實訓場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計探討

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摘要：從高校對于實訓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)，設計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實訓場所運維管理數(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)；實訓場所；運維管理；數(shù)據(jù)采集；物聯(lián)網(wǎng)

實訓教學的目的是培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力、開發(fā)能力、獨立分析和解決問題的能力。學生通過實訓，能夠受到良好的技能訓練，并掌握當前生產(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，更好地適應社會的需要。因此，要實現(xiàn)高等教育的培養(yǎng)目標，除了依靠先進的辦學理念、正確的治校策略外，還需加強實訓場所的建設[1]，這樣才能達到培養(yǎng)社會急需的、能將最新的科學技術(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，高校實訓場所也越來越智能化，實訓場所建設與管理的數(shù)字化、智能化、可視化已成為推動智慧校園建設的重要環(huán)節(jié)，是智慧校園基礎設施信息化建設的重要組成部分[2]。由于高校實訓場所設備多樣、人員復雜、環(huán)境要求高、信息流量大、安防工作繁重，傳統(tǒng)的建設和管理方式已無法適應實訓場所的發(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)，開展實訓場所數(shù)據(jù)采集與分析，優(yōu)化實訓場所資源配置，從管理、教學、安防、運維等方面提供細微、立體、全面的實訓場所運維智慧化服務[4]。本文從高校實訓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)，設計基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實訓場所運維管理數(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)圖設計

實訓場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是智慧實訓場所管理系統(tǒng)的基礎，是對不同場所學生實訓信息采集的統(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。本文基于實訓場所中物聯(lián)網(wǎng)設施的接入，將不同的物聯(lián)網(wǎng)設施，如RFID、掃碼器、GPS/北斗位置定位、NB-IoT等類型設備信號進行動態(tài)采集與集成，實現(xiàn)PLC、傳感設備、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備。搭建的實訓場所運維管理數(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)功能模塊設計

實訓場所的數(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室管理系統(tǒng)中的一些學生學情和教師教學過程的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控；環(huán)境監(jiān)控模塊針對實訓室運維管理過程中實訓設備所處環(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

實訓場所的過程監(jiān)控模塊主要是對設備平時使用過程中的數(shù)據(jù)采集，首先需采集設施設備的編號信息，通過編號信息就可以進行快速搜索、精確定位等功能；設備基本信息采集后需在設備使用過程中進行設備運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，主要包括設備參數(shù)、設備索引、設備位置、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

實訓場所的環(huán)境監(jiān)控模塊數(shù)據(jù)采集主要對設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

當項目完成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)后，結(jié)合在實訓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，選用對應的傳感器設備。在過程監(jiān)控模塊中選用RFID、掃碼器等輔助設備對實訓室設備進行快速編號和標記，選用GPS/北斗位置定位模塊對貴重設備進行定位維護。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，在實訓室的門口使用電子班牌集成門禁功能，并與學校教務系統(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

本文設計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校實訓場所運維管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要目標是解決高校實訓場所環(huán)境中設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場所的管理，為后期實現(xiàn)實訓場所建設與管理的數(shù)字化、智能化提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

[1]邢紅霞.職業(yè)教育綜合實訓場所建設探討[J].佳木斯職業(yè)學院學報，2016（7）：24；27.

[2]柯曄偉，鄭鵬.基于云平臺及物聯(lián)網(wǎng)的智慧實訓中心建設探索[J].機電技術(shù)，2020（4）：106-108.

[3]季敏霞，王梅.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實訓室管理中的應用研究[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)的實訓室預約管理系統(tǒng)的研究與設計[J].科技創(chuàng)新與應用，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)學院