CN210955258U - 一种开放实验室智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开放实验室智能管理系统，其包括移动终端和服务器还包括集中控制器、智能控制终端和门禁系统，所述门禁系统包括摄像头，所述移动终端与所述服务器连接，所述服务器与所述集中控制器连接，所述集中控制器与至少一个智能控制终端连接，至少一个所述智能控制终端与所述门禁系统连接。本实用新型可以不依赖于人员的门禁卡进行开门控制，同时可以对实验室内设备的使用进行控制及管理，实现开放实验室的全面科学管理。

Description

一种开放实验室智能管理系统

技术领域

本实用新型涉及实验项目管理技术领域，具体涉及一种开放实验室智能管理系统。

背景技术

学习产出导向教育理念（Outcome-Based Education,简称OBE）在工科类人才培养过程中得到国内外广泛认同与推行，其精髓在于清晰聚焦学习成果，特别是培养学生对所学知识的实际应用能力，增强“探究欲望、独立意识、实践能力”。在实行学习产出导向教育理念的过程中，推行开放实验环境下的“任务驱动”模式，令学生常态化地到实验室进行开放实验项目，实现从封闭课堂向开放课堂的转变是关键，进而可以保证在资源上每名学生都有达成不同学习成果的机会。

在任务驱动模式下，对开放实验室进行有效管理是一项具有挑战性的工作。申请号为201711327247.4的发明专利申请公开了一种智能实验管理系统及管理方法，所述管理系统包括：至少三个客户端、系统服务器和分别与系统服务器连接的电源管理系统、刷卡系统以及至少一个实验终端；所述至少三个客户端，分别为教师客户端、学生客户端和管理员客户端，用于登录系统服务器发布信息、预约实验、查询信息和管理信息；所述系统服务器，用于为所述至少三个客户端提供发布信息、预约实验、查询信息和管理信息服务以及数据支持；所述刷卡系统连接所述系统服务器，用于识别学生、教师和管理员门禁卡，并将刷卡信息发送给所述系统服务器；所述电源管理系统，用于接收所述系统服务器发送的开启指令，控制与所述学生相匹配的试验台位电源的通断；所述实验终端包括计算机和与所述计算机连接的实验设备，所述计算机连接所述系统服务器，用于采集实验数据、提交实验报告和其他实验管理。本发明申请的管理系统全面提升实验过程的规范化及自动化管理水平，提升了用户的使用体验，但是该系统需要借助门禁卡实现开门，当人员的门禁卡忘记带或者丢失时，无法及时进入实验室；当人员之间门禁卡发生错拿或者借用的情况时，无法有效统计进入实验室的人员，无法对实验室使用人员情况进行全面有效的管理。

实用新型内容

根据上述现有技术的缺点和不足，本实用新型的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或者多个。

一种开放实验室智能管理系统，包括移动终端和服务器，还包括集中控制器、智能控制终端和门禁系统，所述门禁系统包括摄像头，所述移动终端与所述服务器连接，所述服务器与所述集中控制器连接，所述集中控制器与至少一个智能控制终端连接，至少一个所述智能控制终端与所述门禁系统连接。

