土木工程实验室管理模式研究

随着建筑行业的发展及行业人才需求，土木建筑类专业逐渐成为了高校热门专业之一，选择该类专业的学生也在成倍地增长。那么如何满足建筑行业人才需求，培养出符合建筑行业工作要求的实践型学生成为高校土木建筑类专业教学中需要重视的问题和难题。而为了充分解决这些问题和难题，实验室的建设和发展成为重中之重的工作。应将物联网技术运用到土木工程实验室管理中，对实验室仪器设备、实验室人员、实验室实验环境条件等进行管理，充分实现实验室智能、高效管理。

一、物联网的现状和发展

物联网(InternetofThings)指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、视频监控系统等、和“外在智能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线、有线的长距离和短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）和互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、领导桌面（集中展示的CockpitDashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“管、控、营”一体化。近几年，物联网是在互联网的基础上，把物品相互之间通过射频识别RFID等信息传感设备，按照约定的协议，与互联网连接起来，实现物品智能化识别和管理的一种网络。由此，物联网的核心和基础依然是互联网，在此基础上不断演变和发展的网络，将其用在物体和物体之间连接上，并实现相互之间的信息交换和通信。

二、实验室管理的现状和不足

为了便于学校统一化管理，实验室会根据要求建立实验室资产台账，对仪器设备贴标签等，但主要是采用人工建立实验室资产台账，人工清点仪器设备，人工控制低值易耗品购置，人工贴纸质标签，实验教学环境人工控制等，这样不仅增加了实验室管理人员的负担，而且管理效率不高，统计数据错误率高，数据信息更新不及时等问题。

1.实验仪器设备管理现状。仪器设备管理主要是通过纸质标签来实现标记，它信息量小，在干燥、湿冷环境下容易脱落、损坏。另外仪器设备的使用和借调都还是通过手工纸质登记的方式，造成仪器设备状态更新不及时，利用率降低。并且由于实验室规模的不断扩大，仪器设备熟练逐渐增加，实验室管理人员经常需要花费大量的时间和精力来清点仪器设备的位置、状态、数量等信息。

2.低值易耗品管理现状。作为工科专业的土木工程实验室，实验课程开设较多。实验室的低值易耗品种类多、价格便宜、消耗较大并且消耗速度快，导致低值易耗品的管理难度增强。对于现今的低值易耗品还是完全依赖手工分类、手工入库登记、手工出库登记，这样操作不仅降低了实验室管理人员的工作效率，而且记录也不够清晰明了，不方便及时的修改增加、删减的数据信息，也不方便查阅。

3.实验环境管理现状。对于一些实验项目和仪器设备运行需在固定温度和湿度范围内，人工控制不及时，对实验结果和仪器设备都将造成一定程度的影响。

4.实验室安全防护管理现状。随着实验室的建设、发展，实验室的仪器设备数量和质量都有了很大的提高，为了保障实验室仪器设备的安全，建立严谨的安防措施也是必需的。虽然现在通过校园网络很多楼道都投入了资金建立安防，安装摄像头进行监控，然后将数据传送给中控室。但是中控室的人员有限无法一直坚守查看，即便计算机录制下来监控数据，也会由于硬件资源不足，定期进行摄像数据清理，无法达到真正的安防效果。

三、物联网技术在土木工程实验室管理中的运用

应用先进的互联网技术实现实验环境的监控和管理已在各个单位大量的投入使用，如何有效的利用物联网技术实现土木工程实验室管理，构建最优的管理模式值得深入研究和探讨。下面从实验室调度、仪器设备管理、低值易耗品管理、实验环境管理和安防管理四个方面进行研究讨论。

1.实验室调度。实验室比较多，供土木工程专业学生调度使用，需提供前台预录的软件系统，统一调配实验室，自动实现学生班级使用实验室时段，学生班级也可以利用空余的实验室，自动网络使用实验室，实现实验室的充分利用。当然学生自行参与实验室的使用，实验室设备的安全性尤为重要，当出现实验室没有关门或者实验设备没有关闭的情况下，为了实现自动化，应用远程监控与自动禁闭系统，通过远程管理，自动关闭相关实验设备资源。

2.实验仪器设备管理。物联网技术的发展，特别是电子标签等硬件设备不断发展，可以在校园网的基础上充分利用射频识别技术等技术，随时随地地进行实验室仪器设备的管理。在实验室仪器设备上贴上存储有对应的仪器设备所有属性信息的电子标签，包括名称、类型、价格、出厂日期、商家、说明书等信息。利用读写器通过射频识别技术读取仪器设备的信息，并通过互联网或者WIFI进行数据信息传输至管理服务器，实现仪器设备智能化管理。

3.低值易耗品管理。结合物联网技术的低值易耗品管理，可以实现低值易耗品自动分类管理，智能入库和出库，自动生成数据表方便查阅。甚至一些需要放置在特殊环境下的低值易耗品，可以通过物联网技术进行环境监测，使低值易耗品保存完好。根据管理中心的数据统计，进行所需低值易耗品购置，对物品贴上存储相应信息的电子标签，对物品类型进行分类，分别放置存储容器内，通过读写器扫描存储容器上的电子标签信息，可直接找到相应的低值易耗品，并可将出入库信息自动发送至管理服务器，充分实现低值易耗智能化管理，避免浪费和欠缺。

4.实验环境管理。土木工程实验室有土力学实验分室、建筑材料实验分室、结构工程实验分室、测量实验分室、力学实验分室，每个实验分室都会根据课程需要开设实验项目。普通的实验项目可以根据实验步骤直接进行操作，但是有一些对温度、湿度等实验环境要求比较高的实验项目，就需要通过控制实验环境来进行实验。现今对实验环境的控制主要是人工进行，例如沥青混合料配比设计实验需要严格控制环境温度，但是人工控制不仅增加了实验教师的工作量，而且实验精准度不高，达不到实验精准的要求。那么就可以通过物联网中的温度传感器、湿度传感器等进行感应，利用ZIGBEE、WIFI等技术传输有效数据来实时动态监测实验环境，达到实验精准的要求。

5.安全防护管理。通过物联网技术的传感器、RFID技术，对仪器设备安装电子标签，在门口安装门禁，对未经允许搬动仪器设备进出的，通过门口的读取器读取仪器设备电子标签的信息并传输到后台数据管理中心，并连接警报装置，这样可以及时提醒实验室管理人员仪器设备的动态信息，保护仪器设备的安全。土木工程实验室作为科研、教学的重要场地，实验室规模的不断扩大，仪器设备数量不断增加，实验室管理智能化管理显得尤为重要。利用物联网技术，将它运用到土木工程实验室中，实现了实验室的智能化管理，提高了管理效率，减轻了工作负担，减少了工作误差，保障了实验室安全，充分适应了时代的发展，为实验室管理注入了新活力，实现了实验室管理的现代化。

作者：黄立浦 朱纯 单位：长沙学院

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