物联网在高校实训室中的管理与应用

2022-09-12

高校传统的实训室管理由于采用人工操作的方式, 容易造成一些难以解决的问题, 这不易于实训室的使用和教学的开展, 因此高校实训室管理需要引入新的技术。本文针对高校实训室管理存在的问题及现状, 将物联网技术应用于高校实训室的管理, 提出了高校实训室智能化管理的一种模型应用。

一、前言

物联网的英文名称是:“The Internet of things”, 顾名思义, 物联网就是“物物相连的互联网”, 通过射频识别 (RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 把互联网跟实物进行相连接来实现的。物联网的应用十分广泛, 遍及智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防等多种领域, 其应用广泛、前景广阔, 已经成为世界各国争抢的下一个经济增长点。

在高校实训室管理中, 物联网技术也有一些的应用案例。比如, 麻省理工学院的实训室利用无源RFID标签来追踪和管理上千份文件, 提高了实训室文件的管理效率[1]。高校实训室智能化程度是高校教学科研和管理水平的重要标志, 也是学校综合实力的体现, 对深化教育改革和培养创新人才意义深远[2]。随着物联网技术的发展, 高校实训室管理转向智能化。立足于物联网技术, 在全面分析实训室管理者需求的基础上, 充分满足教师、学生和实训管理人员等不同用户的需求, 实现高校实训室的智能化管理[3]。

二、高校实训室管理现状

实训是高等教育教学的重要模块, 是学生掌握专业技能的必备环节, 实训室管理理应受到足够的重视, 但传统的实训室管理主要依靠老师长期地监督管理以确保实训教学的顺利开展及实训教室的日常管理。目前, 由于学生日益渐增, 以人工管理为主的管理方式已不能满足现在的实际状况, 主要表现在以下几个方面:

(一) 实训室使用人员流动性大

现在的课程设置往往需要配备实训环节, 高校所开设的课程种类繁多, 各种类型的实训室针对不同专业的教师和学生开放使用, 在不同的实训环节中使用人员进出频繁, 容易带来混乱, 给实训室管理带来了一定的困难。

(二) 实训室设备数量多

随着高校办学规模的不断扩大, 投资购入的实训设备也逐渐增多, 在设备的使用过程中, 由于使用人数多、流动性大, 常常会遇到设备丢失或位置不符等情况。如果仍然依靠传统纸质记录的管理方式, 管理工作将会十分困难。

(三) 实训室管理松散

实训室管理的内容包括对设备的名称、参数、位置、编号, 对实训室环境、卫生的监控、维护等, 而其中任一项工作都要花费大量的时间和精力, 有的时候实训室管理人员的数量并不能满足, 这样就可能造成管理漏洞和差错。

三、物联网技术在实训室中的应用

通过运用物联网技术, 可使管理过程将管理模式变得智能化, 各大院校的实训室能够将其教学作用更好的运用。日常对实训室的管理中, 物联网技术的应用将主要体现在3个方面:

(一) 实训室使用人员的管理智能化

目前, 各大院校的实训室主要被用于进行实训课程的教学, 因此实训的教师与学生为除管理人员外, 进出次数最多的人。所以实训室若想要实现智能化的管理模式, 必须先采取门禁自动智能管理这一措施。每一间实训室皆应安装门禁管理系统, 利用射频识别 (RFID) 技术, 识别合法的门禁卡, 安全方便使用者出入。不同的老师, 不同的学生具有不同权限的门禁权限, 只有在老师的门禁权限打开的状况下, 学生才可以进入, 防止学生擅自使用实训室, 对于学生独立使用的实训环节, 则可以通过实训室管理人员来解锁门禁, 这样可以很方便的管理老师和学生对实训室的使用。每位学生进入实训室后, 实训室的服务器可以感知学生佩戴的身份识别, 根据学生的信息和学生的授课安排, 进行信息匹配, 并对不匹配的信息给予提示。学生管理需要全程跟踪, 学生的迟到、早退和缺勤等违规行为, 自动记录在数据库中。

