摘要：該文對人工智能技術(shù)在高職院校實訓(xùn)室安全管理系統(tǒng)中的應(yīng)用展開研究。采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計由數(shù)據(jù)代碼層、邏輯處理層、應(yīng)用層以及用戶顯示層組成的系統(tǒng)架構(gòu)，硬件方面對數(shù)據(jù)采集器和報警器進行選型與設(shè)計，系統(tǒng)軟件方面對實訓(xùn)室安全信息數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計，并采用人工智能技術(shù)對實訓(xùn)室安全信息進行分析，以此實現(xiàn)基于人工智能技術(shù)的高職院校實訓(xùn)室安全管理系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)實驗證明，設(shè)計系統(tǒng)安全風(fēng)險應(yīng)急管理決策響應(yīng)未超過1 s，人工智能技術(shù)在安全管理系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；高職院校實訓(xùn)室；安全管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集器

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.058

中圖分類號：TM 93；TP 18；TP 3 文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）07-0-03

Research on the Application of Artificial Intelligence Technology in the Security Management System of Vocational College Training Rooms

WANG Yunliang

（Shaanxi Vocational and Technical College of Finance and Economics， Xianyang 712000， China）

Abstract： This article conducts research on the application of artificial intelligence technology in the security management system of vocational training rooms. A system architecture consisting of a data code layer， logic processing layer， application layer， and user display layer is designed using a B/S structure. In terms of hardware， data collectors and alarms are selected and designed. In terms of system software， the security information database of the training room is designed， and artificial intelligence technology is used to analyze the security information of the training room， in order to achieve the design of a security management system for vocational college training rooms based on artificial intelligence technology. Through experiments， it has been proven that the emergency management decision response for security risks in the design system does not exceed 1 second， and artificial intelligence technology has good application prospects in the development and design of security management systems.

Keywords： artificial intelligence technology; vocational college training room; security management system; data collector

0 引言

當前，高職院校實訓(xùn)室面臨著多種安全風(fēng)險，傳統(tǒng)的安全管理模式主要依賴人工檢查和維護，存在很多問題，這些問題影響實訓(xùn)室的安全和穩(wěn)定運行。目前，國內(nèi)外對于實訓(xùn)室安全管理系統(tǒng)的研究還比較少。已有的研究主要集中在智能監(jiān)控和預(yù)警方面，缺乏系統(tǒng)的、全面的解決方案。同時，現(xiàn)有的系統(tǒng)還存在一些問題。例如，對于環(huán)境監(jiān)測方面，現(xiàn)有的系統(tǒng)往往只能監(jiān)測單一的指標，無法做到全面、準確的監(jiān)測；對于學(xué)生操作行為的識別方面，現(xiàn)有的系統(tǒng)主要依賴視頻監(jiān)控和圖像處理技術(shù)，無法做到對所有學(xué)生的操作行為進行實時監(jiān)測和預(yù)警；對于設(shè)備維護和管理方面，現(xiàn)有的系統(tǒng)缺乏對設(shè)備性能的深度分析和預(yù)測，無法做到智能維護和管理。隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。作為一種能夠處理海量數(shù)據(jù)、進行深度學(xué)習(xí)和自我優(yōu)化的技術(shù)，人工智能在高職院校實訓(xùn)室安全管理方面也能發(fā)揮重要的作用。

1 高職院校實訓(xùn)室安全管理系統(tǒng)架構(gòu)

與硬件設(shè)計

1.1 基于B/S的架構(gòu)設(shè)計

基于實訓(xùn)室安全管理系統(tǒng)設(shè)計需求，采用B/S結(jié)構(gòu)進行架構(gòu)設(shè)計，主要由數(shù)據(jù)代碼層、邏輯處理層、應(yīng)用層以及用戶顯示層四部分組成[1]。在系統(tǒng)上進行實訓(xùn)室安全信息傳輸、分析、管理以及監(jiān)控督導(dǎo)等，使用代碼管理模塊作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，由邏輯處理層、應(yīng)用層以及用戶顯示層實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、通信、處理以及統(tǒng)計分析等一體化綜合安全管理功能[2]。數(shù)據(jù)代碼層主要是對實訓(xùn)室外部環(huán)境信息的識別與感知，系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID技術(shù)，采用數(shù)據(jù)采集器關(guān)聯(lián)實訓(xùn)室活動人員以及電氣設(shè)備，對實訓(xùn)室外部環(huán)境信息識別與采集，并以數(shù)據(jù)代碼形式對系統(tǒng)中所有的實訓(xùn)室安全數(shù)據(jù)信息進行處理與維護。