优选的是，所述移动终端包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑中的至少一种。

上述任一方案优选的是，所述移动终端与所述服务器通过有线、无线方式通信连接。

上述任一方案优选的是，所述服务器与所述集中控制器通过有线、无线方式通信连接。

上述任一方案优选的是，所述集中控制器与所述智能控制终端通过有线、无线方式通信连接。

上述任一方案优选的是，所述无线通信方式包括wifi、3G、4G、5G、GPRS、CDMA中的至少一种。

上述任一方案优选的是，所述门禁系统还包括门禁控制器和电磁锁，所述摄像头、电磁锁均与所述门禁控制器连接。

上述任一方案优选的是，所述门禁系统还包括显示屏、扬声器和对讲按钮中的至少一种，所述显示屏、扬声器和对讲按钮均与所述门禁控制器连接。

上述任一方案优选的是，所述智能控制终端与所述门禁控制器。

上述任一方案优选的是，所述智能控制终端还与多媒体教学设备连接。

上述任一方案优选的是，所述多媒体教学设备包括投影仪、电动屏幕、多媒体展台、电脑中的至少一种。

上述任一方案优选的是，所述智能控制终端还与实验室内电源系统连接，用于控制电源系统的打开或关闭。

上述任一方案优选的是，所述电源系统、所述门禁系统通过串口与所述智能控制终端连接。

上述任一方案优选的是，所述服务器还与打印装置连接。

上述任一方案优选的是，所述电磁锁安装实验室门上。

上述任一方案优选的是，所述摄像头、所述显示屏和所述对讲按钮安装于一控制面板上，所述门禁控制器和所述扬声器设置于控制面板内，所述控制面板上还设置有扬声器孔。

上述任一方案优选的是，在实验室入口的墙壁外侧设置有安装支架，所述安装支架的两侧竖框上分布有齿状突出物。

上述任一方案优选的是，所述控制面板背面设置有与所述齿状突出物相对应的卡槽，用于将所述控制面板安装于所述安装支架上。

本实用新型的开放实验室智能管理系统可以不依赖于人员的门禁卡进行开门控制，同时可以对实验室内设备的使用进行控制及管理，实现开放实验室的全面科学管理。

附图说明

图1为按照本实用新型的开放实验室智能管理系统的一优选实施例的结构示意图。

图2为按照本实用新型的开放实验室智能管理系统的如图1所示实施例的工作流程示意图。

图3为按照本实用新型的开放实验室智能管理系统的门禁系统一优选实施例的安装示意图。

图4为按照本实用新型的开放实验室智能管理系统的门禁系统的如图3所示实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合具体实施例对本实用新型作详细说明。下述说明中的“连接”包括直接连接和通过其他部件间接连接，还包括通信连接。

实施例1

如图1所示，一种开放实验室智能管理系统，包括移动终端10、服务器11、集中控制器12、智能控制终端13和门禁系统141，所述门禁系统141包括摄像头，所述移动终端10与所述服务器11连接，所述服务器11与所述集中控制器12连接，所述集中控制器12与至少一个智能控制终端13连接，至少一个所述智能控制终端13与所述门禁系统141连接。

所述移动终端10包括智能手机102、平板电脑102、笔记本电脑103，所述移动终端10与所述服务器11通过无线方式wifi经路由器进行通信连接。所述服务器11与所述集中控制器12通过网线方式通信连接。所述集中控制器12与所述智能控制终端13通过有线方式通信连接。

所述智能控制终端13还通过有线RS485连接有多媒体教学设备，所述多媒体教学设备包括投影仪143、电动屏幕144、多媒体展台145、电脑146。所述智能控制终端13还与实验室内电源系统142连接，用于控制电源系统142的打开或关闭。所述服务器11还连接有打印装置15，所述打印装置包括打印机。

所述门禁系统141包括摄像头、门禁控制器和电磁锁，所述智能控制终端13与所述门禁控制器连接。所述电源系统142、所述门禁系统141通过串口，如RS485和/或RS232，与所述智能控制终端13连接。

部署所述开放实验室智能管理系统时，在校园网部署所述服务器11，在每一所述开放实验室内部署所述智能控制终端13，所述智能控制终端13与受其控制的设备通过RS485和/或RS232连接。根据所述智能控制终端13的个数设置合适个数的所述集中控制器12。所述实验室入口处安装有门禁系统141。在所述服务器11内存储有所有学生的学生证照片及其他相关信息，包括学生的姓名、专业、班级等且同一学生的信息相关联，在服务器中还存储有教师、实验室管理员的相关信息，包括工号、图像、姓名等，还存储有系统中所述集中控制器12、智能控制终端13的唯一标识码。所述集中控制器12与所述智能控制终端13之间为一对多和/或一对一的连接方式。所述移动终端按照使用者分为学生移动终端、教师移动终端和管理员移动终端。

如图2所示，所述开放实验室智能管理系统的工作流程包括步骤：

S1、发布课外实验安排；

教师根据安排在教师移动终端发布实验安排，实验安排包括信息：实验的时间、实验内容、实验教室等，所述实验安排存储于服务器中。

S2、预约课外实验课；

学生使用学生移动终端访问服务器，获取实验安排，根据实验安排信息预约自己感兴趣的实验课，将预约信息发送至服务器中，服务器将实验课与预约该实验课的学生信息相关联。当预约人数满额时，不再接受学生的预约信息，并提示学生已经满额。

