鄭彩英，張 偉，孫紅科

（山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 濰坊 261000）

0 引言

隨著智慧校園的發(fā)展，大批多媒體教學(xué)設(shè)備進(jìn)入校園。多媒體教學(xué)設(shè)備作為教學(xué)科研的重要保障，其智能化的運(yùn)維管理一直是智慧校園的重要組成部分。在實(shí)際的使用過(guò)程中，多媒體教室教學(xué)設(shè)備種類多、分布廣，但由于缺乏信息化的管理方法，導(dǎo)致多媒體教學(xué)設(shè)備的使用率低下、使命壽命減少、使用效果不佳。傳統(tǒng)的儀器設(shè)備管理模式已不能發(fā)揮對(duì)教學(xué)科研工作的積極支撐作用［1］。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為當(dāng)今一項(xiàng)主流技術(shù)在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠極大地促進(jìn)高校信息化技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高校校園智慧化管理［2］。物聯(lián)網(wǎng)利用各類傳感器進(jìn)行物品識(shí)別，實(shí)現(xiàn)物與物、人與物之間的信息共享的特點(diǎn)為多媒體教學(xué)設(shè)備的智能管理提供了借鑒。［3］。本文利用微控制技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建遠(yuǎn)程多媒體教學(xué)設(shè)備智能運(yùn)維管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)設(shè)備故障即時(shí)檢測(cè)及實(shí)時(shí)智能控制，為智慧校園多媒體教學(xué)設(shè)備提供科學(xué)管理方案以及個(gè)性化數(shù)據(jù)咨詢，助推智慧校園發(fā)展。

1 多媒體教學(xué)設(shè)備使用管理現(xiàn)狀

1.1 管理意識(shí)薄弱

我國(guó)高職院校多媒體教學(xué)設(shè)備管理普遍存在“重購(gòu)置，輕維修”“重使用，輕管理”的現(xiàn)象。在實(shí)際的管理服務(wù)中，學(xué)校片面強(qiáng)調(diào)設(shè)備的先進(jìn)程度和教學(xué)功能，忽視后期的管理和運(yùn)維，導(dǎo)致設(shè)備的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性差。

1.2 管理方法落后

多媒體教學(xué)設(shè)備的日常管理仍大量存在傳統(tǒng)手工作業(yè)模式。教學(xué)設(shè)備管理水平滯后且效率低下，缺乏智能化的管理方式。維護(hù)管理僅依靠管理人員的經(jīng)驗(yàn)，缺少基于大數(shù)據(jù)下的綜合分析研判，導(dǎo)致多媒體教學(xué)設(shè)備管理效率低、自動(dòng)化維護(hù)水平差、設(shè)備維護(hù)成本高。

1.3 操作使用不規(guī)范

多媒體教學(xué)設(shè)備操作使用不規(guī)范是管理維護(hù)過(guò)程中存在的重要問(wèn)題。使用者未經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)，操作設(shè)備較為隨意，往往存在使用前不做常規(guī)檢查、使用時(shí)不遵守操作規(guī)程、使用后不及時(shí)關(guān)閉設(shè)備、不填寫使用記錄等現(xiàn)象，導(dǎo)致多媒體教學(xué)設(shè)備的故障率增加，設(shè)備的使用壽命降低。同時(shí)，學(xué)校缺少對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備的分類管理意識(shí)，對(duì)不同類型的設(shè)備沒(méi)有區(qū)分維護(hù)，對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備的日常管理養(yǎng)護(hù)不到位。

1.4 管理人員不足

部分高職院校未設(shè)置專職設(shè)備管理維護(hù)崗位，多媒體教學(xué)設(shè)備維護(hù)管理人員嚴(yán)重不足。學(xué)校專職管理人員比例較低，很多管理人員還肩負(fù)教學(xué)、行政等多項(xiàng)工作，身兼數(shù)職，管理水平、專業(yè)技能水平參差不齊。加之學(xué)校缺少智能化的管理系統(tǒng)，管理人員依靠傳統(tǒng)的管理手段，維護(hù)環(huán)節(jié)多、工作量大，容易出現(xiàn)紕漏。

1.5 管理制度不完善

科學(xué)完善的管理制度是工作開展的重要前提。部分高職院校未構(gòu)建完備的多媒體教學(xué)設(shè)備管理制度，在多媒體教學(xué)設(shè)備管理過(guò)程中，缺乏標(biāo)準(zhǔn)的管理流程和管理標(biāo)準(zhǔn)。管理人員責(zé)任分工不明確、評(píng)價(jià)機(jī)制建立不完善、考核制度執(zhí)行不嚴(yán)格，多媒體教學(xué)設(shè)備管理制度不科學(xué)、不系統(tǒng)、不規(guī)范。

