智慧实验室管理平台方案

1、 智慧实验室管理平台建设方案目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc510611218 一、项目建设背景 PAGEREF _Toc510611218 h 4 HYPERLINK l _Toc510611219 （一）实验室管理难点 PAGEREF _Toc510611219 h 4 HYPERLINK l _Toc510611220 （二）实验室使用难点 PAGEREF _Toc510611220 h 4 HYPERLINK l _Toc510611221 二、系统介绍 PAGEREF _Toc510611221 h 6 HYPERLINK l _Toc51061

2、1222 （一）系统设计 PAGEREF _Toc510611222 h 6 HYPERLINK l _Toc510611223 （二）系统特点 PAGEREF _Toc510611223 h 7 HYPERLINK l _Toc510611224 1.性能特点 PAGEREF _Toc510611224 h 7 HYPERLINK l _Toc510611225 2.运行特点 PAGEREF _Toc510611225 h 7 HYPERLINK l _Toc510611226 3.管理特点 PAGEREF _Toc510611226 h 8 HYPERLINK l _Toc51061122

3、7 4.校院多级管理 PAGEREF _Toc510611227 h 8 HYPERLINK l _Toc510611228 三、系统功能 PAGEREF _Toc510611228 h 9 HYPERLINK l _Toc510611229 （一）智能化控制 PAGEREF _Toc510611229 h 9 HYPERLINK l _Toc510611230 1.门禁智能控制 PAGEREF _Toc510611230 h 9 HYPERLINK l _Toc510611231 2.电源智能控制 PAGEREF _Toc510611231 h 10 HYPERLINK l _Toc5106

4、11232 （二）业务管理平台 PAGEREF _Toc510611232 h 11 HYPERLINK l _Toc510611233 1.基础管理 PAGEREF _Toc510611233 h 11 HYPERLINK l _Toc510611234 2.教学实验管理 PAGEREF _Toc510611234 h 11 HYPERLINK l _Toc510611235 3.智能控制 PAGEREF _Toc510611235 h 11 HYPERLINK l _Toc510611236 4.控制策略 PAGEREF _Toc510611236 h 12 HYPERLINK l _To

5、c510611237 5.信息发布 PAGEREF _Toc510611237 h 12 HYPERLINK l _Toc510611238 6.统计分析 PAGEREF _Toc510611238 h 13 HYPERLINK l _Toc510611239 （三）系统功能模块 PAGEREF _Toc510611239 h 13 HYPERLINK l _Toc510611240 1.微信企业号 PAGEREF _Toc510611240 h 13 HYPERLINK l _Toc510611241 2.视频监控 PAGEREF _Toc510611241 h 13 HYPERLINK l

6、 _Toc510611242 3.手机APP PAGEREF _Toc510611242 h 13 HYPERLINK l _Toc510611243 （四）使用过程数据抽取 PAGEREF _Toc510611243 h 14 HYPERLINK l _Toc510611244 1.使用数据 PAGEREF _Toc510611244 h 14 HYPERLINK l _Toc510611245 2.设备运行数据 PAGEREF _Toc510611245 h 14 HYPERLINK l _Toc510611246 3.校园综合大数据提供 PAGEREF _Toc510611246 h 1

7、5 HYPERLINK l _Toc510611247 （五）数据可视化 PAGEREF _Toc510611247 h 15 HYPERLINK l _Toc510611248 1.系统数据 PAGEREF _Toc510611248 h 15 HYPERLINK l _Toc510611249 2.交互信息 PAGEREF _Toc510611249 h 15 HYPERLINK l _Toc510611250 3.运维数据 PAGEREF _Toc510611250 h 15 HYPERLINK l _Toc510611251 （六）可扩展能力 PAGEREF _Toc510611251

8、 h 15 HYPERLINK l _Toc510611252 四、服务体系 PAGEREF _Toc510611252 h 15 HYPERLINK l _Toc510611253 （一）质量保证 PAGEREF _Toc510611253 h 16 HYPERLINK l _Toc510611254 （二）服务方式 PAGEREF _Toc510611254 h 16 HYPERLINK l _Toc510611255 1定期巡检、电话回访 PAGEREF _Toc510611255 h 16 HYPERLINK l _Toc510611256 2售后服务 PAGEREF _Toc5106

9、11256 h 16 HYPERLINK l _Toc510611257 （三）建立用户档案 PAGEREF _Toc510611257 h 16 HYPERLINK l _Toc510611258 （四）技术支持 PAGEREF _Toc510611258 h 16 HYPERLINK l _Toc510611259 1电话支持 PAGEREF _Toc510611259 h 16 HYPERLINK l _Toc510611260 2网站支持 PAGEREF _Toc510611260 h 17 HYPERLINK l _Toc510611261 3技术培训 PAGEREF _Toc510

