胡偉+郭龍+李啟貴+熊凱

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地方大學(xué)實(shí)驗(yàn)室逐漸凸顯出智能化和信息化水平低，管理不方便等問題，為了提高實(shí)驗(yàn)室管理效率，文中設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。通過嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線射頻技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等制備了Android手機(jī)客戶端和PC客戶端軟件，通過無(wú)線通信相關(guān)實(shí)驗(yàn)室管理各種應(yīng)用子系統(tǒng)，用手機(jī)或者計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制管理終端實(shí)驗(yàn)室。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；實(shí)驗(yàn)室；智能管理；Android

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）04-0-04

0 引 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的行業(yè)把精力投注到管理層，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)室來(lái)說，如果沒有一套簡(jiǎn)便、有效的管理系統(tǒng)，那么對(duì)其進(jìn)行管理就是一件耗時(shí)且棘手的事，因此針對(duì)上述問題提出了新的法案，開發(fā)一套完整的基于傳感網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)。在飛速發(fā)展的當(dāng)今世界，計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代教學(xué)中扮演著越來(lái)越重要的角色，越來(lái)越多的學(xué)習(xí)資源都需要通過計(jì)算機(jī)從網(wǎng)上獲取，由此增大了計(jì)算機(jī)的需求量，同時(shí)也帶來(lái)相應(yīng)的問題，如不能實(shí)時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)控以節(jié)省電能，避免計(jì)算機(jī)打開而無(wú)人使用等問題。此外，還增加了實(shí)驗(yàn)室管理的難度，因此有必要開發(fā)一套基于傳感網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)，提高實(shí)驗(yàn)室的管理效率，為學(xué)生能夠更好的上機(jī)做相應(yīng)的準(zhǔn)備。

1 項(xiàng)目背景與需求分析

在高校里，實(shí)驗(yàn)室主要用于課上教學(xué)以及學(xué)生課余學(xué)習(xí)，因此實(shí)驗(yàn)室在高校的使用頻率很高，而且計(jì)算機(jī)也容易出現(xiàn)問題，故實(shí)驗(yàn)室管理員需要每天對(duì)其進(jìn)行檢查，每周檢修。為了能讓學(xué)生們能更加自由的使用計(jì)算機(jī)，管理員能夠更好地進(jìn)行管理工作，開發(fā)一套管理系統(tǒng)很有必要，不僅可以減輕實(shí)驗(yàn)室管理員的勞動(dòng)力強(qiáng)度，提高實(shí)驗(yàn)室管理水平，還可提高實(shí)驗(yàn)室的利用率、工作質(zhì)量及效率，并確保穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室管理和良性運(yùn)行，保證學(xué)生正常上機(jī)操作，同時(shí)使計(jì)算機(jī)管理技術(shù)的運(yùn)用達(dá)到最優(yōu)。針對(duì)以上問題，分析后開發(fā)了一個(gè)基于傳感網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)。

基于傳感網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)不僅可以大大減輕實(shí)驗(yàn)室管理員的工作負(fù)荷，提高管理效率，在傳感網(wǎng)條件下，即使實(shí)驗(yàn)室增加再多的設(shè)備也可以通過該管理系統(tǒng)對(duì)所有計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，具有良好的管理效果。

此外，該系統(tǒng)采用了目前最為流行和使用最多的客戶端模式，便于用戶和管理員溝通，使用者在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)可及時(shí)向管理員發(fā)起遠(yuǎn)程技術(shù)支持。在了解了傳感網(wǎng)管理系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備需求和工作原理后，從該管理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)方面考慮其開發(fā)的可行性，由于科學(xué)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，電子設(shè)備會(huì)越來(lái)越廉價(jià)，因此實(shí)驗(yàn)室更新或增加物理設(shè)備時(shí)就可以節(jié)省一定資金。此外，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)降低了實(shí)驗(yàn)室管理員的工作強(qiáng)度，節(jié)約了人力和物力等資源。

