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當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其獨(dú)特的全面感知、智能處理和無(wú)處不在等特點(diǎn)受到了廣泛的應(yīng)用，在全球一體化的趨勢(shì)下，高效的實(shí)驗(yàn)室管理與信息化建設(shè)受到了越來(lái)越多的重視。本文所研究的系統(tǒng)以促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合為核心，不斷創(chuàng)新教育信息化建設(shè)的新模式，加強(qiáng)數(shù)字化校園應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)和優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源建設(shè)與共享，以便更好的服務(wù)于教學(xué)、科研和管理，提升綜合實(shí)力，發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室智能門(mén)禁管理，包括采用云存儲(chǔ)的門(mén)禁系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)包括PC端應(yīng)用程序、手機(jī)應(yīng)用小程序等。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用TCP/IP、GPRS、Wi-Fi組網(wǎng)模式，管理中心與各個(gè)門(mén)禁控制器之間采用TCP/IP、GPRS、Wi-Fi通訊。系統(tǒng)保障了數(shù)據(jù)整體的高速傳輸，同時(shí)能夠大大提升可掛載的門(mén)禁控制器數(shù)量，滿(mǎn)足很多應(yīng)用場(chǎng)景的使用?？刂破鞔鎯?chǔ)的大容量保障了在網(wǎng)絡(luò)不通暢時(shí)門(mén)禁系統(tǒng)依舊可以正常的工作，正常的記錄各種事件和信息。減小系統(tǒng)對(duì)管理中心的依賴(lài)，使系統(tǒng)的應(yīng)用更為靈活。如圖1所示。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧生活如智能家居、智能樓宇等方面的部分結(jié)構(gòu)和特性應(yīng)用到智能實(shí)訓(xùn)室管理中，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新發(fā)展提供全新的思路?；谖锢砭W(wǎng)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)室智能云管理平臺(tái)主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，其中硬件系統(tǒng)包括如下模塊：2.1門(mén)禁控制器模塊。具有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制功能，用戶(hù)可以通過(guò)廣域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)權(quán)限的遠(yuǎn)程控制。同時(shí)，門(mén)禁主機(jī)本身已具備計(jì)算、存儲(chǔ)的功能，相當(dāng)于一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)，云端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把此門(mén)的權(quán)限信息下載到門(mén)禁主機(jī)，門(mén)禁主機(jī)存儲(chǔ)這些權(quán)限信息，即可不依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)頻繁訪(fǎng)問(wèn)云端，門(mén)禁主機(jī)能自動(dòng)識(shí)別、讀寫(xiě)、存儲(chǔ)進(jìn)出人員的資料，也可更改人員權(quán)限或讀取出入記錄等。2.2監(jiān)控模塊。采用帶IP的云臺(tái)視頻監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)情況，并且可實(shí)現(xiàn)云臺(tái)控制。信號(hào)采集電路主要包括接近開(kāi)關(guān)、人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)、煙感傳感器等。2.2.1系統(tǒng)主控模塊。采用Atemga128單片機(jī)為控制核心模塊，32個(gè)可編程I/O口，16KB的可編程Flash，它具有高性能、低功耗以及運(yùn)算速度快、處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能。2.2.2信號(hào)采集模塊。信號(hào)采集電路主要包括接近開(kāi)關(guān)、人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)等。接近開(kāi)關(guān)是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路接通電路，從而是否有物體經(jīng)過(guò)。所有能反射光線(xiàn)（或?qū)饩€(xiàn)有遮擋作用）的金屬或非金屬物體均可以被檢測(cè)。光電接近開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)也叫紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)有人從紅外感應(yīng)探測(cè)區(qū)域經(jīng)過(guò)便自動(dòng)開(kāi)啟檢測(cè)，其主要器件為人體熱釋電紅外傳感器。由于人體溫度會(huì)恒定在37攝氏度，會(huì)發(fā)出10微米左右特定波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)，人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)的紅外探頭能探測(cè)到人體發(fā)射的10微米左右的紅外線(xiàn)從而進(jìn)行工作。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是一個(gè)靈活可配置的軟件系統(tǒng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，用戶(hù)可以增加、刪除傳感器類(lèi)型，可以增加、刪除傳感器控制命令，還可以對(duì)協(xié)議進(jìn)行修改。智能實(shí)訓(xùn)室中間件層提供以用戶(hù)為中心的融合業(yè)務(wù)層，提供用戶(hù)接口和不同制式的智能實(shí)訓(xùn)室服務(wù)。通過(guò)智能實(shí)訓(xùn)室組網(wǎng)多層協(xié)作的自適應(yīng)QoS，自適應(yīng)匹配異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備，充分保證端到端的媒體、語(yǔ)音、安防等多種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)與傳感器網(wǎng)絡(luò)之間按照《網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接口協(xié)議》進(jìn)行通信，與應(yīng)用程序之間按照《中間件與應(yīng)用程序通信協(xié)議》進(jìn)行通信。通過(guò)該平臺(tái)，應(yīng)用程序可以與傳感器網(wǎng)絡(luò)相互通信，獲取數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以連接使用TCP/IP、GPRS等不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的傳感網(wǎng)。