同时, 在服务器上建立控制中心, 开设预约管理系统。临时需要使用实训室的老师和学生可以通过预约管理系统进行提前预约, 包括使用的实训室、时间段、使用人员名单、需要的设备等等, 都可以在系统中提前进行预约使用申请, 审核申请通过后, 门禁即会对所申请对象进行开放, 高效的对实训室的使用时间进行控制, 从而实现对门禁的智能化管理。

门禁卡还可以和一般高校都在使用的校园一卡通 (结合学校正在进行的统一身份认证、人事、学工等MIS和应用系统等) 合二为一, 成为真正的一卡走遍校园。

(二) 实训室设备的管理智能化

以往在对实训室进行管理时, 实训室内所有的设备都是作为固定资产与固定的资产标签一一对应, 即每台设备上都会贴有一个固定的标签, 上面记载着该设备的名称、型号、规格、参数、性能、编号等。但标签有易污损或遗失等问题, 并且在对设备进行登记维护时也十分麻烦。但通过采取物联网技术, 每台设备上都安置一个RFID电子标签, 标签信息不仅包括固定标签的内容还包含了放置位置和使用人信息等, 同时在控制中心建立相关联的设备管理系统, 这样实训室设备的管理情况就会大大改善。

对于新购的设备应该及时贴上相对应的电子标签并扫描, 使设备信息登记进入管理系统之后再入库;而设备开始使用后和正在使用时, 则利用RFID、扫描器等设备, 根据使用过程发生的变化及时更新和读取标签信息内容 (主要是放置位置和使用人信息) , 在带有RFID的设备进出实训室时, 门口上安装的读写器会识别到设备, 读取该设备的相关信息, 通过无线网络、校园网、移动通讯网络等传输方式传至控制中心的设备管理系统;如果设备出现故障, 也可以通过修改RFID电子标签以作标记 (信息内容包括故障的时间点等) , 更新的信息也同样会自动发送到控制中心的设备管理系统, 定时提醒相关的管理人员对设备进行维修;而对于报废的或丢失的设备, 则要清除RFID标签信息, 并在管理系统标识为报废、销账状态, 上报固定资产管理处, 将其报废处理。

(三) 实训室整体环境的实时监控

实训室环境条件主要为温度、光线与空气净化度等各方面因素, 在以往的管理模式中, 在实训室放置各种检测仪, 只要管理人员发现检测仪指数不在规定范围内, 再及时进行处理, 这样的管理方式存在着弊端。通过物联网技术, 在实训室布局各类监控传感器, 对实训室的内部环境24小时监控, 同时将数据发送到控制中心, 管理员可以通过上传的数据管理控制实训室的空调、风扇、照明的开关等等;当环境处于预警阀值时, 系统自动启用报警系统, 显示预警的原因, 并且显示处理的建议。如果实训室出现漏水、漏电或火灾等突发事件时, 系统都会在第一时间自动发送信息到控制中心, 同时将突发状况报告给相关管理部门, 以短信报文的形式发送到相关管理者手机终端上, 并自动拨打学院管理部门的电话, 实现在第一时间通报和处理。

还可以在实训室门口装上探测器, 探测学生是否带有零食、饮料等禁止携带入内的物品进入实训室, 并对违规者发出警告, 从而加强实训室环境安全与卫生的维持。每间实训室内部配备的教师机授予教师控制权, 教师能够远程控制学生的实训设备, 并能将教师的实训平台以远程漫游桌面方式推送到学生实训平台上;可以一对一或者一对多地对学生单独演示, 在给学生定向推送文件的同时, 利用网线通信给远程学生解答问题, 排除错误, 协助学生实训;同时安装监控摄像头, 实时监控实训过程, 管理人员可以发现实训中的老师和学生所遇到的问题并及时解决。