计算机实验室人性化自助式管理系统的建设和实现

摘 要：随着计算机技术和信息技术的迅速发展，我国高校计算机实验室管理系统上呈现的问题日益增多，如何对计算机实验室进行有效地、自助式的、人性化的日常管理和维护已成为实验人员、管理人员和技术人员所关心的问题。本文在充分考虑计算机实验室发展趋势的基础上，研制了一套由网上预约、门禁管理、过程管理、信息管理、在线交流和系统维护等六个模块构成的人性化自助式管理系统。

关键词：计算机 实验性 人性化 自助式

随着计算机技术和信息技术的迅速发展，带动了高校计算机实验室规模的不断扩张，在此背景下传统的实验室人工管理模式已经很难适应这种发展变化的速度。信息技术及计算机教育是现在我国高等教育中的一个重要基础课程，大量的课程实习和课外上机不久要求实验室能够配备足够数量的计算机设备，更得实验室资源的合理分配和管理提出了更高的要求。传统的计算机实验室人工管理系统功能过于单一，且往往局限于类似网吧的收费管理系统上，无法满足学生上机的多样化需求。本文所设计的管理系统对以上问题进行了较为有效地解决。[1]

一、人工计算机管理模式及其弊端

过去高校计算机实验室通常都是使用人工方式进行管理，学生上机需要排队购票，然后凭票上机。在实验室开放期间，值班员还得根据情况巡查实验室，以防止有的学生乱上机、非法上机或者一次开多台机器。同时，实验室出售机票的管理员虽都是专业出身，但还是存在5%左右的少收、乱收和错收上机费用的情况。总结起来，人工计算机管理模式存在以下两大突出问题：[2]

1.计算机实验室管理的难度越来越大

随着计算机技术的突飞猛进，高校计算机实验室的规模也在呈指数的扩张。同时伴随着我国高校逐年招生比例的增长，高校计算机实验室所承担的实习任务也愈发沉重。计算机硬件和软件数量的急剧上升，使计算机日常管理和维护工作变得更加复杂，管理和维护工作的成倍增加，使过去人工管理方式的弊端愈发明显。这种背景下对高校计算机实验室进行更加高效的智能化、人性化、自助式的管理就成为大势所趋。

2.资源浪费现象日益突出

所前所述，高校计算机实验室在不断扩大，造成管理人员的工作量倍增。但是限于各种客观原因，实验室管理人员的数量不可能与计算机的数量同步增长，并且本身就数量有限的管理人员还要分出相当一部分精力用在对学生的管理上，因此对机器的管理和维护就显得更加捉襟见肘。计算机设备因为缺少足够及时的维护，造成大多数设备通常的运转率只能维持在85%左右。同时因为担心遭到病毒感染或其他原因，很多可开放资源无法开放给学生用户使用，有的实验室甚至关闭硬盘读写操作或断开网络连接防止病毒侵入。

二、计算机实验室人性化自助式管理模式

本文以科学化、规范化、智能化、人性化为出发点，经过多方验证，优化设计了一套计算机实验室人性化自助式管理模式。网上预约、门禁管理、过程管理、信息管理、在线交流和系统维护等六个模块构成，其中管理和控制系统主要由管理层、监控层、控制层和设备层组成，同时还加入了多媒体辅助和CCD监控系统。管理层包括了网页和上位机管理子系统，监控层包括上位机监控子系统，控制层主要是下位机系统，而设备层主要包括实验室仪器设备、电源、风扇管理等。学生只要在网上查看实验室安排信息，并完成实验室网上预约后，便可来实验室打卡上机实验或进行实习操作。

1.网上预约平台设计

实验室预约管理网页采用ASP技术，运用专业网页制作软件Dreamweaver进行设计。预约基本流程为：学生登陆预约网页，并在线浏览实验室相关规定和实验室资料。同时网页会对预约者进行一个有关实验室操作的在线测试，以考察学生对实验基本原理的掌握程度。学生在线测试合格后，便可按照规定填写预约信息。如果预约时出现实验室已满员或者实验室机器检修的情况，则无法进行预约。同时预约网页还设计有多媒体教学指导中心和论坛两个板块。教学指导中心可以代替教师对学生进行实验方面的指导和培训，而论坛主要供学生和教师进行交流、沟通使用。另外管理人员还可以在预约网页的公共窗口发布一些实验室公告，将实验室的一些基本信息变化及时通知给师生。

