web嵌入式在高校智能化实验室建设中的应用探讨

web嵌入式在高校智能化实验室建设中的应用探讨摘要：充分利用先进成熟的计算机网络技术以及嵌入式硬件技术，分析高校实验室建设中所面临的重要问题，从实际实用角度出发，建立一个以实验室资源申请开放及实验室安全管理为主要模块的智能实验室管理系统，为教学提供信息服务，为实验室提供安全管理的平台。

关键词：实验室开放实验室安全嵌入式技术信息采集
要创办一所一流大学，实验室的建设状况占据着极为重要的比重。

目前我国对高校实验室建设管理给予了足够的重视，大力推动实验室建设的发展。

实验室的建设水平，不仅是一所学校教学、科研以及管理水平的重要表现，也是该学校在实践动手能力的具体反映。

目前，随着我国高等教育事业的快速发展，实验室建设正从传统模式转换为现代化信息模式。

如何更高效的使用实验室以及如何预防应对实验室安全问题，这是摆在实验室管理人员面前一个迫切需要解决的问题。

根据实验室的使用性质，借助日趋完善的校园网络资源并结合我校实验室的实际使用情况，本文结合ASP技术与嵌入式linux技术提出建立一个智能实验室管理系统，通过动态网页技术以及嵌入式硬件技术相结合，利用信息采集技术、网络管理技术、传感技术等，将在线管理，远程监控等实验室管理和服务极为一体，提高实验室的使用
度及管理人员的管理效率。

1．智能实验室管理系统的设计架构
智能实验室管理系统主要包括实验室使用管理和实验室安全管理两个方面的内容。

1.1为了保证系统能够平稳、高效运行，实验室使用管理模块的开发主要依据Internet/Intranet的建设原则，在先进、实用的基本网络平台基础上，使用Browser/Server结构来构造实验室使用管理模块。

客户端采用浏览器模式使管理系统的易用性更强，不需要安装专用的客户端软件，使整个系统的管理维护工作大量减少。

用浏览器作为统一的信息访问工具，加上用户认证模式，避免了访问各种信息数据时需要启动、进入不同编程工具设计的应用系统，更有利于用户和管理人员使用计算机获取所需的信息数据。

1.2实验室安全管理采用基于嵌入式技术的IP CAMERA的网络视频监控，带有传感技术的烟雾温度报警器等可编程硬件设备，通过网络与服务器相连接，可以在服务端实时的显示实验室的当前监视画面及实验室各项安全参数等，实现实验室安全方面的监控管理，提升了实验室管理人员的管理效率。

2 实验室使用管理模块设计说明
2．1本地管理模块
通过web方式，实验室管理人员可以在线查询到实验室的相关使用信息，如实验室上课情况，设备使用信息鉴定情况，故障记录，保养记录，使用记录等，方便了实验室管理人员对实验室设备进行管理
2．2 学生在线申请模块
系统提供基于ASP + HTML +IIS 的动态网页方式实现的实验室网上预约申请功能，学生可以通过校园网登录系统在线查询实验室具体使用情况、实验室设备的详细预约状态等详细信息，并进行在线提交实验室使用预约申请，注销申请等。

2．3 在线管理员模块
管理员可以通过互联网登录预约管理系统的页面，查看相关实验室信息，查看预约使用实验室的学生信息，对其预约申请进行批复。

模块的远程预约功能是实现智能管理实验室的一个重要功能，实现了实验室设备使用的最大化，通过这种方案，可以在一定程度上缓解随着学生人数不断增多而面临的实验室设备资源使用紧缺等问题，也进一步提升对实验室管理的智能化水平。

3 实验室安全管理模块设计说明
随着半导体制作工艺和芯片设计技术的发展，微处理器得到很大发展，特别是以ARM为代表的嵌入式技术。

在高校实验室的建设中
得到了广泛的使用，诸如网络视频监控，温度、湿度、红外线传感器技术等。

3．1嵌入式Web服务器是整个监控系统的核心，由硬件和软件两个部分组成。

硬件上采用当前主流的低功耗ARM微处理器，结合相应的视频编码芯片，flash芯片，以太网接口，大容量存储器等组成。

软件方面则由嵌入式Linux操作系统和嵌入式web服务器软件组成。

使用嵌入式linux的优势在于其系统源代码完全开放，对硬件需求相对较低，支持多任务多进程，并且可以根据需求进行定制等，常用于网络视频监控，信息采集，实时控制等对系统实时性要求较高的设备中。

