基于智能移動終端開發(fā)的高校實驗室管理系統(tǒng)設計

徐維遠

摘要： 高校實驗室作為人才培養(yǎng)和科學研發(fā)的重要基地，目前存在著管理混亂、效率低、方式較為落后等問題。因此，為解決傳統(tǒng)高校實驗室管理方面存在的相關問題，在智能移動終端開發(fā)的基礎上，提出一種高校實驗室管理系統(tǒng)?；谥悄芤苿咏K端開發(fā)的高校實驗室管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器設計和閱讀識別器設計，實現(xiàn)其硬件設計;以閱讀掃描識別過程和決策樹算法完成了其軟件設計，實現(xiàn)了高校實驗室管理系統(tǒng)的設計，試驗數(shù)據(jù)表明，提出的管理系統(tǒng)較傳統(tǒng)管理系統(tǒng)，設備故障率計算準確率達99.7%，適合高校實驗室各項復雜工作的管理。

關鍵詞：智能移動終端;高校實驗室;管理系統(tǒng)

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）25-0231-02

高校實驗室是實踐教學的場所。高等院校尤其是應用型院校發(fā)展的重點是實驗室建設與管理。但是，隨著實驗室任務的加強，實驗室管理中的信息不流通、效率低等問題逐漸凸顯出來，而且越來越嚴重。因此，為解決傳統(tǒng)高校實驗室管理方面存在的相關問題，在智能移動終端開發(fā)的基礎上，提出一種高校實驗室管理系統(tǒng)?；谥悄芤苿咏K端開發(fā)的高校實驗室管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器設計和閱讀識別器設計，實現(xiàn)其硬件設計;以閱讀掃描識別過程和決策樹算法完成了其軟件設計，實現(xiàn)了高校實驗室管理系統(tǒng)的設計，為了保證設計的高校實驗室管理系統(tǒng)的準確性，進行仿真試驗驗證，試驗結(jié)果表明，提出的高校實驗室管理系統(tǒng)具有較高的有效性，能夠提高實驗室的管理水平和管理工作的效率。

1基于智能移動終端的高校實驗室管理系統(tǒng)硬件設計

實驗室管理系統(tǒng)，是以計算機技術為核心，依據(jù)相關理論，搭建計算機控制中心、數(shù)據(jù)庫服務器、感應器以及嵌入型顯示器，通過網(wǎng)絡通信技術建立連接的實驗室管理系統(tǒng)。高校實驗室管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)信息化、智能化的實驗室管理。智能移動終端具有接入互聯(lián)網(wǎng)能力，通常搭載各種操作系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶需求定制化各種功能[1]?；谥悄芤苿咏K端開發(fā)從高校實驗室管理系統(tǒng)整體上看，硬件結(jié)構可分為三個部分，即主控中心、數(shù)據(jù)庫服務器、RFID閱讀識別器。

主控中心存放控制算法、識別算法等，通過數(shù)據(jù)的調(diào)取與分析，判斷實驗室設備的狀態(tài)，并發(fā)出實驗室操作設備是否運行的命令，實現(xiàn)對高校實驗室的集中管控和維護，是高校實驗室管理系統(tǒng)的中央管理機構。

數(shù)據(jù)庫服務器由處理器、芯片組以及總線這三部分組成。處理器是整個數(shù)據(jù)庫服務器的大腦，操控著數(shù)據(jù)庫服務器的運行;芯片組就像是骨架，能夠為分析處理高校實驗室數(shù)據(jù)信息提供支撐;總線則相當于分布在整個數(shù)據(jù)庫服務器的“神經(jīng)”，主要工作是把從各方面接收到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)教幚砥?。而?shù)據(jù)庫服務器作為一個整體結(jié)構，主要是通過無線網(wǎng)絡對收集到的實驗室數(shù)據(jù)的結(jié)構和功能進行歸納和抽象化，抽象成某種模型可以直觀地體現(xiàn)出數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，為師生或者實驗室管理人員獲取實驗室相關數(shù)據(jù)信息提供數(shù)據(jù)基礎。高校實驗室管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器中，主要有三種數(shù)據(jù)模型實體，分別為實驗室數(shù)據(jù)實體、設備數(shù)據(jù)實體和故障設備數(shù)據(jù)實體[2]。這些歸納與抽象化后的數(shù)據(jù)實體通過處理嵌入到二維碼中，通過閱讀識別器將信息顯示出來。