2.上位机管理技术描述

为了使计算机实验室的管理工作更加简洁、高效、方便，本模式凭借Delphi应用程序开发了一套上位机管理系统。该管理系统通过连接打卡器和管理卡号来管理持卡人，实现实验室的打卡开门和开、关实验台等自动化操作，实现门禁和实验室的自助式管理。在上位机管理系统中，管理员、教师和学生分别拥有不同的登陆级别和操作权限，管理员只需通过鼠标点击便可手动、自动实现登陆权限分配。同时，上位机管理系统还担负有对整个管理系统的巡检职能，一旦下位机出现异常时，主机箱内的蜂鸣器便会鸣响预警，并在提示栏中显示异常信息，这样便可以保证下位机的正常信息输出。另外上位机还可以通过操作界面强制开启或关闭实验室的电源、空调、风扇、照明设备和实验台等机器设备，保证实验室在相对安全的环境下正常工作。[3]

3.下位机管理程序设计

本系统的下位机设计采用光耦合器TLP521-4和八同相三态总线收发器74LS245实现多路开关量采集。使用温度传感器DS18B20进行温度采集，用A/D转化器TLC2543进行模拟量采集。采集到的信息的判断、处理等使用单片机AT89C55实现，运用EEPROM存储器AT24C256实现对运行故障的实时外部写入。通过水浸透RJ-11的中两根线与上位机实现铜线，一端接上位机的485端口，另一端接下位机的MAX1487端口。另外还使用屏蔽线传输音频，一端接上位机输出音频的耳机插孔，另一端接下位机的4004录音电路。本装置使用的是独立电源供电，与实验室设备层电器供电电路相隔离，以防止因实验室电器设备故障而连累下位机无法正常运行的情况出现。同时，系统开机后以动画方式进入开机界面，通过按键和液晶屏实现人机交互，最大程度体现人性化操作。系统程序用C语言编写，这样做的好处是信息的可移植性强，有利于两个或多个程序的综合。

三、计算机实验室人性化自助式管理系统的特色

1.网络化管理系统

本系统从预约网页的登陆，到打卡开门和开、闭实验台的操作，都使用的是卡号网络化自助式的管理方式，没有卡号则无法享受以上这些服务。同时，学生登陆网页后，还可以自由查阅实验室教学视频，或将视频下载到手机、平板电脑等移动设备上，以供学生做实验时即时查看，实时反应现场情况。另外对于已经开放的实验，如果实验室还有空位，学生则可以马上预约，预约成功后即时生效。更为特殊的是，该系统是以在线实验测试答卷得分来分配预约权限。学生只有在答卷得分合格的前提下才能接受提前预约。预约成功后，允许学生进行实验项目的选择，实验时间可以选定在预约成功后一周内的任何一天的任意一节课，以便学生能有更多的选择机会，最大体现人性化管理。[4]

2.上位机管理系统

本系统的上位机管理可以实现对下位机采集到的数据信息进行实时的接收、显示、记录和处理。在线下载语音时，只要是下位机能够音频输出的任意音频格式都可以下载。在更新或升级设备仪器时，只要通过上位机操作界面在线下载语言。将新语音放入下位机即可，但下位机无法自行更改自己的语音。另外在上位机操作界面中，可以将实验室的各种运行情况，如实验室需靠、卡号、学号、实验设备故障情况等一一录入，并按照多种方式和条件检索设计建立相关数据库，这样便可以实现实验室的集中控制和科学化管理，同时还能方便师生对实验室相关信息的及时掌握。

3.下位机管理系统

下位机通过按键和液晶屏进行菜单操作，多个开关量输入，接受上位机控制，实现对电源、空调、风扇、照明设备和实验台的开启、关闭的自动或强制性控制，最大程度保证学生人身和实验室设备的足够安全。同时下位机还能够向学生随时播放实验设备、一起简介和操作技能，相当于为每个学生配备了一个实验指导老师，引导学生正确快速的进行一步步的实验操作。同时，下位机虽然连接着上位机，但脱离上位机仍能对实验室进行独立的控制。除此之外，在实验设备内还接入有面向实验过程的智能检测装置和故障报警装置。智能检测装置的作用在于，学生可以根据自己做实验时对实验设备和仪器性能的评价，将性能旋钮调到相应刻度上，以作为实验现场意见反馈。而故障报警装置安装在实验台的一侧，内装有红外传感器，学生在实验过程中出现仪器设备故障时可以按下故障按钮，系统就会停止仪器设备的运行，并触发红外传感器及时播放语音报警，管理人员便可及时组织学生安全撤离故障现场。

参考文献：

[1]崔然. 人性化自助式计算机实验室管理系统的研究与实现[D].山东科技大学，2006.

[2]陈椿. 基于校园一卡通的自助式计算机实验室管理模式[J]. 福建金融管理干部学院学报，2011，03：55-59.

[3]朱蕾. 校园自助式实验室群管理系统研究[J]. 现代商贸工业，2007，05：147-148.

[4]朱阳春. 校园自助式实验室群管理系统研究[J]. 硅谷，2010，20：85.

作者简介：

傅建夫（1980—），男，汉族，海南琼海市人，海南软件职业技术学院，助理实验师，研究方向：计算机实验教学。

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