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電子信息工程實(shí)驗室研究論文
1什么是工業(yè)
“互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是工業(yè)4.0�！肮I(yè)4.0”是德國推出的概念，美國叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，我國叫“中國制造2025”，這三者本質(zhì)內容是一致的，都指向一個(gè)核心，就是智能制造。工業(yè)4.0的特征包括互聯(lián)、數據、集成、創(chuàng )新和轉型。技術(shù)支柱包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、工業(yè)大數據、工業(yè)機器人、3D打印、自動(dòng)化、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )安全、虛擬現實(shí)和人工智能。
2什么是智慧實(shí)驗室
智慧實(shí)驗室是指在一個(gè)實(shí)驗室的范圍內將多個(gè)物品采用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)以及圖形顯示技術(shù)等將其功能化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化，建立一個(gè)由實(shí)驗室管理中心、信息通信服務(wù)以及實(shí)驗室智能化系統組成的“三合一”智慧實(shí)驗室集成系統�；诠I(yè)4.0的智慧實(shí)驗室是在現有的實(shí)驗室基礎上，輔以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧化設備構建起來(lái)的，實(shí)現了開(kāi)放共享深入教學(xué)需求、即插即用系統極速部署、移動(dòng)互聯(lián)打破時(shí)空束縛、全面管控舒適高效安全的智慧化實(shí)驗服務(wù)平臺。在智慧實(shí)驗室系統的構建過(guò)程中，注重軟件管理系統與硬件管理系統的合理配置，教師、學(xué)生和管理者全面感知不同的教學(xué)資源，獲得互動(dòng)、共享、協(xié)作的實(shí)驗學(xué)習和科研工作環(huán)境。
3如何構建工業(yè)
4.0下的智慧實(shí)驗室構建工業(yè)4.0下的智慧實(shí)驗室方案包括軟件和硬件兩大部分。軟件技術(shù)包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數據、云計算平臺、虛擬現實(shí)、人工智能等，用以實(shí)現實(shí)驗教學(xué)管理系統、實(shí)驗室預約管理系統、實(shí)驗室信息管理系統、實(shí)驗室安全防護系統的構建；硬件技術(shù)包括工業(yè)機器人、傳感器、RFID等，用以實(shí)現實(shí)驗室智能卡RFID、實(shí)驗室智能門(mén)禁終端、實(shí)驗室攝像頭終端、實(shí)驗室環(huán)境監測系統、實(shí)驗室報警系統、實(shí)驗室遠程控電系統的構建。智慧實(shí)驗室架構圖如圖1所示。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)集成實(shí)驗室內各個(gè)智能硬件終端、通信設施等，同時(shí)運用云計算等技術(shù)構成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )共享平臺。通過(guò)這個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )平臺，使人與人、人與實(shí)驗設備、實(shí)驗設備與實(shí)驗設備、以及實(shí)驗室開(kāi)放服務(wù)與學(xué)生服務(wù)之間，能夠形成一個(gè)互聯(lián)，從而實(shí)現橫向、縱向和端到端的高度集成。
3.1實(shí)驗室管理軟件系統。實(shí)驗室軟件系統用以實(shí)現實(shí)驗教學(xué)管理，教師可進(jìn)入實(shí)驗室預約管理系統，科學(xué)設置上課時(shí)間、上課地點(diǎn)，排課方式靈活，擺脫時(shí)間束縛。系統可對教師預約、學(xué)生預約、管理員審批等進(jìn)行科學(xué)管理。在實(shí)驗課進(jìn)行時(shí)間段內，通過(guò)實(shí)驗室門(mén)禁對教師和學(xué)生進(jìn)行考勤管理，非上課時(shí)間段內，沒(méi)有預約師生則無(wú)法完成考勤與開(kāi)門(mén)動(dòng)作。同時(shí)系統可根據實(shí)驗課程，完成實(shí)驗課程管理與實(shí)驗項目管理。實(shí)驗課程的學(xué)時(shí)分配、學(xué)分制管理，實(shí)驗必做項目和選做項目的分配與管理，學(xué)生實(shí)驗后提交實(shí)驗報告、實(shí)驗數據等，都通過(guò)該系統完成。我校使用的極域電子課堂，對課堂管理包括實(shí)時(shí)監控、遠程命令、學(xué)生策略，課堂互動(dòng)包括分件分發(fā)、文件提交等，可方便的完成實(shí)驗教學(xué)的系統管理。實(shí)驗室信息管理系統主要依托校園網(wǎng)絡(luò )，以高校實(shí)驗室建設、實(shí)驗預約、實(shí)驗總結、實(shí)驗通知、實(shí)驗門(mén)禁、實(shí)驗監控以及設備儀器等構建信息化管理平臺。如圖2所示。
3.2實(shí)驗室管理硬件系統。實(shí)驗室管理硬件系統主要用以實(shí)現實(shí)驗室遠程控電管理、門(mén)禁、安全防護、實(shí)驗室照明通電、實(shí)驗臺通電、智能光感窗簾、投影儀、攝像頭、教師機通電等，都由系統遠程智能控制。主要采用了各類(lèi)傳感器、RFID、嵌入式等硬件技術(shù)。教師通過(guò)刷卡可完成實(shí)驗室照明、投影儀、教師機的取電，學(xué)生刷卡可完成所分配的實(shí)驗臺通電，包括實(shí)驗設備取電等。實(shí)驗室環(huán)境監測系統用于構建智慧實(shí)驗室環(huán)境，通過(guò)采集窗簾上的傳感器數據、室內照明光傳感器數據，感知環(huán)境光照強度，自動(dòng)調節窗簾的開(kāi)關(guān)與室內光照亮度；通過(guò)實(shí)時(shí)采集室內的溫、濕度傳感器、PM2.5檢測器的數據，自動(dòng)控制空調等相關(guān)設備的運行，以達到節能減排的目的。實(shí)驗室安全防護系統配套有攝像頭終端、煙霧報警傳感器等設備，完成智慧實(shí)驗室內影像的實(shí)時(shí)采集；智能門(mén)禁終端采用目前已經(jīng)非常成熟的RFID技術(shù)和嵌入式系統技術(shù)，可對實(shí)驗室進(jìn)出人員實(shí)施有效控制，避免非法入侵，對非法卡、門(mén)磁異常等情況實(shí)時(shí)上傳系統并關(guān)閉門(mén)鎖，具有較好的通信功能和報警功能，可靠性和穩定性極好。
4結語(yǔ)
應用型本科院校電子信息工程專(zhuān)業(yè)培養的學(xué)生最基本要求就是實(shí)踐應用能力強，所學(xué)課程均配有相當多學(xué)時(shí)的實(shí)驗內容，通常情況下，該專(zhuān)業(yè)的學(xué)生實(shí)驗、實(shí)訓類(lèi)課程學(xué)時(shí)占總授課學(xué)時(shí)的50%左右，可見(jiàn)對于高校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的智慧實(shí)驗室建設亟待解決。而基于工業(yè)4.0的電子信息工程專(zhuān)業(yè)智慧實(shí)驗室的構建，可以很好的解決了電子信息工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室傳統人工實(shí)驗教學(xué)管理、實(shí)驗室資源分配耗時(shí)又低效的難題，使高校的實(shí)驗室管理更為科學(xué)化、規范化、人性化，很好的實(shí)現了以人為本，這也是工業(yè)4.0的重要體現。
參考文獻：
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