周孝元

摘要：實(shí)驗(yàn)室作為高效培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要基地，設(shè)備利用效率低下、維護(hù)工作不及時、管理技術(shù)落后、相關(guān)信息查詢困難等問題都在大大影響高校實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該發(fā)揮的作用。而當(dāng)下發(fā)展飛快的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正好可以解決這一問題。文章首先進(jìn)行了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介，然后具體分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室中的信息化應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；信息化；應(yīng)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）26-0223-02

當(dāng)下，隨著計算機(jī)水平、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍也正越來越廣。高校作為當(dāng)代培育人才的重要基地，實(shí)驗(yàn)室作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要平臺，設(shè)備利用效率低下、維護(hù)工作不及時、管理技術(shù)落后、相關(guān)信息查詢困難等問題都在大大影響高校實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該發(fā)揮的作用。為了切實(shí)解決這一問題，許多高校開始嘗試基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對高校實(shí)驗(yàn)室采用信息化管理，這種全新的管理模式為實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。基于物聯(lián)網(wǎng)的信息化應(yīng)用管理不僅可以加快信息的傳遞與輸送，還能實(shí)現(xiàn)智能管理方式，大大提升實(shí)驗(yàn)室管理工作的開展，也有利于實(shí)驗(yàn)室最大化程度地被學(xué)生利用。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念的提出

計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)分別霸占了前三次的信息產(chǎn)業(yè)浪潮的位置，第四次信息產(chǎn)業(yè)浪潮中，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)至名歸，這是一個全新的技術(shù)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的概念最初問世于1999年，在MIT Auto - ID 中心，由教授Ashton先生在研究射頻自動識別技術(shù)的過程中率先提出[1]，當(dāng)時是在研究射頻自動識別技術(shù)時將其與物品編碼、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合在一起提出了研究問題的解決方案。到了2009年，“智慧地球”這一說法被當(dāng)時的IBM 首席執(zhí)行官彭明盛提出，“智慧地球”指的是將感應(yīng)器安裝于電路、鐵路、公路、隧道、建筑、水庫、堤壩、燃?xì)夤艿赖热嗣裆钪懈鞣N各樣的物品當(dāng)中，在全部連接之后就形成了一張巨大的物聯(lián)網(wǎng)，即“智慧地球”。而在中國，物聯(lián)網(wǎng)第一次被于重大場合提及是在2010年的兩會期間，由當(dāng)時的總理溫家寶先生在作政府工作報告時首次提出，至此，物聯(lián)網(wǎng)開始在中國備受重視，還被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，說明了物聯(lián)網(wǎng)在中國發(fā)展進(jìn)程中的重要地位。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義

物聯(lián)網(wǎng)，依靠的是射頻自動識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，在基于互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建一個“Internet of Things”，以此來聯(lián)系地球上的所有物體。在“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍內(nèi)，從某個角度來說，物品之間是可以“交流”的，即通過射頻自動識別技術(shù)，再利用傳感器、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)物品信息的連接與共享等功能[2]。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系簡介

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系共由三部分構(gòu)成：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。其中，感知層主要由傳感器或具有類似功能的網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，比如：溫度傳感器、濕度傳感器、攝像頭、射頻自動識別技術(shù)標(biāo)簽、全球定位系統(tǒng)、二氧化碳傳感器等等具有感知功能的終端，都可被用作感知層。感知層的基本功能是對物體進(jìn)行識別工作，采集有用的信息。網(wǎng)絡(luò)層由個人網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、云計算網(wǎng)絡(luò)等等各種平臺共同組成，負(fù)責(zé)對感知層收集到的信息進(jìn)行處理與傳遞的工作。而最后一個部分應(yīng)用層指的是網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的接口，匹配用戶的需求，以此來真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用功。

