基于物联网%2B大数据技术的实验室创新管理模式分析.pdf

信息记录材料 年 月 第 卷第 期基于物联网大数据技术的实验室创新管理模式分析马 振(江苏师范大学科文学院 江苏 徐州)【摘摘要要】实验室是高校教研、科研的重要场所承担着科技创新、人才培养等重要任务 信息化时代下物联网、大数据等技术的推广和应用引领着各行业领域创新发展也给高校实验室的管理创新提供了明确方向 出于高校实验室管理水平的目的本文基于“物联网大数据”对实验室创新管理模式的开发、应用展开分析以供参考【关关键键词词】高高校校实实验验室室 实实验验室室管管理理“物物联联网网 大大数数据据”创创新新管管理理模模式式【中中图图分分类类号号】【文文献献标标识识码码】【文文章章编编号号】()作者简介:马振()男江苏丰县本科硕士实验师研究方向:计算机应用技术 引言信息化时代下“互联网”战略引领着各行业领域长效发展 互联网具备的强大信息资源共享能力为高校实验室管理创新、效率提升创造了良好条件 实验室管理中物联网和大数据等技术的应用能够为用户提供丰富的数据服务支持用户快捷处理各项管理事业同样也为管理者提供了新的管理手段 目前国内各高校不断增加对实验室的投入实验室设备采购、仪器添置、器材管理等变得更加复杂以人工为主的信息记录方式已满足不了新时期实验室管理的需求 信息化时代下高校在推进实验室建设的过程中怎样采取创新手段实现高质量的实验室管理需要引起各大高校的重视 物联网与大数据概述 物联网技术物联网技术是互联网技术不断发展、延伸的产物物联网技术的应用涉及物与物之间的通信 应用物联网技术时用户通过识别技术、感知技术获取信息利用相应网络协议对感知到的信息进行交换、通信实现物理世界与信息世界的连接实现对相关物体的辨别、检测、控制等物联网的结构通常被分为三层如图 所示在物联网结构中不同传感器相互作用组成传感网络形成物联网的感知层、网络层和应用层 在物联网的感知层传感器是最基本的硬件设施主要作用是感知事物、识别信息它可以实现与其他元件的数据传输、通信将传感器感知到的信息传递给相应的元件 网络层承担传送数据信息的作用属于感知层和应用层的纽带主要由、通信网、专用网、通信协议等组成负责将感知层获取的信息安全地传输至应用层 应用层是物联网三层结构中的最顶层“处理”是应用层的主要功能该层级能对感知层采集的数据进行计算、处理、挖掘以此实现对物理世界的控制、管理和决策 大数据技术互联网技术的发展给人们带来了海量数据 数据量图 物联网结构的爆发式增长导致传统数据分析、数据处理等技术已满足不了对海量复杂数据的处理要求大数据技术应运而生 大数据不是简单代表海量数据或者数据量大小最重要的是能对各类数据、海量数据进行深度处理具备强大的数据收集和数据挖掘能力能帮助用户在海量数据中找到有用的价值信息 用户应用大数据技术旨在获取大量数据通过数据分析将复杂数据转化为研究成果或者在价值密度较低的数据中挖掘自身所需的价值数据“物联网大数据”应用于高校实验室管理的重要性从物联网和大数据的价值来看两者协同应用于高校实验室管理能为管理者提供更便捷的管理服务在强大技术感知、传输、处理、挖掘等功能支持下能够有效推动高校实验室管理模式的创新 在功能定位上高校实验室能满足高校日常教学需求 在大数据不断推广的过程中实验室需要在数字化资源共享的同时进一步提高各类数据资源的管理能力 管理者应用物联网、大数据等技术手段建构良好实验室环境使得实验室的功能变得更加强大 例如应用大数据技术能更快速地完成实验室数据的处理、分析和编辑在数据处理过程中可以采用服务集群的方式在大数据技术支持下开展专项项目管理提高实验室管理的整体效率 