實訓(xùn)場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計探討

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摘要：從高校對于實訓(xùn)室運維管理的需求出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實訓(xùn)場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實踐結(jié)果表明，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以全面地采集實訓(xùn)場所的各項數(shù)據(jù)，可為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供保障。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；實訓(xùn)場所；運維管理；數(shù)據(jù)采集；物聯(lián)網(wǎng)

實訓(xùn)教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力、開發(fā)能力、獨立分析和解決問題的能力。學(xué)生通過實訓(xùn)，能夠受到良好的技能訓(xùn)練，并掌握當(dāng)前生產(chǎn)一線所需要具備的關(guān)鍵技術(shù)和職業(yè)技能，暢通就業(yè)通道，更好地適應(yīng)社會的需要。因此，要實現(xiàn)高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)，除了依靠先進的辦學(xué)理念、正確的治校策略外，還需加強實訓(xùn)場所的建設(shè)[1]，這樣才能達到培養(yǎng)社會急需的、能將最新的科學(xué)技術(shù)成果與生產(chǎn)實際相銜接的高技能人才的目的。隨著智慧校園的建設(shè)，高校實訓(xùn)場所也越來越智能化，實訓(xùn)場所建設(shè)與管理的數(shù)字化、智能化、可視化已成為推動智慧校園建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，是智慧校園基礎(chǔ)設(shè)施信息化建設(shè)的重要組成部分[2]。由于高校實訓(xùn)場所設(shè)備多樣、人員復(fù)雜、環(huán)境要求高、信息流量大、安防工作繁重，傳統(tǒng)的建設(shè)和管理方式已無法適應(yīng)實訓(xùn)場所的發(fā)展需要。因此需借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所依托的信息化環(huán)境[3]，結(jié)合感知、協(xié)同、控制等領(lǐng)域的前沿技術(shù)，開展實訓(xùn)場所數(shù)據(jù)采集與分析，優(yōu)化實訓(xùn)場所資源配置，從管理、教學(xué)、安防、運維等方面提供細微、立體、全面的實訓(xùn)場所運維智慧化服務(wù)[4]。本文從高校實訓(xùn)場所運維管理角度出發(fā)，分析不同管理角度所需數(shù)據(jù)的類型，并結(jié)合現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實訓(xùn)場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進而為后續(xù)的數(shù)據(jù)集成與信息融合控制技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持。

1系統(tǒng)總體架構(gòu)圖設(shè)計

實訓(xùn)場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是智慧實訓(xùn)場所管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是對不同場所學(xué)生實訓(xùn)信息采集的統(tǒng)一融合，全面的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以提高后續(xù)管理系統(tǒng)的分析效率和運維管理的有效性。本文基于實訓(xùn)場所中物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施的接入，將不同的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施，如RFID、掃碼器、GPS/北斗位置定位、NB-IoT等類型設(shè)備信號進行動態(tài)采集與集成，實現(xiàn)PLC、傳感設(shè)備、視頻儀器及其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互，并能使用統(tǒng)一模式連接和控制不同設(shè)備。搭建的實訓(xùn)場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)架構(gòu)中集成了設(shè)備運行、資產(chǎn)管理、環(huán)境監(jiān)測、安全監(jiān)控、能源管理等數(shù)據(jù)的采集，并進行簡單的數(shù)據(jù)清洗，以達到后續(xù)數(shù)據(jù)分析的目的.

