| 标题 | 基于树莓派的智能实验室管理系统 |
| 范文 | 马馨雅 摘 要：在高校中，普遍存在着实验室数目多，涉及的范围广等诸如此类的问题，从而带来了管理上的困难。本文研究了基于树莓派的智能实验室管理系统，旨在帮助高校减轻在管理实验室方面的烦恼。 关键词：树莓派；智能实验室；管理系统 1 绪论 这几年以来，“智能”二字出现在我们生活中的频次愈来愈高。智能化的设备、系统，其根本原因是为了减轻人们的工作量，提高工作效率，为用户提供便利。在高校中，普遍存在着这样的问题——实验室的数目多，涉及到的范围广[1]，管理起来较为繁琐，并且教师们往往不会十分尽心尽力地去管理实验室，而使用实验室的学生们通常又不会自觉地、主动地留意到实验室的管理问题。但是规范地管理实验室能够有效地避免一些问题，例如安全问题等。因此，实验室的管理问题是一个急需解决的问题。 Raspberry PI，即树莓派，这是一款基于Linux系统的，开放式的嵌入式系统[3]。本文试图研究一套基于树莓派的智能实验室管理系统，在减少实验室管理的人力成本的同时，提升实验室管理的效率，实时监控并及时发现问题。并且，该系统能够在发现问题的同时尽快给出合理的解决方案，以避免意外的发酵。 2 功能设计 2.1 理论设计 本文中所研究的基于树莓派的智能实验室管理系统，主要是由电闸控制模块，云管理平台以及图像采集模块这三个部分组成，右图中所展示的是该系统的主要架构。该系统的主要功能是能够监控实验室中的用电情况，合理断电，防止意外发生。 从图上可以看到，在电闸控制模块中，还涉及到了一个名为Arduino的硬件。这是一款基于AVR的微控制器的开源硬件[4]。本文中涉及到的树莓派和Arduino都是开源的，因此该智能实验室管理系统的设计成本相对较低，适合在各大高校中广泛推广使用。 从右图我们可以清晰地看到，图像采集和处理模块由树莓派、摄像头和显示器构成的。这个模块主要负责采集图像，并通过对所采集到的图像的处理，来智能地判斷实验室中是否还有人的存在。这样一来，这个模块就能够起到代替管理员监控实验室的状态，降低了人力成本，又同时提高了效率。 电闸控制模块则能够根据图像采集和处理模块的判断，即是否应该切断电路，来控制实验室的电闸的通断情况。由于实验室中，通常使用的电流较大，因此我们使用了交流接触器作为电闸来控制电力的通与断。接触器自身则由固态继电器控制，而固态继电器又由Arduino控制。 云平台集合了控制与管理功能，电闸的状态由Arduino传送到云平台中。管理员能够在移动端上轻松地通过云平台来远程监控实验室的运作状态，还能够控制电闸的通断。 2.2 云平台设计 该系统准备采用PHP语言来开发云平台的后端，采用ThinkPHP3.2框架，因为ThinkPHP是基于MVC模式的，提供了RestController，能够提升API的开发速度，同时提升系统的稳定性。部分API如下表所示，数据采用JSON编码。数据库准备采用开源的MySQL。使用响应式布局以适配不同尺寸的移动端。 3 总结 为了解决目前在各大高校中存在的一些实验室的管理层面上的问题，本文提出了一套基于树莓派的智能实验室管理系统。基于树莓派的智能实验室管理系统具有成本低，可靠性较高，执行性好等优点[5]。同时，该系统能够在减少管理实验室的人力成本的基础上，有效地提高实验室的管理效率，实时监控并发现实验室中存在的问题，从而针对问题进行及时地处理，合理避免意外的发生。 参考文献： [1]茆玉辰，张宸烽，史洪玮.基于LabVIEW的智慧实验室的设计与实现[J].电脑知识与技术，2017，13（16）：46-48. [2]陈永强，刘韬.基于树莓派的高校开放实验室电源管理系统设计[J].苏州市职业大学学报，2016，27（3）：66-69. [3]李龙棋，方美发，唐晓腾.树莓派平台下的实时监控系统开发[J].闽江学院学报，2014，35（5）：67-72. [4]宋凯，姚嘉明，李静，等.基于树莓派的智能家居控制开关的研究[J].电子技术与软件工程，2015（21）：140-141. [5]霍昕泽.基于树莓派的智能监控系统[J].现代工业经济和信息化，2017，7（11）：105-106. |
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