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[摘 要]随着各大高校信息化水平的不断提升，高校实验室建设也实现了信息化、智能化发展，相关的管理工作也更加智能化，在有效节约实验室管理人力、物力的基础上，提高了实验室管理的效率。因此，加大对智能实验室管理系统的研究力度具有重要意义。本文首先阐述了研究智能实验室管理系统的意义，其后对智能实验室管理系统的设计进行了阐述，仅供参考。
[关键词]智能实验室；管理系统；设计
中图分类号：TU393 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）37-0254-01
随着我国科学技术的飞速发展，计算机管理系统以及控制系统的应用使信息的利用率以及管理效率得到了极大的提高，并且降低了计算机管理过程中人力成本。实验室教学对于人才的培养发挥着极其重要的作用，而且各大学校都采取各种途径购置大量实验室设备，扩大实验室规模。因此，在这一过程中，就需要加强对智能实验室管理系统的研究，以期可以提高实验室管理的效率。
1 智能实验室管理系统设计的意义
实验室的作用包括以下几点：第一，将一些电子电气设备，比如智能交通灯、智能试验箱、锅炉以及相关器材等维护管理好，并有效利用实验台中的照明以及电源设施，保证教学实验任务的顺利完成；第二，对于一些喜欢动手实践的同学而言，实验室可以为他们提供实践的机会与平台，让他们各展所长。
在过去实验室的信息收集以及设备控制都是采取手动的方式，因此，信息的查询效率以及设备的管理水平较低，相关的资料信息也难以得到有效的保存。当对这些数据需要了解时就得花费很长时间去整理，并且可能存在的问题是整理的不全面甚至可能有遗漏的地方。为此，学校需要建立基于网络的实验室信息数据库来储存一些信息；还有对于一些设备的控制管理很混乱，控制方式也不是很智能，致使一些学生无法及时用上实验设备，浪费大家的宝贵时间，不能物尽其用。所以本文对智能实验室管理系统的设计进行了分析，其意义重大[1]。
2 智能实验室管理系统的设计
2.1 智能实验室管理系统的功能设计
2.1.1 仪器设备管理
实验室设备管理中规定所有实验室设备都要在系统中进行记录，从而为实验室管理员对室内设备的管理提供方便。仪器设备管理包括记录外借设备的使用情况，并对实验室的仪器设备按照类型、编号、数量进行统计记录。
2.1.2 耗材管理
耗材管理包括耗材接收、耗材查询、耗材使用，耗材的采购与报账；低价格物品的信息变更、报修等。
2.1.3 实验室建设与评估
实验室建设与评估功能包括对建设项目的申请、建设项目任务书、项目仪器仪表汇总、实验室评估等子模块。
2.1.4 门禁系统
门禁系统主要是管理出入实验室的人员，包括刷卡人员信息存储、刷卡开门等。
2.1.5 照明灯控制
照明灯是系统的采集节点，通过在客户端上进行操作，来实现智能调光的控制。
2.1.6 其他智能节点
由于此系统的可扩展性比较好，可加入一些例如烟雾传感器，视频监控等智能节点。
2.2 系統总体设计方案
2.2.1 门禁系统的设计
门禁系统作为智能化和安全性高的安防设备，要求系统在无外界干扰的情况下能够对用户的身份进行自动识别并作出正确的分析。身份识别方式主要有密码、卡片型、生物识别型三种，射频卡鉴于其读取时间短、抗污性强、可重复读写、可存储物品的信息量大等优点，非常适合本文的智能门禁部分，所以前端数据采集采用射频卡。当持卡者进入读写器的读卡范围时读卡器读卡，将射频标签中的信息发送到门禁控制器，在由门禁控制器中的无线收发模块经路由器、协调器传输到服务器，与服务器数据库中的信息进行比对，判定此卡是否为有效卡，是否在有效的时间范围内，之后通过控制继电器来控制门锁是否打开，如果此卡为非有效卡，则控制报警模块进行报警，并记录相关信息。
2.2.2 照明灯智能控制的设计
实验室的照明灯一般都是手动控制，并且不能根据实验室的明亮程度进行自动调节，而通过智能管理，系统控制中心的客户端可以根据实验室内的亮度自动的进行调节，并进行开关控制。开关按钮控制界面的编程是通过VC++的MFC（微软数据类库）进行的。此外，照明灯的智能调光的实现需要光强传感器BH1710对光照强度进行采集，并通过主控器对传感器采集到的室内光强值进行读取，然后进行计算获得灯光补偿系数，利用这个系数调节LED驱动芯片引脚PWM（脉冲宽度调制）信号占空比来实现自动调光。主控制器需要接收来自控制中心对照明灯进行开关的指令，控制中心客户端监控界面上需要显示照明灯开关状态及不同室内光强值时的照明灯亮度自动调节的信息，所以主控制器和控制中心之间通过无线收发模块，协调器以及路由器实现了数据传输的双向性。