10、611261 h 17 HYPERLINK l _Toc510611262 五、公司简介 PAGEREF _Toc510611262 h 17一、项目建设背景（一）实验室管理难点1.实验室安全实验室是学校开展实验教学的主要阵地，是支撑科学研究工作的重要场所，覆盖学科范围广，参与学生人数多，实验教学任务量大，仪器设备和材料种类多，潜在安全隐患与风险较高。高校教学实验室安全工作，直接关系广大师生的生命财产安全，关系学校和社会的安全稳定。2.信息化技术的使用教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径，是教育信息化发展的创新前沿。实验教学作为学校教学过程中的重要组成部分，在校园信息化建设环节

11、中还处于待开发状态，没有跟上学校教育信息化整体建设的步伐。3.实验室日常管理学校实验室日常管理难度较大，管理人员少、安全责任大、工作强度高、实验室类别多等，单纯的对实验室门和电源的管理、临时调课、开放预约等事务性工作就会耗费相当的时间和精力。4.实验室教学资源开放教育部颁发了关于加强高等学校科研基础设施和科研仪器开放共享的指导意见，如何有效实施、合理利用空闲的实验资源，也是学校所面临 的一大难题。在双创的大环境下，大学生创新实践是必不可少的环节，就需要将学校现有的实验室教学资源开放共享、建立标准化管理和指导流程。5.实验室数据统计分析上报针对学校实验室和实验仪器设备的使用情况的统计需要收集大量

12、的基础数据，时间跨度长、工作强度大、错误率高，需要通过有效的管理手段和平台采集到准确数据进行统计分析与上报。（二）实验室使用难点高校实验室是实现科研创新的基地，是理论与实践相结合的主要阵地。学生可通过实验室的实验、实践进一步的验证所学习的理论知识并提高自己的动手创新能力。教师可以在日常的实验教学与指导学生的过程当中逐步提升自己的实验教学业务水平。通过实验室的开放共享，实验室还是学术交流与社会服务的关键场所。而目前传统的实验室管理模式已不能满足实验室各使用对象的需求，如何更好的采用一套基于物联网技术、信息化技术、智能控制技术的智能管理系统来为学校的实验室管理工作服务，成为高校目前一个亟待解决的问

13、题。1.学生随着社会经济发展的需要，目前高校毕业生不仅应该具有牢固的理论知识，同时还需要具备较强的动手能力与实践能力。学生在校期间除了正常的实验教学课程以外，在空闲时间还需要能够有效、快速、准确的预约到相关的实验室进行实验、实践活动，以符合当前社会经济发展对人才的要求。2.管理老师各个高校对实验室的建设越发重视，实验室的大规模的投入使用，而实验室管理还停留在传统的管理模式上，同时存在管理人员不足的情况。实验室管理老师的绝大部分时间都用在了日常的开关门、开关电等繁琐的工作上。如何运用现代化的智能控制手段将管理老师从繁琐的工作中解放出来，使其有更多的精力和时间投入到实验室管理服务的工作中去，实现管

14、理老师的岗位价值，也是不容忽视的问题。3.管理决策者随着实验室不断的建设、投入使用，学校每年在实验室建设与实验设备采购上的经济投入不断加大。然而缺乏一个真实、有效的实验室使用数据来源，实验室管理决策者并不清楚目前实验室的整体使用情况，在后期的实验室管理决策上缺乏有效的数据支撑。二、系统介绍通过对整个系统设备的不断迭代和功能优化，从功能上满足学校当前及未来三年内的管理需求，从性能上达到目前国内该领域的领先水平，从可靠性上所有的软、硬件都为公司自主研发、生产，并充分考虑到在实际使用中会遇到的各种问题，有效的确保学校实验教学活动的正常开展。（一）系统设计树状图本系统是采用典型的物联网架构，建立一个以

15、智能化控制为根基、以数据流为主干、软件支撑平台为入口、各个业务应用模块灵活搭配的智能控制系统，通过智能控制、数据采集、身份认证和统计分析，达到实验室智能化安全管理的目的。（二）系统特点1.性能特点1）脱机管理根据校园网的实际情况，系统采用分布式数据结构，前端控制器可做到真正意义上的脱机管理。当出现网络中断、服务器宕机、网络广播风暴等与服务器失去连接的情况，系统仍可通过服务器下发的控制逻辑对实验室的门禁、电源等进行控制，学生和老师可进行正常操作。2）断电续航当遭遇临时停电等突发状况时，系统具备2小时以上的断电续航功能，确保在停电期间门禁的正常策略控制、确保实验室正常的教学秩序。当来电时，通过预设