服务器的软件方面由web服务器，视频控制程序，传感器信息采集程序等组成。

实验室管理人员通过internet方式访问嵌入式web服务器时，服务器根据请求的指令要求返回相对应的数据。

基于嵌入式web服务器的网络视频监控系统与传统的网络视频监控系统相比，主要特点在于：服务器的设计基于嵌入式web技术，支持动态ip，可以直接连接入以太网，能够随时在线观看；同时用户仅需要通过浏览器就可以观看到实时的图像，并不需要安装专用的软件；相对传统的网络视频监控设备，基于嵌入式web服务器的网络视频监控系统有着更加低廉的成本，且对硬件的要求性和功耗更低，在高校实验室的建设中可以节省一笔相当可观的费用。

3．2系统设计功能说明
（1）嵌入式web服务器
嵌入式web服务器指的是运行在嵌入式Linux上的web服务器，用来响应用户的操作请求并返回处理后的数据。

由于嵌入式设备的资源一般都比较有限，并且也不需要像pc机服务器那样需要同时处理很多用户的使用请求，所以pc端的服务器（如Apache 等）并不适用于嵌入式设备。

常见的典型嵌入式web服务器有BOA、HTTPD、JA V A APPLET等，这些服务器的共同特点是它们均为单进程服务器，在相同时间段只能相应一个用户的请求，无法并发响应，但是在嵌入式设备的应用上，这些服务器的功能已经够用了。

同时，使用这类型专门为嵌入式设备设计和优化的web服务器在存储空间以及运行占用空间上面都非常适合应用到嵌入式场合。

（2）嵌入式IP CAMERA摄像头
实验室管理终端软件设计采用IP camera模块。

IP camera 是一种内置如TCP/IP、HTTP、SMTP、FTP、DHCP等网络协议，允许用户通过浏览器，根据IP地址访问控制的摄像头设备，主要优点有：可以利用网络进行实时监控，系统可靠性高，所需资源简单，性价比高，易于安装维护等，具有较高的扩展延伸性及广泛的实用性。

通过在实验室安装嵌入式模块，利用信息采集技术，将视频监控摄像头通过嵌入式硬件模块连入服务器，智能实验室管理系统与监控模块连接后，可以实现在联网的电脑上通过网页来实时监控实验室的
使用情况，即实验室管理人员可以通过网络实时查看实验室中的现场视频，掌握实验室的实时状况信息，同时监控视频实时地保存在网络硬盘上，管理人员可以随时的翻看查询某一特定时间的视频录像。

（3）温度传感器、烟雾报警器、红外探测器
温度传感器、烟雾报警器、红外探测器（计算机中心实验室内已经安装该硬件设备）与嵌入式硬件连接后，服务器端的相应程序会定时采集这三个硬件的实时数据，并保存在服务器中。

管理员通过浏览器访问服务器，可以实时监测实验室内的环境情况。

若是实验室内发生烟雾或者实验室内温度过高，则烟雾温度报警器则会触发报警装置，同时实验室管理人员可以在网页上得到相对应的报警信息；若实验室处于关闭状态时有人入侵，则红外探测器将触发报警装置，这也就方便在第一时间内对突发事件进行处理，能使实验室损失减到最小甚至防范于未然。

4 结论
本文从目前实验室建设过程中实验室资源紧张以及安全防范应对的角度出发，根据大学实验室的特点，充分利用实验室资源，提出了一个结合web技术与嵌入式linux技术的智能实验室管理系统，在设计和开发过程中，通过信息网络化的数字平台，改变了原有的实验室管理模式，不仅提高了实验室的使用效率，也方便了实验室人员的管理，同时在实验室安全方面利用主流的嵌入式信息采集技术也为实
验室安全提供了进一步保障。

参考文献
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