CN113630459A - 实验室数据管理终端及利用其进行教学管理的方法 - Google Patents

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CN113630459A CN202110889619.2A CN202110889619A CN113630459A CN 113630459 A CN113630459 A CN 113630459A CN 202110889619 A CN202110889619 A CN 202110889619A CN 113630459 A CN113630459 A CN 113630459A
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杨淑芳
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陈辉定
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Abstract

本发明提供了一种实验室数据管理终端及利用其进行教学管理的方法，终端与实验室动态绑定，终端包括：主控模块、通信模块、USB接口模块、L CD显示模块、RFID采集模块、门禁控制模块、声控模块和传感器数据采集模块；通信模块，用于采用TCP/IP协议与远程服务器进行双向通信，以使终端通过通信模块获取学校教务平台数据；LCD显示模块，用于采用多种展示模式显示实验室在不同时间段的实践教学计划、实验室的开放情况、终端的运行状态及运行时间。由此，该终端集成通信功能、传感器功能、显示功能、RFID信号读取功能、门禁控制于及声控功能于一体，形成多功能数据管理终端，适用于各种类型的实验室管理，便于教学过程性数据的采集和教学管理平台的建立。

Description

实验室数据管理终端及利用其进行教学管理的方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种实验室数据管理终端、一种利用实验室数据管理终端进行教学管理的方法。
背景技术
应用型高校和职业院校的教育核心是培养技术技能型人才，以支撑现代产业发展。随着我国产业结构的调整和升级，技术技能型人才的供需矛盾变得越发突出。应用型高校和职业院校需加快推进培养模式创新，转变理念，创建多元主体，完善实践教学质量评价体系，把实践教学信息管理平台建设作为面向智慧校园的重要抓手。
为了实现规范的实践教学管理，提高实践教学质量，实践教学必须按照相应的教学计划来安排实验和实训地点，教师完成必要的实践教学备课。课后，老师也需要评课并填写相应的实验教学记录和实验室使用记录。一般地，实训室内都有大量的高价值的实验仪器和设备，需要采用有效的手段(如门禁)对学生或者老师身份的有效性进行验证，这种有效性验证主要是判断此身份在该时段能否进入实验室。同时，为了进行开放式的实验室管理及教学，需要统计实验室的开放率和实验设备的使用率等，实验室的管理人员需要进行大量的手工记录。此外，各部门领导在督导实践教学检查过程中，也需要对应的课表进行巡课。通过研发实践教学管理多功能管理终端，对平时实践教学管理数据进行采集并建立信息管理平台，以构建面向智慧校园的现代化实训中心。
目前，面向实践教学管理的技术研发主要包括两个方面：一方面是研发实验室管理系统。如公开号CN107767310A、名称为“实验室智能管理系统”针对实际运用中实验室管理事项繁琐，提供实验室设备的控制与故障诊断，实验设备的使用考勤等功能。而公开号CN107730125A、名称为“实验室管理系统”也是提供类似的管理系统，只是提供了可根据实验室的功能进行管理配置。但是此类实验室管理系统是独立的，只是实验教学设备管理的附属系统，与学校的正常的教学管理是脱离的。它虽然能为实验室管理提供积极的作用，但从教学管理角度来看，各个实验室仍然是信息孤岛，实验教学任务不能实时的传达到每个具体的实验室。另外，公开号CN107967736A、名称为“多平台的高校实验室资源管理系统”虽然提供了电子门牌、门禁管理、实验室预约和实验排课等功能，但该系统其实是多个独立的管理设备的集成，通过服务器完成数据的转发和管理。