李顯尹　韋萍萍　崔忠偉

摘要：針對學校實驗室內部布局結構，對實驗室智能管理系統(tǒng)進行分析和研究，提出一種低成本、易擴展，適用于實驗室應用的管理系統(tǒng)?；贏ndroid 手機平臺或平板電腦設計了一套實驗室管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡機房的遠程管理和本地控制相結合。通過實踐證明，該系統(tǒng)無論是硬件設備還是成本都是簡單和低廉的。除此之外，系統(tǒng)具有很強的可靠性。

關鍵詞：Android；WIFI；智能管理；控制網(wǎng)關

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）35-0128-02

實驗室智能管理系統(tǒng)是利用通信技術、自動控制技術等對實驗室設備進行集中管理，形成一套完整的實驗室智能管理系統(tǒng)。目前實驗室智能管理系統(tǒng)正朝著具備無線遠程和近程控制相結合、快速便利、高效管理的方向發(fā)展。

在實驗室智能管理系統(tǒng)中，核心設備是實驗室智能管理控制終端，綜合目前的研究狀況，有以下兩種備選方案：

第一，使用機房的教師機作為智能管理系統(tǒng)的控制終端。隨著近幾年智能控制網(wǎng)關技術的發(fā)展和應用，促使電腦能夠通過Internet對智能管理系統(tǒng)進行控制。但是，使用這種控制方式存在一定的缺點，譬如只能對實驗室進行固定的控制，不能方便、便捷的移動控制終端。

第二，使用手機或平板作為控制終端，使用手機通過無線網(wǎng)絡對實驗室進行方便、快捷的管理。但是目前采用這種方式控制實驗室的系統(tǒng)還不是很普及，其大部分操作復雜，沒有給用戶帶來良好的體驗。本研究主要使用手機作為控制終端，提出一種更為合理和便捷的方案。本設計主要思想如下：

1） 移動終端控制系統(tǒng)主要是使用當前最流行的Android 系統(tǒng)進行設計，為了使系統(tǒng)具有良好的兼容性和可拓展性，因此使用支持組件重用以及SQLite數(shù)據(jù)庫。

2） 在實驗室內部通過本地局域網(wǎng)，這樣就不用連接Internet就能夠控制實驗室內部的設備。

1 系統(tǒng)總體設計

本文所設計的實驗室智能管理系統(tǒng)主要包括Android移動客戶端和固定控制網(wǎng)關兩部分組成。智能手機或者平板控制終端，安裝控制程序以后，管理員可以通過手機或平板將控制程序發(fā)送到控制網(wǎng)關。手機或平板的操作指令主要是通過控制網(wǎng)關轉發(fā)到實驗室設備，與此同時控制網(wǎng)關將實驗室設備的狀態(tài)信息回發(fā)到手機或平板上，這樣就有利于管理員對實驗室設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和管理。

如圖1所示為系統(tǒng)總體結構示意圖。其主要工作原理是智能手機或平板通過WIFI 連接到公共網(wǎng)絡，而控制網(wǎng)關通過以太網(wǎng)連接到公共網(wǎng)絡，公共網(wǎng)絡中的無線路由器同時連接WIFI 和以太網(wǎng)。當管理員在智能手機或平板上進行操作后，操作指令通過無線路由器發(fā)送到控制網(wǎng)關?？刂凭W(wǎng)關接收操作指令后，將操作指令轉發(fā)到實驗室設備。實驗室設備接收操作指令，執(zhí)行相關功能，并將設備狀態(tài)信息返回到控制網(wǎng)關?？刂凭W(wǎng)關收到設備狀態(tài)信息后，通過無線路由器將狀態(tài)信息轉發(fā)到智能手機或平板，從而實現(xiàn)智能手機或平板對實驗室設備的操作控制。

