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基于物联网技术的高校实验中心资源管理平台设计

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卢来

摘要：随着高校资源种类的增多，高校管理人员在对资源进行管理时不但存在工作效率低下的问题，而且还会出现资源浪费、资源信息共享不及时，导致耗能增加等问题。就高校的实验资源来说，如果可以依托物联网技术，通过手机、计算机等终端和校园网络相连接，就能对高校的实验相关资源进行集中管理，动态实时管理，并且可以及时地发布信息，使得资源的利用率增高。因此，该文从物联网技术角度出发，就高校实验中心资源管理平台设计提几点看法。

关键词：物联网技术；高校；实验中心资源管理平台；设计

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）35-0275-02

随着科学技术的快速发展，目前就高校的实验中心构建来说，不但需要提高管理人员的综合素质，还要更新管理理念，采用新的管理手段和技术，并构建实验中心的资源管理平台。针对资源管理平台的设计，当前可以在物联网技术的基础上，结合信息发布智能系统，中央智能管控系统以及云计算和智慧实验室等理念，对平台设计做进一步的研究。

1 高校实验中心管理上存在的问题

在构建实验中心资源管理平台之前，先应该了解目前高校实验中心管理相关的现状。首先实验中心示范点，比如北京市市级的实验教学示范中心在实验资源、基础设备以及实验教学上已经取得了较好的成绩，但是现阶段由于高校实验管理要求的进一步提高，实验中心的管理遇到了发展问题。主要有以下几点：第一是高校实验中心在很多方面还未实现智能化，包括在信息发布上还处于人工发布的阶段，一些实验报告信息、实验研究会议信息以及实验排课通知基本都是相应的管理人员在网上或者口头通知。在设备的管理上虽然有在发展智能化管理，但是智能化管理的水平较低，在设备处于不使用状态下，比如计算机设备如果学生不使用的话也不会自动关机，在设备需要进行维护时也不会发出预警，导致管理维护人员不能及时地发现设备故障，设备损失率和利用率均较低。另外，对设备或者场地的监督控制也比较原始，要么是人工监控，要么使用原始的监控系统，还需要人员看护，导致工作效率较低。第二实验中心的管理人员存在分布不均的问题，比如在排班上可能在某一个时间段内都是经验较为欠缺的人员，在处理棘手问题时难以应付，有的管理人员因为自身专业能力或者责任态度问题，导致管理工作水平不高。第三因为实验中心的实验种类在增多，设备更新较快，在设备维护管理上的成本也较高。

2 物联网技术概念分析

物联网是在互联网技术的基础上发展起来的一种新型电子技术或者数据网络系统。这种电子技术或者网络系统主要以电子产品编码为基础，并利用RFID识别技术对世界范围内的所有实体物品进行标识，实现对实体物品的动态监控[1]。对物联网的理解可以从两个维度去思考，首先从功能上来讲，物联网就是通过网络数字模型进行数据信息的交换，将虚拟空间与物品实际连接起来，通过网络系统对物品实现超时空的控制。其中会用到数字计算模块，数据计算等。另外单纯地从技术上来讲，物联网是关于RFID技术、遥感技术、纳米技术和智能识别技术的物物智联结构。当然，物联网本身也是互联网技术的一种扩张，因为物联网主要还是以网络技术为主发展起来的，然后更大范围地对实体物品进行控制。不过在演变发展中，物联网也是一种业务或者是应用，尤其是在当今社会，物联网除了技术上的创新，更要不断地优化其应用，以用户体验为主来发展物联网模式。

3 物联网条件下的高校资源信息环境

3.1 实现资源整合，减少资金投入

首先，物联网条件下的高校资源信息环境是结合了智慧校园、智慧实验室、云计算以及各种信息共享平台形成的大的网络系统。在这个大系统内，学校的资源能够进行汇总和整合，同时减少系统建设的成本。因为在传统的信息资源网络中，数据中心复杂，实验资源、实验设备种类又多，所以要进行大量的管理和维护导致维护成本增高，而且资金大部分也用在了硬件软件设备的购买上，开发成本高，速度较慢。但是以物联网为基础构建实验中心资源管理平台，构建一个大的信息系统，使得网络环境变得简单，对用户终端的要求也不高，只要有一台计算机或者手机，有上网的条件就可以接入到数据中心获取资源。这样一来，不但可以帮助用户获得丰富多样的实验信息资源，而且也避免了硬软件的重复设置或更新，实验信息的发布、整合以及对实验相关设备的监督控制也方便得多，工作效率得到提高。在资金方面，因为设备监控效率提升，设备更新和维护的次数就会减少，从而降低了维护成本和生产成本，这样大部分资金就可以用在项目的研究开发上，资金利用率得到大大地提高。

3.2 降低能耗，实现绿色网络

其次，以物联网为基础的实验中心资源管理平台的构建，可以将系统运行的能耗降到最低，这是因为在传统的网络环境下，有多个服务器，而每一个服务器在运行的时候只要是一天24小时不间断，每年就会消耗掉1.7万kWh的电能，按服务器报废年限来算，8年就会消耗掉约13万kWh的电能。其能耗之大完全不符合绿色发展的要求。但是在物联网条件下的智慧校园网络系统，由于把多个服务器整合到一个服务器上，而且其他的管理经营和维护也放到了云端上，不仅可以降低硬软件购置的成本，降低系統的经营管理成本，而且还能因为大量服务器的减少而降低电能的损耗，实现了绿色网络发展。