它仍然没有完成实验教学任务的系统性安排，同时还需要多个设备独立部署(电子门牌和门禁器)。另一方面是研发实验教学系统。此类研发都是针对某种实验室或者是特定课程的实验教学。如公开号CN103888530A、名称为“基于云桌面的实验教学系统”提供一种结合云桌面远程访问技术和虚拟机技术的基于云桌面的实验教学系统。此类系统虽然能完成实验教学的管理和相关实验教学数据的采集，但其主要还是适用于具有PC(计算机)的机房，无法在其他类型的实验室中应用部署。如公开CN104680905A、名称为“一种应用于实验教学的教学过程自动监测系统和监测方法”主要是为电气实验教学(电机实验、电力电子实验)等提供实验过程的监测。
因此，在面向智慧校园的建设中，提供一种能与学校的多个数据平台相融合，能高效便捷的完成全校的实验室管理和多类型课程的实践教学过程管理的系统具有重要的应用价值。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目在于提出一种实验室数据管理终端，集成通信功能、传感器功能、显示功能、RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)信号读取功能、门禁控制于及声控功能于一体，形成多功能数据管理终端，适用于各种类型的实验室管理，便于教学过程性数据的采集和教学管理平台的建立。
本发明的第二个目的在于提出一种利用实验室数据管理终端进行教学管理的方法。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种实验室数据管理终端，所述终端与实验室动态绑定，所述终端包括：主控模块、通信模块、US B(Universal SerialBus，通用串行总线)接口模块、LCD(Liquid Crystal Displayer，液晶显示器)显示模块、RFID采集模块、门禁控制模块、声控模块和传感器数据采集模块；其中，
所述主控模块，用于控制各个功能模块工作；
所述通信模块，用于采用TCP/IP协议与远程服务器进行双向通信，以使终端通过所述通信模块获取学校教务平台数据；
所述LCD显示模块，用于采用多种展示模式显示所述实验室在不同时间段的实践教学计划、所述实验室的开放情况、所述终端的运行状态及运行时间；
所述RFID采集模块，用于采集校园一卡通平台的数据，以对教学计划所包含的教师和学生信息进行合法性和有效性验证，并通过所述通信功能模块将数据发送给服务器；
所述门禁控制模块，用于根据所述RFID采集模块采集的数据的合法性控制所述实验室的门禁锁；
所述声控模块，用于进行所述实验室的刷卡提示、视听介绍提示；
所述传感器数据采集模块，用于检测并采集所述实验室的环境信息，并通过所述通信模块发送给所述服务器。
另外，根据本发明上述实施例提出的实验室数据管理终端还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，实验室数据管理终端，还包括：至少一个与所述主控模块连接的触控模块，用于提供点击按键，并在所述LCD显示模块上显示所述终端的运行状态、运行时间以及所述实验室的开放情况。
根据本发明的一个实施例，实验室数据管理终端，还包括：至少一个与所述主控模块连接的电源管理模块，用于控制电源装置为所述实验室数据管理终端供电，并通过对工作时间的设定，自动切换终端的供电模式。
根据本发明的一个实施例，终端的运行状态包括：空闲状态、等待上课状态、正在上课状态及休眠状态；所述实验室的环境信息包括：温度、湿度及光线亮度信息。
本发明第一方面实施例提出了一种利用实验室数据管理终端进行教学管理的方法，包括以下步骤：
S1，实验室数据管理终端上电，嵌入式操作系统初始化，通过通信模块获取DHCP分配的动态IP地址，与服务器建立双向通信；
S2，获取服务器时钟，根据所述服务器时钟对终端时钟进行校验，并生成多个并发进程，包括电源管理进程、状态管理进程、网络检测进程、门禁控制与考勤管理进程、实验室资源分配进程及伺服进程；
