摘 要：物联网技术是在信息技术和传感器技术等多项技术共同发展的基础上衍生出的一项新型技术，旨在建立一个物品与物品之间进行联系的网络。智慧实验室是高校在发展过程中为了实现教学资源的整合建设的一个项目，高校利用现在已经成熟的物联网技术进行智慧实验室的构建能够很好地完成这一工作，为高校智慧实验室的建设提供新的思路。本文针对我国物联网技术进行研究，得出了一些在高校智慧实验室构建方面的经验，期望能够为相关人员提供一些浅显的建议。
关键词：物联网技术；智慧实验室
中图分类号：TP391.44；TN929.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）10-0195-03
Abstract：The technology of the internet of things is a new technology derived from the common development of many technologies，such as information technology and sensor technology，the aim is to establish a network between goods and goods. The intelligent laboratory is a project for the realization of the integration of teaching resources and the construction of the university in the process of development. The university uses the already mature technology of the internet of things to construct the intelligent laboratory. It will be able to complete this work well and provide a new way of thinking for the construction of the intelligent laboratory in colleges and universities. The technology of internet of things in China is studied，and some experience in the construction of intelligent laboratory in colleges and universities is drawn up，hoping to provide some simple suggestions for the relevant personnel.
Keywords：internet of things technology；intelligent laboratory
0 引 言
高校是向社会输送高等人才的重要教育机构，随着我国的发展，各个行业对于人才的要求越来越高，尤其是对学生的实践知识和理论知识相结合的知识有着更高的要求。基于此原因，高校构建智慧实验室可以实现科学的实验设备管理和实验教学，促进学生构建符合自身发展需求的知识体系。逐渐成熟的物联网技术能够很好地为智慧实验室的构建提供技术支持，这也是高校在这方面工作中重要的探索方向。
1 物联网与智慧实验室
信息技术是当今时代的一项重要技术，给社会的各个方面带来了很大的改变，尤其是互联网技术的发展，革新了信息的传递和储存。高校的设备管理利用成熟的互联网体系，可以将高校实验设备管理实现全面信息化，这一技术的全面运用，直接给高校实验室中相关设备的管理方式和管理效率带来了全面的革新。由于高校管理体制方面的影响，很多高校属于二级院校的范畴，在建设实验室时，没有相应的管理体系对实验室设备的购买进行规划，二级院校的实验室在使用过程中存在很多的问题，很多实验设备重复购买，并且实验设备并不能被学生全面使用，达不到实验资源的最优化，高校的实验资源因此被浪费，制约着实验室向更高端的方向发展。近年来，基于互联网技术发展的物联网技术日渐成熟，在高校的管理中，运用这一技术可以实现智慧校园的建设，很多著名高校运用这一技术已经取得了可喜的成果，尤其是在实验室的建设中，该技术的运用非常契合当今高校实验室的管理方式，在实验室利用这一技术使设备管理实现了基本的智慧化，使高校的管理水平得到提升。
物联网技术是将互联网技术中的信息进行管理和整合而出现的一种管理方式，利用现在各种各样的传感器技术、识别技术以及已经成熟的全球定位系统，将物品的位置信息、自身属性信息等多种信息通过互联网进行信息交换，加上现在已经成熟的智能化识别技术，形成了一种监视、管理、定位等各项功能于一身的物品管理方式，对于实现智慧化城市有着极为重要的意义。
智慧实验室是现在能够完成的智慧校园建设中的重要组成部分，因为现在的物联网技术运用还不够成熟，在校园范围内全面实现智慧化比较困难，为此，智慧校园的建设通常都是在智慧实验室的基础进行相应的探索，为高校运用物联网技术积累经验。实验室的智能化主要是运用现在的物联网技术和互联网技术构建一个综合性强的信息服务平台，使实验室的管理实现动态化，实现实验室各项资源的整合和管理，以及为教学过程中相应实验设备的使用方式提供良好的智慧平台，这对于高校教学资源的科学规划有着重要的意义。
