高校实验室可视化综合信息系统
2020-06-16 11:09
建立高校实验室仪器设备可视化管理系统，实现对目标范围内的设备进行全面管理，从采 购、使用到维护，进行统一标准的跟踪控制，以提高设备的使用寿命及使用效率，降低实验室管理和维护成本。
一、实验室设备可视化管理系统
基于云技术和地理信息系统的实验室设备可视化管理系统，可实现对全校范围内的实验室仪器设备的可视化实时监控、定位及追踪，可以系统、高效地管理学校繁多的仪器设备，提高管理人员的效率。可以有效地加强学校设备的科学维护和实时管理，能够随时随地实时跟踪和监控各种实验室设备并准确定位，实现对监控区域内所有实验室设备的实时定位和有效管理。
1. 系统架构及功能
1.1 设备信息
对所监控和管理的设备信息进行统一的维护和管理，包括设备增加、报废、维修等功能。
1.2 设备查询
查询设备的基本信息，如使用信息、维修信息、报废信息、借用信息等，并可生成设备的
统计报表。
1.3 定位管理
根据输入的设备信息，定位出该设备的具体位置，实时地记录其移动轨迹，实现该设备的可追踪性。
1.4 标签信息
实现定位标签信息的读写、修改等功能，标签信息包括设备名称、型号、时间、归属等。
1.5 报警功能
可设定设备进入或离开某一区域的触发报警，在贵重设备上加装带有振动传感功能的定位标签，除可以实时定位外，一旦设备移动就会触发报警。
1.6 用户管理
用户信息的录入、权限设置等功能。
1.7 系统管理
实现系统维护、日志查询、数据导入、数据导出、数据备份、数据上传等功能。
2. 系统组成
实验室设备可视化管理系统由以下部分组成：定位标签、服务器系统及查询终端。定位标签在网络及服务器状态下用于感知目标设备的位置信息。将定位标签作为数据采集模块安装在实验室设备上，系统通过读取标签实现对设备的跟踪定位，及时采取定位标签信息并传输到后端的监控中心，对定位标签进行实时监控及管理。
服务器系统主要功能是地理信息数据的管理、定位算法的实现、接受终端的位置信息查询以及网络状态的监控等。安装了定位服务器软件系统的监控管理中心，主要负责实时数据的分析和处理，分析管理定位标签数据，通过控制中心的电子地图监视并及时显示各定位标签的具体位置，数据可同时存入数据存储数据库备份。
查询终端则用于设备信息的实时查询和显示。查询终端可以有多个，同时支持多种类型（如计算机、移动端等）。监控人员通过计算机等查询终端访问数据存储服务器查询设备的位置信息、报警信息、以及人员和物品具体移动轨迹等信息。
3.系统架构
基于云端实验室设备可视化管理系统的功能架构采用基于B/S（Browers／Server，浏览器／服务器模式）架构。在这种结构下，用户界面是通过浏览器实现的，少部分事务逻辑在前端（browers）实现，主要事务逻辑在服务器端（server）实现。简化了客户端载荷，把负荷均匀地分配给了Ｗｂ服务器，减轻了系统维护的工作量和系统升级的成本。这种结构还能实现不同人员、从不同的地点、以不同的接入方式访问和操作共同的数据库，有效地保护数据平台和管理访问权限。
实验室设备可视化管理系统，是一种先进的仪器设备可视化管理平台，实现了对高校实验室仪器设备的实时监控和有效管理，在基于网络覆盖区域能够实时跟踪定位仪器设备，可实现对实验室仪器设备方便有效的管理，该系统同样能够实现对人员的定位管理。
二、实验环境监控可视化管理系统
环境监控可视化管理系统的功能是能够实时查看实验室的环境状况,以帮助教员进行实验计划和安排。系统采用了基于web的可视化参考模型,可视化服务器经过过滤、映射后 , 输出一定格式的可视化执行脚本,返回给用户。客户端利用支持相应脚本的浏览器来绘制、操纵可视化图形。由于需要实时查看环境数据 , 本系统采用多个传感器获取实验台的环境信息，能够实时监控试验台的环境参数，在上位机进行处理并判断试验台是否处于安全状态或是否需对一些意外情况做出应急处理时及时报警。
在该系统中支持添加硬件设施如有温度传感器、湿度传感器、光强传感器、火焰传感器 、蜂鸣器、RFID卡读卡器 、继电器等。传感器将试验台周围环境中的参数发送给上位机显示 并处理，使实验指导教师可以清楚地了解试验台的工作情况。
在使用IC卡进行考勤时，IC卡在读卡器上刷一次，读卡器获取该卡的信息并传输给上位机进行处理，上位机识别该卡后认定该学生为实验上机学生：当该卡再次刷一次后，上位机认定该学生为实验完毕、签退的学生。
温度传感器，返回温度数值，当达到一定高温界限时，上位机自动报警，蜂鸣器响应发声，提示教师进行处理；当湿度传感器返回数值达到一定上限时，反应试验台周围可能有漏水，提示教师进行处理；当光强传感器返回数值低于某一值时，反映试验台光照不够，影响了学生的实验过程，提示教师进行相应处理；当火焰传感器检测到有效信号时，上位机通过驱动继电器自动进行断电处理，并使蜂鸣器发声报警。
三、实验教学过程实时可视化
教学过程的数据主要是教学过程中的师生、生生、师生教务之间的互动数据。主要体现在实验室开放管理、以及实验教学上面。教师和学生都能进行实验预约，包括教学计划的实验课程预约和课外的开放实验预约。
对于教学计划中规定的实验或实验课程，由老师提出实验预约，实验与课程预约成功后自动生成课表，便于教师和学生查看。实验信息或者项目研究的需要进行预约，由指导老进行审批，审核通过后预约者在预约时间内刷卡开门、系统通过智能电源控制系统自动打开预约设备，预约者进行实验，实验过程中实验室管理员可以通过视频监控、语音提示和通讯系统与实验者通话，实验结束后预约者刷卡离开实验室，如实验过程中出现问题或者预约者未关闭电源，管理员能远程关闭电源。
高校实验室可视化综合信息系统具有如下功能：信息化管理平台，信息发送综合性实验支架、物联集成、联动设备预约、实验课程安排（直观选课、立体化排课、动态化审批）、数据报表（可定制化报表）、数据同步、数据共享、唯一性标识码身份认证。