S3，上传所述终端的唯一标识号到所述服务器，所述服务器根据所述唯一标识号在后台数据库中检索到与所述终端绑定的实验室，并将所述实验室信息回传到所述终端；
S4，所述状态管理进程每隔预设时间与服务端进行通信，根据所述实验室信息查询所述终端对应的所述实验室在目标时间是否有教学任务；
S5，若所实验室在目标时间没有教学任务，则所述终端的运行状态为空闲状态，同时，所述终端显示实验室名称和编号，实现电子门牌功能，并返回执行步骤S4；
S6，若所述实验室在目标时间有教学任务，则所述终端获取所述教学任务对应的教学信息，并通过所述LCD显示模块显示所述教学信息，同时所述终端进入等待上课状态或正在上课状态；
S7，在所述终端处于等待上课状态或正在上课状态时，通过所述多个并发进程实现教学管理。
另外，根据本发明上述实施例提出的利用实验室数据管理终端进行教学管理的方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述实验室信息包括：实验室编号、实验室名称、实验室简介、实验室负责人及实验室设备；所述教学信息包括实验信息、任课教师信息、班级信息、学生信息及教学时间段。
根据本发明的一个实施例，在所述目标时间的提前第一时间，所述终端进入所述等待上课状态，并启动所述门禁控制与考勤进程；
在终端时钟倒计时所述第一时间之后，所述终端进入所述正在上课状态，并生成本次实验教学任务的二维码，用于听课或者巡课考勤。
根据本发明的一个实施例，通过所述多个并发进程实现教学管理，包括：
在所述终端处于等待上课状态或正在上课状态时，当学生或者教师在所述终端刷卡时，所述门禁控制与考勤进程先通过所述RFID采集模块读取到卡信息，并从已经获取的教师信息或学生信息中进行匹配查询，如果匹配到，则在所述LCD显示模块上显示教师或者学生的姓名与照片，同时，给门禁控制模块发送开门指令，并形成教学考勤记录，存储在存储模块中，并实时传回服务端；所述终端获取实验教学要求，所述实验室资源分配进程根据所述实验教学要求和实验室的类型动态分配实验工位，并在所述LCD显示模块中实时显示有效卡对应分配的实验工位，并形成实验资源使用记录，存储在所述存储模块中，并实时传回服务端。
根据本发明的一个实施例，通过所述多个并发进程实现教学管理，还包括：当教师或者督导员需要听课或者巡课时，采用移动APP扫描所述二维码，APP应用解析二维码信息，并形成听课或者巡课记录，包括：课程信息、任课教师、实验室信息及听课或巡课签到时间，再实时传回服务端。
根据本发明的一个实施例，通过所述多个并发进程实现教学管理，还包括：所述伺服进程处于伺服状态，当点击所述终端右侧面板上的按钮时，所述伺服进程使所述LCD显示模块切换显示所述终端对应的实验室的周课表、已经完成的实验室项目和实验室使用率，以实现对所述终端的触控管理；当所述终端时钟进入设定的时间点时，所述伺服进程使所述终端自动进入休眠状态，以实现对所述终端的电源管理。
本发明的技术方案，集成通信功能、传感器功能、显示功能、RFID信号读取功能、门禁控制于及声控功能于一体，形成多功能数据管理终端，适用于各种类型的实验室管理，便于教学过程性数据的采集和教学管理平台的建立。
附图说明
图1为本发明实施例的实验室数据管理终端的方框示意图。
图2为本发明一个实施例的实验室数据管理终端的方框示意图。
图3为本发明一个示例的终端运行时各个进程与服务器交互的示意图。
图4为本发明一个实施例的面向智慧校园的实践教学管理系统的各个功能示意图。
图5为本发明一个示例的系统管理员角色的功能示意图。
图6为本发明一个示例的实验室管理员角色的功能示意图。
图7为本发明一个示例的教务角色的功能示意图。
图8为本发明一个示例的教师角色的功能示意图。
图9为本发明一个示例的学生角色的功能示意图。
图10为本发明实施例的利用实验室数据管理终端进行教学管理的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的实验室数据管理终端的方框示意图。
本发明实施例中，实验室数据管理终端与实验室动态绑定，以采集实验室内的数据。
如图1所示，实验室数据管理终端包括：主控模块1、通信模块2、USB接口模块3、LCD显示模块4、RFID采集模块5、门禁控制模块6、声控模块7和传感器数据采集模块8。
