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1、高等学校实验室解决方案随着高等学校实验教学改革的不断深入，实验教学已经由原来的传统封闭型逐步向开放型过渡，与此同时，实验管理人员的工作负担却越来越重，包括排课、场地管理、人员安排、实验评分等各种问题让实验管理人员忙得焦头烂额。为了减轻实验管理人员的工作负担，同时针对目前学校实验越来越庞杂的管理局面，特设计以下几种解决方案，希望能为高等学校的实验教学增加亮点，系统科学的为实验教学服务。方案一：齐泰公司出品的新概念实验教学管理系统（包含开放式实验预约系统）+齐泰公司开发的桌上电源控制器+门禁系统（或直接IC卡管理）运用以上方案，老师（所有业务流程）和学生（预约实验及查询成绩等）可以完全通过实验教学
2、管理系统进行教学及在线交流，通过结合门禁系统（或IC卡），可以对实验开启或关闭，并且对学生进行考勤。结合桌上电源控制器，通过对学生实验前的实验桌分配，不管是排课实验还是预约实验，学生进行刷卡动作，考勤同时自动开启门禁和分配给该生的实验桌电源，实验完成后再次刷卡，考勤同时自动关闭门禁和分配给该生的实验桌电源。对实验室安全和减轻老师的管理劳动强度有非常大的作用。没有授权或其他授权时段的卡不能进行教师门与电源控制的，可以实现无人值守的实验教学。另外一方面，关于师生间的交互，我们一方面通过交流工具实现师生间的文字即时交流；一方面也可以相互发送文档、多媒体数据等多种数据；再一方面，关于实验过程的控制和数
3、据采集，我们可以在初始化数据的时候定义好相关实验的主要数据清单或完善的实验报告和预习报告，通过学生的填写或操作后提交给系统，再由老师评分或系统自动处理。如有要求，甚至可以在学生预约实验前或进行实验前提交预习报告。方案二：方案一+视频监控该方案结合目前最新的网络视频监控，网络摄像机的应用，使得图像监控技术有了一个质的飞跃。首先，网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线，实现了真正的三网(视频、音频、数据)合一，网络摄像机即插即用，工程实施简便，系统扩充方便；其次，跨区域远程监控成为可能，特别是利用互联网，图像监控已经没有距离限制，而且图像清晰，稳定可靠；再者，图像的存储、检索十分安全、方便、可异地
4、存储，多机备份存储以及快速非线性查找等。配合方案一一起使用，老师可以随时随地对实验室进行实时了解和控制，同时自动录象，对防盗，实验设备及耗材的破坏和消耗情况也会做到有资料可询。能够真正实现实验教学的完全开放。方案三：方案二+实验室网站本方案中的实验室网站，包括多个主题：一个主题为实验室的基本信息，包含实验室介绍，实验室新闻，实验室制度，实验室师资力量，相关实验项目介绍等信息。一个主题为教学交流服务相关主题，包含有老师上传的教案，课件，PPT等教学相关的文档或多媒体数据。如果实验室有录播系统的前提下，可以上传老师录制好的教学视频给学生预习。一个主题为虚拟实验主题，包含本实验室相关的虚拟实验。相关
5、结果如需查询可以由本公司进行二次开发。一个主题为实验预约主题，根据学校要求，可以实现按课表预约和全开放创新预约两种方式。 通过学生的预约或取消动作，可以自动按预约时段分配和终止门禁权限和控制相关电源权限。另一个主题为视频监控等其他智能设备相关主题。自动跳转到视频管理和查看界面。另外，我们可以针对实验室要求，对网站进行其他开发，使之满足理工大学物理实验室的要求。通过方案三的应用，为实验室实现了智能化的管理，使老师和学生新增了个全新的交流平台，产生了更大的溶合力 。使实验教学整体更科学，更系统，更节约劳动力。同时这也是将来高校实验教学的方向。附件一：新概念实验教学管理系统介绍附件二：齐泰桌上电源控