S3、根据实验安排打开电源系统；

服务器根据实验安排打开相应实验室的电源系统。例如教室A在某天上午10点开始有实验安排，在上午10点至12点之间安排有“Excel函数的应用”实验课，在14点至16点之间安排有“Excel特殊排序”实验课，服务器判断当天首次实验课开始时间为10点，则在实验开始时间前一段时间T向该实验室对应的集中控制器发送打开电源控制命令，所述打开电源控制命令中包含有与所述电源系统相对应的智能控制终端的唯一标识码。所述集中控制器根据智能控制终端的唯一标识码将打开电源控制命令发送至所述智能控制终端，所述智能控制终端控制电源系统打开，实验室内电气设备开始通电。

S4、门禁系统摄像头采集学生头像，并将图像信息发送至服务器；

学生在实验室入口处对着门禁系统的摄像头采集图像信息，摄像头将采集的图像信息经过与之连接的智能控制终端以及集中控制器发送至服务器。

S5、服务器根据学生图像判断学生是否已经预约该实验课；

服务器根据图像信息提取人脸特征，并与已经预约该实验课的学生的图像信息进行比对，判断该学生是否预约了该实验课。

S61、若已经预约，控制门禁控制器打开电磁锁，允许进入；

若学生已经预约了该实验课，服务器通过所述集中控制器向与该实验室门禁系统对应的智能控制器发送打开命令，智能控制器将所述打开命令发送至门禁控制器，门禁控制器根据接收到的命令控制电磁锁打开，允许学生进入该实验室。

S61、若没有预约，不允许进入，并给出提示信息；

若学生没有预约该实验课，服务器向门禁控制器发送禁止开门命令，并且提示学生未预约。

S7、所有实验课程结束，关闭电源系统。

服务器根据实验安排，判断实验室内所有的实验安排已经结束，且在接下来的一段时间，如1小时内没有新的实验安排，向该实验室对应的集中控制器发送关闭电源控制命令，命令中包含有与所述电源系统相对应的智能控制终端的唯一标识码。所述集中控制器根据智能控制终端的唯一标识码将关闭电源控制命令发送至所述智能控制终端，所述智能控制终端控制电源系统关闭，实验室内电气设备断电。

实施例2

如图3和图4所示，所述门禁系统包括电磁锁301、摄像头302和门禁控制器401，还包括显示屏303、对讲按钮302和扬声器402，所述电磁锁301、摄像头302、显示屏303、对讲按钮302、扬声器402均与所述门禁控制器401连接。

所述电磁锁301安装于教室门31上，在实验室入口的墙壁外侧设置有安装支架32，所述安装支架32的两侧竖框上分布有齿状突出物，所述摄像头302设置于一面板上，在所述面板上还设置有显示屏303，对讲按钮304和扬声器孔305，所述扬声器402设置于所述面板内，所述门禁控制器401和与所述门禁系统对应的智能控制终端也设置于所述面板内，所述面板背面设置有与所述齿状突出物相对应的卡槽，将所述面板固定于所述安装支架32上。所述安装支架上的齿状突出物采用具有弹性的材料制作而成。

学生来到所述实验室入口位置，通过所述摄像头302采集头部图像，该实验室入口位置的智能控制终端将摄像头302采集的图像信息通过集中控制器发送至服务器，服务器将接收到的图像与预约该实验室实验课的学生预存的图像进行对比，若一致，服务器向统一智能控制终端发送开门命令，智能控制终端将开门命令发送给门禁控制器，门禁控制器控制电磁锁301打开，学生进入实验室；若不一致，服务器通过所述智能控制终端向门禁控制器发送命令，门禁控制器通过显示屏303显示“您未预约！”和/或通过扬声器播放声音“您未预约”。若学生确实预约了该实验室当前时段的实验课，但是门禁系统开始失败，可通过所述对讲按钮304呼叫管理者移动终端，请管理者帮助开门。

为适应学生的不同身高，所述面板可以在所述安装支架32上上下移动。当学生通过所述摄像头302采集图像时，所述显示屏303同时显示摄像头采集的图像信息，便于学生进行调整，确保摄像头可以采集器头部信息。

