王正路，郭 娜

（江蘇師范大學(xué)信息化建設(shè)與管理處 江蘇 徐州 221116）

0 引言

高校實(shí)驗(yàn)室是實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究的重要基地，承擔(dān)著人才培養(yǎng)的重要任務(wù)[1-3]。隨著高?！半p一流”建設(shè)的不斷推進(jìn)，高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的數(shù)量、種類日漸增多，專業(yè)程度不斷提高，管理難度及成本急劇增加，設(shè)備巡檢工作更為煩瑣而重要[4]。巡檢工作能夠使得設(shè)備故障和安全隱患得到及時(shí)處理，避免“小毛病”逐漸發(fā)展成“大問題”，導(dǎo)致更高的維護(hù)成本，影響正常的教學(xué)、科研工作。

目前大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備巡檢方式較為傳統(tǒng)，以紙質(zhì)記錄方式為主，信息化程度低，設(shè)備巡檢工作存在諸多問題，主要表現(xiàn)在巡檢任務(wù)難落實(shí)、過程數(shù)據(jù)難記錄、歷史數(shù)據(jù)難分析等[5]。巡檢任務(wù)需要制定計(jì)劃，考慮設(shè)備類型的不同，涉及人員、設(shè)備和計(jì)劃靈活設(shè)置，形成常態(tài)化、規(guī)范化、制度化的巡檢方案，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)及時(shí)反饋、定時(shí)提醒、實(shí)時(shí)監(jiān)督等，讓巡檢工作落實(shí)到位；傳統(tǒng)巡檢方式只關(guān)注設(shè)備正常與否的狀態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)備整體運(yùn)行情況、設(shè)備故障處理進(jìn)展等過程數(shù)據(jù)無法得到有效記錄，精細(xì)化管理需要采集設(shè)備全周期動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)備采購部署、運(yùn)行使用、維護(hù)維修、更換報(bào)廢等過程數(shù)據(jù)都應(yīng)該被采集，及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，也為后期統(tǒng)計(jì)分析提供數(shù)據(jù)支撐；歷史數(shù)據(jù)不易統(tǒng)計(jì)分析也是傳統(tǒng)巡檢方式的弊端，充分利用信息化手段采集過程數(shù)據(jù)，才能具備數(shù)據(jù)分析的可能。巡檢記錄是歷史數(shù)據(jù)，通過挖掘分析可以判斷設(shè)備故障趨勢(shì)，分析設(shè)備利用率及效益，制定耗材、設(shè)備更換等計(jì)劃，及時(shí)給出續(xù)保、過期等提醒。

微信小程序是一種無須下載安裝即可使用的輕應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的“即用即走”的觸達(dá)模式，2017年1月上線以來，其輕便的使用模式得到用戶認(rèn)可；2021年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，微信小程序數(shù)量超過300萬個(gè)，日活躍人數(shù)超4.5億，小程序在諸多行業(yè)領(lǐng)域得到較好的應(yīng)用與普及。相比較于HTML5和APP，小程序具備更便捷的入口和較低的開發(fā)成本，具備加載速度快、強(qiáng)大的微信能力、出色的原生體驗(yàn)等特點(diǎn)，高校師生對(duì)于小程序較為熟悉，便于應(yīng)用的推廣。

本文結(jié)合江蘇師范大學(xué)教育大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備巡檢方案，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助微信小程序的開發(fā)成本低、用戶無須下載、原生能力強(qiáng)大等優(yōu)勢(shì)，開發(fā)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備巡檢平臺(tái)，結(jié)合平臺(tái)掃一掃、位置信息、拍照、消息推送等功能，提供高效、體驗(yàn)優(yōu)越的巡檢信息化手段[6]。

1 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備巡檢平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)需求分析