其中，主控模块1，用于控制各个功能模块工作；通信模块2，用于采用TCP/IP协议与远程服务器进行双向通信，以使终端通过通信模块获取学校教务平台数据；LCD显示模块4，用于采用多种展示模式显示实验室在不同时间段的实践教学计划、实验室的开放情况、终端的运行状态及运行时间；RFI D采集模块5，用于采集校园一卡通平台的数据，以对教学计划所包含的教师和学生信息进行合法性和有效性验证，并通过通信功能模块将数据发送给服务器；门禁控制模块6，用于根据RFID采集模块采集的数据的合法性控制实验室的门禁锁；声控模块7，用于进行实验室的刷卡提示、视听介绍提示；传感器数据采集模块8，用于检测并采集实验室的环境信息，并通过通信模块发送给服务器。
需要说明的是，通信模块2可以在有线方式ETH模块和无线方式WLAN(WirelessLAN，无线局域网)模块之间切换，采用TCP/IP协议与远程服务器进行双向通信，获取校教务平台数据，根据系统设定时间从服务器下载终端所对应实训室的实践教学计划和各类信息，同时，可根据不同事件实时的向服务器上传采集的数据。主控模块1可以采用ARM9处理器。
在一个实施例中，终端的运行状态可包括：空闲状态、等待上课状态、正在上课状态及休眠状态；所述实验室的环境信息可包括：温度、湿度及光线亮度信息。
具体地，在实际应用中，终端通过通信模块与服务器进行双向通信，主控模块1控制各个功能模块工作，进而LCD显示模块4显示实验室在不同时间段的实践教学计划、实验室的开放情况、终端的运行状态及运行时间，RFI D采集模块5采集校园一卡通平台的数据，以基于一卡通平台的数据对教学计划所包含的教师和学生信息进行合法性和有效性验证，并通过通信功能模块2将数据发送给服务器，门禁控制模块6根据RFID采集模块5采集的数据的合法性控制实验室的门禁锁，例如，在数据合法且有效时，控制门禁锁打开，声控模块7进行实验室的刷卡提示、视听介绍提示，传感器数据采集模块8检测并采集实验室的环境信息，例如温度信息、湿度信息等，并通过通信模块2发送给服务器。
也就是说，该实验室数据管理终端可以与学校的多个数据平台相融合，既可以采集平台数据，又可以采集实验室数据，并根据采集的数据实现教学管理，可以便捷的完成全校的实验室管理和多类型课程的实践教学过程管理。
由此，本发明实施例的实验室数据管理终端集成通信功能、传感器功能、显示功能、RFID信号读取功能、门禁控制于及声控功能于一体，形成多功能数据管理终端，适用于各种类型的实验室管理，便于教学过程性数据的采集和教学管理平台的建立。
在一个实施例中，如图2所示，实验室数据管理终端，还可包括：至少一个与主控模块1连接的触控模块9，用于提供点击按键(可以代表多种功能的功能按键)，并在LCD显示模块4上显示终端的运行状态、运行时间以及实验室的开放情况等信息。
例如，在点击触控模块9上面的状态按键时，LCD显示模块4上即可显示终端的运行状态，比如正在上课状态。
在一个实施例中，参照图2，实验室数据管理终端，还可包括：至少一个与主控模块1连接的电源管理模块10，用于控制电源装置为实验室数据管理终端供电，并通过对工作时间的设定，自动切换终端的供电模式，比如工作状态、休眠状态等。
例如，在终端的工作时间达到时，电源管理模块10将终端的供电模式由工作状态切换为休眠状态。
在一个示例中，如图3所示，实验室数据管理终端具体运行的步骤可如下：
(1)实验室数据管理终端上电，嵌入式操作系统初始化，通过通信模块获取DHCP((Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议))分配的动态IP地址，与服务器建立双向通信；
(2)获取服务器时钟，根据服务器时钟对终端时钟进行校验，并生成多个并发进程，包括电源管理进程、状态管理进程、网络检测进程、门禁控制与考勤管理进程、实验室资源分配进程及伺服进程；
(3)上传终端的唯一标识号到服务器，服务器根据唯一标识号在后台数据库中检索到与终端绑定的实验室，并将实验室信息回传到管理终端，其中，实验室信息包括：实验室编号、实验室名称、实验室简介、实验室负责人及实验室设备等；
