基于人工智能和云平台管理的高校智能实训室建设

    郑鹏 柯晔伟

    

    

    摘 要：随着人工智能和云平台服务不断的发展，进入了越来越多的领域。本文尝试引入人工智能和云平台的管理方式，建设高校智能实训室，其能提供更好地服务于教学、科研、对外培训、管理，提升高校的综合实力，发挥示范带头作用。此外对于加强数字化校园建设和数字教育资源数据库建设与共享提供了必要的支持作用。

    关键词：人工智能;云平台;高校实训室

    1 智能实训室建设设想

    高职院校的实训室对于高校日常运作来说是及其重要的场所，建设一个现代化的智能实训室以及对应高效的实训室管理系统，将会极大地提升高职院校的科研、教学水平，从而提升学校的总体发展和学生全面能力。将近年来人工智能，云服务及物联网技术运用在实训室的建设和管理上，使得实训室最大化的发挥作用正是本文研究的方向。

    2 目前国内大部分高校实训室在管理方面存在的问题

    2.1 实训室管理人员队伍不稳定，工作量大

    实训室对高校的重要性在上文以及说明，但是国内院校实训室管理人员的待遇和地位不高，素质参差不齐，专业水平不高，管理任务过重。在上课高峰期，实训室使用频率较高的时候，就会产生实训室未能按时开放的问题，造成教学事故。再加上院校对实验人员的管理水平有限，对实训室管理人员培训能力有限，严重影响了实训室的科学和有效管理及运行。

    2.2 实训室内的实训物品管理存在问题

    由于实训室实验员人员数量少，而负责的实验室数量又多，因此难免顾此失彼、管控不到位，再加上管理上的一些疏忽，以及学生的个人素质问题，造成实训室耗材的浪费和实验器材的损坏，会对实训过程中造成一系列的影响。更为严重的情况有毒、有害的物品丢失，那更加会对社会的稳定带来极大的影响，因此，建立一套高效以及具有可追溯性的实训室物资管理系统，是实训室管理的重点。

    2.3 实训室安全和管理问题

    这几年来，高校或科研院所的实训室发生重大安全事故的数量有明显的上升，而缺乏集中管理机制，导致实训室的地点过于分散，不方便集中。实训室的固定资产及器材数量和价值，实训室仪器和实训耗材统计及变动情况等缺少专业的数据记录。实训室管理人员因为项目繁多，以及管理区域，责任不明确而造成实验耗材浪费，极大降低实训室的运行效率。

    3 实训室智能化管理探讨

    将最新的计算机技术和人工智能技术运用到实训室的管理中，开发出一套管理系统，减轻实验员管理工作，用新的技术取代人工管理，减轻实验员负担，从而有时间提升实验实训课程教学水平，缓解专任教师的授课压力，让专任教师可以投入科研工作中去，从而全面提高教学科研能力。

    4 智能实验室设计思路

    这里以笔者所在的实训室的情况进行分析，并引入人工智能化设计，将传统老旧的实验室改造成符合当下需求的智能实训室。将改造设计的总体方案分成对外展示、日常管理、数据资源几个部分。涉及的内容包括了网站展示、公告发布、安全操作守则、操作视频终端、VR演示，以及智能门禁管理、耗材管理、开发管理等智能管理内容。（见图1）

    4.1 对外展示

    随着移动互联技术的推广应用和移动设备的更新换代，学校网站总访问量激增，而学院实训室也是其中一个访问量较多的栏目，因此需要设计一个实训形象化展示空间。外部人员可以从网站上了解到学校的各类实训室和其拥有的实验设备。

    4.2 日常管理

    为了提高实训室日常维护管理水平，可以引入先进实训室信息化管理系统，包括设备维修维护、设备借用、设备定位、实训室开放预约、智能门禁管理等系统模块。这些管理软件可以将实训室的各项内容进行电子化和智能化，提高了管理人员的工作效率、实训室使用率和降低耗材的消耗。