16、的来电策略及课表策略，自动控制当前门禁的开/关状态。3）高压大电流管理系统支持单相、三相电源输入和输出，最高支持600V电压，最大435A电流三相平衡输出，可适用于学校各类实验室设备的管理。4）应急处理机制采用多路控制通道，在控制设备故障、损坏等极端情况下，可使用应急遥控钥匙进行门禁、电源的开关控制，确保正常教学和管理。5）状态反馈系统能实时反馈控制设备及控制对象的物理状态，如：门的开关状态、用电设备通电状态等，能实时掌握实验室运行及管理状态。2.运行特点1）数据自动采集在日常教学过程当中自动采集师生的使用数据及设备运行数据。2）报表自动生成系统对使用中所产生的数据经逻辑分析、汇总后自动生成各

17、种相应的业务报表。3）集中管理系统可将所有实验室及实验设备集中在同一平台上进行管理，同时也可将不同的管理系统进行集中管理，打通信息孤岛，提高管理效率。3.管理特点1）开放性接口平台采用标准的数据接口，可对接学校原有的第三方业务系统，如：教务系统、一卡通系统等。可根据学校提供的模板，通过EXCEL表格的形式将数据导入至平台。2）多样控制方式可以采用手机、WEB、电子课牌、本地卡片、学号密码来实现对门禁、电源进行控制。3）多种策略可以根据学校课表进行控制；可以根据开放预约策略进行控制；可以根据临时或长期的自定义策略进行控制。4）用户权限管理平台无用户上限，通过电子表格导入或对接一卡通系统获取师生身

18、份信息，自动生成系统用户账户。平台可划分不同的用户角色（如：校领导、院领导、管理员、老师、助教、学生等），不同的角色赋予不同的使用权限，从而保证平台运行过程中的可靠性和稳定性，防止出现管理混乱的情况。4.校院多级管理系统根据学校不同的业务需求，满足校院系室多层级的实验室管理需求，从数据权限、系统操作、业务逻辑等多个方面作出有针对性的实验室管理策略。同时整个系统采用统一的数据平台及统一数据库，有利于数据的集中管理与升级维护。同时系统内所有的数据依照不同的权限划分做到业务的精确定位。不同权限的使用人只能查看、调阅自己权限范围内的系统数据。三、系统功能智慧实验室管理平台作为一个基于物联网技术的智能管

19、理系统，由前端的智能化控制设备与后端的业务管理平台组成，前端控制设备负责对实验室门禁、设备电源的智能控制与数据采集上传，后端的业务管理平台负责数据分析、输出与各个业务的管理，两者在功能上相辅相成，缺一不可。依照“总体规划、分步实施、软硬结合、灵活搭配”的原则，结合国家相关部门关于大力发展校园信息化建设的指导意见，以稳定可靠的智能控制设备为基础，通过丰富多样的业务应用模块，准确了解实验室运行状态和相关信息，最大程度满足学校对实验室智能化管理的需求，同时也为学校师生的教学实践、自主创新提供高效而便捷的通道，把日常管理工作从粗放式向精细化转变，减少人力、物力、财力等资源的投入，提高管理水平。（一）智

20、能化控制1.门禁智能控制 智能门禁管理系统能结合课表、开放预约信息和一卡通信息，达到学生“有课有约能进、无课无约勿进”，并实现门禁自动控制，从而达到无人值守；系统也能通过远程PC及手机APP进行远程控制。系统还具备状态反馈功能，管理员能在PC端或APP端实时查看门禁状态，包括开门状态、闭门状态、门禁异常状态等，让管理员实时掌握实验室现状，杜绝安全隐患的发生。1）系统功能：策略控制：用户可自定义策略，系统根据预设策略对门禁进行自动控制；课表自动控制：可根据课表和师生身份信息实现自动控制，从而达到无人值守减轻日常管理工作量。开放预约：可根据预约信息，自动对门禁进行控制；联动控制：根据权限设置，系统

