服務(wù)熱線 :17791799856 029-86615055
當(dāng)前位置:首頁 > 新聞動(dòng)態(tài) > 熱點(diǎn)專題
智慧實(shí)驗(yàn)室智能化建設(shè)
分類:熱點(diǎn)專題 作者:acmelab 發(fā)布時(shí)間:2023-08-21 11:40:02

       傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)存在功能單一、無法與其他系統(tǒng)對(duì)接、較多依賴紙質(zhì)記錄等缺陷。近些年,隨著移動(dòng)設(shè)備、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展,以新技術(shù)打造新型智慧實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)勢(shì)在必行。未來智慧型實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是在不斷得完善和發(fā)展的,甚至可能實(shí)現(xiàn)三維立體虛擬實(shí)驗(yàn)室等。

智慧型實(shí)驗(yàn)室概述

    “智慧實(shí)驗(yàn)室”建立在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上,融入互聯(lián)網(wǎng) + 的創(chuàng)新建設(shè)理念,通過網(wǎng)絡(luò)(基于 WIFI 的無線局域網(wǎng)、移動(dòng)通信等)接入方式,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接,進(jìn)行信息交換和通信,實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、服務(wù)與人的泛在鏈接。實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的智慧化識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理以及實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果的及時(shí)反饋,提供一個(gè)完全開放式的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境,但也能完整記錄實(shí)踐過程,建立實(shí)時(shí)通信平臺(tái),及時(shí)糾正錯(cuò)誤步驟,約束違規(guī)行為,繼而從根本上培養(yǎng)工作人員的獨(dú)立性以及分析問題與解決問題的能力。其具有很高的創(chuàng)新性與推廣應(yīng)用價(jià)值。
圖片

智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

       智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)屬于當(dāng)前“智慧校園”建設(shè)的重要組成部分之一,目前國內(nèi)無論是高校還是中小學(xué)都在開展相應(yīng)的智慧校園建設(shè),智慧教室、智慧實(shí)驗(yàn)室、智慧后勤如火如荼地進(jìn)行著。因此,智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與智慧校園建設(shè)息息相關(guān),根據(jù)“3I”要素分析不難得出,在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、管理等方面,智慧實(shí)驗(yàn)室將直接融入智慧校園建設(shè),但又有其獨(dú)特的建設(shè)要求,具體表現(xiàn)在以下幾方面。
       1、基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取
       主要包括以各類溫濕度傳感器、門禁、監(jiān)控?cái)z像頭、智能化節(jié)能設(shè)備、智能化考勤設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備等所獲取的有關(guān)實(shí)驗(yàn)室溫度、濕度、光線、能耗、使用率和故障率等各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。這些信息將全部匯聚集至智慧校園數(shù)據(jù)平臺(tái),由大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行全面整合分析,提供有關(guān)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)情況,以便于管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。
       2、基于互聯(lián)網(wǎng)的交互設(shè)計(jì)
       實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各類教學(xué)應(yīng)用軟件及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)將輔助整個(gè)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)過程,同時(shí)全面收集教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù),一方面自行進(jìn)行各類教學(xué)行為分析,另一方面將向智慧校園數(shù)據(jù)平臺(tái)提供相關(guān)教學(xué)數(shù)據(jù),全面實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的全面連接互通、即時(shí)交互,實(shí)現(xiàn)資源共享、實(shí)時(shí)監(jiān)控。
       3、以“智能化”為核心的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)設(shè)計(jì)

       與各類學(xué)校智慧校園數(shù)據(jù)中心建設(shè)相比,智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)將有所區(qū)別,對(duì)于沒有校級(jí)數(shù)據(jù)中心的學(xué)校,在智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中可以充分考慮使用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái),在進(jìn)行教學(xué)輔助的同時(shí),由教學(xué)平臺(tái)直接提供教學(xué)數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計(jì);對(duì)于建有校級(jí)大數(shù)據(jù)中心的學(xué)校,則可以匯聚至數(shù)據(jù)中心,綜合全校智慧教室、智慧實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等各類終端的數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行匯集、存儲(chǔ)、分類、整合與分析,將教學(xué)信息變成可用知識(shí)。