通過與學(xué)校教育大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室管理、巡檢等人員充分的溝通交流，查閱歷史巡檢記錄表，結(jié)合設(shè)備日常巡檢工作內(nèi)容以及工作難點(diǎn)痛點(diǎn)，梳理出系統(tǒng)的需求分析及功能設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室存在大量的設(shè)備，包括環(huán)境設(shè)備、消防設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備及部分軟件系統(tǒng)等，不同類型設(shè)備巡檢內(nèi)容不同，設(shè)備重要等級(jí)不同，不同等級(jí)的設(shè)備巡檢頻率及故障上報(bào)機(jī)制不同，巡檢內(nèi)容需要兼顧實(shí)驗(yàn)室環(huán)境及消防安全等[7]。從功能需求角度，平臺(tái)首先具備設(shè)備管理功能，包括設(shè)備基礎(chǔ)信息錄入、檢索、維護(hù)等；其次是巡檢任務(wù)制定功能，包括巡檢周期、任務(wù)指派、任務(wù)監(jiān)督等；然后平臺(tái)需要消息交互功能，包括巡檢提醒、維保過期提醒、故障提醒等；最后平臺(tái)需要大量的數(shù)據(jù)分析功能，包括實(shí)驗(yàn)室整體運(yùn)行狀態(tài)分析、設(shè)備故障率分析、維護(hù)工作效率分析等。從平臺(tái)使用人員角度，平臺(tái)具備多重角色權(quán)限需求，包括：訪客、巡檢員、監(jiān)督員、管理員，不同角色擁有不同的功能模塊。巡檢員主要功能包括：設(shè)備信息檢索、巡檢任務(wù)認(rèn)領(lǐng)、設(shè)備巡檢、設(shè)備故障上報(bào)、故障處理記錄等；監(jiān)督員重點(diǎn)功能包括：實(shí)驗(yàn)室信息維護(hù)、設(shè)置設(shè)備巡檢周期、分發(fā)巡檢任務(wù)、錄入設(shè)備、設(shè)置故障等級(jí)、故障告警確認(rèn)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能等；管理員主要是設(shè)置實(shí)驗(yàn)室及人員權(quán)限，主要功能為實(shí)驗(yàn)室管理和人員權(quán)限分配，功能模塊包括：實(shí)驗(yàn)室管理、人員信息管理、角色分配、故障等級(jí)管理等，功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 功能結(jié)構(gòu)圖

以上是平臺(tái)功能需求分析和設(shè)計(jì)，平臺(tái)在用戶體驗(yàn)方面也需要有所考慮和設(shè)計(jì)，平臺(tái)是基于微信小程序開發(fā)，因此要求跨平臺(tái)跨終端的一些原生的微信平臺(tái)能力也應(yīng)該充分運(yùn)用，提升用戶移動(dòng)端體驗(yàn)[8]。比如利用小程序掃一掃功能，快速完成設(shè)備信息檢索及故障上報(bào)；利用小程序地理位置信息接口，記錄巡檢經(jīng)緯度完成位置信息記錄；還包括拍照上傳、微信用戶信息獲取、數(shù)據(jù)緩存等小程序基礎(chǔ)API功能[9]。

1.2 平臺(tái)開發(fā)環(huán)境

（1）申請(qǐng)與配置微信小程序。準(zhǔn)備一個(gè)在用的郵箱作為注冊(cè)賬號(hào)，登錄微信公眾平臺(tái)（https://mp.weixin.qq.com/），點(diǎn)擊“立即注冊(cè)”按鈕，準(zhǔn)備選擇小程序注冊(cè)，填寫賬號(hào)信息，然后驗(yàn)證郵箱，最后信息登記完成小程序注冊(cè)。小程序注冊(cè)完成后，需要進(jìn)行認(rèn)證及開發(fā)環(huán)境配置，獲取前后端開發(fā)需要的小程序ID（APPID）及密鑰（APPSECRET），配置開發(fā)服務(wù)器域名信息，開啟小程序消息推送功能并測(cè)試令牌（TOKEN）校驗(yàn)是否有效，申請(qǐng)訂閱消息模板推送小程序消息，完成小程序開發(fā)配置。

（2）小程序用戶端開發(fā)。小程序用戶端運(yùn)行環(huán)境分成渲染層和邏輯層，是一種MVVM架構(gòu)模式；其中WXML（Weixin Markup Language用于描述頁面結(jié)構(gòu)）模板和WXSS（Weixin Style Sheet用于描述頁面樣式）樣式工作在渲染層；JS腳本工作在邏輯層，發(fā)送的請(qǐng)求通過native轉(zhuǎn)發(fā)；native包括Weixin JS Bridge、離線存儲(chǔ)、微信工具包等，小程序用戶端與開發(fā)服務(wù)器的交互也由native轉(zhuǎn)發(fā)[10]。研究人員使用微信官方免費(fèi)提供的微信開發(fā)者工具完成小程序代碼開發(fā)、測(cè)試及打包上傳，小程序通信模型如圖2所示。