21、可结合消防预警/报警信息、安全学习考试结果、安全巡查结果、安全隐患整改结果等数据与门禁系统的管理进行联动；远程控制：用户可利用远程PC机或手机APP，对门禁进行远程的开关；状态反馈：系统能实时反馈控制设备及门禁的物理状态，能实时掌握实验室门状态，包括开门状态、闭门状态、门禁异常状态等，让管理员实时掌握实验室现状，杜绝安全隐患的发生。2）系统特点：脱机管理：当出现网络中断、服务器宕机、网络广播风暴等与服务器失去连接的情况，智能门禁系统仍然能正常运行；断电使用：当遭遇临时停电等突发状况时，系统具备断电续航功能，智能门禁系统仍然能正常运行；应急处理机制：在控制设备故障、损坏等极端情况下，可使用应急遥

22、控钥匙进行门禁开关控制。2.电源智能控制系统根据各类实验的使用需求，对实验室用电设备的供电情况进行智能化控制。智能系统保护终端在设置断电策略的时候先检测读取软关机信息，再执行软关机功能，设置一段时间之后再断电，给实验室用电设备双重保护。1）系统功能：策略控制：用户可自定义策略，系统根据预设策略对电源系统进行自动控制；课表自动控制：可根据课表和师生身份信息实现自动控制，建设手动直接开关电源而导致的安全隐患。开放预约：可根据预约信息，自动对电源进行控制；联动控制：根据权限设置，系统可结合消防预警/报警信息、安全学习考试结果、安全巡查结果、安全隐患整改结果等数据与电源管理系统的管理进行联动；远程控制

23、：用户可利用远程PC机或手机APP，对电源进行远程开关或授权；状态反馈：能实时反馈控制设备及设备用电状态，能实时掌握实验室设备通电状态；2）系统特点：脱机管理：当出现网络中断、服务器宕机、网络广播风暴等与服务器失去连接的情况，智能电源管理系统仍然能正常运行；断电管理：当遭遇临时停电等突发状况，当来电时，系统智能判断当前实验室状态，如果是无人使用状态，系统将不会通电；如果是有人状态，系统将优先判断实验室安全等级，能直接通电的实验室将直接通电，不能直接通电的需要授权人员刷卡后在通电。从而确保实验室电气使用的安全，防止安全事故的发生；高压大电流：支持单相、三相电源输入和输出，最高支持600V电压，最

24、大435A电流三相平衡输出，可适用于学校各类实验室设备的管理；应急处理机制：在控制设备故障、损坏等极端情况下，可使用应急遥控钥匙进行电源开关控制；（二）业务管理平台业务管理平台将各控制单元及基本信息进行配置录入和设置，达到系统智能运行管理的目的。同时采用模块化架构设计，可根据学校的实际需求进行各个模块间的灵活搭配。1.基础管理基础管理模块是整个系统运行的核心支撑，配置学校实验室、师生和控制点的基本信息，为设备的智能控制提供地理位置及操作权限等。包含组织结构管理，角色管理，班级管理、用户及卡片的管理，学期及课节的管理，课程及项目管理，控制点管理等。2.教学实验管理1）平台支持与教务系统进行对接，

25、可直接导入实验课表电子档。2）平台支持课程发布，管理员或指导老师能根据实际需求发布临时课程，课程发布后平台自动向相关师生推送信息。3）平台支持临时课程调整，并具备自动逻辑冲突判断功能。减少老师临时调换上课时间的操作流程，并能将课程的调整信息实时送达相关人员。4）平台支持课程删除功能。管理员或相关老师可以将不需要的实验课程进行删除，并将相关信息推送到相关人员。5）平台支持课表查询功能，可实时查看相关课程信息。6）学生能查询个人的实验记录，管理人员可查询全体学生的实验记录，包括时间、地点、课程等信息。7）支持当前实验信息查看，包括：实验课程、地点、上课时长及考勤等信息。3.智能控制1）远程控制平台

26、支持通过PC端、手机APP端实现对实验室当前门禁、电源、多媒体设备的使用情况进行查看与远程控制。2）控制记录查询系统能记录所有控制的操作记录，包括时间、人、控制内容、控制结果等信息。保证整个平台控制的有源可查询，保障运行的安全。3）状态监测系统具备控制设备的运行状态进行自检，并列出每个控制设备目前的状态，同时对设备的异常状态在平台内进行实时报警、提示。4.控制策略1）课表自动控制根据课表内容、一卡通身份认证及实验场地等信息，平台可以实现三位一体的精准控制。如A班学生今天上午10点至11点在101实验室上课，在今天的10点至11点时间段内，只有A班的学生能刷卡进入101实验室，其它班级的学生不能