3.3 提高信息的安全性

第三，物联网技术基础上构建的实验中心资源管理平台以及实验信息管理系统的网络环境，要比传统的网络环境更加安全。这种安全首先是保障了信息的安全性。比如在云计算环境下，通过云基础设施的建设使得病毒防控的问题得到解决，像病毒的传播，冗余备份和隔离就不再需要单独进行监督和管理。而且通过云安全管理架构的设计，使得各种硬件，如服务器设备、存储设备以及网络设备等汇集到一个庞大的硬件设备虚拟化资源池中，云安全管理中心对于所有的数据接入点只要进行统一的安全管理即可，而且可以随时获得资源池中的相关数据，平台对外提供数据存储、备份等服务。这样内部的运行情况也能得到实时的监控，可以提高网络整体的安全性，实现平台管理的集中化，为信息的安全性提供了保障。

4 物联网条件下校园云的构建

在物聯网条件下设计实验中心资源管理平台，构建智慧实验室和智慧校园，首先应该要构建校园云。校园云是一种典型的云架构，其使用到的技术主要是虚拟化技术以及服务架构的构建。另外，校园云的三个层次分别是基础设施层、平台层以及应用层（见表1）。在构建校园云以前，还要对相关的物理服务器进行分类，然后提供虚拟化的硬件资源池。

1）基础设施层

校园云被分成三个层次，第一个层次是基础设施层。在构建基础设施层的时候，主要可以从两个方面进行考虑。第一个方面是对各种硬件设备资源进行整合。比如将大规模的服务器设备、存储设备以及网络设备整合起来，减少硬件设备所占有的空间，将资源充分利用起来。另外一个方面是利用虚拟化技术，将整合以后的硬件设备进行虚拟硬件资源池部署。虚拟化是校园云构建的技术支撑，必须要利用虚拟化将高校的硬件资源整合成硬件资源池，打破物理结构之间的障碍，使得资源能够进行动态的分配和管理，一来可以提高资源的利用率，降低能耗，二来还能实现对冗余数据的备份和转移，提高信息资源的安全性。另外，基础设施层构建上，主要的安全管理云有学生云、教师云、教务云等，然后云管理平台中心对所有的云平台进行集中管理。

2）平台层

平台层是校园云的另一个层次，主要是为用户的软件应用系统提供标准统一的软件支持平台。平台层构建包括校园公共服务模块、基础平台模块以及互联网公共服务模块等。这些模块的应用建设可以为用户提供身份认证、安全登录、安全邮件服务等功能。

3）软件层

软件层是智慧实验室、智慧校园设计中校园云构建的最后一个层次。该层次的构建主要是帮助用户可以突破原先的软件部署方式，可以在用户需要的时候，只要利用相应的应用权限以及云端，就可以自动登录然后获取需要的资源信息。校园云的软件层包括各种软件系统，不如学生管理信息系统软件，办公管理系统软件、教学管理系统软件以及实验管理系统软件等。

5 物联网条件下资源管理平台功能设计

5.1 管理平台功能模块设计

物理网条件下进行资源管理平台设计主要是管理平台的功能设计。该平台在功能设计上可以分成四个主要模块层级：第一是资源模块层，该模块主要是对实验中心所有的资源进行分类管理，比如资源可以分为硬件资源、场地资源和信息资源，那在进行管理时就要根据不同资源不同的性质和实际情况来进行区别化管理，比如对于硬件资源中的计算机、照明系统等设备，就可以采取自动化监控的方式，合理设置预警系统对其进行实时监管。第二是功能模块层，在该模块一共有八种功能，包括实时检测、远程控制、即时控制、智能授权、即时授权、报警提示、智能发布、实时查询等。第三是智能控制管理层模块，该模块可以通过物联网技术以及人工智能算法等对实验中心资源平台进行数据挖掘、分析以及智能化的管理。第四是智能决策层模块，该模块是在上述三个模块层次的基础上，根据需求设定参数进行科学智能化的决策，实现真正的智慧实验中心。

5.2 管理平台系统构成

实验中心资源管理平台设计的宗旨是为用户服务，所以在平台系统构成上也要从用户使用的角度出发，进行平台功能的展示以及相关技术手段的操作。根据实验中心管理平台的设计思路，管理平台可以对所有的实验设备进行统一化管理，并进行远程的控制，在信息发布上也能够实现实时的动态发布，并进行信息的实时查询和相关事项的预约，而对于实验中心的基础设备也可以根据实验室的环境进行自动地控制，在安全警报设置下进行警报提示。

6 结束语

综上所述，物联网技术是在云计算、智慧校园、智慧实验室以及各种信息系统发展的背景下诞生且快速发展的。基于该技术构建高校实验中心资源管理平台，不但可以提高实验中心管理的效率和工作质量，而且还能方便各种信息的发布和查询、预约等，对设备的维护也更加及时，耗能也有所降低。但是，为了使得资源管理平台设计更加高效，还需要资金和新的技术的支持，因此在未来，研究开发高水平的物联网产品以及获得更多专项资金的支持是关键。

参考文献：

[1] 周春月，闫子淇. 基于物联网技术的智慧实验室架构研究[J]. 实验室研究与探索，2014（5）：239-243.

[2] 吴峥，周春月. 基于物联网的智慧实验室[C]//中国通信学会青年工作委员会. 第十七届全国青年通信学术年会论文集. 北京：国防工业出版社，2012：206-209.

[3] 彭一明，范雪松，龙新征. 构建物联、互联、智能化的智慧计算机实验室[J]. 实验技术与管理，2016（2）：216-219.

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