2.2.3 设备管理系统的设计
设备管理系统的数据库设计通过对系统进行需求分析及系统设计，规划出本系统中使用的数据库实体分别为设备信息实体、用户信息实体、设备借用信息实体、管理员信息实体、库存信息实体。其中设备信息实体与设备借出信息实体、库存信息实体都具有关系，而用户信息实体与设备借出信息实体同样具有关系。设备管理系统主要包括三个方面的内容：设备信息实体、用户信息实体以及设备借用信息实体[2]。
2.3 系统所用关键技术
2.3.1 嵌入式技术
嵌入式技术实现的是特定的功能。嵌入式的系统不是一般计算机的系统，而是使用者对于某些具体的任务而专门进行设计好的，并且很难被改变。处理器是嵌入式系统的主要单元，应用范围极其广泛，特点大致如下：第一，终端响应时间特别短；第二，存储区保护，系统软件结构模块化，避免软件模块之间交叉，有利于软件诊断；第三，处理器扩展性好；第四，能耗非常少，可支持一些设备只靠电池。如今，嵌入式处理器已经从最开始的四位机逐步发展到了六十四位机。
2.3.2 传感器技术
传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的装置或者元器件，传感器技术成为了现代信息技术的重要部分，在一些智能控制系统中是非常重要的信息检测装置，传感器技术的提高对于信息产业的发展起着至关重要的作用，在科研、经济水平、生产生活等方面也有很深的影响。目前，传感器技术已经在不同的学科、生产生活等多个领域都有所体现，对于提高人民生活水平，更好的适应现在的信息社会等方面所发挥的作用越来越明显、帮助也越来越大。在科学技术飞速发展的今天，许多高端设备和一些技术更是离不开传感器，随着计算机使用范围的扩大，与新型传感器的融合使用，不仅使计算机技术更近一步，而且也使传感器技术前景更广阔。
结束语
综上所述，智能实验室管理系统的设计对于实现实验室管理的自动化具有重要意义。本文阐述了智能实验室管理系统设计中的设计功能、设计总方案以及设计关键技术，并重点介绍了设计总方案中的门禁系统设计、照明灯智能控制设计、设备管理系统设计。
参考文献
[1] 苏海洋.高校开放实验室智能管理系统的设计[J].数字技术与应用，2016，09：4-5.
[2] 唐春霞，郝飞，王二敏，霍昕，张涛.实验室智能管理系统的设计及应用[J].数字技术与应用，2015，01：143-144.
[关键词]智能实验室；管理系统；设计
中图分类号：TU393 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）37-0254-01
随着我国科学技术的飞速发展，计算机管理系统以及控制系统的应用使信息的利用率以及管理效率得到了极大的提高，并且降低了计算机管理过程中人力成本。实验室教学对于人才的培养发挥着极其重要的作用，而且各大学校都采取各种途径购置大量实验室设备，扩大实验室规模。因此，在这一过程中，就需要加强对智能实验室管理系统的研究，以期可以提高实验室管理的效率。
1 智能实验室管理系统设计的意义
实验室的作用包括以下几点：第一，将一些电子电气设备，比如智能交通灯、智能试验箱、锅炉以及相关器材等维护管理好，并有效利用实验台中的照明以及电源设施，保证教学实验任务的顺利完成；第二，对于一些喜欢动手实践的同学而言，实验室可以为他们提供实践的机会与平台，让他们各展所长。
在过去实验室的信息收集以及设备控制都是采取手动的方式，因此，信息的查询效率以及设备的管理水平较低，相关的资料信息也难以得到有效的保存。当对这些数据需要了解时就得花费很长时间去整理，并且可能存在的问题是整理的不全面甚至可能有遗漏的地方。为此，学校需要建立基于网络的实验室信息数据库来储存一些信息；还有对于一些设备的控制管理很混乱，控制方式也不是很智能，致使一些学生无法及时用上实验设备，浪费大家的宝贵时间，不能物尽其用。所以本文对智能实验室管理系统的设计进行了分析，其意义重大[1]。
2 智能实验室管理系统的设计
2.1 智能实验室管理系统的功能设计
2.1.1 仪器设备管理
实验室设备管理中规定所有实验室设备都要在系统中进行记录，从而为实验室管理员对室内设备的管理提供方便。仪器设备管理包括记录外借设备的使用情况，并对实验室的仪器设备按照类型、编号、数量进行统计记录。
2.1.2 耗材管理
耗材管理包括耗材接收、耗材查询、耗材使用，耗材的采购与报账；低价格物品的信息变更、报修等。