应用大数据技术实验室可以为全校师生提供针对性服务如数据处理平台、实验室资源等 大数据帮助用户创设良好实验环境满足不同实验室信息记录材料 年 月 第 卷第 期对数据处理的需求 实验室根据高校教研、科研的现实需求应用大数据技术整合各领域资源 在教学领域中通过对不同课程的整合进一步提高实验室的教学服务能力最大限度满足高校教育教学工作的需求“物联网大数据”下实验室创新管理模式建构 系统架构“物联网大数据”下实验室创新管理模式由实验室管理者采用物联网技术、大数据技术搭建一个信息化管理系统图 为系统架构该系统由数据层、物联层两个部分构成图 实验室管理系统架构该系统架构中物联层承担数据采集、数据存储等功能由各类传感器设备、智能手机终端、无线通信技术、射频识别技术()、摄像头等组成 数据层在实验室管理中主要承担各项数据处理功能 物联层和数据层之间具有相互作用机制通过网络通信协议由物联层将采集到的数据信息处理、传递给数据层后由数据层负责处理数据信息再将数据层提取的价值信息传递回物联层在物联层的应用层为用户提供各种功能选择 网络拓扑结构在确定实验室的管理功能后技术人员要考虑怎样利用物联网和大数据将实验室、各类设备、智能终端连接起来用户通过怎样的方式介入系统形成统一的数据处理、设备接入、综合处理的网络信息中心实现教育信息资源的有效采集、分析、服务与应用等 完善的网络结构不仅可以支持各类接入设备的相互联通还能模拟各类应用场景帮助用户搭建更高效、灵活的实验环境 功能开发()用户管理功能管理者对实验室使用者的管理包括教师管理、学生管理主要涉及对使用者的授权管理、信息修改等()信息管理功能实验室管理是高校实验室管理系统的核心部分不仅要管理实验室的信息还需要对实验室内部的各类设备实施管理 主要管理功能如实验室设备信息录入、新增实验设备录入、设备状态实时更新、设备保养记录和报修等高校要想实现对实验室的有效管理为教研、科研等工作的顺利开展提供保障加强对实验室信息管理功能的开发非常重要()智能终端管理功能实验室的智能终端管理属于系统功能模块的重要组成部分主要涉及对实验室环境的监测如温湿度、光照度等实验室智能终端控制包括开发窗帘控制、灯光控制、门禁控制等功能()在线预约功能在线预约功能是用户对实验室功能的基本需求特别是在高校实验室的开放程度不断提升的过程中实验室不再以管理者或教师为主导学生拥有更多实验室使用权但实验室场地空间、设备数量有限普遍存在“供不应求”的情况开发在线预约功能可支持学生在线预约使用实验室可以最大限度提高实验室的使用价值()身份认证身份认证是维护系统安全的技术是物联网技术价值的体现 例如技术人员在系统功能开发中可以采用 智能卡进行认证由高校投入适量经费选择专业厂商生产智能卡用户在登录系统时必须将智能卡插入专用读卡器通过这种方式验证用户的身份也可以采用“用户名密码”的方式这是目前最常用、最简单的身份验证方法 所有用户的用户名、密码都是由用户设定用户登录系统时必须输入密码用户才拥有系统操作的权限 功能实现实验室管理系统中物联层采用 将实验室内部的仪器设备、常用工具等各种设施录入系统实现对实验室内部资产的电子化管理系统定期对数据库内的数据进行更新保证系统内部数据的时效性在实验室内部设备发生租借、迁移等情况时系统可以自动追踪设备 物联层的应用能帮助管理者处理经常出现的登记和实际不相符的情况有利于保障实验室资产的安全性 物联层中通过在实验室内安装传感器、摄像头可以实时留存实验信息记录材料 年 月 第 卷第 期室的人员进出资料避免在实验室可能出现问题后无法追溯责任人的情况 