27、进入，A班的学生在这个时间段内只能进入101实验室，不能进入其它实验室。2）开放预约控制开放实验管理模块是实验室管理最主要的核心功能之一，实验室管理员将空闲的实验资源开放出来供学生预约使用，有效提高实验资源的利用效率。开放预约可结合安全学习考试功能模块，对预约学生进行准入考核，通过准入考核后才具备预约权限；开放预约可结合信用评级，信用等级低于一定程度后将取消预约权限，需要进行相关的学习、考核通过后才能再次拥有权限。开放预约可根据管理的深度，预约到实验位，做到精确的管理。3）策略控制：除根据课表内容或预约内容进行控制外，平台还可以设置自定义策略。比如设置101实验室在每周一、三、五早上8点开门开

28、电，下午5点关门关电，当到达指定时间时，系统就会按照预先设置的策略自动运行。5.信息发布通过平台的信息发布模块，能将相关的课表、通知等信息以文字、视频、图片的形式发送至前端的展示终端上。系统支持信息全体发送和单点发送功能，支持不同终端显示不同内容，同时终端具有分屏功能，不同分屏可以显示不同内容。6.统计分析师生在日常使用过程中，会产生大量的数据，系统对这些数据进行统计分析，自动生成相关数据报表，包括实验室使用统计、刷卡数据统计、延时记录统计、实验调整统计、学生预约统计、课程计划报表、教学考勤统计、实验时长统计、教学计划统计等。学校领导可以很直观的了解实验室运行情况及师生实验教学情况。相关数据报

29、表可导出为电子档，并可在平台内进行在线打印。（三）系统功能模块1.微信企业号通过数据接口的方式与学校的微信企业号打通，将实验室智能管理平台的核心功能（如预约、查看、审批、控制等）与企业号进行联动，使用者可通过企业号进行相应的操作。2.视频监控将视频监控系统集成到管理平台上，能实时查看当前实验室监控画面，也能具备定时回看的功能，从而达到一个平台多种功能的目的，减少管理者的操作。同时结合红外发射报警器对实验室内是否有人使用进行探测，结合当前实验室的课表与开放预约信息自动判断，对异常信息在平台内进行报警提示。3.手机APP系统结合移动互联网技术的应用，实现通过各类移动操作终端可在线查询及远程控制，方

30、便用户的使用，人性化界面设计，可大大提高了管理系统的使用效率。支持多种移动终端（如手机、平板等）远程登陆系统使用，APP支持安卓及苹果操作系统。 手机APP界面操作内容：1）实时了解教室最新安排。（学生、老师）2）完成课表查询。（学生、老师）3）完成对成绩查询等。（学生、老师）4）查询预约情况。（学生、老师）5）执行课堂延时操作。（老师）6）完成故障设备申报。（老师、管理员）7）对监控视频进行查看。（老师、管理员）8）对门禁控制、电源控制、视频监控及操作功能。（管理员）（四）使用过程数据抽取在日常使用过程中，系统将自动抽取师生日常的刷卡使用数据及设备运行数据，经系统综合分析后，输出相关的业务报

31、表，使实验室的管理工作变得更加便捷。1.使用数据在师生日常的刷卡使用中，会产生大量的日常使用数据，经前端智能控制设备的自动采集上传后，可以得到实验室及人员的各种使用情况报表。包括：实验室使用率、预约开放使用率、使用人员分布情况、某一学生在某一阶段的实验预约情况、使用时长等一系列相关数据，可以为学校下一步的实验室开放预约安排和学生课程安排提供数据参考。2.设备运行数据能对部分设备的日常使用过程进行数据抽取，包括设备运行的时长、电流、电压、功耗、故障率等。可综合分析出设备日常的使用、运行状态，为未来同类设备采购时提供相关数据参考。3.校园综合大数据提供系统可将实验室日常使用数据上传至学校信息中心，

32、提供实验室管理方面的数据为学校未来的整体校园大数据分析作数据储备。（五）数据可视化数据可视化旨在借助于图形化手段，清晰有效的进行相关数据的传达与沟通，通过直观的传达关键数据的特征，从而做到数据价值的更高体现。1.系统数据在系统内通过饼图、柱形图、线状图、三维图等多种可视化图形对已有数据进行展示与呈现。2.交互信息通过信息展示终端可实时的对实验大楼所有实验室的使用情况进行综合展示，包括房间是否使用、使用班级、当前课程、任课老师等关键数据。通过交互查询一体机，通过刷卡身份认证，实现权限范围内的如课程查询、开放预约查询及预约、相关申请查询等操作。3.运维数据通过信息展示终端直接将所有实验室的运行状态进行可视化展示，当出现异常