高海闊,魏 法

(濱州學(xué)院航空工程學(xué)院,山東 濱州 256600)

基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

高海闊,魏 法

(濱州學(xué)院航空工程學(xué)院,山東 濱州 256600)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng),該系統(tǒng)集網(wǎng)絡(luò)傳輸、圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)庫(kù)綜合管理、人工智能等技術(shù)為一體,從實(shí)驗(yàn)室安全、管理、效率三大方面實(shí)現(xiàn)了高度智能化,在保障實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)任務(wù)安全、高效運(yùn)行的前提下,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室無(wú)人化智能管理,消除了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室人工管理固定時(shí)間、管理方式不靈活、事故發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、管理步驟煩瑣等固有缺點(diǎn),讓實(shí)驗(yàn)室在物聯(lián)網(wǎng)電子監(jiān)控平臺(tái)下,管理運(yùn)行更加安全、方便、智能,也大大節(jié)省了人力和物力.

實(shí)驗(yàn)室管理;物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺(tái);人工智能;數(shù)據(jù)庫(kù)

目前,物聯(lián)網(wǎng)熱已經(jīng)上升到了新的高度,嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)發(fā)展迅速,智能化趨勢(shì)已成必然.高校應(yīng)建立從實(shí)踐中來(lái)、到實(shí)踐中去和理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式,這對(duì)高校實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室管理模式和制度提出了新的任務(wù)和更高的要求.而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式已經(jīng)落后于時(shí)代的步伐,市場(chǎng)亟需一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)出現(xiàn).

1 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀

近年來(lái),隨著高校的擴(kuò)招,實(shí)驗(yàn)室中的人數(shù)明顯增加,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模.一個(gè)實(shí)驗(yàn)室需要多名負(fù)責(zé)人,管理程序復(fù)雜,耗費(fèi)人力和物力,當(dāng)前,實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的人員數(shù)量和管理模式已經(jīng)限制了實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有的發(fā)展,如果仍采用傳統(tǒng)管理實(shí)驗(yàn)室器件庫(kù)的方式,則效率必將下降,影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性.

由于實(shí)驗(yàn)室人員流動(dòng)不確定性較大,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)空調(diào)沒(méi)有關(guān)閉、燈沒(méi)有熄滅等情況,長(zhǎng)期以來(lái),實(shí)驗(yàn)室資源浪費(fèi)嚴(yán)重.教育部加大了對(duì)高校的建設(shè)經(jīng)費(fèi),使高校實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量、種類有了較大的增長(zhǎng),但實(shí)驗(yàn)室管理人員精力有限,不能24 h管理實(shí)驗(yàn)室.實(shí)驗(yàn)室缺少資料共享平臺(tái),每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)有大量的、非常重要的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),而實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有共享平臺(tái).隨著項(xiàng)目結(jié)束,只有完成該項(xiàng)目的成員獲得了經(jīng)驗(yàn),沒(méi)有有效的方式將項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)共享給實(shí)驗(yàn)室的其他成員,長(zhǎng)期以來(lái),造成了實(shí)驗(yàn)室重要資源的流失.

2 技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 圖像識(shí)別技術(shù)

圖像識(shí)別技術(shù)是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和人工智能領(lǐng)域一門比較成熟的技術(shù).攝像頭模塊可進(jìn)行圖像采集,由總控核心處理器進(jìn)行相應(yīng)圖像識(shí)別、處理,判斷是否有人和是否發(fā)生故障.與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合,與數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別.模式識(shí)別在本系統(tǒng)中采用了圖像采集檢測(cè)、識(shí)別情況、提取特征、進(jìn)入模式四個(gè)步驟.

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)技術(shù)是一門智能操作和管理數(shù)據(jù)的技術(shù).在本系統(tǒng)中和圖像識(shí)別、ID確認(rèn)、WEB技術(shù)、處理算法融合在一起.

Web與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)處理模式也有不同之處,在此基礎(chǔ)上分為了3種集成模型,即CGI、API、Fat Client,Web數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用時(shí)在www的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)、動(dòng)態(tài)交互,更加方便于信息的互動(dòng).

2.3 傳感器技術(shù)

本系統(tǒng)與火焰、溫度、光敏強(qiáng)度、空氣質(zhì)量等傳感器相結(jié)合,作為系統(tǒng)采集信息的電子眼、電子嗅,是影響本系統(tǒng)精確采集信息的重要技術(shù)之一.成熟的通信協(xié)議技術(shù)與處理器對(duì)接,與嵌套中斷相配合,優(yōu)化系統(tǒng)算法,可以及時(shí)處理故障,且時(shí)刻與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)保持?jǐn)?shù)據(jù)交互,更新設(shè)備狀態(tài).

3 項(xiàng)目功能介紹

基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室無(wú)人化高效智能管理,結(jié)合了當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)熱、數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)代的潮流,具體有以下功能.

