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