6、制箱介绍附件一：新概念实验教学管理系统“新概念ETMS实验教学管理系统”（以下简称为新概念ETMS系统）是一款针对高校实验教学与管理的专业化教学软件,区别于一般意义上的排课系统与综合教务系统。该系统将高校行政管理理念恰当地融入系统,采用IC卡或者指纹验证身份与考勤的先进技术，并可结合各高校已实行的校园“一卡通”进行实验的预约和教室门禁的操作；该系统配套奇泰科技自主研发的桌上电源控制系统，很好地保证了用电安全且节约了能源；完全实现了教师远程控制实验楼电源；该系统集成了门禁系统及视频监控系统，能完全达到教师远程监督，学生全自主实验的要求。新概念ETMS系统的设计思路源自于具有十几年实验教学与管理经
7、验的高校教师，严格按照“一切教学活动以大纲为蓝本”的教学理念，具有很强的适应性与实用性，一方面，新概念ETMS系统致力于提高实验资源的利用效率，扩大学生选择实验的自由度；另一方面，为实验室建设、实验大纲修改、实验课程安排提供科学决策依据，为实验室提供科学、公平、规范的管理手段。现状及需求分析：目前各大高校各个院系至少都有上千名学生，实验室数十间，各院系实验中心每天都有很多实验课程，如按传统的人工排课操作的话，首先必须由实验管理老师对全院学生整个学期课程统一手工排课，根据事先做好手工排课表格再输入电脑保存，由于学生班级多，专业多，各专业的实验课时间安排又各有差异，所以经常出现人为疏忽，造成实验冲
8、突。实验完成后，实验老师又要对每位同学的实验成绩进行登记，再将成绩输入电脑，其过程十分繁琐，工作量相当大。更主要的是目前各大院校都在大力推广预约式公开实验课程，如还沿用传统的人工管理模式的话，则更加大了实验管理老师的工作压力及工作量，所以需要一种有效的管理系统来改变现状。软件功能说明：作为一个开放式、产品化的高校实验教学管理系统，在设计与编程过程中，新概念ETMS系统充分考虑了高校实验教学的应用要求。如大纲的规范化管理、排课的智能化操作、信息的自动化发布、人性化的操作方式、方便简洁地选课模式、实时有效的实验过程全程监督等。系统采用C/S与B/S结合的方式，使学生可以随时随地选课，提高了ETMS
9、系统的适应性，同时也方便了教师对实验的管理。l 功能模块图l 系统功能特色n 多种考勤模式（IC 卡、指纹识别器、门禁）本系统采用先进的IC卡或指纹识别技术来验证身份和进行考勤管理。通过系统的设置以及实验的预约记录，检测上课老师和学生的刷卡动作，自动判断允许或拒绝打开该实验室的门禁，并开启相应的实验桌电源。系统还根据刷卡动作实时监控记录学生的考勤情况（迟到，早退，缺勤）。另外也可由实验老师或管理员手动打开实验室的门禁、开启实验桌电源。实现了实验室门禁、实验桌电源的智能化统一管理和远程控制。补充：若采用IC卡设备，系统配有实验过程手动加入学生的功能，应对IC卡丢失或遗忘等特殊情况。n 电源控制台
10、的智能化管理本系统具有电源控制台的智能管理功能。电源控制台也是齐泰科技自主研发的产品，与实验教学管理系统实现无缝连接。通过操作本软件可以全方位、多渠道地对实验室电源进行控制。根据实验的预约记录，结合学生的刷卡动作，系统自动识别该学生的相关实验信息，从而在预约时间段自动打开或关闭分配给该学生的实验台电源。另外也可由实验老师或管理员手动打开或关闭实验台电源。实现了实验台电源的智能化统一管理和远程控制。 本系统还可以自动对上述智能化管理进行详细的日志记录，比如：何人何时出入了哪个实验室等。以备必要之时提供相关信息的查询。n 权限设置系统采用了类似于windows操作系统的权限机制。实现权限的群组管理