(4)状态管理进程每隔3秒与服务端程序通信，通过参数“实验室编号、当前时间”查询对应实验室当前是否有教学任务，其中，参数“当前时间”由“年月日”和“时分秒”两个字段组成，同时，为了提前获得教学任务信息，该时间由实际的时间加10分钟；
(5)若管理终端对应的实验室在“当前时间”没有教学任务，则终端为“空闲态”。同时，管理终端显示实验室名称和编号，实现电子门牌功能，并调用步骤(4)；
(6)若管理终端对应的实验室在“当前时间”有教学任务，则终端获取该时间段的教学信息，包括实验信息、任课教师、班级信息、学生信息(学号、姓名、卡号、照片)、教学时间段，同时，终端提前10分钟进入“等待上课”状态，在LCD显示模块上显示教学信息，并启动门禁控制与考勤进程，在该状态下，当学生或者教师在终端上刷卡时，调用步骤(8)；
(7)当终端时钟倒计时10分钟，则终端进入“正在上课”状态，在LCD显示模块上显示教学信息，并生成本次实验教学任务的二维码，用于听课或者巡课考勤，在该状态下，当学生或者教师在终端上刷卡时，调要步骤(8)；当教师用移动端(手机APP)扫描教学二维码时，调用步骤(10)；
(8)在终端进入“等待上课”或“正在上课”状态时，当学生或者教师在终端刷卡时，门禁控制与考勤进程先通过RFID采集模块读取到卡信息，并从已经获取的教师或学生信息中进行匹配查询，如果匹配到，则在LCD显示模块上显示学生或者教师的姓名与照片，同时，给门禁控制模块发送开门指令，并形成教学考勤记录，存储在存储模块中，并实时传回服务端，再调用步骤(9)；如果没有匹配到，则做无效卡处理，转向步骤(7)；
(9)当将刷卡的学生或者教师判断定为有效身份后，实验室资源分配进程会根据此次实验教学的要求(小组实验或者个体实验)和实验室的类型(群工位或者单工位)动态分配实验工位，并在的LCD显示模块中实时显示有效卡对应分配的实验工位，并形成实验资源使用记录，存储在在的存储模块中，并实时传回服务端，再转向步骤(7)；
(10)学校督导在听课或者巡课时，通过移动APP应用扫描数据管理终端的“正在上课”状态时在LCD显示模块上当前时间段的二维码，APP应用解析二维码信息，并形成听课或者巡课记录，包括：课程信息、任课教师、实验室信息、听课或巡课签到时间，再实时传回服务端；
(11)终端的触控管理是通过伺服进程TouchManageProc(触摸管理程序)实现；该进程会一直伺服，当点击终端右侧面板上的按钮，终端的LCD显示模块会切换显示该终端对应的实验室的周课表、已经完成的实验室项目和实验室使用率等数据图表；
(12)终端的电源管理是通过伺服进程PowerManageProc(动力管理程序)实现：该进程会一直伺服，当终端的时钟进入设定的时间点，终端会自动进入休眠状态。
总的来说，本发明实施例的实验室数据管理终端，实现了多功能数据采集，可与学校的多个数据平台进行双向数据通信，实现实验室管理和实践教学过程管理的一体化，能高效便捷的完成全校的实验室管理和多类型课程的实践教学过程管理。
相应地，本发明实施例还提供一种包括基于终端的实践教学管理平台或系统，为智慧校园建设中实验室管理和实践教学的精细化和规范化管理提供解决方案。如图4所示，该实践教学管理平台的具体功能可包括：
(1)基础数据管理：提供与大平台数据对接，完成系统基础数据的管理，包括用户角色与权限、实验室信息、教师信息、班级信息、技能队信息、学生信息、实验室管理终端设置和图形化首页功能和系统参数等功能。
(2)实践教学信息管理：按照用户角色分教务员功能模块、教师功能模块、实验室管理员功能，完成实训课程管理、实训教学任务单、技能队实训任务任务单、实训教学排课、教学考勤、听/巡课管理、实训调课管理、实训教学课时统计、实验室项目、实验室使用统计与分析等功能。
(3)实践教学移动服务：通过手机移动端的APP应用来帮助校领导、教师、实验室管理员提供实践教学信息的多维度实时查询和消息提醒，使得实践教学管理更加便捷和实时。主要包括教学秘书、我的班级、我的技能队、我的实验室、实践教学资源、智慧数据中心、校情看板、底部功能单等功能模块。同时支持安卓和iOS系统。