RFID閱讀識別器主要是通過對無線載波發(fā)送模塊的控制來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫服務器中數(shù)據(jù)信息的發(fā)送和讀取，而且能夠針對接受的數(shù)據(jù)進行解碼，并對其數(shù)據(jù)信息進行反饋。RFID閱讀識別器的構成主要有射頻接口、邏輯控制單元模塊、攝像頭、天線四部分[3]。其中邏輯控制單元模塊又分為儲存單元、微控制器兩部分，其主要功能是解碼相關數(shù)據(jù)信號，實驗與數(shù)據(jù)庫服務器以及主控中心的通信并且執(zhí)行接收到的命令。射頻接口主要由電壓調(diào)節(jié)片、時鐘發(fā)生元件、發(fā)射器和接收器這幾部分組成。這些元件在實現(xiàn)閱讀識別器與計算機數(shù)據(jù)庫服務器連接的基礎上，還能實現(xiàn)信號的發(fā)射、接受和調(diào)控等。攝像頭則是能將二維碼中的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成直觀的文本信息。RFID閱讀識別器的構造圖如圖1所示。

2基于智能移動終端的高校實驗室管理系統(tǒng)軟件設計

基于智能移動終端開發(fā)的高校實驗室管理系統(tǒng)軟件設計，主要包括閱讀掃描識別設計，實驗室設備故障決策樹算法設計兩部分。

2.1閱讀掃描識別過程設計

二維碼是一種特別的圖形標記，主要是由一定寬度的多個黑白條形圖按照一定的規(guī)律平行排列并組成。二維碼的作用主要是表示一定的數(shù)字、字母或者是兩者組合的信息[4]。RFID閱讀識別器識別二維碼的過程如圖2所示。

當閱讀識別器或者的攝像頭掃描二維碼，攝像頭焦點捕捉到二維碼時，能夠取得一組明暗相間的反射光信號，光信號通過光電轉(zhuǎn)換后會變成一組與條形碼中的黑條和白條相對應的電子信號，再經(jīng)過RFID的程序解碼后，譯為相應的字符信息。實驗室課程表以日期和教室兩個維度的二維表格的形式、移動設備查看某一課時、某一實驗室課程情況包括課程名稱、授課老師、聽課班級以及人數(shù)、實驗室設備信息等都能通過閱讀器掃描二維碼顯示出來。

2.2實驗室設備故障決策樹算法

高校實驗室設備的安全問題是實驗室管理工作的重中之重。結(jié)合數(shù)據(jù)庫的設備信息，以決策樹算法進行實驗室設備故障信息的處理，為實驗員進行安全檢查與管理提供數(shù)據(jù)支持。決策樹算法的基本思想是從頂向下構造決策樹，然后以根節(jié)點、分枝節(jié)點和葉子結(jié)點三個層面進行設備數(shù)據(jù)的分類。對于出現(xiàn)不同的設備問題而建構不同的分支結(jié)構。首先是以基尼指數(shù)公式進行數(shù)據(jù)過濾[5]，公式如下：

3仿真實驗

為了保證設計的高校實驗室管理系統(tǒng)的有效性，進行仿真試驗，試驗過程中選擇傳統(tǒng)的高校實驗室管理系統(tǒng)，作為對比對象，驗證基于智能移動終端開發(fā)的高校實驗室管理系統(tǒng)的準確性。

3.1實驗運行指令

進行模擬實驗，進行計算機指令設定，模擬兩種管理系統(tǒng)的工作環(huán)境，具體指令如下：

Char pcread （unsigned char）

char status;

unsigned char i，snr_check=0

unsigned int unlen

PcdcomMF522（PCD_TRANSCEIVE，uccom）

If （statues==MI_OK）

For （i=0;i<4;i++）

Status =MI_ERR;

Return? status

3.2 實驗結(jié)果

根據(jù)實驗過程的設定，進行仿真實驗，得出兩種實驗室管理系統(tǒng)進行實驗設備故障計算的準確率數(shù)據(jù)表，如表1所示：

從上表中可以看出，提出的高校實驗室管理系統(tǒng)，受實驗室設備數(shù)量的影響小，在設備數(shù)量較多時也能夠較快速的計算出設備故障率，并實時通過閱讀器掃描二維碼顯示出來。而傳統(tǒng)高校實驗室管理系統(tǒng)，在實驗設備達到一定數(shù)量時，設備故障率的準確率就會受到影響，同時顯示的故障設備信息存在一定的時間差。試驗證明，提出的基于智能移動終端開發(fā)的高校實驗室管理系統(tǒng)具有一定的有效性。

4 結(jié)束語

基于智能移動終端開發(fā)的高校實驗室管理系統(tǒng)的硬件設計，與軟件設計，實現(xiàn)了對高校實驗室設備故障率以及相關信息的準確提供，試驗數(shù)據(jù)表明，設計的管理系統(tǒng)具有較高的準確性，希望本文的研究，能夠高校實驗室管理系統(tǒng)的設計提供理論參考。

參考文獻：

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[4] 鄒亮， 賴眾燿， 龐鈺駒，等. 基于移動智能終端的道路交通參數(shù)人工調(diào)查系統(tǒng)設計[J]. 實驗室研究與探索， 2017， 36（4）：49-51.

[5] 蘇東偉， 梁志堅， 賀秋麗，等. 基于微信平臺的高校開放實驗室預約系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 信息通信， 2018（1）：160-161.

【通聯(lián)編輯：光文玲】