       綜上所述,智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的核心目標(biāo)是打造物聯(lián)、互聯(lián)、智慧3個(gè)層面。具體的建設(shè)步驟同樣也可以分為3個(gè)步驟。
       1、物聯(lián)層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
        此步驟在硬裝階段需要提前設(shè)計(jì)智慧門禁系統(tǒng)、智慧窗簾、智慧桌椅、智慧溫控及節(jié)能系統(tǒng)等,并提前進(jìn)行硬裝布線,如預(yù)設(shè)傳感器、致動(dòng)器、可編程的邏輯控制器(PLC)和分布式智能傳感器等。
這些設(shè)備的聯(lián)通直接關(guān)系智慧實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè),所有聯(lián)通數(shù)據(jù)將通過傳感器傳輸至智慧平臺(tái)經(jīng)視頻和數(shù)字信號(hào)處理,利用溫度傳感器、濕度感覺器、攝像頭、音量傳感器、光線傳感器等可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室按時(shí)自動(dòng)開放、自動(dòng)簽到、上下課、自動(dòng)節(jié)能、自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度和自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)光線,實(shí)現(xiàn)智能化環(huán)境控制。同時(shí),課前管理人員與師生均可以提前對(duì)實(shí)驗(yàn)室狀況進(jìn)行控制調(diào)節(jié),做好課前準(zhǔn)備工作。
       2、互聯(lián)層建設(shè)
       互聯(lián)層建設(shè)是在基礎(chǔ)硬件設(shè)施全部安裝調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后需要進(jìn)行整體布局的關(guān)鍵步驟,起到承上啟下的重要作用,整個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的所有數(shù)據(jù)傳輸均要依靠互聯(lián)層。在互聯(lián)層上,實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的核心數(shù)據(jù),包括物聯(lián)層的所有數(shù)據(jù)、教師日常教學(xué)信息、教學(xué)平臺(tái)操作數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室作業(yè)、試題和考試信息等均在此層面進(jìn)行搜集匯聚,各類數(shù)據(jù)的來源各不相同,數(shù)據(jù)格式也不一致,因此,在互聯(lián)層采取何種信息連接方式全面整合、統(tǒng)一各類信息將直接影響智慧實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)水平。目前,在互聯(lián)層常見的連接傳輸方式包括無線類(WiFi、Z-Wave、NFC、藍(lán)牙、紫蜂等)、有線類(雙絞線、光纖等)。
       3、智慧層建設(shè)
       智慧層是在上述兩步完成后需要整體設(shè)計(jì)架構(gòu)的重要一步,也是整個(gè)智慧計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的頂端核心內(nèi)容。智慧的核心是數(shù)據(jù),而這些數(shù)據(jù)的來源就是前述兩步建設(shè)的內(nèi)容,如何處理好這些數(shù)據(jù),將其整合、分析,得出可用的決策建議就是第三步建設(shè)需要考慮的核心內(nèi)容。各類不同數(shù)據(jù)均會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯聚至中心,通過建設(shè)面向服務(wù)的架構(gòu)模型,中心管理系統(tǒng)通過數(shù)學(xué)算法和統(tǒng)計(jì)工具轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,執(zhí)行結(jié)果預(yù)測(cè)、場(chǎng)景建模和模擬,幫助實(shí)驗(yàn)室管理人員進(jìn)行管理、分析,為實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)管理提供決策支持。

圖片
       智慧實(shí)驗(yàn)室可以將最先進(jìn)的技術(shù)集成到計(jì)算機(jī)科學(xué),通信,物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域,并規(guī)范計(jì)算機(jī)體驗(yàn)管理,儀器管理和設(shè)備,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等,提高儀器的效率和設(shè)備的使用。提供更好的體驗(yàn),研究和教學(xué)服務(wù),創(chuàng)造綠色,低碳,低能耗,智能和舒適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,將不可避免地成為實(shí)驗(yàn)室下一階段建設(shè)的核心?;谥腔畚锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的開放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)在開放服務(wù)、資源共享、便捷管理和節(jié)省人力資源等諸多方面具有重要意義,市場(chǎng)前景廣闊。該項(xiàng)技術(shù)可以進(jìn)一步擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)智慧家庭、物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)智慧商鋪、物聯(lián)網(wǎng)智慧工業(yè)等更多的應(yīng)用領(lǐng)域,培養(yǎng)更多的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)人才。