11、，用户可以很灵活的根据本院系的实际情况划分不同的权限给所需角色。而单个用户又可以继承多个角色或指定单个的权限功能，从而达到特殊用户的权限需求。另一方面，对于系统权限的分配采用了倒金字塔的模式。即：上级的权限永远大于下级权限，而且上级给下级授权永远是在其权限范围内。这样就有效的避免了越权的行为。n 排课功能严格根据高校教学大纲的要求进行课程的安排，课表执行实现分级审核，审批。从而规划了教学管理。n 实验过程管理实验过程实现半智能化。实验的开启是通过验证教师的IC卡(或指纹命令)，开启的要求则必须满足此实验室此时间此教师IC卡(或指纹命令)于排课信息一致，这样有效避免了实验过程管理的混乱，使得实验
12、的整个过程能井然有序的进行。实验过程中，在条件允许的情况下（实验室配有安装本系统的PC），教师可以实时的对学生的实验情况记录相应的成绩。n 实验环境整合另外，系统还可以整合视频实时监控、实验环境监控、实验设备管理等系统，实现真正意义上的全方位智能化管理。l 基本功能介绍n 最高权限设置。系统内置了“最高领导者”角色，开发人员通过“最高权限移交”功能将系统的控制权交予学院机构最高行政长官，只有“最高领导者”才可以对自已授权，学院各级部门人员的权限都可由“最高领导者”授予。当然，“最高领导者”也可将最高权限委托给其他人，如副院长或者实验室主任。n 系统角色自定义。除内置的“最高领导者”与“学生”角
13、色处，其它角色都可以由用户根据学院的具体情况自主设置，角色名称以及被授予的权限都可以由相关人员修改。n 全面的权限控制。系统各功能模块通过权限控制，只有得到了该模块的权限，才可以操作该模块，不仅如此，特定模块（如课程大纲设置、大纲审核、大纲审批、排课管理、课表审核审批等）受范围限制（学生范围、教师范围、大纲范围、课程范围等）。权限管理的严格与规范化有利于实验教学工作的规范化。n 权限分配与教学管理。权限分配采用自顶而下，逐步细分的方式。最高领导者如院长，拥有所有权限并可对自已授权，其他角色的权限都可由院长产生，或者采用院长-副院长- 实验室主任 -实验教师的权限分配方式，对他人的授权只能局限在
14、自已所拥有的权限范围内；而教学管理的方式恰恰相反，首先由实验教师制订教学大纲，再交由实验室主任审核，最后交副院长或院长审批，采用自下而上，逐级审查的分式。n 基本信息结构化与操作人性化。系统基本信息尽量采用树形结构，结构化的显示方式，界面看起来更直观大方，操作上更简洁明了，如教师信息、学生信息、实验室信息、实验项目信息等。信息录入采用人性化设化，用户使用更方便，如编号自动加1、回车产生新的录入行、字段的继承、百分比值的自动计算等等。n 教学大纲管理。教学大纲具有时效性，过期则无效，系统支持历史大纲查询功能，支持大纲复制功能，支持大纲打印功能，这不仅符合高校实验教学管理的要求，而且为实验教学科学
15、决策提供依据。n 排课管理。系统提供强大的排课管理功能，在范围管理中，我们可以不同的教学大纲、不同的实验对象，依照学校排课习惯，按照学校校历，将课表的安排细分到周、星期、日期、具体时间段，有效地防止超范围排课以及重复排课的可能；操作简洁，周、星期采用下拉列表的方式，从校历中选择。n 课表自动发布与信息的手动发布相结合。课表经过审核审批后，采用自动发布的方式传送到B/S学生端，学生通过网页即可查看课表或课表更改通知；对于学生提交的自定义实验，在经过审批后，可以采用信息手动发布的方式通知到学生。n 实验过程管理。IC卡读卡器接收学生刷卡信息，服务器根据这些信息判定学生是否迟到、是否超过允许最大迟到