高校构架智慧服务平台已经非常常见，智慧实验室的构建通常是在一些较为高端，并且能够实现基本信息化的实验室进行。打造这类实验室的资金较高，投入智慧化的管理方式有着较高的收益，并且在运用传感器、定位等各种互联网技术时，该技术的全面发展可以对实验室教学、管理、环境、信息等多方面进行管理，尤其是对智能化课堂和实验设备的远程管理，对高校的实践教学有着极为重要的意义。
2 基于物联网的智慧实验室架构设计
高校智慧实验室的构建需要在物联网、云计算和泛在网络这三项技术共同的支持，才能促进智慧实验室的构建，但是很多地区并没有这方面的技术条件，并且由于高校的资金限制，智慧实验室不能在高校教学中普及，这些高校在社会中的竞争力就会下降，长此以往，不利于实验室的全面发展。为此，构建智慧化实验室应该考虑到系统的可拓展性。通过对我国大部分本科院校的办学实力进行分析，得出了实验室构建结构，该结构是在物联网技术的基础上构建的智慧实验室体系，建设过程对其余技术的制约较少，只要能够掌握RFID技术就可以对实验室的基本情况进行采集，然后对这些数据进行收集处理，促进高校实验室在这方面的发展。
3 高校智慧实验室系统设计
高校智慧实验室的建设对学校有着多方面的影响。就教学方式来说，利用智慧实验室可以实现智能化教学和远程的设备指导，方便教师做好一些课程设计；对于学校的对外交流来说，智慧实验室可以方便学校的科研团队进行科研研究，增加学校在学术界的影响力。另外，运用高校实验室的设计方案还能够为学校教学设计提供思路，整合教学资源，最大化地实现其功用。
3.1 基于RFID的实验室设备管理系统设计
为了实现对实验室设备的统一管理，可以对实验设备的功能进行相应的分类，并且按照一定的方式进行编号，同时将相应的编号和设备的基本信息上传到学校的数据库中，方便后期的检查和处理。RFID技术是实验室设备安全管理中的重要技术，利用该技术可以对设备的出入次数和使用位置进行记录，对于保证学校的资产管理有着重要的作用。
3.2 开放实验室预约系统设计
现在社会上的很多服务可以提供网上预约服务，例如在日常娱乐和出行中可以进行一些服务性质的预约，该类方式主要运用互联网技术，但是在实验室管理中，因为实验室内不一定有专门的管理人员，这就需要考虑实验室设备使用过程中的安全管理和相应的责任追查方式，仅仅使用互联网技术并不能保证设备的使用安全。使用智能实验室管理可以将实验安排得更加科学，先利用相应的信息管理系统，师生在平台上发布需要预约的信息，在进行信息审核之后，安排师生在规定的时间使用实验室，并且在使用实验室期间，可以利用权限管理、门禁管理等多个方面对相关人员在实验室的使用操作行为进行管理。学校进行实验室的预约工作，就是加强对平台信息上的审核和预约管理，极大地方便了师生借用实验室，并且提高了学校的管理效率。
3.3 基于ZigBee的智慧实验室监控系统设计
基于ZigBee的智慧实验室监控系统主要由智能设备监控系统、智能安全系统、智能供电系统和智能环境监测系统等组成。系统的关键设计ZigBee协调器和ZigBee终端，主要包括主控CPU/ZigBee模块、RFID模块、串口、传感器模块和门禁模块等。（1）主控CPU。一般选用ARM内核，如三星的ARMCortex-A8、ST公司的ARMCortex-M3等芯片；（2）ZigBee无线网络模块。市场上ZigBee主要芯片提供商（2.4GHz）为TI/Chipcon、Ember（ST）、Jennie、Freescale、UBEC等，ZigBee模块一般选用CC2430/CC2530芯片。CC2430芯片集成了ZigBee射频（RF）前端、内存和8051MCU；（3）传感器模块。主要由红外传感器、烟雾传感器、温湿度传感器等组成。
3.4 实验室智能视频监控系统设计
实验室的监控系统是智慧实验室体系中的一个重要环节，监控系统能够为相关的管理人员提供实验室内的实时信息，方便进行远程管理和监控，同时对实验室的安全也有着非常重要的作用。高校是一个教学机构，实验室中人员驳杂，并且很多学生并不具备独立操作实验室设备的能力，运用监控系统不但能够对人员进行管理，还能够让教师进行一对多的教学任务。大部分高校建设的智能化监控系统较为完备，在实际使用过程中还能够发挥预警作用，尤其是在门窗预警、用电预警和危险性预警方面，有着极为重要的作用。
3.5 实验公共数据库设计
建立数据库是实现实验室动态管理的重要方式。通过收集实验设备的使用人员、使用场地、实验数据和实验情况的信息，并将其整理到一个相应的数据库中，方便相关人员及时进行查阅。同时，实验设备是高校重要的固定资产，为了方便对其进行管理，预测学校固定资产的变化，还需要对设备的生产厂家、型号、使用性能等多个方面进行记录，使学校能够及时根据这些数据判断是否进行相应的设备更新，方便学校对这方面进行管理。
3.6 智慧实验教学与管理中心门户网站设计
实验教学相对来说较为繁琐，并且因为学生人数的制约，学生很难频繁地进行实验操作，这对于学生实践能力的提高非常不利，但是利用智慧实验室中的监控系统，可以将一些实验室的操作上传到管理中心的门户网站，方便学生在上面进行学习，同时还可以利用该平台收集的信息合理安排教学资源。
4 结 论
本文主要阐述了在新形势下，高校如何利用物联网技术实现智慧实验室的构建，为学校向着智能化校园发展打下技术基础。但是该项技术的发展还不够成熟，智慧实验室建设存在投资成本大、收益低、各种智能监控系统融合难和实验室维护难等问题。设计高效、融合的智慧实验室系统，实现实验室的智慧化无缝管理仍然是今后智慧实验室建设的方向。高校只有实现这方面的发展，才能让高校拥有广阔的发展前景。
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作者简介：梁成长（1983.09-），男，汉族，广东江门人，实验师，硕士。研究方向：物流信息管理、计算机基础学科、物联网技术研究、高校实验室管理与建设。