基于此，將大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和微控制技術(shù)深度融合，構(gòu)建多媒體教學(xué)設(shè)備智能運(yùn)維管理系統(tǒng)，能夠有效地解決傳統(tǒng)管理模式中存在的弊端。管理人員通過(guò)移動(dòng)終端，在校園無(wú)線網(wǎng)覆蓋的范圍內(nèi)，實(shí)時(shí)了解分布在各個(gè)樓宇的多媒體使用情況，借助主控電路實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備的遠(yuǎn)程智能控制及實(shí)時(shí)故障檢測(cè)。這提高了管理效率，保障了學(xué)校教學(xué)科研工作順利開展。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介紹

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)各種類型的傳感器、紅外感應(yīng)器、RFID射頻識(shí)別技術(shù)、GPRS定位技術(shù)等多種設(shè)備及技術(shù)，收集各類聲音、光照、電信號(hào)、生物、化學(xué)等數(shù)據(jù)信息，借助網(wǎng)絡(luò)等傳輸途徑，實(shí)現(xiàn)物物、物人等的連接，用以達(dá)到交互信息、共享連接以及對(duì)物品的智慧化管理［4］。其功能實(shí)現(xiàn)主要是利用傳感器技術(shù)以及RFID射頻技術(shù)采集原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息加工后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，后通過(guò)大數(shù)據(jù)等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能［5］。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中的核心技術(shù)。計(jì)算機(jī)可將傳感器采集到的各種類型的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行下一步的運(yùn)算處理。

2.2.2 RFID技術(shù)

RFID標(biāo)簽是傳感器技術(shù)的一種，該技術(shù)是一種綜合技術(shù)，包含無(wú)線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)。其應(yīng)用十分廣泛，經(jīng)常應(yīng)用于產(chǎn)品溯源、物品識(shí)別及商品物流運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程管理。

2.2.3 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，包含計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、計(jì)算軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)等多種復(fù)雜技術(shù)。單片機(jī)編通過(guò)寫程序來(lái)執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。

2.2.4 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)模擬延伸人的思維過(guò)程、學(xué)習(xí)行為、推理規(guī)劃等智能行為的科學(xué)技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)中，人工智能技術(shù)主要通過(guò)在物品中嵌入系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)功能，使物品具備智能性，與用戶進(jìn)行主動(dòng)交流與溝通，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在初期預(yù)設(shè)的目標(biāo)。

2.2.5 納米技術(shù)

納米科學(xué)技術(shù)以現(xiàn)代多種科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，是研究單個(gè)原子分子制造物質(zhì)的先進(jìn)技術(shù)，包含動(dòng)態(tài)科學(xué)、現(xiàn)代科學(xué)以及計(jì)算機(jī)微電子技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)特征

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)三大特征是整體感知、可靠傳輸和智能處理［5］。整體感知是利用各類傳感器、RFID射頻識(shí)別、二維碼等采集設(shè)備的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)。可靠傳輸是將傳感器等感知到的各類數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的傳輸。智能處理是將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理分析，并將結(jié)果整合研判，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能控制。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)設(shè)備遠(yuǎn)程集群智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)設(shè)備遠(yuǎn)程集群智能控制系統(tǒng)，由嵌入式智能控制模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊、遠(yuǎn)程用戶控制模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和服務(wù)器管理模塊5部分組成。用戶通過(guò)管理服務(wù)器發(fā)出指令，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊接收并轉(zhuǎn)發(fā)給嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)，由單片機(jī)系統(tǒng)控制教學(xué)設(shè)備。各類傳感器對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、電氣信息、環(huán)境信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過(guò)嵌入式智能控制模塊實(shí)時(shí)抓取?？刂贫藨?yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)將獲取的設(shè)備電壓電流變化、開關(guān)機(jī)時(shí)間、設(shè)備功能使用率、故障情況等信息進(jìn)行處理分析，并在遠(yuǎn)程用戶控制模塊平臺(tái)上顯示分析結(jié)果。管理人員根據(jù)分析結(jié)果即可對(duì)設(shè)備的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)智能研判，并做出針對(duì)性的運(yùn)維處理，為教學(xué)設(shè)備的全生命周期使用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和支撐。

3.1 嵌入式智能控制模塊

系統(tǒng)利用單片機(jī)、C語(yǔ)言等技術(shù)對(duì)教學(xué)設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)改造，取代原有的手動(dòng)操作模式。主控制器將服務(wù)器存儲(chǔ)的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)對(duì)教學(xué)設(shè)備遠(yuǎn)程控制。在功能設(shè)置上，除保留原有的設(shè)備功能外，新增溫度傳感器，溫度超過(guò)限值啟動(dòng)自動(dòng)散熱；增加電流傳感器，電流異常時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)報(bào)障。以上操作最大限度保障了設(shè)備正常工作，延長(zhǎng)教學(xué)設(shè)備的生命周期。

3.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊

3.2.1 數(shù)據(jù)傳輸

在校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，各參數(shù)信息、控制信號(hào)通過(guò)單片機(jī)內(nèi)嵌的無(wú)線通信模塊與遠(yuǎn)程控制模塊建立起的中繼通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3.2.2 設(shè)備定位

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用固定IP地址，當(dāng)遠(yuǎn)程控制模塊發(fā)出控制信號(hào)后，與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確定設(shè)備的具體位置。