圖2 小程序通信模型

（3）開發(fā)服務(wù)器環(huán)境及接口準(zhǔn)備。小程序后臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要由開發(fā)服務(wù)器提供的接口完成，服務(wù)器操作系統(tǒng)可以選擇Linux或者Windows Server操作系統(tǒng)，安裝部署WEB服務(wù)，配置備案域名和SSL證書；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安裝Mysql關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和Redis鍵值對(duì)數(shù)據(jù)庫，為應(yīng)用服務(wù)器提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份服務(wù)，包括設(shè)備信息、巡檢記錄、操作日志、用戶信息、登錄狀態(tài)等數(shù)據(jù)。開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備后，就可以完成小程序用戶端所需要的業(yè)務(wù)邏輯，包括身份綁定、數(shù)據(jù)操作、業(yè)務(wù)邏輯判斷等核心接口。由于小程序用戶端代碼包有大小限制，設(shè)備巡檢需要產(chǎn)生許多圖片數(shù)據(jù)，這些圖片不能存放在小程序用戶端代碼包中，因此，開發(fā)服務(wù)器將照片等文件數(shù)據(jù)以資源URL的形式提供給用戶端，為小程序提供靜態(tài)資源的存儲(chǔ)服務(wù)。

2 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備巡檢平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)需要考慮設(shè)備巡檢的功能需求和業(yè)務(wù)邏輯，要滿足開發(fā)及應(yīng)用需求，遵循規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的原則，盡量減少數(shù)據(jù)的冗余度，保證數(shù)據(jù)操作和程序開發(fā)效率[11]。通過充分需求分析和業(yè)務(wù)邏輯梳理，數(shù)據(jù)庫表主要分為：實(shí)驗(yàn)室信息表、用戶信息表、小程序用戶信息表、設(shè)備信息表、設(shè)備巡檢周期表、任務(wù)分發(fā)表、巡檢記錄表、設(shè)備故障表等，由主要實(shí)體的實(shí)體屬性組成圖3系統(tǒng)主要實(shí)體關(guān)系E-R圖。

圖3 數(shù)據(jù)庫E-R

2.2 開發(fā)服務(wù)器業(yè)務(wù)接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

用戶在小程序客戶端完成具體業(yè)務(wù)操作，比如錄入巡檢記錄，實(shí)現(xiàn)邏輯是小程序端JS代碼調(diào)用開發(fā)服務(wù)器業(yè)務(wù)接口完成數(shù)據(jù)庫的操作，因此實(shí)驗(yàn)室巡檢的業(yè)務(wù)邏輯需要由服務(wù)器接口配合實(shí)現(xiàn)，接口采用RESTFULL標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)。這里研究人員根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯將服務(wù)器接口分為：人員管理、設(shè)備管理、巡檢管理、消息推送等。人員管理模塊接口主要完成登錄、身份綁定、信息維護(hù)等功能；設(shè)備管理包括設(shè)備錄入、巡檢周期設(shè)定、信息維護(hù)等接口；巡檢管理由任務(wù)分配、巡檢錄入、故障上報(bào)等接口組成；消息推送主要是一些操作觸發(fā)的小程序模板消息的推送，比如故障上報(bào)、任務(wù)分配等，還包括一些定時(shí)任務(wù)，比如巡檢提醒、周報(bào)月報(bào)推送等。

2.3 微信小程序端的具體實(shí)現(xiàn)

（1）身份綁定模塊。小程序?yàn)橛脩舴峙湮ㄒ簧矸輼?biāo)識(shí)openID，在用戶授權(quán)后，接口可以獲取小程序用戶開放數(shù)據(jù)，并將openID、昵稱、訪問時(shí)間等信息保存在開發(fā)服務(wù)器上，用戶點(diǎn)擊具體功能模塊，業(yè)務(wù)接口先判斷用戶是否綁定身份信息，如果沒有綁定則會(huì)跳轉(zhuǎn)到身份綁定界面，完成后臺(tái)提前錄入的用戶信息userID和密碼校驗(yàn)，建立openID與userID的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將用戶的綁定狀態(tài)保存在小程序客戶端，下次用戶再次打開小程序，就可以根據(jù)openID獲取userID對(duì)應(yīng)的用戶信息、權(quán)限信息等，完成小程序端界面首頁數(shù)據(jù)渲染和功能菜單分配。