2 項(xiàng)目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)管理系統(tǒng)相比，文中設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)在啟動(dòng)進(jìn)入功能訪問界面時(shí)速度更快，進(jìn)入應(yīng)用程序時(shí)大大降低了死機(jī)或者功能無(wú)響應(yīng)等情況出現(xiàn)的概率。由于本管理系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)使用者而開發(fā)的，對(duì)界面進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，將各管理功能模塊清晰地呈現(xiàn)在使用者面前，使用戶能夠感受到此管理系統(tǒng)的友好，輕快與便捷。

本系統(tǒng)的開發(fā)需要分布式網(wǎng)絡(luò)集中控制主機(jī)，一臺(tái)為教師端電腦，其他計(jì)算機(jī)連接實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，并安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理辦公軟件，本系統(tǒng)采用的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)為Office2010 Access。分布式網(wǎng)絡(luò)集中控制主機(jī)是基于RS 485通訊傳輸方式構(gòu)造的智能網(wǎng)絡(luò)集中控制設(shè)備。該設(shè)備集成網(wǎng)絡(luò)通訊、RS 485總線通訊、SD存儲(chǔ)等硬件設(shè)施。通過RS 485總線可以將分布在不同位置的開關(guān)執(zhí)行器、環(huán)境采集器、開關(guān)輸入采集器等不同節(jié)點(diǎn)接入控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)E-R圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 登錄

實(shí)驗(yàn)室管理員或教師需要管理實(shí)驗(yàn)室時(shí)，可在辦公室或家中通過能聯(lián)網(wǎng)的電子設(shè)備輸入實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的網(wǎng)址。系統(tǒng)登錄流程圖如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)管理界面

3.2.1 節(jié)點(diǎn)控制

在該菜單欄里可以清楚了解到節(jié)點(diǎn)（即計(jì)算機(jī)）數(shù)量，并可在任何時(shí)候關(guān)閉運(yùn)行中的節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)的重新啟動(dòng)，開放的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，手動(dòng)打開節(jié)點(diǎn)），方便快捷，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室管理員或老師的時(shí)間和精力。

3.2.2 節(jié)點(diǎn)視頻

節(jié)點(diǎn)視頻。如果實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有監(jiān)控，可以使用監(jiān)控觀察實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)。

3.3 設(shè)備配置

通過界面來(lái)配置實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)的時(shí)間設(shè)置、亮度、睡眠、防火墻等。

3.4 系統(tǒng)配置

通過系統(tǒng)配置可以清楚看到節(jié)點(diǎn)的信息（網(wǎng)絡(luò)端口，MAC地址、設(shè)備IP地址等）。

3.5 核心代碼

核心部分代碼如下所示：

if（id==0xffff） {

/***如果id 號(hào)的后十六位為1，執(zhí)行***/

node=null；

type=eky.findDevicetype（nt）.object；

nt =”devtype=”+nt；

}else{

/***否則，獲取node的id號(hào)和狀態(tài)***/

nt=null；

node=eky.findNode（id）；

type=node.getTypeObject（）；}

/***當(dāng)node存在時(shí)***/

if（node）{

/***獲取主節(jié)點(diǎn)的id以及執(zhí)行其功能***/

father.sendcmd（id， cmd， function（httpresp） {

var json = eval（‘（‘+httpresp.responseText+））；

/***當(dāng)有子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)時(shí)，有AJAX獲取主節(jié)點(diǎn)的CMD，和taskret***/

if（json.Statu）{

cmd=”op=readresp&tid=”+json.taskid；

father.ajax_get（cmd， function（taskret）{

var resp = eval（‘（‘+taskret.responseText+））；

/***用于判斷子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、是為false、還是true***/

node.setStatu（m==1？true：false）；

/***為系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)定時(shí)刷新的時(shí)間***/

window.clearTimeout（refreshtimer）；

/***刷新***/

refreshStatu（）； }）； }

/***子節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求獲取一個(gè)新的時(shí)間***/

node.setRequesttime（new Date（）.getTime（））；

/***當(dāng)時(shí)間到達(dá)1 500 s時(shí)，主節(jié)點(diǎn)關(guān)閉***/

setTimeout（function（）{father.Close（）； }， 1500）；

}）；

}else{

/***http對(duì)主節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)后的id***/

father.sendcmd（id， cmd， function（httpresp）{

/***定義一個(gè)json為text類型***/

var json = eval（‘（‘+httpresp.responseText+））；

//判斷json的狀態(tài)