1.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

在全球的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，我國的研究水平名列前茅，早在1999年的時候，中國科學(xué)院就啟動了傳感網(wǎng)的研究項(xiàng)目。所以，我國與德、美、韓四國一起是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域行業(yè)界定標(biāo)準(zhǔn)中的主導(dǎo)國。在我國各城市中，無錫市是最著名的全國性物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地，由于其是2008年中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會欽定的國家微電子高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，所以它具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。無錫已于早年建立了中國的傳感中心，吸引了大量的通信業(yè)的研究機(jī)構(gòu)常駐于此，為無錫市的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展提供了非常好的環(huán)境與條件。近年來，隨著通信業(yè)的不斷發(fā)展壯大，我國物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)也已慢慢成熟。在2009年的上海世界博覽會中，物聯(lián)網(wǎng)非常成功地應(yīng)用于上海世界博覽會與上海浦東國際機(jī)場中。歸根究底，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是基于互聯(lián)網(wǎng)、通信業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之上的，所以，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)、通信業(yè)的不斷發(fā)展[3]。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室中的信息化應(yīng)用

傳統(tǒng)的高校實(shí)驗(yàn)室管理中通常采用人工貼標(biāo)簽記錄、再錄入至電腦、上傳至互聯(lián)網(wǎng)的方式。但由于實(shí)驗(yàn)室中的物品品項(xiàng)復(fù)雜、數(shù)量繁多，這種管理方式不僅效率低下，還特別容易出錯，更正錯誤的過程更加麻煩，并不適合動態(tài)管理。當(dāng)下，隨著社會經(jīng)濟(jì)、科技的不斷發(fā)展，高校實(shí)驗(yàn)室也在不斷發(fā)展的過程當(dāng)中，設(shè)備不斷更新?lián)Q代，規(guī)模也是越來越大，物品種類越來越多，管理工作更加無從下手?；谶@種情況，如果能夠借助物聯(lián)網(wǎng)中的射頻掃描識別技術(shù)、無線技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)等，將傳統(tǒng)的錄入管理整改為信息化管理的方式，一定可以減輕高校實(shí)驗(yàn)室管理中的工作量[4]，還能大幅度提升管理的準(zhǔn)確率、減輕工作量。此外，有些實(shí)驗(yàn)室對于溫度、濕度要求特別高，需要實(shí)時監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室中的各項(xiàng)指標(biāo)，人為的觀測非常浪費(fèi)人力成本，也會由于人員不經(jīng)意地忽視而導(dǎo)致不可挽回的錯誤，這時候就可以借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。近年來，隨著相關(guān)人才的大量涌入、國家政策的導(dǎo)向所在，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大范圍，為在高校實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行信息化管理提供了可能。

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息化管理

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、工具等材料的說明書都是紙質(zhì)打印版的，一旦弄丟或破損，很難修補(bǔ)回來，而且由于紙張材料有限，可能篇幅過短，描述地不夠詳細(xì)，對于實(shí)驗(yàn)室中的培訓(xùn)工作影響很大。同時，紙質(zhì)標(biāo)簽更新工作也是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，管理起來非常麻煩，由于實(shí)驗(yàn)室中的品項(xiàng)過多，許多設(shè)備、器材的參數(shù)信息非常凌亂，很難查詢。但是，如果可以將標(biāo)簽信息等都記載于電子標(biāo)簽之上，利用讀卡器識別芯片中的所有信息，就能與互聯(lián)網(wǎng)平臺上的信息進(jìn)行共享與交換，便有利于數(shù)據(jù)的查詢、更新、創(chuàng)建、刪除等一系列問題，管理起來也會方便很多。此外，高校實(shí)驗(yàn)室中的許多貴重設(shè)備、器材由于經(jīng)費(fèi)有限，通常數(shù)量不多，所以都會共用，共用情況下就會出現(xiàn)外借、不按時歸還甚至是私自挪用等不良情況。高校實(shí)驗(yàn)室管理人員為了能夠準(zhǔn)確把握器材目前的歸屬人位置、具體歸還時間，就可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，減少管理上面的混亂情況。具體操作如下：在實(shí)驗(yàn)室中可以建立設(shè)備外借及歸還條例，然后在實(shí)驗(yàn)室的各個出入口處安裝與物聯(lián)網(wǎng)接口的門禁系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)可以實(shí)時發(fā)送設(shè)備的進(jìn)、出口情況到物聯(lián)網(wǎng)中心，有效地防止逾期不還、私自挪用等不良現(xiàn)象。同時，還可以通過指紋掃描、輸入密碼等身份認(rèn)證的方式設(shè)定實(shí)驗(yàn)室管理中的相關(guān)使用權(quán)限等[5]。