（2）首頁功能。首頁功能主要以消息提醒和快速入口為主，包括待辦、告警、巡檢統(tǒng)計(jì)等，根據(jù)不同的角色展示不同的功能模塊，巡檢員重點(diǎn)關(guān)注巡檢概要，包括待巡檢任務(wù)、設(shè)備故障信息等，監(jiān)督員可以查看巡檢統(tǒng)計(jì)、告警信息等，便于及時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和巡檢任務(wù)進(jìn)展等，如圖4所示。

圖4 小程序首頁

（3）巡檢任務(wù)管理。設(shè)備的巡檢任務(wù)可以下發(fā)至人員，便于任務(wù)落實(shí)與監(jiān)督。設(shè)備可以分組，管理員將一組或幾組設(shè)備的巡檢任務(wù)分發(fā)給巡檢員，巡檢員收到任務(wù)消息后，點(diǎn)擊確認(rèn)完成巡檢任務(wù)分配工作。在巡檢員界面中可以看到所分配的設(shè)備信息，定期會(huì)收到巡檢提醒。監(jiān)督管理員也可以查看每個(gè)巡檢員任務(wù)完成情況和設(shè)備的巡檢記錄。

（4）設(shè)備巡檢。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備類型以及位置信息，設(shè)備進(jìn)行分組管理，實(shí)現(xiàn)多維度檢索，巡檢方式也可以有多種?？梢灾饌€(gè)設(shè)備巡檢，或者批量選擇設(shè)備錄入巡檢結(jié)果，然后對(duì)故障設(shè)備再重新錄入故障詳情，也可以根據(jù)設(shè)備類型或者位置進(jìn)行批量操作；如果當(dāng)日巡檢結(jié)果與昨日或者過去某一天一致，可以一鍵快速復(fù)制錄入巡檢記錄，實(shí)現(xiàn)快速巡檢，提高巡檢效率。通過掃一掃或者通過模糊查詢，查看設(shè)備詳情信息，從而快速定位設(shè)備，完成巡檢錄入。故障分為四個(gè)等級(jí)：一般故障、嚴(yán)重故障、關(guān)鍵故障、重大故障；故障分為三個(gè)狀態(tài)：處理中、消除、誤報(bào)；每個(gè)故障巡檢員需要輸入描述信息，并完成上報(bào)及消息推送，設(shè)備也根據(jù)重要程度實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)的消息推送，故障錄入后，需要有消除故障的操作，確保巡檢工作形成閉環(huán)，如圖5、圖6所示。

圖5 設(shè)備巡檢

圖6 設(shè)備故障記錄

（5）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。設(shè)備巡檢積累大量的數(shù)據(jù)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)的挖掘分析，能夠有效支撐決策，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)維管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。設(shè)備層面重點(diǎn)分析設(shè)備故障率及維護(hù)成本，故障率高的設(shè)備需要考慮替換方案；故障維修時(shí)間、設(shè)備巡檢率、故障增補(bǔ)情況又可以反映實(shí)驗(yàn)室人員的工作效率及實(shí)驗(yàn)室整體運(yùn)維成本等。歷史數(shù)據(jù)的積累，為后期多維度、多視角的數(shù)據(jù)分析提供了極大的可能。

3 結(jié)論

目前該平臺(tái)在我校數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備巡檢工作中得到較好的應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的巡檢方式，設(shè)備巡檢人員無須二次錄入數(shù)據(jù)，直接在智能終端的微信中完成巡檢數(shù)據(jù)采集、故障反饋及分析統(tǒng)計(jì)工作等，結(jié)合掃一掃功能和消息推送機(jī)制，在提高巡檢工作效率的同時(shí)，也提高了數(shù)據(jù)采集的便捷性和準(zhǔn)確性。由于目前系統(tǒng)積累的數(shù)據(jù)不足，巡檢歷史數(shù)據(jù)的挖掘研究還不具備條件，如何通過預(yù)測(cè)模型為實(shí)驗(yàn)室管理決策提供數(shù)據(jù)支撐還需進(jìn)一步研究。