【摘要】

開放式物理實驗教學是當前物理實驗教學改革的必然趨勢。為適用開放式實驗教學，將物聯網技術應用于開放實驗室系統建設,實現了物理實驗室全天候安全開放，提高了實驗室的智能化管理水平。

【關鍵詞】

開放式實驗室；物聯網；實驗室建設

0引言

為了適用開放式實驗教學，很多高校都開放物理實驗室，早期采用人工進行實驗室開放，或采用單機版的管理軟件進行開放管理，這些管理方式存在工作煩瑣，效率低下等弊端。例如，學生不能及時了解開放性實驗內容以及實驗時間的信息；學生必須到實驗室去預約，由實驗室教師登記等。近年來，隨著網絡信息技術的發展，針對開放實驗室智能化管理需求，從不同角度出發，也提出了許多開放實驗室信息管理系統方案，如機房自動管理系統等，這些方案在實驗室信息管理、人員管理、設備管理、實驗項目管理、預約管理、系統管理、統計報表等方面，不同程度實現了實驗室的信息化管理，盡管如此，但除了計算機機房以外，其它開放普通實驗室，由于沒有計算機及網絡設備，大多存在自動化管理程度不高的問題。針對這種情況，我們將物聯網技術應用于開放實驗室的管理，利用門禁、觸屏派位、視頻監控、平板電腦終端、設備控制器與智能電源插座等，結合基于B/S結構的開放式實驗室web管理系統軟件，實現了物理實驗室全天候安全開放，提高了開放實驗室的智能化管理水平。

1物聯網技術

摘要:

為了提高實驗室的開放水平、管理的精細化水平和有效利用實驗室空間、設備以及支持的能源、網絡等資源，提出了采用微信、微博等學生喜聞樂見且使用方便的網絡新媒體來實現學生的實驗室簽到和使用預約;設計了基于智能能耗傳感器等物聯網設備對計算機系統、空調系統和其他實驗室支持環境的能耗進行采集與優化控制的新型監測和管理方式;基于新媒體和物聯網技術的新型智能化、精細化的開放平臺實驗室管理機制使得實驗室的開放管理機制更適應雙/多校區的教學及科研活動管理，并且實現資源高效利用和節能減排。

關鍵詞:

微信;物聯網;精細化管理;雙校區;綠色校園

近年來隨著高校教學改革的深化，各高校不斷地探究新的實驗教學方法，高校實驗室管理和運作模式從傳統的課程教學型實驗室逐漸轉變成開放型實驗室。開放型實驗室不僅能滿足不同水平和能力的學生需求，而且提供了一個發揮個人潛能的實驗環境，從而使學生可以自主地到實驗室進行實驗研究和探索性學習，這不僅有利于發揮學生做實驗的積極性、主動性，也有利于培養學生的個性，激發學生的思維，引發他們創造的欲望，點燃他們創新火花［1］。開放型實驗室能更好地適應當前新的實驗教學模式，例如課題研究實驗教學模式，項目化實驗教學模式，競賽培養實驗教學，為學生搭建一個多元化的創新平臺，培養了學生的科研精神和團結合作精神，從而提升學生的綜合素質［2－4］。開放型實驗室建設是一個系統工程，它需要多方面的建設。實驗室開放不是時間、空間的簡單開放，也不是教學內容和儀器設備的簡單開放，實驗室開放必須有先進的管理理念和管理制度作保障［5］。在為實驗室開放提供必備經費、設備和人員保障的前提下，探索基于新媒體和物聯網的開放實驗室管理新機制，設計開放實驗室管理系統是至關重要的［6］。它可以進一步提高教學資源和設備的利用率，更能夠保障高校實驗室開放管理的順利運行，使開放型實驗室真正成為培養創新型人才的搖籃。

1當前實驗室開放和管理中的突出問題

1．1學生無法及時獲得實驗室詳細的開放信息

［摘要］伴隨國家對高校實驗室建設力度的加大而來的是傳統的實驗室管理方式與迅速崛起的實驗室建設無法協調的問題。如何更高效、更系統地管理目前規模逐漸擴大的實驗室已成為高校實驗室管理亟待解決的問題。該研究概述了高校實驗室發展現狀，從實驗室的各種儀器設備、實驗環境條件、實驗所需的易耗品、實驗室人員四個方面對高校實驗室管理存在的問題進行分析和總結，并分別闡述移動設備、云計算、物聯網等技術應用于實驗室管理取得的成果。研究結果顯示，實驗室管理需合理而有效地使用這些先進的互聯網技術，使得移動設備、云計算、物聯網共同服務于實驗室管理。