(4)基于实训课程的实训设备管理：主要按照用户角色分为教师功能模块、实验室管理员功能模块子系统，包括教学设备/工件申领、实验设备与工件入库、设备与工件的详细维护、设备与工件的报修管理、设备与工件的领用审批等功能。
(5)图文记录与楼宇文化宣传广播系统：图文记录与楼宇文化宣传系统是通过支持用户使用移动端设备完成实验过程与实训场地的情景记录并远程推送至各类型的显示终端中实时播放，有助于实践教学成果的宣传和提升校园文化内容的多样化。
(6)大数据环境下的数据统计与追溯：提供教师课时、部门师生比、部门教学工作量、教师教学过程数据分析等，便于教务部门和管理部门进行直观的数据查看和追溯，有助于实践教学管理的规范化。
图5-图9分别示出了各个角色：系统管理员、实验室管理员、教务管理员、教师及学生的功能。
综上所述，本发明实施例的实验室数据管理终端将传统的实验室门禁系统、刷卡考勤和电子门牌等功能结合起来，并通过终端内运行的嵌入式软件和APP移动服务与实验室管理、教务管理、教学资源管理、学籍管理、耗材与设备管理等业务平台进行双向数据通信，读取教学计划、备课信息、实验室资源等各种参数信息，并完成身份验证、通知公告、教学考勤、课程教学评价、听课/巡课考勤、教学图文记录、耗材与设备使用记录等信息采集，从而能够得到大量的学校实验教学过程的状态数据，这是以往的实验室管理系统提取数据或者针对特定课程的实践教学管理系统采集数据所无法比拟的，有利于将数字校园建设成为智慧校园。
基于上述实验室数据管理终端，本发明实施例还提出了一种利用该实验室数据管理终端进行教学管理的方法。
需要说明的是，与实验室数据管理终端配套的嵌入式功能软件在实际的部署中是客户端，需要与远程服务器端服务程序进行数据通信，主要是完成实验室管理终端的部署、实现教务数据的实时存取、终端与实验室动态绑定，支持电子门牌、实训室课表与课程预告、门禁控制、实验室状态跟踪、消息广播、教学考勤签到、督导的巡课\听课签到、实验资源分配等功能。
图10为本发明实施例的利用实验室数据管理终端进行教学管理的方法的流程图。
如图10所示，该方法包括以下步骤：
S1，实验室数据管理终端上电，嵌入式操作系统初始化，通过通信模块获取DHCP分配的动态IP地址，与服务器建立双向通信。
S2，获取服务器时钟，根据服务器时钟对终端时钟进行校验，并生成多个并发进程，多个并发进程包括电源管理进程、状态管理进程、网络检测进程、门禁控制与考勤管理进程、实验室资源分配进程及伺服进程。
S3，上传终端的唯一标识号到服务器，服务器根据唯一标识号在后台数据库中检索到与终端绑定的实验室，并将实验室信息回传到终端。
其中，实验室信息可包括但不限于：实验室编号、实验室名称、实验室简介、实验室负责人及实验室设备。
S4，状态管理进程每隔预设时间与服务端进行通信，根据实验室信息查询终端对应的实验室在目标时间是否有教学任务。
其中，预设时间可在实际应用时具体确定，例如可以是2秒、3秒或者5秒。目标时间，可以理解为表征未来某一时间的时刻。
具体地，可通过参数“实验室编号、目标时间”查询对应实验室当前是否有教学任务。参数“目标时间”可由“年月日”和“时分秒”两个字段组成，同时，为了提前获得教学任务信息，该目标时间由实际的时间加10分钟。
S5，若所实验室在目标时间没有教学任务，则终端的运行状态为空闲状态，同时，终端显示实验室名称和编号，实现电子门牌功能，并返回执行步骤S4。
具体地，在目标时间没有教学任务时，可在LCD显示模块4上显示终端的状态为“空闲状态”，同时显示实验室名称和编号，此时，终端作为该实验室的电子门牌。
S6，若实验室在目标时间有教学任务，则终端获取教学任务对应的教学信息，并通过LCD显示模块显示教学信息，同时终端进入等待上课状态或正在上课状态。
其中，教学信息可包括实验信息、任课教师信息、班级信息、学生信息(学号、姓名、卡号、照片)及教学时间段。
在一个实施例中，在目标时间的提前第一时间(比如10分钟)，终端进入等待上课状态，并启动门禁控制与考勤进程；在终端时钟倒计时第一时间之后，终端进入正在上课状态，并生成本次实验教学任务的二维码，用于听课或者巡课考勤。
S7，在终端处于等待上课状态或正在上课状态时，通过多个并发进程实现教学管理。