2.1.3 实验室建设与评估
实验室建设与评估功能包括对建设项目的申请、建设项目任务书、项目仪器仪表汇总、实验室评估等子模块。
2.1.4 门禁系统
门禁系统主要是管理出入实验室的人员，包括刷卡人员信息存储、刷卡开门等。
2.1.5 照明灯控制
照明灯是系统的采集节点，通过在客户端上进行操作，来实现智能调光的控制。
2.1.6 其他智能节点
由于此系统的可扩展性比较好，可加入一些例如烟雾传感器，视频监控等智能节点。
2.2 系統总体设计方案
2.2.1 门禁系统的设计
门禁系统作为智能化和安全性高的安防设备，要求系统在无外界干扰的情况下能够对用户的身份进行自动识别并作出正确的分析。身份识别方式主要有密码、卡片型、生物识别型三种，射频卡鉴于其读取时间短、抗污性强、可重复读写、可存储物品的信息量大等优点，非常适合本文的智能门禁部分，所以前端数据采集采用射频卡。当持卡者进入读写器的读卡范围时读卡器读卡，将射频标签中的信息发送到门禁控制器，在由门禁控制器中的无线收发模块经路由器、协调器传输到服务器，与服务器数据库中的信息进行比对，判定此卡是否为有效卡，是否在有效的时间范围内，之后通过控制继电器来控制门锁是否打开，如果此卡为非有效卡，则控制报警模块进行报警，并记录相关信息。
2.2.2 照明灯智能控制的设计
实验室的照明灯一般都是手动控制，并且不能根据实验室的明亮程度进行自动调节，而通过智能管理，系统控制中心的客户端可以根据实验室内的亮度自动的进行调节，并进行开关控制。开关按钮控制界面的编程是通过VC++的MFC（微软数据类库）进行的。此外，照明灯的智能调光的实现需要光强传感器BH1710对光照强度进行采集，并通过主控器对传感器采集到的室内光强值进行读取，然后进行计算获得灯光补偿系数，利用这个系数调节LED驱动芯片引脚PWM（脉冲宽度调制）信号占空比来实现自动调光。主控制器需要接收来自控制中心对照明灯进行开关的指令，控制中心客户端监控界面上需要显示照明灯开关状态及不同室内光强值时的照明灯亮度自动调节的信息，所以主控制器和控制中心之间通过无线收发模块，协调器以及路由器实现了数据传输的双向性。
2.2.3 设备管理系统的设计
设备管理系统的数据库设计通过对系统进行需求分析及系统设计，规划出本系统中使用的数据库实体分别为设备信息实体、用户信息实体、设备借用信息实体、管理员信息实体、库存信息实体。其中设备信息实体与设备借出信息实体、库存信息实体都具有关系，而用户信息实体与设备借出信息实体同样具有关系。设备管理系统主要包括三个方面的内容：设备信息实体、用户信息实体以及设备借用信息实体[2]。
2.3 系统所用关键技术
2.3.1 嵌入式技术
嵌入式技术实现的是特定的功能。嵌入式的系统不是一般计算机的系统，而是使用者对于某些具体的任务而专门进行设计好的，并且很难被改变。处理器是嵌入式系统的主要单元，应用范围极其广泛，特点大致如下：第一，终端响应时间特别短；第二，存储区保护，系统软件结构模块化，避免软件模块之间交叉，有利于软件诊断；第三，处理器扩展性好；第四，能耗非常少，可支持一些设备只靠电池。如今，嵌入式处理器已经从最开始的四位机逐步发展到了六十四位机。
2.3.2 传感器技术
传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的装置或者元器件，传感器技术成为了现代信息技术的重要部分，在一些智能控制系统中是非常重要的信息检测装置，传感器技术的提高对于信息产业的发展起着至关重要的作用，在科研、经济水平、生产生活等方面也有很深的影响。目前，传感器技术已经在不同的学科、生产生活等多个领域都有所体现，对于提高人民生活水平，更好的适应现在的信息社会等方面所发挥的作用越来越明显、帮助也越来越大。在科学技术飞速发展的今天，许多高端设备和一些技术更是离不开传感器，随着计算机使用范围的扩大，与新型传感器的融合使用，不仅使计算机技术更近一步，而且也使传感器技术前景更广阔。
结束语
综上所述，智能实验室管理系统的设计对于实现实验室管理的自动化具有重要意义。本文阐述了智能实验室管理系统设计中的设计功能、设计总方案以及设计关键技术，并重点介绍了设计总方案中的门禁系统设计、照明灯智能控制设计、设备管理系统设计。
参考文献
[1] 苏海洋.高校开放实验室智能管理系统的设计[J].数字技术与应用，2016，09：4-5.
[2] 唐春霞，郝飞，王二敏，霍昕，张涛.实验室智能管理系统的设计及应用[J].数字技术与应用，2015，01：143-144.