2系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

實訓(xùn)場所的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)功能的區(qū)分主要集成過程監(jiān)控模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊，其中過程監(jiān)控模塊主要針對實訓(xùn)室管理系統(tǒng)中的一些學(xué)生學(xué)情和教師教學(xué)過程的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控；環(huán)境監(jiān)控模塊針對實訓(xùn)室運維管理過程中實訓(xùn)設(shè)備所處環(huán)境的監(jiān)控，期望達到有效管理的目的，具體的功能模塊如下頁圖2所示。

2.1過程監(jiān)控模塊數(shù)據(jù)采集

實訓(xùn)場所的過程監(jiān)控模塊主要是對設(shè)備平時使用過程中的數(shù)據(jù)采集，首先需采集設(shè)施設(shè)備的編號信息，通過編號信息就可以進行快速搜索、精確定位等功能；設(shè)備基本信息采集后需在設(shè)備使用過程中進行設(shè)備運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，主要包括設(shè)備參數(shù)、設(shè)備索引、設(shè)備位置、狀態(tài)趨勢跟蹤等功能，通過這些數(shù)據(jù)為管理員提供便捷的資產(chǎn)盤點、設(shè)備配置管理等功能。

2.2環(huán)境監(jiān)控模塊數(shù)據(jù)采集

實訓(xùn)場所的環(huán)境監(jiān)控模塊數(shù)據(jù)采集主要對設(shè)備在日常使用過程中的環(huán)境進行監(jiān)控，其中主要包括環(huán)境信息和安防信息采集，環(huán)境信息包括溫濕度信息、氣體信息、噪聲信息、光源信息等數(shù)據(jù)的采集；安防監(jiān)控包括門禁或窗禁信息、老師或?qū)W生的身份認證信息、視頻監(jiān)控信息、聲頻監(jiān)控信息等數(shù)據(jù)的采集。

3實踐與分析

當(dāng)項目完成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)后，結(jié)合在實訓(xùn)室實際使用過程中的需求，進行試驗驗證，并將采集到的數(shù)據(jù)運用在下一階段的工作中，實踐反饋的結(jié)果如下。

3.1終端傳感器設(shè)備的選用

根據(jù)過程監(jiān)控模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊的用戶需求，選用對應(yīng)的傳感器設(shè)備。在過程監(jiān)控模塊中選用RFID、掃碼器等輔助設(shè)備對實訓(xùn)室設(shè)備進行快速編號和標(biāo)記，選用GPS/北斗位置定位模塊對貴重設(shè)備進行定位維護。在環(huán)境監(jiān)控模塊中選用溫濕度傳感器、異常氣體監(jiān)測傳感器、聲音傳感器和光線強度監(jiān)測傳感器進行環(huán)境基本數(shù)據(jù)的采集，在實訓(xùn)室的門口使用電子班牌集成門禁功能，并與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)信息連接，完成老師或?qū)W生的身份認證信息的連接與采集，在實訓(xùn)室中安裝攝像頭，進行視頻和聲頻信息的采集。

3.2傳感器終端數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)結(jié)果分析

由于使用的傳感器是多樣化的，因此在進行數(shù)據(jù)采集后需將信息進行預(yù)處理，以便于后期數(shù)據(jù)的融合。基本的傳感器通常采集的數(shù)據(jù)量較少，數(shù)據(jù)預(yù)處理的工作量較小，后期可以較好地銜接下一步的數(shù)據(jù)傳輸過程；在監(jiān)控系統(tǒng)中需要采集圖像數(shù)據(jù)，考慮到圖像數(shù)據(jù)的特殊性，這一階段需要單獨對圖像進行壓縮處理后再進行傳輸。

4結(jié)語

本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實訓(xùn)場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要目標(biāo)是解決高校實訓(xùn)場所環(huán)境中設(shè)備使用過程信息的采集和監(jiān)控管理信息的采集，根據(jù)前期的數(shù)據(jù)采集，可以更加合理高效地進行實訓(xùn)場所的管理，為后期實現(xiàn)實訓(xùn)場所建設(shè)與管理的數(shù)字化、智能化提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

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[3]季敏霞，王梅.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實訓(xùn)室管理中的應(yīng)用研究[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（29）：229-230.

[4]郭俊亮，張洪川.基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實訓(xùn)室預(yù)約管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（14）：201-202.

作者：徐小輝 柴緒廳 羅洋 黃聰 單位：重慶電子工程職業(yè)學(xué)院