具体地，在目标时间有教学任务时，终端获取教学信息并通过LCD显示模块4显示教学信息，同时，终端提前目标时间10分钟进入“等待上课”状态，并启动门禁控制与考勤进程。在这个状态下可实时监测学生或者教师是否有刷卡行为。以根据监测到的具体行为进行身份验证或者其他实验室管理操作。
当终端时钟倒计时10分钟，则终端进入“正在上课”状态，在LCD上显示实验教学信息，并生成本次实验教学任务的二维码，用于听课或者巡课考勤。在这个状态下，终端可以试试监测学生或者教师在终端上的刷卡行为，也可以监测当教师用移动端(手机APP)扫描二维码的行为。以根据监测到的具体行为进行身份验证或者其他实验室管理操作。
由此，该方法通过实验室数据管理终端，适用于各种类型的实验室管理，便于教学过程性数据的采集和教学管理平台的建立。
在本发明的一个实施例中，上述步骤S7，可包括：
在终端处于等待上课状态或正在上课状态时，当学生或者教师在终端刷卡时，门禁控制与考勤进程先通过RFID采集模块读取到卡信息，并从已经获取的教师信息或学生信息中进行匹配查询，如果匹配到，则在LCD显示模块上显示教师或者学生的姓名与照片，同时，给门禁控制模块发送开门指令，并形成教学考勤记录，存储在存储模块中，并实时传回服务端；
终端获取实验教学要求，实验室资源分配进程根据实验教学要求(小组实验或者个体实验)和实验室的类型(群工位或者单工位)动态分配实验工位，并在LCD显示模块中实时显示有效卡对应分配的实验工位，并形成实验资源使用记录，存储在存储模块中，并实时传回服务端，可再转向步骤S6。
在一个示例中，通过多个并发进程实现教学管理，还可包括：
当教师或者督导员需要听课或者巡课时，采用移动APP扫描二维码，APP应用解析二维码信息，并形成听课或者巡课记录，包括：课程信息、任课教师、实验室信息及听课或巡课签到时间，再实时传回服务端。
进一步地，通过多个并发进程实现教学管理，还可包括：
伺服进程处于伺服状态，当点击终端右侧面板上的按钮时，伺服进程使LCD显示模块切换显示终端对应的实验室的周课表、已经完成的实验室项目和实验室使用率，以实现对终端的触控管理；当终端时钟进入设定的时间点时，伺服进程使终端自动进入休眠状态，以实现对终端的电源管理。
本发明实施例通过多功能的实验室数据管理终端，集成多种传感器(温度、湿度)、图像识别、RFID信号读取、门禁控制等功能，形成多功能数据管理终端，适用于各种类型的实验室管理，便于教学过程性数据的采集和教学管理平台的建立。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种实验室数据管理终端，其特征在于，所述终端与实验室动态绑定，所述终端包括：主控模块、通信模块、USB接口模块、LCD显示模块、RFID采集模块、门禁控制模块、声控模块和传感器数据采集模块；其中，
所述主控模块，用于控制各个功能模块工作；
所述通信模块，用于采用TCP/IP协议与远程服务器进行双向通信，以使终端通过所述通信模块获取学校教务平台数据；
所述LCD显示模块，用于采用多种展示模式显示所述实验室在不同时间段的实践教学计划、所述实验室的开放情况、所述终端的运行状态及运行时间；
所述RFID采集模块，用于采集校园一卡通平台的数据，以对教学计划所包含的教师和学生信息进行合法性和有效性验证，并通过所述通信功能模块将数据发送给服务器；
所述门禁控制模块，用于根据所述RFID采集模块采集的数据的合法性控制所述实验室的门禁锁；
所述声控模块，用于进行所述实验室的刷卡提示、视听介绍提示；
所述传感器数据采集模块，用于检测并采集所述实验室的环境信息，并通过所述通信模块发送给所述服务器。
2.根据权利要求1所述的实验室数据管理终端，其特征在于，还包括：至少一个与所述主控模块连接的触控模块，用于提供点击按键，并在所述LCD显示模块上显示所述终端的运行状态、运行时间以及所述实验室的开放情况。
3.根据权利要求1所述的实验室数据管理终端，其特征在于，还包括：至少一个与所述主控模块连接的电源管理模块，用于控制电源装置为所述实验室数据管理终端供电，并通过对工作时间的设定，自动切换终端的供电模式。