［關鍵詞］高校實驗室；互聯網技術；實驗室管理

互聯網技術如雨后春筍般迅猛發展，它使信息之間的傳遞變得更便捷、更快速、更自動化。它是大眾創新的工具，能夠促進中國社會發展提質增效。它在教育行業或其他行業的發展進程中發揮著重要的作用[1]，同樣也被廣泛運用于高校實驗室管理。高校實驗室是高校發展建設過程中不可或缺的一部分，它肩負著培養學生自主性和研究性學習能力、創新能力、創造能力、工程素質能力等重要任務。[2]隨著高校對實驗室管理的重視、互聯網的快速發展，利用互聯網技術對實驗室進行管理成為未來實驗室管理發展的必然趨勢。本文針對高校實驗室的發展現狀、存在問題進行分析，并對互聯網技術應用于實驗室管理的方法進行探索。

一、高校實驗室的發展

高校實驗室是高等學校教育教學設施建設過程中的重要一環，是創新人才培養的源頭和載體，是教學與科研的重要基地，是社會服務的重要場所。[3]學校的發展、教學科研水平的提高、人才的培養都離不開實驗室的發展。國家也非常重視高校實驗室建設，教育部在2005年啟動了全國高等學校實驗教學示范建設工作，并在全國范圍內選擇了84個實驗室作為國家級實驗教學示范中心。2007年，教育部、財政部在《高等學校本科教學質量與教學改革工程》文件中指出：“加強實驗建設，需首先重點加強500個左右實驗教學示范中心的建設，從教學內容、方法、手段、隊伍、管理及實驗教學模式的改革與創新等方面推進高校實驗建設”。[4]國家對實驗室發展的大力支持與鼓勵措施，增加了學校對實驗室建設的重視程度，對高校實驗室的發展起了重要的推動作用。伴隨著高校對實驗室建設投入的增加，高校實驗室建設已初具規模，有寬敞的實驗用房和充足的實驗器材。高校實驗室儀器設備不斷增多，特別是大型重點儀器、精密儀器設備的配備，為實驗室的管理帶來了新的挑戰。

二、高校實驗室管理存在的主要問題

實驗室管理是學校辦學的基礎性工作，它具體指對實驗室的各種儀器設備、實驗環境條件、實驗所需的各種物質、實驗室人員等進行管理的一系列活動。[5]目前，高校往往忙于實驗室的建設但對其日常管理的重視程度不足，同時無法正確認識其日常管理的重要性。[6]

摘要:目前對于實驗教學以及對學生創新思維給予培養的高校教學理念已經深入各大高校，這種理念的出現令以往的人工去對計算機實驗室進行管理的模式開始顯示出了自身羸弱的特點，其主要體現在了設備維修的周期必究就并且和教學需求上存在比較嚴重的矛盾。基于此，本文主要針對教學管理和設備維護，以及環境管理還有安全管理上去對基于物聯網的計算機實驗室管理模式進行分析與總結。

關鍵詞:物聯網；實驗室；計算機

0引言

高校計算機的實驗室其自身的職責就是擔負著進行計算機實驗的教學，其自身就是對學生計算機水平和教學水平教學水平給予提升，并且對于學生在計算機動手和實際操作能力以及創造性思維給予提升的一個非常必要的場所[1]。因此，當前我們國家在計算機實驗室上的建設與管理已經成為了大眾所關注的重點問題，并且也對高效自身教學水平和教學能力加以長相的一種籌碼。可以說，當前我國高校計算機實驗室其自身擔負著非常繁重的教學任務，因此其對于計算機使用的主體也并不是十分的固定，學生和教師在使用計算機上的習慣也不一致，用機的操作并不是十分的標準規范[2]。在加上以往對實驗室進行管理的方式主要是由專人去進行管理，這種情況使得計算機經常會產生各種各樣的故障問題，這些問題的產生，使得高效計算機夠實驗教學的目標無法快速的完成并且很難對教學質量給予充分的保障。但是伴隨著物聯網技術的產生，計算機實驗室的這種管理問題也獲得了非常好的處理效果。