2 移動客戶端設計

移動客戶端控制系統(tǒng)主要包括用戶界面、Socket通信、SQLite 數(shù)據(jù)庫。activities、services和providers等構成移動應用程序的多個組件，而且每個組件在應用程序中扮演著重要的角色，其他應用程序可以單獨激活每個組件。

2.1 Android 終端管理界面

如圖2 所示為移動終端主界面。圖中，按鈕由上而下分別為設備配置、狀態(tài)控制、系統(tǒng)配置、節(jié)點控制。點擊設備配置按鈕，進入設備配置頁面，可以對設備進行配置IP地址，定時設置等；點擊狀態(tài)控制進入控制頁面，可以對設備進行開關機、重啟、待機等操作；點擊系統(tǒng)配置進入系統(tǒng)配置頁面，可以對本系統(tǒng)日期時間進行更改設置；點擊節(jié)點控制進入節(jié)點控制頁面，可以對各節(jié)點工作狀態(tài)進行控制；

2.2 基于Socket 通信

在網(wǎng)絡編程方面，針對TCP 傳輸，安卓提供Socket類與ServerSocket類。針對UDP 傳輸，Android 提供Datagram-Socket 類和DatagramPackage 類?；赟ocket網(wǎng)絡編程相對來說是比較底層，其他應用協(xié)議是以此為基礎而建立的。通過創(chuàng)建Socket對象，使其打開輸入輸出流進行通信。

2.3 數(shù)據(jù)庫

本應用程序使用的SQLite數(shù)據(jù)庫是Android 平臺內置輕便的數(shù)據(jù)庫。對于SQLite的操作，Android 提供了SQLiteDatabase和SQLiteOpenHelper 兩個類。SQLiteOpenHelper類提供兩個方法onCreat（）和onUpgrade（ ） 對SQLite 數(shù)據(jù)庫進行創(chuàng)建和更新，提供getWritableDatabase （ ） 或getReadableDatabase （ ） 方法來獲得數(shù)據(jù)庫對象。SQLiteDatabase 類則提供一些方法，可以使用Creat、Delete、Update執(zhí)行SQL 指令、完成常規(guī)的數(shù)據(jù)庫管理操作。數(shù)據(jù)庫主要存儲如下信息： 設備號，設備類型，各個設備的信息狀態(tài)（ 開關、是否在線等） 。

3 控制網(wǎng)關

本系統(tǒng)設計的控制網(wǎng)關采用易控云分布網(wǎng)絡控制主機和易控云總線開關執(zhí)行器實現(xiàn)。易控云分布網(wǎng)絡控制主機可以從以太網(wǎng)口接收數(shù)據(jù)，把來自以太網(wǎng)的控制指令轉發(fā)到易控云總線開關執(zhí)行器接口，也可以接收易控云總線開關執(zhí)行器傳回的數(shù)據(jù)。易控云分布網(wǎng)絡控制主機接口接收的控制網(wǎng)關實現(xiàn)了TCP /IP 協(xié)議族，能夠支持支持以下三種不同的網(wǎng)絡連接模式：TCP _SERVER、TCP_CLIENT 和UDP 。在TCP_SERVER 模式下，控制網(wǎng)關等待控制終端請求連接。連接的主要目的是使數(shù)據(jù)能夠在移動設備與控制網(wǎng)關之間進行傳輸。

4 結束語

通過本系統(tǒng)實現(xiàn)實驗室智能管理和控制，可以隨時隨地掌控實驗室設備的使用狀態(tài)。

本控制系統(tǒng)采用智能手機軟件與控制網(wǎng)關相結合的控制方式，相比其他的幾種終端控制方式優(yōu)勢明顯。同時，這種控制程序在Android操作系統(tǒng)上具有通用性和移植性，能在帶有此類操作系統(tǒng)的智能平臺上安裝和使用，市場的應用價值高，易于推廣。本系統(tǒng)所需硬件簡單易用、穩(wěn)定可靠，并且有較好的擴展性。

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