3.3 遠(yuǎn)程用戶控制模塊

管理員通過(guò)遠(yuǎn)程控制模塊發(fā)出指令，可對(duì)多媒體設(shè)備執(zhí)行開關(guān)機(jī)、切斷電源、重啟等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和控制。根據(jù)不同用戶的需求，管理員可對(duì)控制端進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，賦予不同的用戶不同的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊

用信息化手段建立多媒體教學(xué)設(shè)備檔案，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效管理。管理人員根據(jù)管理要求和用戶需求，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊對(duì)設(shè)備集合進(jìn)行分類集群管理，對(duì)用戶群體進(jìn)行分級(jí)管理，對(duì)資產(chǎn)信息進(jìn)行分類管理，對(duì)報(bào)修、維修信息進(jìn)行跟蹤管理。建立不受區(qū)域影響、多角度協(xié)同的多媒體教學(xué)設(shè)備動(dòng)態(tài)管理庫(kù)，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)設(shè)備全生命周期管理。

3.5 服務(wù)器管理模塊

服務(wù)器管理模塊響應(yīng)用戶的服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。用戶指令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至單片機(jī)后，單片機(jī)根據(jù)指令要求對(duì)教學(xué)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)控制操作。同時(shí)，服務(wù)器對(duì)傳感器所采集的教學(xué)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，和數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，在客戶端實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)及異常信息，以便管理員及時(shí)查看并進(jìn)行相應(yīng)處理。

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)設(shè)備遠(yuǎn)程集群控制系統(tǒng)的功能如圖1所示。管理員通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)樓宇的教學(xué)設(shè)備使用情況，通過(guò)嵌入式微處理器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)核心控制功能。系統(tǒng)通過(guò)溫度、電流等傳感器對(duì)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與采集。通過(guò)校園網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至控制終端，管理人員在管理終端即可實(shí)時(shí)掌控多媒體教學(xué)設(shè)備的狀態(tài)。如設(shè)備顯示異常，管理員即可通過(guò)管理終端反饋的信息對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析并定位識(shí)別，第一時(shí)間到達(dá)設(shè)備所在地點(diǎn)進(jìn)行維修維護(hù)。

圖1 系統(tǒng)功能

管理員也可通過(guò)控制終端對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備進(jìn)行個(gè)性化功能操控及參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)將主控制單元與紅外遙控電路連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體設(shè)備的開、關(guān)機(jī)操作。同時(shí)，管理員可對(duì)位于學(xué)校不同樓宇、不同位置的多媒體教學(xué)設(shè)備分級(jí)分類，按照不同的需求將設(shè)備集成為不同的群組，對(duì)不同群組設(shè)備實(shí)施針對(duì)性的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備個(gè)性化監(jiān)控和管理，進(jìn)一步降低管理成本，提高管理效率。

管理員通過(guò)多媒體教學(xué)設(shè)備信息管理系統(tǒng)，為多媒體教學(xué)設(shè)備建立運(yùn)維檔案，解決傳統(tǒng)管理手段存在的無(wú)法查看設(shè)備全生命周期的使用情況、維修記錄、使用時(shí)長(zhǎng)、更換情況等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)設(shè)備的全過(guò)程智能管理。管理人員通過(guò)設(shè)備管理系統(tǒng)可查看教學(xué)設(shè)備的檢修情況、設(shè)備使用狀態(tài)、設(shè)備使用率以及燈泡等耗材的使用時(shí)長(zhǎng)等。設(shè)備檔案信息可以幫助管理人員對(duì)設(shè)備及時(shí)做出更換已到使用壽命的投影儀燈泡等提前維護(hù)性操作，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)設(shè)備的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)管理。

5 結(jié)語(yǔ)

多媒體教學(xué)設(shè)備的管理一直是高職院校教學(xué)科研工作的重要組成部分?；谖锫?lián)網(wǎng)的多媒體教學(xué)設(shè)備智能遠(yuǎn)程集群控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在校園網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)對(duì)不同樓宇的多個(gè)教室多媒體教學(xué)設(shè)備的集中控制和智能化管理。這提高了管理人員的管理效率和管理水平，將后期的被動(dòng)維修轉(zhuǎn)變?yōu)榍捌诘闹鲃?dòng)維護(hù)，減少了多媒體教學(xué)設(shè)備的故障率，提升了多媒體教學(xué)設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了多媒體教學(xué)設(shè)備的全生命周期管理，進(jìn)一步保障了學(xué)校教學(xué)、科研等相關(guān)工作的順利開展。隨著學(xué)校信息化的不斷深入發(fā)展，該系統(tǒng)將在高職院校多媒體教學(xué)設(shè)備的管理中有著更為廣泛的應(yīng)用。在今后的管理過(guò)程中，本研究還應(yīng)繼續(xù)鉆研，在此系統(tǒng)的研發(fā)基礎(chǔ)之上，不斷融入課程管理、錄播室管理、監(jiān)控系統(tǒng)等模塊，使系統(tǒng)的應(yīng)用和管理達(dá)到更高的水平，更好地服務(wù)高職院校師生教學(xué)與科研。