1物聯網含義

美國是第一個提出物聯網這一個物聯網的發展概念的國家，并且同年美國指出傳感網在日后就成為下一個網絡計算機發展的機遇。物聯網主要是人們所需要的物品同和互聯網彼此之間的一種網絡上的聯系，其主要是對信息交換和通信的需要給予執行，同時還能夠智能的去分辨物品，使其能夠精準的定位并且對于所提出的要求給予實施達成活對其進行監控的一種網絡[3]。同時我們還可以將物聯網理解成為能夠使得物和物之間保持相互聯系的一種互聯網。因此能夠看出，物聯網主要是將互聯網作為發展所需要的基礎，然后對于互聯網自身的功能和實用性進行延伸從而衍生出來的一種網絡體系，物聯網其中心和進行發展的基礎總的來說還是把互聯網當成主要依托的，物聯網將其用戶端進行了非常合理的并且快速的延伸，同時還使得互聯網具有了一定的特性，其已經發展到了不論是什么樣的物品與物品之間，主要使用了互聯網就能實現彼此信息上的互換和彼此之間的通信。

2傳統計算機實驗室的管理形式

摘要：計算機實驗室是高職院校進行教學和科研的重要場所，但因管理技術和安防系統發展較慢，存在管理效率低、信息化程度低的問題。通過對多種物聯網技術的研究，將其綜合運用到實驗室環境信息設備信息的采集、遠程視頻監控及出入人員身份的認證中，進而形成了一種智能化、自動化、網絡化的管理模式，提升了計算機實驗室管理效率和管理質量。

關鍵詞：高職院校；物聯網；計算機實驗室；管理模式

隨著高職院校教育體制的不斷改革和信息技術的高速發展，各高職院校更加注重培養學生的動手實踐能力和思維創新能力，促進學生知識和能力協調發展。但由于高職院校計算機實驗室多采用人工管理模式，管理技術和安防系統相對落后，已不適應當前校園信息化發展的要求，也難以滿足不斷增長的實踐需求。對此，基于物聯網的“智慧”應用，將物聯網技術應用到計算機實驗室管理當中，提出一種先進的計算機實驗室管理模式，即集網絡化、智能化、自動化于一體的開放式管理模式。

1物聯網技術

1.1物聯網的技術特點

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，它在原有互聯網技術的基礎上進行了延伸。按聯合國國際電信聯盟制訂的總體產業標準，通過各種信息傳感設備和應用技術，如各類傳感器、激光掃描系統、ZigBee無線組網技術、藍牙BLE技術、全球定位GPS系統、射頻識別RFID技術等，在嚴格的信息安全保密系統的規范下，采集設備返回的各種實時信號和信息，進行定位、識別、跟蹤、監控，實現人、物、網的全面連接和自動處理，以更加智能的方式來管理生產和生活。物聯網具有連通性、物物相聯、智能化的特點，為各個領域的實際應用提供服務，如智能公交、智能校園等。

1.2物聯網的體系架構

摘要：針對目前實驗室由人工管理而引起的低利用率以及存在安全隱患等問題，設計并實現了一種基于物聯網感知的智能實驗室控制系統。為了實驗室管理員能在移動端隨時了解實驗室的相關環境狀態并對實驗室設備進行遠程操控，本課題構建了基于物聯網感知的實驗室控制系統，包含環境檢測、后臺管理系統和門禁設置三大模塊。結合傳感器技術、RFID技術、物聯網網關技術和WiFi技術等，系統可以在環境監測模塊對實驗室的環境參數進行實時的監測、采集和分析處理，在服務器端可以控制實驗室照明的開關等，實現了物聯網實驗室的智能化、可控化，且集成化程度較高。本系統能夠有效利用實驗室資源，實現人力資源的節省和合理分配，改善實驗室環境，且在一定程度上減少能源的消耗，對科研人員研究效率和實驗室利用率的提高以及我國科研事業的發展起到了積極的作用。