利用摄像头可以帮助管理者实时监控实验室内部人员包括师生的实验全过程及时发现实验过程中存在的安全隐患及时预警在规范师生实验行为的同时提高实验室运行的安全性 手机 即系统连接的智能终端可以支持用户在线预约实验室最大限度提高实验室的开放水平有利于发挥实验室助推高校人才培养水平提升的作用最大限度满足广大师生对实验室的使用需求 后台数据形成日志流可以利用大数据技术围绕实验室使用情况、用户兴趣点等为实验室分析创造良好条件为管理者进行管理创新提供决策依据有效提高实验室的管理水平、服务水平 系统对实验室管理者开放更高级权限管理者可以通过手机 在线填报实验室管理情况包括实验室损耗情况、采购情况等由系统后台将数据存入数据库以便为管理者后续进行实验室情况分析、耗材库存分析等提供数据依据 通过在实验室内设置各类传感器管理者可以更好地管理实验室内部环境如温度传感器、湿度传感器等管理者也可以设置传感器对设备进行监测重点监测设备的启停、运行情况在数据采集的基础上及时发现设备存在的故障便于相关人员快速对实验室设备进行保养和维护在系统的数据层主要采用现下较为流行的 平台技术人员在该平台中可以使用 第三方插入工具实现物联层数据库中实验室数据和分布式文件系统()数据的交流利用平台内的采集服务器将物联层的日志流中存储的各项信息传出 到 数 据 层 的 中 对 中 的 数 据 由 进行清洗、筛选等操作随后将清洗后的数据存储于数据仓库 存储于 中的实验室数据可以采用模糊推理、深度学习等算法进行处理主要获取实验室的使用情况为后续开展的实验室管理工作提供重要决策依据并且也为高校后勤处采购实验室设备、实验室用地决策等提供强大数据支撑 管理者可以登录系统利用数据层的功能对摄像头采集数据、用户登录记录数据等展开分析及时掌握用户的兴趣点 管理者根据平台对实验室的耗材、设备等数据展开分析可以支持管理者实时掌握实验室舍内状态为设备的保养、维修等提供可靠依据此外耗材分析还能为学校预算编制工作提供依据 各种数据处理、分析结果都可以通过浏览器、手机 等终端进行显示为管理者提供实时查询的功能“物联网大数据”实验室创新管理模式的应用建议 转变实验室管理观念社会不断进步的背景下教育改革不断深化社会发展对人才、科技的需求不断提升 高校实验室承担着科研、教研等多重职能高校要想充分发挥实验室的功能与价值需要及时革新实验室管理理念引进新的实验室管理方法 高校应主动创新实验室管理模式明确物联网、大数据等技术在实验室管理模式创新中的价值重视实验室智能化水平的提升打造具备强大信息传输、数据挖掘和开放共享功能的智能化实验室最大限度满足师生对实验室的使用需求 例如高校可以将身份认证功能与物联层的摄像头监控功能结合起来师生通过刷卡进入实验室由实验室内设置的网络摄像头对实验全过程实施监控在系统的作用下自动记录实验操作全过程自动存储实验过程中产生的各类数据 师生离开实验室后也需要通过刷卡离开系统自动记录师生使用实验室的时间采取自动化、智能化的操作方式实现对实验室的全方位管理 完善实验室管理功能高校根据物联网技术、大数据技术开发实验室创新管理模式要重视实验室管理功能的完善大体可以从实验室信息管理、设备管理两个层面入手 高校在系统开发的基础上由管理者登录管理系统直接通过手机 添加实验室信息、实验室资料利用手机 实现对实验室信息的集成管理 设备管理中高校可以将实验室设备管理关联到多个用户数据表实验室表、设备信息表、设备故障表等一个实验室可以有多重设备但一个设备的信息只能在一个实验室的目录下实验室信息管理、实验室设备管理只是实验室创新管理模式中的基础功能模块 高校利用智能终端开发各项管理功能各项功能模块主要实现对无线节点的控制例如开发智能窗帘控制功能模块支持管理者、用户使用手机 