用戶顯示層為系統(tǒng)用戶的操作界面，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需求，在該層設(shè)置系統(tǒng)操作用戶、系統(tǒng)普通瀏覽用戶以及系統(tǒng)最高權(quán)限用戶三種角色[3]。其中系統(tǒng)操作用戶是系統(tǒng)各項安全管理功能模塊的主要操作者，根據(jù)高校實訓(xùn)室安全管理工作任務(wù)量以及實際情況確定系統(tǒng)操作用戶數(shù)量；系統(tǒng)最高權(quán)限用戶是系統(tǒng)開發(fā)者，可以對系統(tǒng)進行設(shè)置，包括設(shè)置用戶權(quán)限、對系統(tǒng)維護與更新、增加或者刪除系統(tǒng)用戶等。

1.2 系統(tǒng)硬件選型與設(shè)計

結(jié)合系統(tǒng)架構(gòu)對系統(tǒng)硬件進行設(shè)計，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由數(shù)據(jù)采集器與報警器組成，數(shù)據(jù)采集器采用RFID，是一種非接觸式識別技術(shù)，通過射頻信號識別與感知對象數(shù)據(jù)，設(shè)備組成如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集器組成圖

圖1中，系統(tǒng)用戶經(jīng)由電腦對RFID發(fā)送實訓(xùn)室環(huán)境安全信息感知指令，RFID接收指令后，經(jīng)由天線將無線射頻訊號發(fā)射出去[4]。RFID讀寫器在工作狀態(tài)下，通過接收到的標簽回傳的信息，解調(diào)、譯碼標簽上的特定信息，并將譯碼結(jié)果發(fā)送到后臺控制端，實現(xiàn)對具有電子標簽的實訓(xùn)室人員與設(shè)備信息讀取。

實訓(xùn)室環(huán)境安全信息經(jīng)過人工智能技術(shù)處理與分析后，對實訓(xùn)室安全危險進行量化與識別，將識別結(jié)果發(fā)送到報警器，報警器對實訓(xùn)室安全風(fēng)險進行報警響應(yīng)[5]。根據(jù)需求此次選擇型號為IYFA-A4F87報警器，將報警器安裝在實訓(xùn)室墻上，當識別到實訓(xùn)室存在安全風(fēng)險時，報警器自動亮起紅色信號燈。

2 基于人工智能技術(shù)的高職院校實訓(xùn)室

安全管理系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 實訓(xùn)室安全信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫模型采用數(shù)據(jù)表格，對于實訓(xùn)室安全信息存儲對象包括實訓(xùn)室編號，名稱、設(shè)備、人數(shù)、面積以及危險源和危險等級，采用表格的方式對以上幾類數(shù)據(jù)加以存儲，如表1所示。

2.2 基于人工智能技術(shù)的安全風(fēng)險識別及應(yīng)

急管理

實訓(xùn)室安全風(fēng)險主要由實訓(xùn)室設(shè)施安全、電氣安全、設(shè)備安全、人員安全等因素組成，因此將以上四個指標作為實訓(xùn)室安全風(fēng)險量化指標，從數(shù)據(jù)庫中抽取相應(yīng)的指標數(shù)據(jù)信息，考慮到原始數(shù)據(jù)類別、數(shù)值范圍等方面存在差異，為保證實訓(xùn)室安全風(fēng)險智能識別精度，采用標準化方法對原始信息進行處理，公式為：

（1）

式中，表示標準化處理后的實訓(xùn)室安全數(shù)據(jù)；表示原始數(shù)據(jù)；表示實訓(xùn)室安全數(shù)據(jù)最小值；表示實訓(xùn)室安全數(shù)據(jù)最大值[6]。對標準化處理后的綜合分析，智能量化實訓(xùn)室安全風(fēng)險系數(shù)，其計算公式為：