3.1 檢測(cè)用電安全功能

系統(tǒng)可智能檢測(cè)電流,記錄平時(shí)實(shí)驗(yàn)室各儀器設(shè)備的用電狀況.系統(tǒng)根據(jù)日常用電狀況,智能檢測(cè)當(dāng)前的用電情況.

如果發(fā)生故障,比如發(fā)生漏電、人觸電、儀器短路等用電危險(xiǎn)時(shí),系統(tǒng)則能自動(dòng)切斷電源,發(fā)出警報(bào)聲,并第一時(shí)間向?qū)嶒?yàn)室管理員發(fā)送提示短信,采取補(bǔ)救措施.

3.2 檢測(cè)火災(zāi)及空氣狀況功能

系統(tǒng)通過(guò)攝像頭配合火焰?zhèn)鞲衅髦悄苡^測(cè)室內(nèi),如果實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)火苗并有逐漸增大的趨勢(shì),系統(tǒng)則會(huì)發(fā)出警報(bào)聲,并且向?qū)嶒?yàn)室管理員發(fā)出警報(bào)短信.

3.3 防盜功能

與智能識(shí)別人臉功能相對(duì)應(yīng),當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn)沒(méi)有被進(jìn)門攝像頭識(shí)別的陌生面孔時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)向管理員發(fā)送短信,發(fā)出警報(bào)聲,并記錄陌生面孔.

3.4 智能識(shí)別人臉并記錄功能

有人進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí),攝像頭智能識(shí)別面孔,如果是實(shí)驗(yàn)室成員,系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)門,并生成實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)出情況記錄表,實(shí)驗(yàn)室管理人員隨時(shí)可登錄平臺(tái)查看實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)出記錄情況,讓實(shí)驗(yàn)室管理人員隨時(shí)隨地查看實(shí)驗(yàn)室情況,省去了手寫登記的步驟.

3.5 智能管理溫度及燈光強(qiáng)度功能

可預(yù)先對(duì)系統(tǒng)設(shè)定實(shí)驗(yàn)室溫度及燈光強(qiáng)度,系統(tǒng)自動(dòng)與當(dāng)前室溫及燈光強(qiáng)度對(duì)比,高于閥值時(shí)自動(dòng)降低,低于閥值時(shí)自動(dòng)升高.

3.6 智能斷電并記錄設(shè)備使用情況功能

系統(tǒng)檢測(cè)到實(shí)驗(yàn)室無(wú)人時(shí),會(huì)自動(dòng)切斷實(shí)驗(yàn)室電源,以最大限度地節(jié)約實(shí)驗(yàn)室用電;有人進(jìn)入時(shí),會(huì)自動(dòng)打開(kāi)電源.實(shí)驗(yàn)室人員結(jié)束實(shí)驗(yàn)、關(guān)閉儀器后,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)使用時(shí)間、儀器功耗、實(shí)驗(yàn)室人員評(píng)價(jià)記錄儀器使用情況,供管理員和實(shí)驗(yàn)人員參考.

3.7 資源技術(shù)共享功能

實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)向系統(tǒng)輸入相應(yīng)元器件名,可申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室元器件,系統(tǒng)后臺(tái)登記元器件使用記錄,供管理人員查看.使用者可將器件使用方法、使用經(jīng)驗(yàn)以及注意的地方導(dǎo)入系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)資源技術(shù)共享,供其他成員使用時(shí)參考借鑒,且實(shí)驗(yàn)室人員可將自己的項(xiàng)目技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)入系統(tǒng),供實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)新的項(xiàng)目作參考.

4 結(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)緊跟技術(shù)發(fā)展潮流,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、WEB動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域,在安全、智能、效率三方面徹底改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式,高效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室智能無(wú)人化管理,但還存在以下問(wèn)題:①視頻傳輸流過(guò)多,處理器多任務(wù)運(yùn)行,管理人員查看視頻時(shí)可能有延遲.如果條件允許,可用更高級(jí)處理器和數(shù)據(jù)傳輸線,進(jìn)一步消除延遲.②智能開(kāi)關(guān)窗透氣、開(kāi)關(guān)門測(cè)試電機(jī)轉(zhuǎn)速慢,易發(fā)熱,后期在投入使用時(shí)應(yīng)注意電機(jī)的選用.測(cè)試系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行,但在技術(shù)和硬件方面還可以進(jìn)一步優(yōu)化和提高,比如優(yōu)化識(shí)別算法、多任務(wù)系統(tǒng)調(diào)度算法、數(shù)據(jù)庫(kù)管理算法,以讓系統(tǒng)更加完美,也希望本基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)為相關(guān)科研工作人員提供一些參考.

[1]吳良,鄒志宏,吳文華,等.智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,31(05).

[2]王志萍,劉志富,王煒.傳感器技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技信息,2009(17).

〔編輯:張思楠〕

TP391.44

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.121

2095-6835(2017)22-0121-02

濱州學(xué)院實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究項(xiàng)目基金資助