验实训人员的智能筛查。实验实训室是高职院校实践教学的重要场所。为确保安全有序，必须对进出的人员进行监控管理。可在实验室入口处安装固定的阅读器，对每一个进入该区域人员的基本信息进行自动识读，包括姓名、院系、联系方式等，同时将这些信息及时传输到中央处理系统进行登记存储。如果该信息与事先预约授权的信息相符，便可允许该人员进入实验室，反之，则自动发出报警提示，第一时间通知管理员尽快采取相应措施，防止该人员进入。另外，如有人员单独在实验实训室进行实验操作时，为确保人身安全，要求佩戴一个与安全控制中心相连接的传感器，一旦出现摔倒或长时间静止时传感器会自动向控制中心报警，大大降低意外的发生。

（5）实验物资的自动采购。实验物资是实验实训能正常进行的基本保证之一。基于物联网技术的实验物资管理可以使实验室内的“易耗品”和“供应商”之间实现互动，不需人工干预即可保证实验室内有充足的教学实验物资。

以浙江交通职业技术学院机电一体化实训室为例，一旦实训所需的模具的存储量低于系统设定的安全值时，实验物资管理子系统便会发出提示，并自动通过中央处理系统向该模具的指定供应商发出补货订单。供应商接收到订单后，也会自动向实训室的中央处理系统发送“确认函”，并生成订单金额，同时将信息实时发送到实验室管理员的通讯设备上，以便管理员确认后尽快将产品送达该实训室。

四、结语

目前，对物联网技术的应用还处在一个比较低的层次。如果能把物联网技术与高职院校实验实训室的管理结合起来，将会从根本上改变以往依赖“人”和“制度”来管理的传统局面，使高职实验实训室管理更加高效、更加简单、更加智能。

（作者单位：浙江交通职业技术学院）