实验室智能登录系统设计与实现
作者 :  陈梦萍 程冉 郑丰

  摘 要:随着互联网、物联网技术的发展,实验室的智能化管理迫在眉睫。校园一卡通的普及和唯一性为实验室智能管理提供了必备工具,是实验室智能登录系统设计与实现的基础。智能登录系统选用握奇W238X系列的卡式非接触读写器读取学生一卡通信息,进行智能匹配完成计算机登录,解决了实验室管理中的节能、安全问题,同时也极大的减轻了实验室的管理工作。智能登录系统的设计与实现是实验室智能化管理迈出的第一步,也为以后建设智慧实验室奠定了基础。
  关键词:实验室;一卡通;节能
  中图分类号:TP311.52
  高校实验室作为实践教学的重要载体,在高等教育的教学中具有无可替代的作用。不同于理、工科性质的实验室,经管类的实验室有其独特的地位和特点,主要体现在以下几个方面:一是实验室环境以计算机为主,安装有经管专业的软件环境;二是软件环境复杂,服务专业门类多;三是广泛面向学生群体,上机人数多。经管类实验室的上述特点对实验室的管理提出了更高的要求。
  随着互联网、物联网技术的发展,智能化、低碳化和网络化成为高校实验室发展的三大趋势。目前,在数字校园建设中,集物联网和物联网技术的“校园一卡通”(后简称一卡通)成为数字校园的核心组成部分,是数字校园的标志性工程和前导性工程。一卡通集饭卡、水卡、借阅卡、公交卡于一身,实现了“一卡在手,走遍校园”的功能。一卡通不但是学生的“校园身份证”,还能使学校的管理更加高效、方便与安全。如何在经管类实验室的管理中应用一卡通技术,在方便学生使用设备的同时,还能大幅提高经管类实验室的管理水平、管理效率成为实验室建设的前沿问题。
  1 经管类实验室存在的问题
  由于经管类实验室上机人数多、专业的软件环境复杂,管理起来难度较大。现阶段,经管类实验室管理中主要存在以下几个问题。
  问题一是计算机设备长时间处于开启状态,难以做到人走关机。尽管通过教育和宣传能够起到一定的效果,但大部分计算机设备整体都仍处于通电工作状态。这种情况下,不但降低了计算机的使用效率,减少了计算机的使用寿命,还增加了实验室的整体能耗。
  问题二学生上机时常会将手表、手机、U盘等个人物品遗失或者随意放置在座位上,尽管在有条件的实验室安装了录像监控设备,由于监控画质低、“作案”学生身份难以辨认,因此难以杜绝“顺手牵羊”的现象。
  问题三是多数学校对学生上机的时间有一定的限制,很多学生缺乏安全意识,密码设置简单,帐号安全性低,盗号现象时有发生。一旦被盗号,学生将面临经济、无法上机等方面的损失。
  2 解决问题的思路
  为了解决上述问题,可以将物联网、互联网技术引入到经管类实验室的管理中,设计一套行之有效的实验室智能登录系统。其中,一卡通成为解决问题的关键。由于一卡通具有“校园身份证”的特性,每张卡都对应一个学生,因此可以做到人卡合一。利用这个特性,再结合物联网技术,将能有效解决目前存在的问题。实验室智能登录系统具体思路如下:每一台计算机上都配置一台读卡器,学生持一卡通上机,将一卡通插入读卡器,读卡器读取一卡通中学生的信息,通过网络将信息发送到身份认证服务器,身份认证服务器通过认证后,系统允许学生上机。当学生下机时,学生将一卡通从读卡器中拔出,读卡器对系统发出下机指令,如果在规定时间内无人使用计算机,系统将自动启动关闭操作系统的指令。
  通过上述方法,实验室智能登录系统将有效解决经管类实验室面临的学生身份确认难、能源消耗大、学生帐号安全性低的问题,有效提高经管类实验室的安全性、环保性和高效性。
  3 智能登录系统设计
  实验室原有管理软件功能模块包括:远程关机、发送消息、用户管理、强制上下机等。自动登录系统需要服务器管理软件开放接口,共享数据库资源。
  智能登录系统包括两部分,分别为硬件部分(非接触读卡器)和软件部分(SendMsg.exe)。硬件部分负责读取用户校园一卡通账号信息和检测卡片状态,选用握奇W238X系列的卡式非接触读写器读取卡号信息。软件部分包含两个模块,分别为读卡器驱动模块和数据传输控制模块。系统流程图如图1所示:
  图1 系统流程图
  4 系统实现
  在系统实现过程中,存在几个难点:开机启动与锁屏技术、远程数据库读写、进程间消息传递。使用快捷键注册函数RegisterHotKey()和UnregisterHotKey()处理系统快捷键,防止用户跳过登录界面。通过添加注册表完成软件开机启动。使用键盘消息响应函数keybd_event()处理用户录入账号过程,保证键盘消息的正确响应。处理远程数据读写是通过配置udl数据链接文件保证远程数据库连接和读写。进程间消息传递的首要目标是查找进程、窗口句柄地址,只有获取正确的地址才能进行消息传递。使用系统函数GetWindowThreadProcessId()、ReadProcessMemory()和SendMessage()来完成查找句柄、获取地址、发送消息等功能。获取对话框句柄和对话框控件句柄使用函数FindCommonWnd()、GetWindow()和GetDlgCtrlID()。通过测试和联调,系统已经具备了上线使用的条件。
  5 小结
  智能登录系统的使用减少了实验室管理员的许多人工操作,并且很好的解决了盗用账号和人走号留的问题,同时,也节省了大量的电力资源,为建设绿色节能实验中心奠定基础。从四个方面对使用系统前后进行了对比,如下表所示:
  综上所述,通过校园一卡通设计实现的自动登录系统既解决了实验室管理中存在的几个问题,又向节电减耗迈进了一步。
  参考文献:
  [1]刘志刚.基于ARM的智能实验室管理系统[J].微型机与应用,2012,13.
  [2]吴文华.智能实验室管理系统下的实验室开放管理[J].实验技术与管理,2011,2.
  [3]王妍.高校智能实验室管理系统开发与实践[J].实验技术与管理,2010,6.
  作者简介:陈梦萍(1993.5-),女,福建人,本科在读。
  作者单位:北方工业大学经济管理学院,北京 100144
  基金项目:本论文被大学生科技活动项目支持。