與傳感網(wǎng)的sink節(jié)點(diǎn)間的通信報(bào)文為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之間的通信報(bào)文為類(lèi)HTTP的精簡(jiǎn)UDP數(shù)據(jù)包并提供節(jié)點(diǎn)事件訂閱和對(duì)傳感網(wǎng)中執(zhí)行器的控制接口。中間件層包括通訊和服務(wù)協(xié)議、數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分。3.1系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)。系統(tǒng)控制上電后首先將進(jìn)行單片機(jī)的初始化設(shè)置，如引腳的功能設(shè)置、時(shí)鐘設(shè)置，串口設(shè)置等；然后發(fā)送命令開(kāi)啟通信模塊TC35，并作相關(guān)設(shè)置，然后通過(guò)發(fā)送AT命令來(lái)控制TC35進(jìn)行信息的收發(fā)。3.2TC35通訊設(shè)計(jì)。TC35收到信息時(shí)，其能夠通過(guò)串口發(fā)出相應(yīng)提示信息，單片機(jī)也可以通過(guò)串口向其發(fā)送各種控制命令和待發(fā)送的消息內(nèi)容。TC35模塊通過(guò)AT+CMGR指令判讀短信來(lái)電，并與事先寫(xiě)入單片機(jī)EEPROM的授權(quán)的認(rèn)證信息等內(nèi)容進(jìn)行比對(duì)，即可執(zhí)行相應(yīng)控制動(dòng)作?，F(xiàn)場(chǎng)報(bào)警傳感器觸發(fā)時(shí)，系統(tǒng)則立即將對(duì)應(yīng)的消息內(nèi)容發(fā)送給遠(yuǎn)程的系統(tǒng)管理員。3.3通訊和服務(wù)協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以連接使用TCP/IP、GPRS等不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的傳感網(wǎng)，與傳感網(wǎng)的sink節(jié)點(diǎn)間的通信報(bào)文為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之間的通信報(bào)文為類(lèi)HTTP的精簡(jiǎn)UDP數(shù)據(jù)包并提供節(jié)點(diǎn)事件訂閱和對(duì)傳感網(wǎng)中執(zhí)行器的控制接口。通訊和服務(wù)協(xié)議主要任務(wù)是把各種協(xié)議都轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)GPRS協(xié)議，協(xié)議轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)包括Wi-Fi轉(zhuǎn)GPRS節(jié)點(diǎn)、Zigbee轉(zhuǎn)紅外節(jié)點(diǎn)和GPRS轉(zhuǎn)網(wǎng)口節(jié)點(diǎn)。Wi-Fi轉(zhuǎn)GPRS節(jié)點(diǎn)采用核心板和底板的組成模式，其中核心板采用三星CortexA8S5PV210處理器，并且集成了USBWi-Fi模塊。底板采用Atemga128和TICC2420芯片，實(shí)現(xiàn)了GPRS協(xié)議，底板和核心板通過(guò)高速串口相連，這樣就實(shí)現(xiàn)了GPRS和Wi-Fi協(xié)議的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。GPRS轉(zhuǎn)紅外節(jié)點(diǎn)由無(wú)線(xiàn)模塊和紅外模塊兩部分組成。3.4數(shù)據(jù)庫(kù)軟件設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)軟件與傳感器網(wǎng)絡(luò)之間按照《網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接口協(xié)議》進(jìn)行通信，與應(yīng)用程序之間按照《中間件與應(yīng)用程序通信協(xié)議》進(jìn)行通信。通過(guò)該平臺(tái)，應(yīng)用程序可以與傳感器網(wǎng)絡(luò)相互通信，獲取數(shù)據(jù)并執(zhí)行查詢(xún)、控制操作，協(xié)議的轉(zhuǎn)換由平臺(tái)來(lái)完成。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)管理傳感器網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、存儲(chǔ)，并為應(yīng)用程序提供了訪(fǎng)問(wèn)接口。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是一個(gè)靈活可配置的軟件系統(tǒng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，用戶(hù)可以增加、刪除傳感器類(lèi)型，可以增加、刪除傳感器控制命令，還可以對(duì)協(xié)議進(jìn)行修改。3.5網(wǎng)絡(luò)終端可視化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及與中間件通信方式。物聯(lián)網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)的客戶(hù)端運(yùn)行在PC的Web上，能夠與中間件及數(shù)據(jù)庫(kù)通信，獲得物聯(lián)網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖形化顯示。數(shù)據(jù)分為低速傳感器數(shù)據(jù)以及中高速的視頻數(shù)據(jù)，其中物聯(lián)網(wǎng)各類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)直接讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，中高速視頻通過(guò)《應(yīng)用程序與傳感網(wǎng)中間件通信協(xié)議》與中間件通信獲得。本客戶(hù)端可視化程序旨在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)相應(yīng)的應(yīng)用以可視化的方式進(jìn)行展示。

4結(jié)論

本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)室智能云管理系統(tǒng)，是利用互聯(lián)網(wǎng)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室管理信息的收發(fā)與數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，已經(jīng)在學(xué)校智慧校園建設(shè)、實(shí)訓(xùn)室智能化管理中起到了重要作用，具有廣泛的商業(yè)價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉英明.胡正乙.劉治滿(mǎn).基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)室智能云管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)家,2016.

[2]吳玉田.GSM模塊TC35及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2002.

[3]柏業(yè)超.楊波.張興敢.基于GSM模塊TC35的智能門(mén)控安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù),2008.

[4]常書(shū)慧.基于單片機(jī)控制的智能家居控制系統(tǒng)[J].技術(shù)應(yīng)用,2012.

作者:劉英明