if（json.Statu）{

//當(dāng)i< i

for（var i=0； i

//node被賦值為新的eky.getNodeByIndex

node = eky.getNodeByIndex（“NHRO-SCP”，i）；

if（node！=null） { //如果node不為空時(shí)，判斷其狀態(tài)

node.setStatu（m==1？true：false）； }}

//傳送主鍵id，c，s

function sendkey（id，c，s） {

//定義type，cmd，node

var type=eky.findDevicetype（“NHRO-SCP”）.object；

var cmd=type.findCommand（“WRITE”）；

var node = eky.findNode（id）；

//如果子節(jié)點(diǎn)為空，顯示“找不到節(jié)點(diǎn)”

if（node==null） alert（“找不到該節(jié)點(diǎn)”）；

//輸入事件源node 的id

cmd.findParament（“INODEID”）.setValue（id）； cmd.findParament（“EVENTTYPE”）.setValue（1）；

cmd.findParament（“ED”）.setValue（s<

cmd.findParament（“EM”）.setValue（1<

//傳送主節(jié)點(diǎn)的cmd（包含0fff，cmd，httpresp）

father.sendcmd（0xffff， cmd， function（httpresp） {

setTimeout（function（）{father.Close（）； }， 1500）；

}， “devtype=NHRO-SCP”）； }

界面布置及設(shè)置如下所示：

if（node==null） continue；

n = ‘rt_control_ch+i；

if（node.isOnline（））{

l = “在線”； ++online；

m = node.getModel（）？”自動(dòng)”：”手動(dòng)”；

p = （node.getStatu（）===true）？”打開”：”關(guān)閉”；

} else { l = “離線”； m=p=”--”； }

str = ‘關(guān)閉}else{str = ‘打開； }

//當(dāng)節(jié)點(diǎn)在線時(shí)，能有如下操作：

if（node.isOnline（））{

l = “在線”；

++online；

if（node.getStatu（）） {

m = node.getDimming（）；

if（m==0xffff） m = “unkown”； p = “打開”；

} else { m = “--”； p = “關(guān)閉”； }

} else { l = “離線”； p=”--”； }

str = ‘昏暗?；?；?；?；；

str += ‘溫馨；?；?；?；；

str += ‘明亮?；?；?；?；；

str += ‘關(guān)閉；

}else{str = ‘昏暗?；?；?；?；；

str += ‘溫馨?；?；?；?；；

str += ‘明亮?；?；?；?；；

str += ‘打開；

節(jié)點(diǎn)類型： NHRO-SCP

• 節(jié)點(diǎn)總數(shù)： 個(gè)
• 自動(dòng)模式： 個(gè)
• 當(dāng)前在線： 個(gè)
• 打開狀態(tài)： 個(gè)

手動(dòng)打開定時(shí)打開節(jié)點(diǎn)關(guān)閉

點(diǎn)擊控制列的文字操作端口，自動(dòng)模式時(shí)不允許手動(dòng)控制。

?； ?；

• 節(jié)點(diǎn)總數(shù)： 個(gè)
• 當(dāng)前在線： 個(gè)

  節(jié)點(diǎn)打開節(jié)點(diǎn)關(guān)閉

編號(hào)	類型	地址	名稱	在線	模式	狀態(tài)	操作

4 結(jié) 語(yǔ)

基于傳感網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)主要從學(xué)生使用情況的角度設(shè)計(jì)和開發(fā)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室里每臺(tái)計(jì)算機(jī)的使用情況，從而對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。對(duì)于某些處于開機(jī)狀態(tài)但卻無(wú)人使用的計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)室管理員可以通過遠(yuǎn)程操控對(duì)其關(guān)閉，避免造成資源浪費(fèi)；基于傳感網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)可以通過下載手機(jī)App對(duì)其實(shí)時(shí)關(guān)注，實(shí)現(xiàn)工作、管理兩不誤。

參考文獻(xiàn)

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[1] [2] 3 存入我的閱覽室

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  《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》

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基于Bootstrap的農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)式網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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基于單片機(jī)的LED照明燈智能調(diào)光系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于安卓的鉆井液班報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于傳感網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室智能管理的設(shè)計(jì)

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