教师或管理者进入实验室流程与学生进入的流程相同。

实施例3

本系统的各组成部件之间进行无线通信时，所述无线通信方式可以采用wifi、3G、4G、5G、GPRS、CDMA、ZigBee中的至少一种，鉴于设备之间进行上述无线通信方式是成熟的技术了，本申请不对具体的通信流程及进行上述通信采用的硬件进行详细描述，现有技术中可以实现上述通信功能的硬件均可以。

实施例4

所述智能控制终端可以采集与之连接的各设备的工作状态及自身的工作状态，当工作状态为异常时，将异常设备的唯一标识码发送至服务器，服务器向管理者移动终端发送提示信息。所述集中控制器同样可以采集自身的工作状态，当异常状态时，向服务器发送唯一表示码，所述服务器向管理者移动终端发送提示信息。

实施例5

所述服务器存储有实验安排的数据以及学生的预约数据，当需要时，可以对相关数据进行查询，并对查询结果通过所述打印设备打印。

实施例6

所述智能控制终端采用当前常见的型号即可，如NB-IOT型物联网终端，ME909S-821型物联网终端等。所述摄像头、扬声器、门禁控制器、电磁锁等均采用常见型号即可。

实施例7

对于计算机类实验室，可对于实验室内的所有计算机设置单独的集中控制器，每一计算机连接一智能控制终端，智能控制终端与集中控制器连接。当学生预约实验结束后，服务器向所述计算机发送锁屏命令，所述计算机锁屏，直至下一预约时间段的学生输入其学号，智能控制终端将输入的学号发送至服务器，所述服务器判断该学号的学生是否预约了该实验室该时段的实验，若是，计算机接触锁屏，若否，计算机继续锁屏。

需要说明的是，本申请的技术方案涉及的均是硬件方面的改进，并不涉及软件的改进，涉及软件部分均为现有技术；对于没有指明型号的各部分，可以从现有技术中的常用部件中任选，不受型号限制；对于实施例中指明型号的各部件，仅为详细说明本申请的技术方案所用，应当理解本实用新型所要保护的技术方案并不受这些型号的限制，现有技术中有很多可以替换这些部件的选择。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种开放实验室智能管理系统，包括移动终端和服务器，其特征在于：还包括集中控制器、智能控制终端和门禁系统，所述门禁系统包括摄像头，所述移动终端与所述服务器连接，所述服务器与所述集中控制器连接，所述集中控制器与至少一个智能控制终端连接，至少一个所述智能控制终端与所述门禁系统连接。

2.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述移动终端包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑中的至少一种。

3.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述移动终端与所述服务器通过有线和/或无线方式通信连接。

4.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述服务器与所述集中控制器通过有线和/或无线方式通信连接。

5.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述集中控制器与所述智能控制终端通过有线、无线方式通信连接。

6.如权利要求3至5任一项所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述无线方式通信包括wifi、3G、4G、5G、GPRS、CDMA、Zigbee中的至少一种。

7.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述门禁系统还包括门禁控制器和电磁锁，所述摄像头、电磁锁均与所述门禁控制器连接。

8.如权利要求7所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述门禁系统还包括显示屏、扬声器和对讲按钮中的至少一种，所述显示屏、扬声器和对讲按钮均与所述门禁控制器连接。

9.如权利要求8所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述智能控制终端与所述门禁控制器连接。

10.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述智能控制终端还与多媒体教学设备连接。

11.如权利要求10所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述多媒体教学设备包括投影仪、电动屏幕、多媒体展台、电脑中的至少一种。

12.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述智能控制终端还与实验室内电源系统连接，用于控制电源系统的打开或关闭。

13.如权利要求12所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述电源系统、所述门禁系统通过串口与所述智能控制终端连接。

14.如权利要求1所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述服务器还与打印装置连接。

15.如权利要求7所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述电磁锁安装实验室门上。

16.如权利要求8所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述摄像头、所述显示屏和所述对讲按钮安装于一控制面板上，所述门禁控制器和所述扬声器设置于控制面板内，所述控制面板上还设置有扬声器孔。

17.如权利要求16所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：在实验室入口的墙壁外侧设置有安装支架，所述安装支架的两侧竖框上分布有齿状突出物。

18.如权利要求17所述的开放实验室智能管理系统，其特征在于：所述控制面板背面设置有与所述齿状突出物相对应的卡槽，用于将所述控制面板安装于所述安装支架上。

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