控制实验室内的窗帘 管理者和用户通过登录系统操作手机 控制实验室内窗帘的开闭 由智能终端下达指令系统服务器在接受指令后将开关动作发送至网关再由最终节点控制实现随后对数据库内的信息作出更改 在实验室环境管理中开发温湿度监测功能模块通过在实验室内的特定位置设置温湿度传感器传感器按时采集实验室内的温湿度信息将采集到的信息通过网络发送至服务器由服务器将接收的数据信息写入相应数据表并将信息返回通过手机 显示实验室的温湿度信息 总之实验室创新管理模式中高校在开发功能模块的过程中要根据实验室使用需求、管理需求确定尽量采用物联网、大数据等技术提高实验室的自动化、智能化水平 实验室教学模式创新高校要想真正发挥实验室创新管理模式的作用除了要及时革新管理观念外还需要采用实验室教学模式创新的方式最大限度发挥出实验室在学术研究等方面的强大影响力利用实验室创新管理模式的优势带动高校教学质量提升 高校可以运用系统功能为学生的实验项目的开展提供有力保障学生可以登录系统浏览实验项目相关的资料、观看实验视频便于学生正确掌握实验室操作流 (下转第 页)信息记录材料 年 月 第 卷第 期表 页面响应时间对比测试界面传统信息挖掘系统的平均响应时间/本文系统响应时间/系统管理界面 信息服务界面 信息分析界面 信息收集界面 主界面 登录界面 结语因为图书馆内部的信息比较多会导致个性化服务行为信息挖掘系统在挖掘信息的时候出现响应速度慢等问题 为了使此问题得到解决本文设计了个性化服务行为信息挖掘系统并且对系统开展测试 通过测试结果表明本文信息挖掘系统的平均响应速度比较快此研究具有优势【参考文献】李火苗.数字图书馆个性化服务行为信息挖掘系统设计与实现.电子设计工程 ():.王慧娜.数字图书馆个性化交互服务行为信息挖掘系统设计.现代电子技术 ():.杨媛.数字图书馆信息集成系统的设计与实现.信息与电脑():.任蓓蓓 徐益强 封丽.基于深度学习的数字图书馆资源个性化推荐模型设计.贵阳学院学报(自然科学版)():.闵国锋.基于数据挖掘的数字图书馆交互服务系统开发.微型电脑应用 ():.陈佩欣.基于数据挖掘技术的数字图书馆个性化服务发展研究.科技资讯 ():.黄绣坤.基于大数据的数字图书馆个性化服务发展研究.科技创新导报 ():.沈燕金.基于信息技术的数字化图书馆个性化信息服务系统分析.信息记录材料 ():.张思凤.基于小数据融合的数字图书馆个性化推荐研究.武汉:华中师范大学.(上接第 页)程、操作方法 系统给学生的自主学习提供广阔空间让学生随时都能通过手机 浏览实验室发布的实验项目、实验讲义等为学生后期实验或者实验预习与复习创造良好条件 结语综上所述本文基于“物联网大数据”研究了一种新的实验室管理模式该模式可以有效解决传统实验室管理中存在的弊端有利于最大化发挥实验室的功能与价值本文基于“物联网大数据”支持下的实验室管理模式开发需要高校尽快转变自身观念利用物联网技术实现数据线上化对各类实验设备进行跟踪、管理随后应用大数据技术对物联层所采集的数据进行深度处理通过智能化分析为高校实验室管理提供更有力的保障【参考文献】刘洁陈畅频.大数据技术在计算机基础实验室管理中的探索与应用.科技风():.姚青倩卢媛强彦雯等.“互联网”背景下大型仪器平台的智慧化管理.实验室研究与探索():.凌璐陈雅伦杨聪明.基于物联网技术的智慧计量实验室管理平台.江苏通信():.郭凤香.智能管理系统在高校大数据实验室管理中的应用.办公自动化 ():.刘国松万平李先利等.军队院校物联网工程专业大数据实验室建设方案研究.物联网技术():.