    4.3 数据资源

    通过创建实训中心数据库的概念，将实训日常处理工作内容转换成数据，存储在系统的云平台上進行统一管理。（1）根据实验室实际情况可以实时更新其关键数据、视频、图片资料等。（2）办公资料无纸化。通过实训室数据库将岗位日志、设备使用记录、设备维护记录等纸质资料电子化，方便检查人员的查阅，省时省力。

    5 实施方法与应用

    初步设想管理平台由服务器云端和客户端组成，可以使用电脑端和移动端（手机、平板电脑等）两个方法来登录平台，服务端中关键数据的进行了加密和隔离，需要一定的权限才能访问，提升了数据的安全性。

    5.1 智能门禁管理

    智能门禁系统作为新型现代化管理系统，被广泛的应用各个公共领域和家庭中，智能门禁系统也可以使用在实训室管理中。智能门禁系统通过云平台绑定教工卡和学生卡，按借用时间（长期借用和短期借用）分类管理，通过辅助摄像头采集借用者的图像、利用云平台存储借还时间和时长等信息（见图2）。

    5.2 故障报修系统

    实训室各种设备，工具，器材繁多，随着使用的过程中发生故障在所难免，而传统的报修程序工作效率低下，时常会影响到教学进度，将此功能整合到教职工的OA首页上，如遇到故障，教师可直接登录系统进入故障报修模块申请;管理员可以即刻收到系统推送并进行处理，提升了故障报修系统的使用效率。

    5.3 贵重仪器设备的管理

    贵重仪器设备的管理是培训室管理的重中之重。建立有价值的仪器管理系统，将服务器和对应管理端口和固定的NFC芯片连接到同一局域网。当受保护的设备未经正常授权离开培训室时，它将触发门上的红外传感器和安装在天花板上的固定RFID阅读器，并触发警报，并在云平台记录非法走出仓库的详细信息。它有效地保证了贵重仪器设备的安全性和管理效率，能对各贵重设备实时定位、跟踪和报警。

    5.4 实训室数据库

    实训室数据库是对相应实训室建立的专属知识百科库，包括了该实验室的基本信息。一方面可以用在新入职员工的岗前培训，另一方面，也方便了相应人员对数据的检索需求。

    5.5 实训室预约系统

    高校实训室除了在教学工作中使用外，进行科研活动或者技能竞赛也需要用到里面的设备，通过预约系统，可以了解当前实训室的使用情况及未来的预约情况，可以提升各个实训室的使用效率，通过预约系统还能了解到各个实训器材的使用率，提升了实验室的管理水平。

    5.6 VR演示

    利用虚拟现实（VR）技术，再现实训室环境及工作内容，为参观者提供可交互、零距离、沉浸式的体验。浏览者进入想要参观的实训室，通过VR系统模拟当前实训室的各种实际操作，极大提升了体验感。

    5.7 通知发布软件

    这里开发部署了基于Windows的信息发布软件，并设计了手机端的APP。对应公共内容可以面向所有终端发送，而对应的课程表等内容可以定向对使用者进行发送，保证了信息的覆盖度和精准度。

    6 结语

    在当下的互联网时代，高等教育面临着前所未有的新形势、新挑战，智慧实训室建设也迫在眉睫，它的构建与应用是打造智慧校园至关重要的一环。智慧实训室的推广能使各部门的精品资源共享、重要信息即时推送，令高校学生畅享实时接收要点信息的便利，进而建立丰富的网络数据平台，对创建优质便捷的智慧校园有举足轻重的意义。

    參考文献：

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    [2]陈子辉，王泽生.基于创新实验项目的实验室开放机制研究[J].实验技术与管理，2016，33（01）：17-20.

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    [4]王梅.基于物联网技术的实训室智能管理[J].电脑知识与技术，2020，16（07）：23-24.

    [5]徐欣.高职院校实训室智能化管理研究与实践[J].工程技术研究，2019，4（12）：157-158.

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    项目：福建省教育厅2018年中青年教师教育科研项目（职业院校专项）JZ180368

    作者简介：郑鹏（1985—），男，本科，实验师，注册安全工程师，长期从事汽车检测与维修实训教学、智慧实训室建设研究。