關鍵詞：智能實驗室；智能控制；物聯網感知；監測；智能化；可控化

0引言

以往傳統實驗室需要人工管理和操作，并且缺乏一套完整的管理制度與整體規劃。隨著科研人員實驗需求的不斷增加，傳統實驗室可能會對實驗工作產生一定的制約，相關信息的滯后、管理效率相對較低的問題也就隨之而來。如果全部依靠人工來管理實驗室，那么在實驗室的設備使用情況、實驗室的安全保障管理、人員的參與程度與實驗室的開放程度等方面都會耗費很大的精力[1-8]。國家對于教育事業與科研事業的重視程度逐漸加大，信息技術的發展也為實驗室智能化提供了強大的動力與支持，逐漸形成了“物聯網實驗室”這一新興的實驗室模式。“物聯網實驗室”將傳感器技術、物聯網網關技術、通信技術、無線傳感網絡技術等發展迅速的信息技術相結合，在這種實驗室運行模式下，實驗室中傳感器可以實時采集實驗室環境數據，這些數據通過物聯網網關上傳，服務器對接收的數據進行分析、處理、保存，實驗室管理員可以直觀地看到實驗室的環境數據[9-12]。在這樣的管理方式下實驗室管理員可以根據數據來判斷是否需要進行一些必要的操作，如果需要對實驗室相關設備進行操作，就可以直接通過服務器端進行遠程操控，同時可以控制相關設備進行自動調節，實現了實驗室環境的可視化與操作遠程可控化。這樣的工作模式對于實驗室管理與建設都有著十分重要的意義。實驗室的智能化能夠使實驗室的環境得到很好的改善，更加有利于實驗人員進行實驗研究，從而提高實驗的效率。在一定程度上也能夠減少能耗，提高環保效果[13-15]。本課題構建的基于物聯網感知的智能實驗室控制系統，將傳感器、無線數據傳輸、WiFi等技術與實驗室相關設備相結合，采集實驗室中的環境參數，例如溫度、濕度、煙霧濃度等信息，連接到WiFi的傳感器將數據發送到手機端APP，服務器端對上傳的數據進行接收和存儲，以直觀的方式展示給實驗室管理員，實驗室管理員能夠實時看到實驗室內環境參數，并控制實驗室設備。學生在進入實驗室之前需要進行門禁刷卡；在工作的狀態下可以對煙霧濃度的數據進行分析，存在危險因素時可以及時報警。在這樣的模式下，能夠提高實驗室管理員的管理效率，減輕管理員的管理壓力；也能夠在加大實驗室開放程度的同時保障安全。

1系統整體框架

1.1硬件框架

本次系統的硬件部分可以分為6個模塊，分別是為各個工作模塊進行供電的供電模塊、能夠實時采集實驗室環境數據的傳感器模塊、收集數據并向服務器端發送數據的網關模塊、數據顯示模塊、報警模塊以及門禁模塊。硬件框架的模塊如圖1所示。

摘要：針對目前實驗室由人工管理而引起的低利用率以及存在安全隱患等問題，設計并實現了一種基于物聯網感知的智能實驗室控制系統。為了實驗室管理員能在移動端隨時了解實驗室的相關環境狀態并對實驗室設備進行遠程操控，本課題構建了基于物聯網感知的實驗室控制系統，包含環境檢測、后臺管理系統和門禁設置三大模塊。結合傳感器技術、RFID技術、物聯網網關技術和WiFi技術等，系統可以在環境監測模塊對實驗室的環境參數進行實時的監測、采集和分析處理，在服務器端可以控制實驗室照明的開關等，實現了物聯網實驗室的智能化、可控化，且集成化程度較高。本系統能夠有效利用實驗室資源，實現人力資源的節省和合理分配，改善實驗室環境，且在一定程度上減少能源的消耗，對科研人員研究效率和實驗室利用率的提高以及我國科研事業的發展起到了積極的作用。