2.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)室的設(shè)備使用情況與學(xué)生信息連接起來，以此來實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用的網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能及相關(guān)學(xué)生的出勤信息管理等等，對于預(yù)約了設(shè)備卻不如期進(jìn)行使用的學(xué)生可以采取一定的懲罰措施，以此來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資源的合理配置工作，不僅提升了設(shè)備的使用效率，還可以方便實(shí)驗(yàn)室的管理。如果可以將高校中的物聯(lián)網(wǎng)與云計算技術(shù)相結(jié)合，利用云計算中大量資源的優(yōu)勢及其快速分析數(shù)據(jù)的能力可以為實(shí)驗(yàn)室提供大量的技術(shù)支持。此外，云計算系統(tǒng)由于可以將實(shí)際平臺與虛擬平臺相結(jié)合，即可以給學(xué)生提供校外資源共享的途徑，完全地實(shí)現(xiàn)教學(xué)的智能化與多元化。

2.3 實(shí)現(xiàn)資源共享

傳統(tǒng)的高校教育系統(tǒng)中雖然有各高校之間連通的方式，但實(shí)際上高校之前的資源共享是非常少的。高校實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)的建成可以提供各高校之間的資源共享，給予學(xué)生更多的信息資源。如果可以達(dá)到這個目的，高校實(shí)驗(yàn)室獲得的有利之處當(dāng)然數(shù)不勝數(shù)。首先，在這個條件下，實(shí)驗(yàn)室的硬件資源就可以通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行共享，遠(yuǎn)程操控設(shè)備、儀器，能夠提供在線的分析與檢測。這樣一來可以節(jié)省設(shè)備的采購費(fèi)用，二來可以方便地針對結(jié)果進(jìn)行交流討論。此外，高校實(shí)驗(yàn)室中的計算機(jī)由于數(shù)據(jù)的保密性，所以一般都安裝了大量的殺毒軟件、防木馬軟件、辦公專用轉(zhuǎn)件等等，軟件的使用與更新都是有償?shù)?，這也是一筆實(shí)驗(yàn)室中比較大的開支。在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，云計算技術(shù)可以將這個問題徹底解決，在根本上為高校節(jié)省了一大筆開支。

2.4 穩(wěn)固實(shí)驗(yàn)室安防系統(tǒng)

高校實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備、儀器一般都是進(jìn)口產(chǎn)品，價格非常昂貴，儀器設(shè)備的安全問題也是高校非常關(guān)注的問題之一。當(dāng)下，高校實(shí)驗(yàn)室中的安防系統(tǒng)其實(shí)是有很多漏洞的，所做的一般就是在重點(diǎn)位置安裝攝像頭，然后將信號連接至保安室機(jī)房處，僅此而已。實(shí)時的監(jiān)控就得依靠保安的雙眼，如果有保安在當(dāng)值時睡著或者疏忽造成安防出現(xiàn)問題，也是在所難免的。再者，即使在高校實(shí)驗(yàn)室中的所有重要位置都安裝上攝像頭，也還是一定會留下盲區(qū)。然后，攝像頭提供的信息是非常單一的，并不全面，對于攝像頭的拍攝記錄查詢、拍攝信息處理也只能依靠人工，并沒有專門的分析工具。而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就能將高校實(shí)驗(yàn)室中的安防信息發(fā)展進(jìn)入智能化時代。通過傳感器網(wǎng)狀的覆蓋消滅傳統(tǒng)攝像頭時代的盲區(qū)，系統(tǒng)還可以自動對傳感信息進(jìn)行處理并進(jìn)行反饋。

文章首先從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念的提出、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系簡介、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展四個房間進(jìn)行了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介。然后在具體分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室中的信息化應(yīng)用的過程中，主要從實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息化管理、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理、實(shí)現(xiàn)資源共享、穩(wěn)固實(shí)驗(yàn)室安防系統(tǒng)四個角度展開。

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