（2）

式中，表示實訓(xùn)室安全風(fēng)險系數(shù)；表示第個指標權(quán)重系數(shù)[7]。根據(jù)實訓(xùn)室安全風(fēng)險智能量化結(jié)果，確定危險等級與管理對策。

3 實驗論證

3.1 實驗準備與設(shè)計

以某高職院校實訓(xùn)室為實驗環(huán)境，該實訓(xùn)室包含5臺電氣設(shè)備、10臺訓(xùn)練設(shè)備，實訓(xùn)室面積為156.24 m2，容納實訓(xùn)人員共50人。采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)Web端采用MOD平臺開發(fā)，采用Net Framework開發(fā)平臺。實訓(xùn)室內(nèi)安裝1臺RFID以及1臺報警器，共采集1.26 GB實訓(xùn)室環(huán)境安全數(shù)據(jù)。

3.2 實驗結(jié)果與討論

將系統(tǒng)與基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的管理系統(tǒng)和基于物聯(lián)網(wǎng)的管理系統(tǒng)對比。隨機選取8個危險樣本，測算針對每個危險樣本系統(tǒng)應(yīng)急管理決策響應(yīng)時間，結(jié)果如表2所示。

由表2數(shù)據(jù)可以看出，本文設(shè)計系統(tǒng)對于實驗室安全管理決策響應(yīng)時間未超過1 s，可實現(xiàn)對安全風(fēng)險應(yīng)急管理決策實時響應(yīng)；而兩種主流系統(tǒng)應(yīng)急管理決策平均響應(yīng)時間分別為6.35 s、11.24 s。通過與主流系統(tǒng)對比，證明了設(shè)計系統(tǒng)在響應(yīng)性能方面具有絕對的優(yōu)勢，具有良好的實訓(xùn)室安全管理效果。

4 結(jié)束語

在人工智能技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用的背景下，高職院校實訓(xùn)室安全管理系統(tǒng)設(shè)計具有重要的意義。通過引入人工智能技術(shù)，實訓(xùn)室可以更有效地進行安全管理，提高實訓(xùn)室的使用效率，保障師生的安全。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化監(jiān)控、預(yù)警和報警等功能，提高實訓(xùn)室的安全性和可靠性。同時，該系統(tǒng)還可以根據(jù)不同的需求進行定制和擴展，滿足不同實訓(xùn)室的需求。總之，基于人工智能技術(shù)的高職院校實訓(xùn)室安全管理系統(tǒng)具有較大的應(yīng)用價值和市場前景。

參考文獻

[1] 范劍明，武新崗．基于雙重預(yù)防機制的高校化學(xué)化工類實驗實訓(xùn)室安全管理實施路徑[J]．化學(xué)教育（中英文），2023，44（6）：47-52．

[2] 馮白茹，莫穎華，林嘉麗．后疫情時期下職業(yè)院校實訓(xùn)室安全管理模式的研究——以惠州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[J]．山東化工，2022，51（22）：183-185．

[3] 王巨龍，彭常安，張冬冬，等．“雙高”建設(shè)院校食檢類化學(xué)藥品實訓(xùn)室安全管理與實踐——以蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品檢測專業(yè)為例[J]．食品安全導(dǎo)刊，2022（3）：33-36．

[4] 楊延波，楊建民．高職院校機械類專業(yè)實驗實訓(xùn)安全管理系統(tǒng)開發(fā)與實踐[J]．楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2021，20（4）：54-56，73．

[5] 田紅英，王沛元，李騰輝，等．基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高職院校實訓(xùn)室智能化管理方法研究[J]．中國教育技術(shù)裝備，2021（10）：22-24．

[6] 周明君，張?。新殞W(xué)校機械實訓(xùn)安全管理評價指標體系構(gòu)建[J]．農(nóng)機使用與維修，2021（1）：101-102．

[7] 吳晶．高職院校化學(xué)實訓(xùn)室綜合管理的信息化建設(shè)[J]．化工設(shè)計通訊，2020，46（12）：109-110．