關鍵詞：智能實驗室；智能控制；物聯網感知；監測；智能化；可控化

0引言

以往傳統實驗室需要人工管理和操作，并且缺乏一套完整的管理制度與整體規劃。隨著科研人員實驗需求的不斷增加，傳統實驗室可能會對實驗工作產生一定的制約，相關信息的滯后、管理效率相對較低的問題也就隨之而來。如果全部依靠人工來管理實驗室，那么在實驗室的設備使用情況、實驗室的安全保障管理、人員的參與程度與實驗室的開放程度等方面都會耗費很大的精力[1-8]。國家對于教育事業與科研事業的重視程度逐漸加大，信息技術的發展也為實驗室智能化提供了強大的動力與支持，逐漸形成了“物聯網實驗室”這一新興的實驗室模式。“物聯網實驗室”將傳感器技術、物聯網網關技術、通信技術、無線傳感網絡技術等發展迅速的信息技術相結合，在這種實驗室運行模式下，實驗室中傳感器可以實時采集實驗室環境數據，這些數據通過物聯網網關上傳，服務器對接收的數據進行分析、處理、保存，實驗室管理員可以直觀地看到實驗室的環境數據[9-12]。在這樣的管理方式下實驗室管理員可以根據數據來判斷是否需要進行一些必要的操作，如果需要對實驗室相關設備進行操作，就可以直接通過服務器端進行遠程操控，同時可以控制相關設備進行自動調節，實現了實驗室環境的可視化與操作遠程可控化。這樣的工作模式對于實驗室管理與建設都有著十分重要的意義。實驗室的智能化能夠使實驗室的環境得到很好的改善，更加有利于實驗人員進行實驗研究，從而提高實驗的效率。在一定程度上也能夠減少能耗，提高環保效果[13-15]。本課題構建的基于物聯網感知的智能實驗室控制系統，將傳感器、無線數據傳輸、WiFi等技術與實驗室相關設備相結合，采集實驗室中的環境參數，例如溫度、濕度、煙霧濃度等信息，連接到WiFi的傳感器將數據發送到手機端APP，服務器端對上傳的數據進行接收和存儲，以直觀的方式展示給實驗室管理員，實驗室管理員能夠實時看到實驗室內環境參數，并控制實驗室設備。學生在進入實驗室之前需要進行門禁刷卡；在工作的狀態下可以對煙霧濃度的數據進行分析，存在危險因素時可以及時報警。在這樣的模式下，能夠提高實驗室管理員的管理效率，減輕管理員的管理壓力；也能夠在加大實驗室開放程度的同時保障安全。

1系統整體框架

1.1硬件框架

本次系統的硬件部分可以分為6個模塊，分別是為各個工作模塊進行供電的供電模塊、能夠實時采集實驗室環境數據的傳感器模塊、收集數據并向服務器端發送數據的網關模塊、數據顯示模塊、報警模塊以及門禁模塊。硬件框架的模塊如圖1所示。

【摘要】高校實驗室在各學科領域占據一定的前沿優勢，把握“互聯網+”新形勢下的發展機遇。探究“互聯網+”的發展形勢、高校產學研的經濟效益、國有資產管理在社會化服務中存在的問題，實現高校實驗室的產學研活動在新形勢下與互聯網相結合，提高產學研過程中的經濟效益，擴大為社會化服務的范圍，并利用大數據等新技術提高高校對國有資產的管理水平。

【關鍵詞】高校實驗室；“互聯網+”；經濟效益；資產管理

1.研究的意義與發展現狀

1.1研究的目的意義。高校的實驗室提供科研所需的設備基礎，也是轉化科研成果的重要基地。部分高校實驗室在發展建設中存在經費不足等突出經濟問題，與此同時高校實驗室的龐大資源并沒有得到有效的利用，經濟效益沒有開發，怎樣解決現有的問題，是我們探索的主要目的。1.2互聯網＋與產學研發展現狀。在新的““互聯網+””形勢下，高校實驗室也有新挑戰，““互聯網+””校園是實驗室未來的主要建設方向。““互聯網+””校園將互聯網與傳統教與學、管理與被管理、服務與被服務進行了深度互動。業界認為互聯網是信息產業發展的一次重大變革，已經成為中國經濟在新常態下調整經濟結構的重要方向。而高校產學研是產業、院校與科研機構之間的相互配合協調，充分發揮各自所有的優勢，形成一體化的研究、開發、生產科研教育產業系統。

2.“互聯網+”與產學研結合中的相關問題

2.1不能有效利用“互聯網+”形式的新風口。2015年3月5日總理在十二屆全國人大三次會議上首次提出““互聯網+””行動計劃。“互聯網+”是一個新的風口，創造新的產業增長點，為社會產業發展提供智能化智力支持，是新的增強經濟動力。“互聯網+”的計劃提出的時間太短，主要存在幾個方面的問題：高校實驗室的認識不夠，而且對網絡的應用不夠，相關工作人員的信息化能力不足，對信息化網絡化的工具運用手段落后等。2.2產學研應該是學、研、產，高校實驗室社會化服務不夠。原來的產學研，將產業放在了的第一位，但是實際上我們現有的大部分高校實驗室還做不到產業化，符合實際的說法應該是學研產，先學習，后研究，最后配合產業發展。2.3高校實驗室國有資產的管理漏洞，知識產權流失。高校實驗室儀器設備多且貴，客觀存在一部分使用率不高，或者使用率過高而產出不夠，這里面存在著一些管理上的漏洞。據一些文獻上反映我國的科研機構大多數受到行業，專業等限制，市場和法律等知識的不足造成了一些技術限制，轉化受影響等問題。還有一部分問題就是知識產權不明，所有權模糊，造成有部分知識產權流失。

3.新模式的探索