4.根据权利要求1所述的实验室数据管理终端，其特征在于，所述终端的运行状态包括：空闲状态、等待上课状态、正在上课状态及休眠状态；
所述实验室的环境信息包括：温度、湿度及光线亮度信息。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述的实验室数据管理终端进行教学管理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，实验室数据管理终端上电，嵌入式操作系统初始化，通过通信模块获取DHCP分配的动态IP地址，与服务器建立双向通信；
S2，获取服务器时钟，根据所述服务器时钟对终端时钟进行校验，并生成多个并发进程，包括电源管理进程、状态管理进程、网络检测进程、门禁控制与考勤管理进程、实验室资源分配进程及伺服进程；
S3，上传所述终端的唯一标识号到所述服务器，所述服务器根据所述唯一标识号在后台数据库中检索到与所述终端绑定的实验室，并将所述实验室信息回传到所述终端；
S4，所述状态管理进程每隔预设时间与服务端进行通信，根据所述实验室信息查询所述终端对应的所述实验室在目标时间是否有教学任务；
S5，若所实验室在目标时间没有教学任务，则所述终端的运行状态为空闲状态，同时，所述终端显示实验室名称和编号，实现电子门牌功能，并返回执行步骤S4；
S6，若所述实验室在目标时间有教学任务，则所述终端获取所述教学任务对应的教学信息，并通过所述LCD显示模块显示所述教学信息，同时所述终端进入等待上课状态或正在上课状态；
S7，在所述终端处于等待上课状态或正在上课状态时，通过所述多个并发进程实现教学管理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述实验室信息包括：实验室编号、实验室名称、实验室简介、实验室负责人及实验室设备；
所述教学信息包括实验信息、任课教师信息、班级信息、学生信息及教学时间段。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述目标时间的提前第一时间，所述终端进入所述等待上课状态，并启动所述门禁控制与考勤进程；
在终端时钟倒计时所述第一时间之后，所述终端进入所述正在上课状态，并生成本次实验教学任务的二维码，用于听课或者巡课考勤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过所述多个并发进程实现教学管理，包括：
在所述终端处于等待上课状态或正在上课状态时，当学生或者教师在所述终端刷卡时，所述门禁控制与考勤进程先通过所述RFID采集模块读取到卡信息，并从已经获取的教师信息或学生信息中进行匹配查询，如果匹配到，则在所述LCD显示模块上显示教师或者学生的姓名与照片，同时，给门禁控制模块发送开门指令，并形成教学考勤记录，存储在存储模块中，并实时传回服务端；
所述终端获取实验教学要求，所述实验室资源分配进程根据所述实验教学要求和实验室的类型动态分配实验工位，并在所述LCD显示模块中实时显示有效卡对应分配的实验工位，并形成实验资源使用记录，存储在所述存储模块中，并实时传回服务端。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过所述多个并发进程实现教学管理，还包括：
当教师或者督导员需要听课或者巡课时，采用移动APP扫描所述二维码，APP应用解析二维码信息，并形成听课或者巡课记录，包括：课程信息、任课教师、实验室信息及听课或巡课签到时间，再实时传回服务端。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述多个并发进程实现教学管理，还包括：
所述伺服进程处于伺服状态，当点击所述终端右侧面板上的按钮时，所述伺服进程使所述LCD显示模块切换显示所述终端对应的实验室的周课表、已经完成的实验室项目和实验室使用率，以实现对所述终端的触控管理；
当所述终端时钟进入设定的时间点时，所述伺服进程使所述终端自动进入休眠状态，以实现对所述终端的电源管理。
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