16、时间、剩余实验时间是否大于实验要求最短时间，通过处理，根据具体情况可以进行取消学生实验资格、临时加入学生等操作，为节约教学资源提供了可能。n 查询与统计。所有公共信息（包括历史数据）都可以查询，在查询统计模块中，提供学生、教师基本信息查询，实验项目信息查询、学期课表信息、教学大纲信息等功能；对于教师个人课表及所带课程的学生成绩，提供私有信息保护功能，只有以该教师身份登录系统才可以查询。n 安全管理。在个人密码遗忘或者IC卡丢失的情况下，可报请相关人员进行密码修改或是进行IC挂失、重新发卡等操作；提供系统操作日志查询功能，对于登录系统的用户、操作时间、操作模块、操作内容，进行了比较详细的记录。系
17、统整体构架简介: 实验管理系统架构如下：a) 远程更新服务器为系统服务器程序和教师客服端程序提供版本更新服务。b) 实验管理服务器(校园服务器)实验管理服务器程序和学生WEB程序的安装平台，数据采集中心。c) 教师工作电脑带有教师客服端程序的PC，辅助教师教学办公。d) 学生电脑任意带有IE浏览器的PC，辅助学生预约选课及信息浏览。主要软硬件设备列表:以下是新概念ETMS实验教学管理系统基本硬件及软件设备列表：序号名称数量功能硬件系统1实验管理服务器每个院系一台（学校自己采购或使用现有的）实验管理系统核心硬件，提供各种应用。2UPS1台（学校自己采购或使用现有的）为实验管理服务器提供稳定的不间
18、断电源3学生电脑若干（学生自备或通过网吧实现）学生操作终端4教师电脑若干（学校自己采购或使用现有的）老师管理终端5实验桌电源控制台每张实验桌一台结合电源控制台智能化管理软件对实验过程进行智能化控制6IC卡读卡器（或指纹机）（可选）根据实验室数量确定获取实验室内学生数量信息（IC卡读卡器与指纹机任选其一）7门禁（可选）根据实验室数量确定（学校自己采购或由我公司代购）对实验室的人员出入进行智能化管理控制软件系统8IC卡读卡器(或指纹机)门禁管理软件（可选）1获得IC卡（或指纹机）数据，并对门禁进行智能化管理控制9数据库软件1为整个系统提供数据库支持10ETMS实验管理软件根据教师机数量确定对实验教
19、学进行全方位的科学管理11电源控制台智能化管理软件根据教师机数量确定根据实验预约记录和学生刷卡动作，自动开启或关闭相对应的实验桌电源，以实现对实验桌电源控制台进行智能化远程管理控制附件二：齐泰桌上电源控制箱实验中心管理计算机通过RS485控制无线电源主控器，每个实验设备配备无线电源管理箱，通过软件可打开和关闭每个实验台的电源。这样老师能灵活地控制好上课的情况，有利于保障用电安全，并且还可在节约能源上起着重要的作用。通过控制软件编排可使每个电源控制器在不同的时间开和关使实验室变成开放的智能的实验室。硬件通过无线收发模块控制，减少布线，降低工程成本，便于维护。无线电源模块特点及技术参数：1.单片射
20、频收发，GFSK 调制收。2.工作于3个ISM频段,每频段至少有512个工作频点。多频道应用兼容ETSI/FCC，频道切换时间小于650us。3.ShockBurstTM收发模式特适用于低功耗应用。4.最大输出功率10dBm 可调,接收灵敏度高达-100dBm。载波监听（ for”Listen before Transmitprotocols）功能有效防止RF 传输碰撞。5.成功收发数据包信号提示使您能有效的控制数据收发时机。6.接收数据包自动地址匹配便利于点对多和多对多传输。7.发送数据包自动重传。8.自动生成数据包报头及CRC 校验码。数据传输速率高达100kbps。9.RF 与MCU 之间使用SPI 串行可编程接口协议传输数据简单易用。MCU看门狗监控，永不死机。10.安装方便，地址在线设置。使用掉电保存RAM，地址无限扩展。适应无限个实验室和实验台。11.输入220V/50HZ，输出220V（380V）/50HZ,20A。带电源输出检测。采用无线双向通讯，有故障发状态给控制机。12.发射接收范围：0-1000米